Aronya suyu atığından antosiyanin bazlı doğal boya üretimi mikroenkapsülasyonu ve meyveli soslarda kullanımı
Microencapsulation of anthocyanin based natural dyes from aronia juice wastes and their use in fruit dressing
Yazar: EDA KAZANCI
Danışman: DOÇ. DR. SALİH KARASU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışma, Aronya (Aronia melanocarpa) suyu üretimi sırasında açığa çıkan yan
üründen antosiyanin bileşiklerinin ekstraksiyon verimi üzerine ultrason destekli
ekstraksiyon parametrelerinin (sıcaklık, süre ve ultrason gücü) etkisini araştırmayı
ve optimum ekstraksiyon koşullarını belirlemeyi amaçlamıştır. Ayrıca elde edilen
antosiyaninlerin degredasyon kinetiği ve salata sosunda renklendirici ve
antioksidan olarak kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Ekstraksiyon sıcaklığı,
ultrases gücü ve ekstraksiyon süresinin fenolik bileşen verimi üzerine etkisi
kuadratik model ile modellenmiştir. R2
, düzeltilmiş R² ve tahmin edilen R²
değerleri sırasıyla 0,9918, 0,9770 ve 0,8741 olarak bulunmuştur, bu da ikinci
dereceden modelin fenolik bileşiklerin ekstraksiyon verimine proses koşullarının
etkisini belirlemek için başarıyla kullanılabileceğini göstermektedir. Tüm
parametrelerin lineer etkisi önemli bulunmuştu. Ultrases gücü ve ekstraksiyon
süresinin fenolik bileşen verimi üzerine kuadratik etkisi de önemli bulunmuştur.
Toplam fenolik bileşiklerin (TPC) analizi, Folin–Ciocalteu yöntemi kullanılarak 
xiii
yürütülmüştür. TPC değeri 4,32 ile 11,85 mg/g arasında değişmekte olup, artan
sıcaklık, güç ve süre ile artmıştır. 54,33 °C, 542,22 W ve 2,89 dakika optimal
ekstraksiyon koşulları olarak bulunmuştur. Optimum ekstraksiyon şartlarına göre
elde edilen ekstrakta antioksidan kapasitesi, toplam antosiyanin değeri ve fenolik
profil analizi yapılmıştır ve optimum noktadan elde edilen değerler geleneksel
ekstraksiyon yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Ultrases destekli ekstraksiyondan
elde edilen toplam fenolik, toplam antosiyanin ve antioksidan kapasite değerleri
geleneksel ekstraksiyon yöntemiyle elde edilen metottan daha yüksek
bulunmuştur. Aronya atığı ekstraktında şeker, organik asit, uçucu bileşen ve
antosiyanin içeriği belirlenmiştir. Sorbitol, glikoz ve früktoz majör şeker olarak
tespit edilmiştir. Ektraktın antosiyanin profili HPLC sistemiyle belirlenmiştir.
Siyanidin 3-glukozid majör antosiyanin olarak tespit edilmiştir. Ekstrakt
karakterizasyonu sonrasında ekstraktlar maltodekstrin ile püskürtmeli kurutucu
kullanılarak enkapsüle edilmiştir. Elde edilen mikrokapsüllerin ilk olarak farklı
sıcaklıklarda birinci dereceden degredasyon kinetikleri belirlenmiştir.
Mikrokapsüller yağ bazlı soslara %1, %3 ve %5 oranında ilave edilerek sosların
oksidatif stabiliteleri üzerine etkileri test edilmiştir. Örneklerin IP değerleri 3,65-
8,32 saat olarak belirlenmiş salata sosu içeriğindeki mikrokapsül oranı artıkça IP
değeri de artmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, ultrases destekli ekstraksiyonun
Aronya (Aronia melanocarpa) meyvesinden fenolik bileşik verimini artırabileceği
ve biyoaktif özelliklerini iyileştirebileceğine işaret etmiştir. Elde edilen boyaların
80 °C de degredasyona stabilite göstermesi ve yağ bazlı soslarda oksidatif
stabiliteyi önemli derecede artırması bu boyaların farklı gıda uygulamalarında
başarılı bir şekilde kullanılabileceğine işarettir. 

Anahtar Kelimeler: Aronya (Aronia melanocarpa), ultrases destekli ekstraksiyon,
fenolik bileşen profili, antioksidan kapasite

Abstract:
This study aimed to investigate the effect of ultrasound assisted extraction
parameters (temperature, time and ultrasound power) on the extraction efficiency
of anthocyanin compounds from the by-product of aronia (Aronia melanocarpa)
juice production and to determine the optimum extraction conditions. In addition,
the degradation kinetics of the obtained anthocyanins and their potential for use
as a colorant and antioxidant in salad dressing were investigated. The effect of
extraction temperature, ultrasound power and extraction time was modeled by
quadratic model. The value of the R2
, adjusted R² and predicted R² were found
as 0.9918, 0.9770 and 0.8741 respectively, indicating that quadratic model could
be successfully used to determine the effect of process conditions on phenolic
compounds extraction yield. The linear effect of all parameters was found as
significant and quadratic effect of ultrasound power and extraction time was also
found to be significant. The analysis of total phenolic compounds (TPC) was
performed by using Folin–Ciocalteu methods. TPC value and was ranged between
4.32 and 11.85 mg/g and increased with increasing temperature, power and time.
54.33 °C, 542.22 W ve 2.89 minute were found to be optimum extraction
conditions. Antioxidant capacity, total anthocyanin value and phenolic profile
analysis were performed for the extract obtained based on optimum extraction
conditions. The
xv
values obtained from the optimum point were compared with conventional
extraction methods. Total phenolic, total anthocyanin and antioxidant capacity
values obtained from ultrasound assisted extraction were found to be higher than
the method obtained by traditional extraction method. In addition, differences
were observed in the phenolic component distributions in the two methods.
Sugar, organic acid, volatile component and anthocyanin content were
determined in the aronia waste extract. Sorbitol, glucose and fructose were
identified as major sugars. The anthocyanin profile of the extract was determined
by HPLC system. Cyanidin 3-glucoside has been identified as the major
anthocyanin. After extract characterization, the extracts were encapsulated with
maltodextrin using a spray dryer. First-order degradation kinetics of the obtained
microcapsules were determined at different temperatures. The effects of
microcapsules on the oxidative stability of dressings were tested by adding 1, 3
and 5% to dressings. The IP values of the samples were determined as 3.65-8.32
hours, and the IP value increased as the microcapsule content in the dressing
increased. The results of this study indicated that ultrasound assisted extraction
could increase the yield of phenolic compounds from Aronia (Aronia
melanocarpa) fruit and improve its bioactive properties. The fact that the obtained
dyes show stability to degradation at 80 °C and significantly increase the oxidative
stability in salad dressings indicates that these dyes can be used successfully in
different food applications.

Keywords: Chokeberries (Aronia melanocarpa), ultrasound assisted extraction,
phenolic profile, antioxidant.