Üzüm kabuğu, siyah havuç ve kırmızı lahanadan ekstrakte edilen antosiyanin bazlı renk maddelerinin biyolojik özelliklerinin belirlenmesi ve bazı gıda maddelerinde renklendirici olarak kullanımı
Determination of some biological properties of anthocyanin based pigments extracted from grape skin, black carrot and red cabbage and their usage in some food products as colorants
Yazar: LÜTFİYE EKİCİ
Danışman: PROF. DR. HASAN YETİM
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu araştırmada, siyah havuç, kırmızı lahana ve üzüm kabuklarından farklı ekstraksiyon yöntemleriyle elde edilen antosiyanin bazlı ekstraktların (ABE) stabiliteleri, bazı biyoaktif özelliklerinin belirlenmesi ve bazı gıdalarda renklendirici olarak kullanılabilme imkanlarının araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla, belirtilen antosiyanin kaynakları, vurgulu elektrik alan (PEF), ultrason tekniği veya klasik ekstraksiyon yöntemleri ile ekstrakte edilmişlerdir. PEF uygulamalarında çözgen olarak sadece saf su kullanılırken, diğer uygulamalarda saf suyun yanı sıra %0.1 HCl ile asitlendirilmiş 1:1 etanol:su karışımı (AES) da kullanılmıştır. Ekstraktların toplam fenolik madde ve antosiyanin miktarları, antiradikal ve antioksidan aktiviteleri üzerine uygulanan ekstraksiyon yönteminin ve kullanılan çözgenlerin etkili olduğu saptanmıştır. Ekstrakların antimikrobiyel etkisi ise toplam 15 farklı mikroorganizma üzerinde denenmiştir. Neticede AES ekstraktlarının, su ekstraktlarından daha yüksek bir antimikrobiyel aktivite gösterdiği saptanmıştır. Ekstraktlar arasında da genel olarak en yüksek antimikrobiyel aktiviteye üzüm kabuğu ekstraktlarının (ÜKE) sahip olduğu belirlenmiştir.ABE'ların ısıl stabiliteleri hem pH değeri 3 ve 4 olan tampon çözeltilerde ve hem de elma sularında incelenmiştir. Gerek tampon çözeltilerde ve gerekse de elma sularında ısıl stabilitesi en yüksek ve en düşük ekstraktların sırası ile kırmızı lahana ekstraktları (KLE) ve ÜKE olduğu anlaşılmıştır.Starking cinsi elmalardan laboratuvarda üretilip pastörize edilen elma suları 4 mg antosiyanin/100 mL konsantrasyonunda ABE'lar ile renklendirilmiş ve elma suyu içerisindeki ekstraktların Escherichia coli O157:H7 veya Bacillus cereus F2'ye karşı antimikrobiyel etkileri incelenmiştir. Genel olarak ABE'ların B. cereus F2'ye kıyasla E. coli O157:H7 üzerine inhibitif etkisinin daha yüksek olduğu saptanmıştır.Araştırmada, ayrıca çözgen olarak AES'nin kullanıldığı, klasik ekstraksiyon yöntemi ile elde edilen ABE'lar elma suyu, dondurma, şekerleme ve çemenin renklendirilmesinde kullanılmıştır. Elma suyuna 4 mg antosiyanin/100 mL, dondurma miksine 3 mg antosiyanin/100 mL, şekerlemeye (lokum) 3 mg antosiyanin/100 g ve çemene 2 mg antosiyanin/100 g düzeyinde ABE'lar ilave edilerek örnekler renklendirilmiş ve bunlar ürün gruplarına göre farklı sıcaklık ve sürelerde depolanarak, bazı fizikokimyasal ve duyusal özellikleri belirlenmiştir. İlave edilen ABE'ların elma suları ile dondurmalara fonksiyonel özellik kattıkları saptanmıştır. Sonuçta bu örneklerde, özellikle siyah havuç ekstraktları (SHE) ve ÜKE'larının duyusal anlamda beğenildiği tespit edilmiştir. Yine çemen örneklerinin renklendirilmesinde SHE ve KLE, şekerlemelerde ise SHE ve ÜKE'larının başarı ile kullanılabileceği belirlenmiştir.Sonuç olarak, ekstraksiyon yöntemlerinin ve kullanılan çözgenin, elde edilen ekstraktların bazı biyoaktif ve antimikrobiyel özellikleri üzerine etkili olduğu saptanmıştır. Yine araştırmada elde edilen sonuçlar, ekstraktların ilave edildiği gıdalara çekici renkler vermesinin yanında fonksiyonel özellikler de kazandırdığını ortaya koymaktadır. Özellikle Öküzgözü cinsi üzüm kabuğu ekstraktlarının antimikrobiyel aktivitelerinin önemli derecede yüksek olduğu belirlenmiştir. Antosiyaninler saflaştırılmadan, direkt olarak gıdaların renklendirilmesinde kullanılması ve nispeten uzun depolama süreleri sonunda dahi test edilen ürünlerdeki renklerini koruyabildikleri saptanmıştır.

Abstract:
The objectives of this study were to determine some biological properties of anthocyanin based extracts (ABEs) obtained from black carrot, red cabbage and grape skins by using different extraction methods and to investigate their utilization possibility as colorants in some food products. In order to have ABE?s, the anthocyanin sources were subjected to pulsed electric field (PEF), ultrasound technique or conventional extraction methods. In the PEF extraction method, only pure water was used as a solvent, while 1:1 ethanol:water mixture acidified with 0.1% HCl (AEW) and pure water were used as solvents in the other methods. In the results, it was determined that the applied extraction methods and solvents were effective on the total phenolic and anthocyanin contents as well as antiradical and antioxidant activities of the extracts. Antimicrobial effects of the extracts on 15 different microorganism species were also tested, and it was determined that AEW extracts exhibited higher antimicrobial activity than that of the water extracts. Among these extracts, in general, grape skin extracts (GSEs) had the highest antimicrobial activity.Thermal stability of the ABEs was investigated both in the apple juices and in buffer solutions at the pH of 3 and 4. The extracts having the highest and the lowest thermal stabilities in the apple juices and buffer solutions were red cabbage extracts (RCEs) and GSEs, respectively.The apple juices produced from Starking type apples and then pasteurized under the laboratory conditions were colored with ABEs at the level of 4 mg anthocyanin/100 mL. Then the antimicrobial effects of the ABEs in the apple juices were tested against Escherichia coli O157:H7 and Bacillus cereus F2. In general, ABEs had more inhibitory effects on E. coli O157:H7 than that of the on B. cereus F2.In this study, ABEs obtained using conventional extraction method with AEW were used to color the following foods; apple juice, ice cream, candy (Turkish delight) and cemen (fenugreek paste). Some physicochemical and sensory properties of the apple juice, ice cream mixture, candy and cemen colored with ABEs were determined, and the effects of storage time and temperature were also tested. The ABEs added some functional properties to apple juices and ice cream samples, and higher sensory score were given to these samples that have black carrot extracts (BCEs) and GSEs. In the result, it was determined that BCEs and RCEs could successfully be used in coloration of cemen paste, while BCEs and GPEs in the coloration of cemen paste and the BCEs and GPEs are in the coloration of candies (Turkish delight).In the results, it can be suggested that the extraction methods and solvents used were effective on some bioactive and antimicrobial properties of the extracts. The results also revealed that the extracts gave some functional properties and attractive colors to the food products that were directly added. Especially, GSEs of Okuzgozu cultivar had significantly higher antimicrobial activities compared to the other ABEs. In conclusion, it might be speculated that the tested food products could protect their colors even in the prolonged storage periods even if the extracts were directly added.