Kırmızı pancar betalainlerinin enkapsülasyonu
Encapsulation of beetroot betalains
Yazar: KARDELEN ÖZCAN
Danışman: DOÇ. DR. SEDA ERSUS BİLEK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Cevap yüzey yöntemi = Response surface methodology ; Enkapsülasyon = Encapsulation ; Kırmızı pancar = Red beet

Özet:
Bu tez çalışmasında iyonik jelleşme yöntemi kullanılarak kırmızı pancar konsantresindeki betalainlerin enkapsülasyonu gerçekleştirilmiştir. Enkapsülasyon işlemine etki eden parametrelerin optimizasyonuDesign-Expert (versiyon 7.0.0, Statease Inc., Minneapolis, MN, USA) programı ile yanıt yüzey yöntemi kullanılarak Box-Behnken deneme desenine göre gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada, enkapsülasyon işlemine etki eden parametreler; (i) kaplama maddesi konsantrasyonu (%1, 2, 3), (ii) aktif madde (70 °Bx kırmızı pancar konsantresi) konsantrasyonu (%5, 10, 15) ve (iii) CaCl2 çözeltisinde bekleme süresi (5, 32, 5, 60 dk) olarak seçilmiştir. Enkapsülasyonda kaplama maddesi olarak sodyum aljinat kullanılmıştır. Optimum işlem parametreleri, kapsüllerdeki betalain miktarının en yüksek olduğu koşullar olan, %1,7 kaplama materyali konsantrasyonu, %14,81 aktif madde konsantrasyonu ve 5 dk bekleme süresi olarak belirlenmiştir. Bu parametreler kullanılarak üretilen kapsüllerin betalain miktarı 632,653 ppm olarak bulunmuştur. Optimum işlem parametreleri kullanılarak iyonik jelleşme yöntemi ile kırmızı renkli kalsiyum aljinat kapsülleri üretilerek kapsüller vakumlu etüv kullanılarak 40 ºC'de 20 sa boyunca %11,39±0,75 nem içeriğine kadar kurutulmuştur. Kurutulmuş kapsüllerin depolama süresince betalain stabilitesi ve renk değerindeki (L*, a*, b*) değişimleri belirlemek amacıyla kapaklı ve alüminyum folyo ile sarılmış cam kavanoz içerisinde oda sıcaklığında (25±1 ºC) depolanan örnekler 6 hafta boyunca depolanmıştır.  Kapsüllerden bir haftalık periyotlarla örnek alınarak betalain miktarı ve renk değerlerindeki değişim incelenmiştir. 6 hafta boyunca bir haftalık periyotlarla alınan örneklerdeki +a*(kırmızılık) değerinin depolama süresince azaldığı gözlemlenmiştir. Bu azalma ilk 2 hafta istatistiksel açıdan önemli bulunurken (p>0,05), 3. haftadan itibaren istatistiksel açıdan önemsiz bulunmuştur  
(p<0,05). Kapsüllerin +a* değeri başlangıca göre ilk hafta yaklaşık %29, ikinci hafta ise yaklaşık %48 azalmıştır. 6 hafta sonunda kapsüllerin +a değerinin başlangıca göre yaklaşık %57 azaldığı görülmüştür. Betalain miktarı ise ilk 3 hafta başlangıca göre %16,27 azalmış, 4. haftadan itibaren betalain miktarındaki değişim istatistiksel açıdan önemsiz bulunmuştur (p<0,05). Toplam betalainin 6 hafta sonunda %79,48'inin korunduğu belirlenmiştir. Kuru kapsüllerdeki betalainlerin mide ortamındaki salımının taklit edilmesi amacıyla asitlendirilmiş su (pH değeri 2,2), karşılaştırma yapmak amacıyla ise saf su ortamlarında 180 dk boyunca salım çalışması gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonunda kapsüllerdeki toplam betalainlerin asitlendirilmiş saf suda %4,7'sinin, saf suda ise %4,5'inin salım ortamına geçtiği belirlenmiştir.  Kapsül karakteristikleri ise SEM (taramalı elektron mikroskobu) ile belirlenmiştir. 100, 250, 500, 2500 ve 5000 kat büyütülen görüntüler incelendiğinde kapsüllerin gözenekli yapıda olduğu görülmektedir. Biyoaktif bileşenlerdeki kayıplar ve salım ortamına betalain geçişinde kapsüllerin gözenekli yapısının etkili olduğu gözlemlenmiştir. Kuru kapsüllerin model gıdada renklendirici olarak kullanımını  incelemek amacıyla kalsiyum aljinat kapsülleri 100 g tam yağlı yoğurt içerisine 0,1 g, 0,3 g, 1 g, 3 g ve 5 g eklenerek ultra-turrax yardımı ile 2 dk boyunca homojenize edilmiş ve elde edilen renk değerleri bulgulanmıştır. Kırmızı renkli kalsiyum aljinat kapsülleri ile renklendirilen yoğurtların +a*(kırmızılık) değerleri sırasıyla 4,63±0,02, 16,56±0,03, 20,00±0,04, 28,30±0,09, 31,79±0,03 olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, beetroot betalains were encapsulated using ionic gelation technique as an encapsulation method. The study consisted of five steps. In the first step, the optimum encapsulation process parameters were determined using Design-Expert (versiyon 7.0.0, Statease Inc., Minneapolis, MN, USA) program and responce surface methodology. In this step, the parameters which are effect to encapsulation process selected as coating material concentration (1, 2, 3%), core material concentration (70 °Bx beetroot juice concentrate) (5, 10, 15%) and waiting time (5, 32, 5, 60 min.). Sodium alginate was used as a coating material for encapsulation. In the second step, red calcium-alginate beads were produced by ionic gelation method using optimum process parameters. In the third step, beads were dried at 40 ºC during 20 hours using vacuum dryer. In the fourth step, changes of betalain stability and color values (L*, a*, b*)  of beads which were produced at optimum conditions and dried using vacuum dryer were investigated during storage. Beads were storaged in jar coated with aluminum foil during 6 weeks at room temperature (25 ºC). Each week, samples were analyzed to detemine changes of betalain stability and color values. In the fifth and last step, beads were used as a colorant in yogurt and investigated efficiency. Optimum process parameters according to highest betalain amount in the beads were determined as 1,7% coating material concentration, 14,81% core material concentration and 5 min. waiting time. During the 6 weeks +a* (redness) value of beads have decreased. Reduction of +a* value were found statictically insignificant at the first 2 weeks (p>0,05) and significant from the third weeks (p<0,05). Furthermore, 16,17% of betalain was lost according to initial betalain amount of beads at the first 3 weeks. From the fouth weeks change of betalain 
amount was found statistically insignificant (p<0,05). It was determined that 79,48% of total betalain was preserved after 6 weeks. Release study was carried out in pure water and acidified water (pH 2.2) to make a comparison. At the end of the study, it was determined that 4.7% of the total betalains in the capsules in acidified pure water and 4.5% in pure water were transferred to the release medium. Capsule characteristics were determined by SEM (scanning electron microscope). When the images enlarged at 100, 250, 500, 2500 and 5000 times are examined, it is seen that the capsules are porous. It has been observed that the porous structure of the capsules release of bioactive components and betalaine in the release environment is effective. In order to investigate the use of dry capsules as colorants in model food, the capsules were homogenized for 2 min with the aid of ultra-turrax by adding 0.1 g, 0.3 g, 1 g, 3 g and 5 g into 100 g of whole fat yoghurt and the color values obtained were determined. The values of + a * (redness) of yoghurt colored with red calcium alginate capsules were 4.63 ± 0.02, 16.56 ± 0.03, 20.00 ± 0.04, 28.31 ± 0.09, 31, 79 ± 0,03.