Üzüm (Vitis vinifera L.) posasından ekstrakte edilen fenolik bileşiklerin sprey kurutucu ile mikroenkapsülasyonu
Microencapsulation by spray drying of phenolic compounds extracted from grape (Vitis vinifera L.) pomace
Yazar: AYSU TOLUN
Danışman: PROF. DR. NEVZAT ARTIK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Son zamanlarda meyvelerden elde edilen fenolik bileşiklere, biyoaktif rolleri nedeniyle artan bir ilgi vardır. Üzüm dünyanın en büyük meyve üretimlerinden birisidir ve kırmızı üzüm posası  sağlık açısından çok önemli biyolojik etkilere sahip fenolik bileşikler içermektedir. Polifenoller, aktif radikalleri nötralize ederek onları sağlık açısından daha az tehlikeli ürünlere dönüştürürler.
Polifenoller, kalp hastalıkları riskini azaltması ve kansere karşı koruyucu etkiye sahip olmaları nedeniyle insan sağlığı için pozitif etkiye sahiptir. Ancak polifenollerin fizikokimyasal faktörlere karşı hassas olmaları onların gıda ürünlerine kullanılmasını güçleştirmektedir. Bu sebeple çalışmamızda, fenolik bileşiklerin etrafı kaplama materyali ile sarılarak, depolama stabilitelerini artırmak ve onları, oksidasyon, nem, sıcaklık gibi çevresel faktörlere karşı korumak hedeflenmiştir. Denizli yöresinden hasat edilen üzümün endüstriyel atığı olan posadan  fenolik bileşikler ekstrakte edilmiştir. Farklı kaplama materyalleri, çekirdek:kaplama maddesi oranları ve çeşitli sıcaklıkların üzüm posası ekstresinden elde edilen mikrokapsüllerin fizikokimyasal özelliklerine ve depolama stabilitesine olan etkisi incelenmiştir. Fenoliklerin mikroenkapsülasyonu için laboratuvar tipi bir sprey kurutucu kullanılan çalışmada farklı dekstroz eşdeğerine sahip maltodekstrin ve gum arabik kaplama maddesi olarak kullanılmıştır. İki farklı çekirdek kaplama oranı (1:1 ve 1:2), üç farklı maltodekstrin: gum arabik oranı (10:0, 8:2, 6:4) ve dört farklı inlet sıcaklığı (120, 140, 160, 180 °C) incelenmiştir. Verim, nem, higroskopisite, toplam fenolik madde, antioksidan aktivite, bazı fenolik bileşenler ve partikül morfolojisi bulguları birlikte değerlendirildiğinde, en etkili mikrokapsül üretiminin, çekirdek: kaplama oranının 1:1 olduğu koşulda ve 8:2 oranında maltodekstrin: gum arabik kullanıldığı ve kurutma sıcaklığının 140 °C olduğu durum optimum proses koşulu olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda üretilen mikrokapsüller, %33 ve %52 nispi nem koşullarında 75 gün depolanmış ve depolama süresince her 15 günde bir toplam fenolik madde, antioksidan aktivite ve bazı fenolik bileşenlerin depolama stabiliteleri incelenmiştir. MD DE 4-7 ile, 8:2 oranında gum arabik ilave edilerek üretilen mikrokapsüllerin her iki nem değerinde de en iyi koruma sağladığı belirlenmiştir. Mikrokapsüller ayrıca, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve yüksek basınçlı sıvı kromatografi (HPLC) tekniği kullanılarak kapsamlı olarak incelenmiştir.

Abstract:
Phenolic compounds obtained from fruits have recently gained a great attention due to their bioactive roles. Grape is one of the world's largest fruit crops and red grape pomace contains a large amount of phenolic compounds exhibiting wide range of biological effects. Polyphenols enable to neutralize free radicals turning them in less dangerous products. They have positive effects on human health by reducing the risk of cardiovascular diseases and acting as potential cancer chemopreventive. However, polyphenols are sensitive and they can be easily affected by physicochemical factors that create a great challenge to be incorporated into food products. 
Hence, microencapsulation was aimed to investigate in this study to provide a solution for this problem as it offers individual micro-packages consisting of core (phenolics) and coating material for sensitive ingredients to improve their stability and protect them against oxidation, light, moisture and temperature by acting as barrier. Pomace which has obtained from grape harvested from Denizli area was used. The effect of different coating materials, core:coating material ratio and various dying temperatures on the physicochemical properties and storage stability of microcapsules obtained from grape pomace extract were evaluated. A lab scale spray-dryer was chosen to produce microcapsules of polyphenols using different dextrose equivalents of maltodextrin and gum arabic as a coating material. Two different core:coating material ratios (1:1 ve 1:2), three different maltodextrin:gum arabic ratios (10:0, 8:2 ve 6:4), and four different inlet temperatures (120, 140, 160, 180 °C) were investigated. When all parameters including yields, hygroscopicity, total and surface phenolic contents, antioxidant activity, individual phenolic compounds and particle morphology were evaluated; the most efficient microcapsules were obtained with a 8:2 ratio of maltodextrin:gum arabic at 140 °C inlet temperature. Microcapsules produced under optimal condition were storaged  at two different relative humidity (33% and %52) during 75 days. According to the result of total phenolic contents, antioxidant activity and individual phenolic compounds analysis conducted every 15 days, microcapsule which is produced with MD DE 4-7 at 8:2 MD:GA ratio was determined as the most stable microcapsul. Microencapsules were also compherensively studied and characterized using scaning electron microscopy (SEM) and high performance liquid chromotagrphy (HPLC).