Lahana tohumundan ekstrakte edilen ve saflaştırılan sülforafanın mikroenkapsülasyonu ve stabilitesinin belirlenmesi
Microencapsulation of purified sulforaphane extracted from cabbage seeds and determination of its stability
Yazar: HAYRİYE BESTE ÖNER
Danışman: PROF. DR. FİGEN ERTEKİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation ; Stabilite =   ; Sülforafan = Sulforaphane

Özet:
Sülforafan küçük moleküler ağırlıklı, kükürt içeren bir izotiyosiyanat olup sağladığı antikanser, antimikrobiyal, antiinflamatuar ve daha birçok etkisi ile son zamanlarda üzerinde çok fazla çalışılan bitkisel bileşenlerden birisi olmuştur. Saf sülforafanın uçucu olması, pH, sıcaklık, ısı, ışık , oksijene karşı hassas olması ve suda çözünememesi gibi nedenler sülforafanın stabilitesinin ve biyoerişebilirliğinin düşük olmasına neden olmaktadır. Sülforafanın stabilitesini korumak ve kontrollü salınımını sağlamak için saf sülforafanın kapsüllenmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında kansere karşı güçlü bir koruyucu olmasının yanı sıra kalp-damar hastalıkları ve nörodejeneratif hastalıklara yakalanma riskini azaltan ve antimikrobiyal etki sağlayan, lahana tohumlarından hibrit ultrason+ mikrodalga ekstraksiyon yöntemi kullanılarak ekstrakte edilen ve saflaştırılan saf sülforafanın enkapsülasyon teknolojisi ile biyoerişilebilirliğinin ve stabilitesinin arttırılması hedeflenmiştir. Öncelikle miktarının yüksek olduğu bilinen lahananın tohumlarından ekstrakte edilmiş ve saflaştırılmış sülforafan molekülünün iyonik jelasyon ile enkapsülasyon işleminde ön denemeler ile kaplama materyalleri olarak sodyum aljinat/kitosan ve sodyum aljinat/pektin kombinasyonları denenerek kaplama materyalleri ile sülforafan arasındaki ilişkiyi anlamak için FTIR analizi uygulanmış ve en yüksek sülforafan enkapsülasyon etkinliğini sağlayan kaplama materyali kombinasyonu belirlenmiştir. Saflaştırılan sülforafanın iyonik jelasyon yöntemine özgü işlem değişkenlerinin (sülforafan yağ karışımı konsantrasyonu, kitosan konsantrasyonu ve bekleme süresi) maksimum enkapsülasyon etkinliği ve mide ortamında minimum salınımı hedeflenerek CCRD deneme desenine göre optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Modele göre belirlenen optimum işlem koşulları ile optimum noktanın deneysel olarak doğrulanması için beş deneme yapılmıştır. Design-Expert paket programı kullanılarak belirlenen optimum iyonik jelasyon işlem parametreleri; sülforafan yağ karışımı konsantrasyonu %1.41, kitosan konsantrasyonu %0.18 ve bekleme süresi 6.88 dak olarak belirlenmiştir. Sülforafan ekstraktı, saflaştırılmış sülforafan ve enkapsüle edilmiş sülforafanın üç farklı sıcaklık (60, 75, 90°C), üç farklı pH'da (2.2, 4.0, 6.5) ve farklı sürelerde (2, 4, 6, 10 ve 24 saat) kinetik stabilitesi incelenmiş, birinci dereceden reaksiyon kinetiğine uygun olarak reaksiyon hızları (k), yarılanma süreleri (t1/2) ve R2 değerleri belirlenmiştir. Sülforafana uygulanan mikroenkapsülasyon işleminin, sülforafanın kontrollü salınımını sağladığı, bu sayede pH değişimlerine ve yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında stabilitesini daha iyi koruduğu ve bozunma reaksiyonunun daha yavaş gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Ayrıca sülforafan örneklerinin depolama stabiliteleri belirlemek için tüm örnekler 3 farklı sıcaklıkta (-18, +4 ve 25°C) 1 ay depolanmış, örneklerin depolama süresince haftada bir sülforafan analizi gerçekleştirilerek bozunma/salınım kinetikleri belirlenmiştir. Optimum noktada mikroenkapsüle edilmiş sülforafan örneklerinin tüm sıcaklıklarda saf sülforafana göre oldukça stabil olduğu görülmüştür.

Abstract:
Sulforaphane is a small molecular weight, sulfur-containing isothiocyanate and ıt is one of the herbal components that has been studied on due to the several effects that it ensures such as anticancer, antibacterial, anti-inflammatory. The fact that pure sulforaphane is volatile, sensitive to pH, temperature, heat, light, and oxygen, as well as being insoluble in water, resulting in low stability and bioaccessibility. In order to preserve its stability and supply the release control, the encapsulation is required for pure sulforaphane. In this study, it is aimed to increase the bioaccessibility and stability of the pure sulforaphane, which is extracted from the seeds of cabbage using a hybrid ultrasonic and microwave extraction method and purified, which is a strong protector against cancer, reduces the risk of cardiovascular diseases and neurodegenerative diseases, and provides an antimicrobial effect, with encapsulation technology.First, the sulforaphane molecule extracted and purified from the seeds of cabbage, which is known to have high amounts, sodium alginate/chitosan and sodium alginate/pectin combinations were tried as coating materials in the encapsulation process with ionic gelation and FTIR analysis was applied to understand the relationship between coating materials. The coating material combination chosen that provides the highest sulforaphane encapsulation efficiency. In the optimization study, it is aimed to the maximum encapsulation efficiency and minimum release in the stomach by appling CCRD trial design and the process variables (sulforaphane oil mixture concentration, chitosan concentration and waiting time) specific to the ionic gelation method of purified sulforaphane. Five validation experiments were carried out under the optimum operating parameters, which are determined according to the model, and the optimum point was also confirmed as a result of experiments. Optimum ionic gelation methods conditions were determined using the Design-Expert package program; The sulforapfane oil mixture concentration is 1.41%, chitosan concentration is 0.18% and waiting time is 6.88 min.In addition, the purified sulforaphane, sulforaphane extract and microencapsulated sulforaphane were tested at three different temperatures (60, 75, 90°C) and three different pH values (2.2, 4.0, 6.5) with different times (2, 4, 6, 10 and 24 hours) to investigate the kinetic stability of sulforaphane and the reaction rates (k), half-life times (t1/2) and R2 values were determined according to the first-order reaction kinetics. It has been observed that the microencapsulation process applied to sulforaphane ensures a controlled release of sulforaphane, thus maintaining its stability better when exposed to pH changes and high temperatures and the degradation reaction occurs more slowly. To determine the storage stability of sulforaphane samples, all samples were stored at 3 different temperatures (25, +4, -18°C) for 1 month and sulforaphane analysis was performed once a week. Degradation/release kinetics of the samples were determined during storage. It has been observed that microencapsulated sulforaphane samples are quite stable at all temperatures compared to pure sulforaphane.