Kırmızı lahana antosiyaninlerinin mikrodalga ve konvansiyonel yöntemler ile özütlenmesi
Extraction of red cabbage anthocyanins by microwave and conventional methods
Yazar: ÜNZİLE YİĞİT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF YOLAÇANER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Kırmızı lahana (Brassica oleracea L.) antosiyaninlerinin benzersiz olması ve çok geniş bir pH aralığında renk sergilemesi nedeniyle gıdaların renklendirilmesinde kullanılan,  yüksek antioksidan kapasitesinden dolayı sağlığa olumlu etkileri olan bir sebzedir. Çalışmada, kırmızı lahana antosiyaninleri, mikrodalga destekli özütleme (MDÖ) ve konvansiyonel yöntemlerle özütlenmiştir. Kırmızı lahana özütlerinin, toplam monomerik antosiyanin miktarı (TMA), toplam fenolik madde miktarı (TFM) ve toplam antioksidan kapasiteleri (TAKDPPH ve TAKCUPRAC) ölçülmüştür. Yanıt yüzey metodu kullanılarak MDÖ proses şartlarının optimizasyonu yapılmıştır. DAD-LC-MS kullanılarak kırmızı lahanalarda bulunan temel antosiyanin çeşitleri tespit edilmiştir.
Konvansiyonel özütleme yönteminde bağımsız değişken olarak özütleme süresi (4 ve 6 saat), özütleme sıcaklığı (40 °C ve 70 °C) ve çözücü tipi (su ve etanol-su (1/1, v/v)) olmak üzere üç parametre seçilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, TMA, TFM, TAKDPPH ve TAKCUPRAC için elde edilen en yüksek değerler, çözücünün etanol-su, sıcaklığın 40 °C'de ve özütlemenin 4 saat sürdüğü koşul olmuştur. Elde edilen değerler sırasıyla 240,69 mg siyanidin/L, 1677,33 mg GAE/L, 66,34 mg DPPH/L, 16,77 mmol TE/L 'dir. TMA, TFM, TAKDPPH ve TAKCUPRAC sonuçlarının en düşük çıktığı koşul ise çözücünün su olduğu, 40 °C sıcaklıkta ve 4 saat süren özütleme koşuludur. Sonuçlar sırasıyla; 125,91 mg siyanidin/L, 1018,52 mg GAE/L, 33,12 mg DPPH/L ve 8,91 mmol TE/L'dir.
MDÖ için optimum şartların belirlenmesinde Box-Behnken deney tasarımı kullanılmıştır. Özütleme süresi (X1), katı/çözücü oranı (X2) ve mikrodalga gücü (X3) olarak seçilen bağımsız değişkenlerin, elde edilen özütlerin TMA, TPM, TAKDPPH ve TAKCUPRAC değerlerine olan  etkileri yanıt yüzey metodolojisi ile incelenmiştir. Çözücünün etanol/su olduğu MDÖ özütlerinde X1 ve X2 parametreleri kırmızı lahanadaki TMA'yı istatistiksel olarak önemli derecede etkilerken (p≤0.05); gücün (X3) TMA üzerinde anlamlı etkisi bulunmadığı görülmüştür. Çözücü tipinin su olduğu şartlardaki ise X2 ve X3 özütlerdeki TMA miktarı üzerinde istatistiksel olarak önemli ölçüde etkiliyken (p≤0.05); X1'in etkili olmadığı tespit edilmiştir. Çözücünün etanol-su (1/1, v/v) olduğu durumda,  RSM optimum şartları, 9,85 dakika, çözünen/çözücü oranı 1/20 ve mikrodalga gücü 595,96 W olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda, elde edilen modellere göre, optimum TMA miktarı 438 mg siyanidin/L, optimum TFM miktarı 1143,43 mg GAE/L, optimum TAKCUPRAC miktarı 16,80 mmol TE/L, optimum TAKDPPH miktarı ise 134,82 mg DPPH/L olarak bulunmuştur. Çözücü su iken optimum RSM koşulları; 5 dakika, çözünen/çözücü oranı ve mikrodalga gücü 309,09 W olmuştur. . Bu koşullarda, elde edilen modellere göre, optimum TMA miktarı 131,86 mgsiyanidin/L, optimum TFM miktarı 1952,85 mg GAE/L, optimum TAKCUPRAC miktarı 20,90 mmol TE/L, optimum TAKDPPH miktarı 120,63 mg DPPH/L olarak bulunmuştur. MDÖ'nün daha az çözücü kullanılarak daha kısa sürede konvansiyonel yönteme yakın sonuçlar verdiği gözlenmiştir. 
DAD-LC-MS ile kırmızı lahanda hakim antosiyaninler tanımlanmış ve siyanidin-3-diglukozit-5-glukozit, siyanidin-3-glukozit-5-glukozit, siyanidin-3-(p-kumarol)-diglukozit-5-glukozit, siyanidin-3-(sinapol)-diglukozit-5-glukozit, siyanidin-3-(ferulol) (ferulol)-diglukozit-5-glukozit, siyanidin-3-(ferulol) (sinapol)-diglukozit-5-glukozit, siyanidin-3-(sinapol) (sinapol)-diglukozit-5-glukozit her iki çözücü tipinde ve her iki özütleme yönteminde gözlemlenen antosiyaninler olmuştur. Etanol-su özütlerinde, su özütlerinden farklı olarak siyanidin-3-O-glukozit pikine rastlanmıştır.

Abstract:
Red cabbage (Brassica oleracea L.) is a vegetable, which is unique in its anthocyanins and has a positive effect on health because of its high antioxidant capacity, which is used in the coloring of foods due to its color display at a very wide pH range. In the study, red cabbage anthocyanins were extracted by microwave assisted (MAE) and conventional methods. Total monomeric anthocyanin content (TMA), total phenolic material content (TPM) and total antioxidant capacities (TAKDPPH ve TAKCUPRAC) of red cabbage extracts were measured. Process conditions were optimized using the response surface method. The main types of anthocyanins found in red cabbage were determined by using DAD-LC-MS.
In the conventional extraction method, three parameters were chosen as independent variables, which were extraction time (4 and 6 hours), extraction temperature (40 °C, 70 °C) and solvent type (water, ethanol/water (1/1, v/v)). According to the results, the highest values for TMA, TPM, TAKDPPH and TAKCUPRAC were given by the condition of ethanol/water (1/1, v/v) at 40 ° C and 4 hours of extraction. The results were 240,69 mg cyanidin / L, 1677,33 mg GAE / L, 66,34 mg DPPH / L, 16,77 mmolTE / L, respectively. The lowest values for TMA, TPM, TAC were given by the condition that the solvent was water at 40 ° C and 4 hours of extraction. The results were 125,91 mg cyanidin / L, 1018,52 mg GAE / L, 33,12 mg DPPH / L, 8.91 mmolTE / L.
The Box-Behnken experimental design was used to determine the optimum conditions for MAE. The effects of independent variables chosen as extraction time (X1), solid/solvent ratio (X2) and microwave power (X3) on TMA, TPM, TAKDPPH ve TAKCUPRAC values (dependent variables) were investigated by a response surface methodology (RSM). When the solvent was the ethanol/water mixture, X1 and X2 affected the TMA values significantly (p≤0.05) and power values (X3) was found insignificant on TMA value.    When the solvent type was water, X2 and X3 were significantly effective (p≤0.05) on the TMA amount in the extract while X1 was not effective. When the solvent was ethanol-water (1/1, v/v), optimum conditions were 9,85 minutes, 1/20 solid/ solvent ratio and 595,96 W microwave power. According to models detemined, optimum TMA amount was found to be 438 mg cyanidin / L, optimum TPM amount was 1143,43 mg GAE / L, optimum TACCUPRAC amount was 16,80 mmol TE / L and optimum TACDPPH amount was 134,823 mg DPPH / L. When the solvent was water, optimum conditions were 5 minutes, 1/20 solid/solvent ratio and 309,091 W microwave power. According to models detemined, optimum TMA amount was found to be 131,86 mg cyanidin / L, optimum TPM amount 1952,85 mg GAE / L, optimum TACCUPRAC amount 20,90 mmol TE / L, optimum TACDPPH amount 120,63 mg DPPH / L. It was observed that MAE gives similar results with conventional method in shorter time by using less solvent amount. 
Cyanidin-3-glucoside-5-glucoside, cyanidin-3-diglucoside-5-glucoside, cyanidin-3-glucoside-5-glucoside, cyanidin-3-(p-coumaroyl)-diglucoside-5-glucoside, cyanidin-3-(sinapoyl)-diglucoside-5-glucoside, cyanidin-3-(feruloyl) (feruloyl)-diglucoside-5-glucoside, cyanidin-3-(feruloyl) (sinapoyl)-diglucoside-5-glucoside, cyanidin-3-(sinapoyl)(sinapoyl)-diglucoside-5-glucoside are comman anthocyanins of red cabbage in ethanol-water and water extracts. Unlike water extracts, cyanidine-3-o-glucoside peak was found in ethanol-water extracts.