Ispanaktan ekstrakte edilen Zn-klorofil türevlerinin emülsiyon/soğuk jelleşme metodu ile mikroenkapsülasyonu
Microencapsulation of Zn-chlorophyll derivatives extracted from spinach by emulsion/cold gelation method
Yazar: GÜLAY ÖZKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SEDA ERSUS BİLEK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Dört aşamadan oluşan bu çalışmanın ilk aşamasında, stabilitesi çok düşük olan doğal klorofil pigmentinin kararlı bir yapı haline dönüştürülmesi için gerekli olan optimum koşullar üzerine çalışılmıştır. Bunun ardından, oluşan kararlı yapıdaki Zn-klorofil türevlerinin bitki hücresini parçalayan bir enzim yardımı ile ekstrakte edilmesi için optimum ekstraksiyon koşulları Yanıt-Yüzey Yöntemi (RSM) ile belirlenmiştir. Bu aşamada, ekstraksiyonda kullanılan enzim miktarı, ekstraksiyon sıcaklığı ve süresi belirlenmiştir. Zn-klorofil ekstraktının elde edilmesiyle birlikte gıdalarda doğal renklendirici olarak kullanım olanaklarının arttırılması amacıyla mikroenkapsülasyon tekniğinin uygulanabilirliği incelenmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise elde edilen mikroenkapsüle Zn-klorofil molekülünün fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki değişimi belirlemek üzere 3 aylık depolama işlemi uygulanmıştır. 
Ispanak pulpundan Zn – klorofil türevlerinin oluşumu için gerekli olan optimum koşulların belirlenmesi aşamasında, farklı pH (3-9 arası), ZnCl2 konsantrasyonu (0-600 ppm), sıcaklık ve süre (80° C/200 dk, 90° C/200 dk, 100° C/75 dk, 110° C/15 dk ve 120° C/10 dk) uygulamaları denenmiş, elde edilen renk tayini sonuçlarına göre en yüksek "-a*" (yeşil) değerine sahip işlem koşulları optimum olarak seçilmiştir. Elde edilen analiz sonuçlarına göre bu optimum değer pH 7, 300 ppm ZnCl2 konsantrasyonu, 110° C reaksiyon sıcaklığı ve 15 dk reaksiyon süresi olarak belirlenmiştir.
Enzimatik ekstraksiyonun optimizasyonu aşamasında enzim konsantrasyonu (%1-9), ekstraksiyon süresi (30-210 dk) ve ekstraksiyon sıcaklığı (30-60° C) bağımsız değişkenler olarak; toplam klorofil miktarı ise bağımlı değişken olarak seçilmiştir. Optimum ekstraksiyon koşulları %8 enzim konsantrasyonu, 30 dk ekstraksiyon süresi ve 45° C ekstraksiyon sıcaklığı olarak belirlenmiştir. Bu işlemin ardından gerçekleştirilen çözgen ekstraksiyonu için optimum koşullar  60° C ekstraksiyon sıcaklığı, 45 dakika ekstraksiyon süresi ve pulp/çözücü oranı 1:2,5 (hacim/hacim) olacak şekilde ön denemelerle belirlenmiştir. Enzimatik ekstraksiyon işleminin, enzimatik olmayan klasik ekstraksiyona göre ıspanaktaki toplam klorofil miktarını %39 oranında arttırdığı sonucuna varılmıştır.
Optimum işlem koşullarının belirlenmesinin ardından Zn-klorofil türevlerinin emülsiyon/soğuk jelleşme yöntemi ile mikroenkapsülasyonu gerçekleştirilmiştir. Mikroenkapsülasyon işleminde peynir altı suyu proteini kaplama materyali olarak seçilmiştir. Aktif madde (Zn-klorofil) konsantrasyonları ise %1, 5 ve 10 olarak belirlenmiştir.
Elde edilen mikroenkapsüle Zn-klorofil molekülleri cam kavanoz içerisinde, buzdolabı koşullarında (+4° C), 3 ay depolanmıştır. Depolama süresince 1 aylık periyotlarla, mikrokapsüllerin; renk (L*, a*, b*), Hue°, spektrofotometrik toplam klorofil miktarı,  protein ve çinko içerikleri ile nem miktarlarındaki değişim belirlenmiştir.
Depolama süresince örneklerin nem miktarlarında çok az bir artış tespit edilirken, -a* (yeşil) ve Hue° değerlerinde, protein ve çinko içeriklerinde önemli bir değişiklik görülmemiştir. Mikrokapsül örneklerinin 3 aylık depolama süresince toplam klorofil miktarlarında ise bir miktar azalma görülmüştür.

Abstract:
The study comprised of four stages; initially, the optimum conditions for transforming the unstable natural chlorophyll to stable pigment were studied. After that stage, the optimum conditions for extraction of stable Zn-chlorophyll derivatives with enzyme which was used for degradation of plant tissue were determined by using Responce Surface Methodology (RSM). In this stage, amount of enzyme used in extraction, extraction temperature and time were decided. With the obtainment of Zn-chlorophyll extract, applicability of microencapsulation technique for increasing the usage as natural food colourants was examined. At the last stage of the study, storage applied to the microencapsulated Zn-chlorophyll molecules for 3 months to follow the change in physical and chemical properties of product.
At the optimization stage of transformation of Zn-chlorophyll derivatives, different pH (from 3 to 9), ZnCl2 concentration (0-600 ppm), temperature and time (80° C/200 min, 90° C/200 min, 100° C/75 min, 110° C/15 min ve 120° C/10 min) treatments were analyzed and  optimum conditions were selected according to the maximum "-a*" (green) value. According to the results of analyzes, optimum conditions were detected as pH 7, 300 ppm ZnCl2 concentration, 110° C reaction temperature and 15 min reaction time.
At the optimization stage of enzymatic extraction, enzyme concentration (1-9 %), extraction time (30-210 min) and extraction temperature (30-60° C) were the independent factors investigated with respect to amount of total chlorophyll. Optimum extraction conditions were selected as %8 enzyme concentration, 30 min extraction time and 45° C extraction temperature. Optimum conditions, 60° C extraction temperature, 45 min extraction time and pulp/solvent ratio 1:2.5 (volume/volume), for solvent extraction applied after the enzymatic extraction were determined according to preliminary studies. It was investegated that there was 39% increase between enzymatic extraction and non enzymatic conventional extraction.
After the determination of optimum condition, microencapsulation of Zn-chlorophyll derivatives with emulsion/cold gelation method was applied. Whey protein was selected as the coating material. Active matter concentration was determined as 1,5 and 10%.
The storage of microencapsulated Zn-chlorophyll molecules took place at refrigerator (+4° C) in a glass jar during 3 months. The change in the colour (L*, a*, b*), hue angle, spectrophotometric total chlorophyll amount, moisture amount, protein and zinc content of microencapsulated Zn-chlorophyll derivatives during storage time at 1 month period were analyzed.
During the storage period, a very small increase in moisture content were detected, while, -a* (green) and hue angle values, protein and zinc contents did not show a great change. Total chlorophyll content of microcapsul samples were decreased during the 3 months of storage.