Çeşitli bitkisel kaynaklardan temiz etiketli antioksidan eldesi ve üretimi optimizasyonu
Obtaining clean labeled antioxidants from various vegetable sources and optimizing their production
Yazar: ELİF GÜNGÖR REİS
Danışman: PROF. DR. GÜLİN SELDA POZAN SOYLU ; DOÇ. DR. YEŞİM MÜGE ŞAHİN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Bitki fenolikleri = Plant phenolics ; Dondurarak kurutma = Freeze drying ; Mikrodalga kurutma = Microwave drying ; Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation

Özet:
Bu çalışmada, Box-Behnken deney tasarım metoduyla farklı parametreler kullanılarak kırmızı pancar, pitahaya, karanfil, çarkıfelek meyvesi, isveç pazısı bitkilerinden ekstrakt elde edilmiştir. Elde edilen ekstraktların sindirim aşamasında toplam antioksidan kapasitesi, toplam fenolik madde miktarı, biyoyararlanım, betalain profili ve karakterizasyon analizleri yapılarak optimum ekstraksiyon ve enkapsülasyon koşulları belirlenmiştir. Kırmızı Pancar ile yapılan çalışmalarda, Box Behnken metoduyla yapılan optimizasyon sonucunda 52,59 C,48,66 dk, 1:5 madde-çözücü oranı ,%2.11 sitrik asit anhidrat oranı en optimum koşullar olarak tespit edilmiştir. Mikrodalga destekli yapılan ekstraksiyonda ise toplam antioksidan kapasitesi ve toplam fenolik madde miktarı daha az bulunduğundan ultrasonik destekli ekstraksiyon ile devam edilmesine karar verilmiştir. Pitahayaha, Karanfil, Çarkıfelek Meyvesi, İsveç Pazısı bitkilerinden de 52,59 oC, 48,66 dk, 1:5 madde-çözücü oranı ,%2.11 sitrik asit anhidrat oranı ile ekstraksiyon çalışmaları yapılmıştır. Kırmızı pancar ekstraktı, bir yüzey yanıt metodu olan Merkezlenmiş Kafes Karışım optimizasyon yöntemi ile maltodekstrin, gam arabik (arap zamkı) ve guargum ile deney modeli tasarlanmıştır. Bu hazırlanan deney modeli sonucunda toplam antioksidan kapasitesi ve toplam fenolik bileşen miktarına göre yanıt optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Maltodekstrin %32, arap zamkı %56, guargum %12 karışım oranları ile kırmızı pancar ve kırmızı pancar, pitahaya, karanfil, çarkıfelek meyvesi, isveç pazısı bitkilerinin ekstraktlarının karşımları ile Liyofilizatör ve sprey kurutucuda enkapsülasyon işlemleri gerçekleştirilmiş. Kırmızı pancar enkapsüle sprey örneği için sindirimsiz aşamada DPPH için 669.45±6.81 mg TE/100 g dw, ABTS için 195.34±6.26 mg TE/100 g dw, toplam fenolik madde miktarı sindirimsiz aşamada: 148.56±2.00 (mg GAE/100g), değeri elde edilmiştir. Kırmızı Pancar Enkapsüle Liyofilizatör örneği için Sindirimsiz aşamada DPPH için 652.38±2.00 mg TE/100 g dw, ABTS için 164.38±2.44 mg TE/100 g dw, toplam fenolik madde miktarı Sindirimsiz aşamada: 140.21±2.00 (mg GAE/100g), değeri elde edilmiştir. Karışık enkapsüle sprey örneği için sindirimsiz aşamada DPPH için: 669.45±4.21 mg TE/100 g dw,
 
Sindirimsiz aşamada ABTS için: 195.95±3.61 mg TE/100 g dw, toplam fenolik madde miktarı sindirimsiz aşamada (mg GAE/100g): 184.03±2.81, bulunmuştur. Karışık enkapsüle Liyofilizatör örneği için sindirimsiz aşamada DPPH için: 672.38±5.92 mg TE/100 g dw, Sindirimsiz aşamada ABTS için: 174.21±3.32 mg TE/100 g dw, toplam fenolik madde miktarı Sindirimsiz aşamada (mg GAE/100g): 182.29±1.33, bulunmuştur. Kırmızı Pancar ekstraktından elde edilen numunedeki toplam fenolik madde miktarı, mide sindirimi aşamasında %72 oranında, bağırsakta %57, sprey kurutucuda elde edilen numunesine mide sindirimi aşamasında %78, bağırsakta %86, liyofilizatörde enkapsüle edilen örneğinde midede %78, bağırsakta %85 oranında toplam fenolik maddenin korunduğu tespit edilmiştir. Ultrason destekli ekstraksiyon metoduyla elde edilen karışık ekstrakt örneğinin midede %62, bağırsakta %54, sprey kurutucuda enkapsüle edilen karışık ekstrakt numunesinde ise mide sindirimi aşamasında %82, bağırsakta ise %85, liyofilizatörde elde edilen karışık ekstrakt numunesi ise mide sindirimi aşamasında %72, bağırsakta ise %76 oranında toplam fenolik maddeyi koruduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, extracts were obtained from Red Beet, Pitahaya, Clove, Passion Fruit and Swedish Chard plants by using different parameters with the Box-Behnken experimental design method. Optimum extraction and encapsulation conditions were determined by analyzing total antioxidant capacity, total phenolic substance amount, bioavailability, betalain profile and characterization of the obtained extracts during the digestion stage. In the studies conducted with red beet, as a result of the optimization made with the Box Behnken method, 52.59 C,
48.66 min, 1:5 substance-solvent ratio, 2.11% citric acid anhydrate ratio were determined as the most optimum conditions. Since the total antioxidant capacity and total phenolic substance amount were found to be less in microwave-assisted extraction, it was decided to continue with ultrasonic-assisted extraction. Extraction studies were carried out from Pitahayaha, Clove, Passion Fruit and Swedish Chard plants at 52.59 oC, 48.66 min, 1:5 substance-solvent ratio and 2.11% citric acid anhydrate ratio. An experimental model was designed with red beet extract, maltodextrin, gum arabic (gum arabic) and guargum using the Centered Lattice Mixture optimization method, which is a surface response method. As a result of this prepared experimental model, response optimization was carried out according to the total antioxidant capacity and total phenolic component amount. Encapsulation processes were carried out in the lyophilizer and spray dryer with mixtures of red beet and extracts of Red Beet, Pitahayaha, Clove, Passion Fruit, Swedish Chard plants with the mixture ratios of Maltodextrin 32%, Gum Arabic 56%, Guargum 12%. For the Beetroot Encapsulated Spray sample, the value of 669.45±6.81 mg TE/100 g dw for DPPH, 195.34±6.26 mg TE/100 g dw for ABTS, and the total phenolic substance amount: 148.56±2.00 (mg GAE/100g) in the undigested stage were obtained. For the Beetroot Encapsulated Lyophilizer sample, the value of 652.38±2.00 mg TE/100 g dw for DPPH, 164.38±2.44 mg TE/100 g dw for ABTS, and the total phenolic substance amount: 140.21±2.00 (mg GAE/100g) in the undigested stage
 
were obtained. For the Mixed Encapsulated Spray sample, for DPPH in the non-digestive stage: 669.45±4.21 mg TE/100 g dw, for ABTS in the non-digestive stage: 195.95±3.61 mg TE/100 g dw, the total amount of phenolic substance was found in the non-digestive stage (mg GAE/100g): 184.03±2.81. For the Mixed Encapsulated Lyophilizer sample For DPPH in the non-digestive phase: 672.38±5.92 mg TE/100 g dw, for ABTS in the non-digestive phase: 174.21±3.32 mg TE/100 g dw, the total amount of phenolic substances in the non-digestive phase (mg GAE/100g): 182.29±1.33. The total amount of phenolic substances in the sample obtained from red beet extract was 72% in the stomach digestion stage, 57% in the intestine, 78% in the stomach digestion stage in the sample obtained in the spray dryer, 86% in the intestine, and 78% in the stomach and 85% in the intestine in the sample encapsulated in the lyophilizer. It was determined that the phenolic substance was preserved. The mixed extract sample obtained by ultrasound-assisted extraction method was 62% in the stomach and 54% in the intestine, the mixed extract sample encapsulated in the spray dryer was 82% in the stomach digestion stage and 85% in the intestine, and the mixed extract sample obtained in the lyophilizer was 72% in the stomach digestion stage and 85% in the intestine. It was determined that it preserved 76% of total phenolic substances.