Zerdeçaldan antioksidanların doğal derin ötektik çözücüler kullanılarak mikrodalga destekli ekstraksiyonunun optimizasyonu ve modellenmesi
Optimization and modeling of microwave assisted extraction of antioxidants from turmeric using natural deep eutectic solvents
Yazar: KHADİJA DOLDOLOVA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA BENER
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Serbest radikaller ve antioksidanlarla ilgili, son yıllarda yapılan çalışmaların önemi daha da artmaktadır. İnsan vücudunda gelişen çok sayıda biyolojik reaksiyonlar sonucu serbest radikaller devamlı olarak üretilmektedir. Serbest radikallerin vücutta meydana getirdiği hasara karşı savunma yapabilmek için organizma antioksidanlara ihtiyaç duyar. Antioksidanlar radikal oluşumunu engelleyerek radikalik reaksiyonları etkisiz hale getirirler.  
Fenolik bileşiklerin antioksidan özellik gösterdiği bilinmektedir. Zerdeçalın ana bileşeni olan kurkumin antioksidan, antibakteriyel ve iltihap önleyici özellikleri olan doğal fenolik bir bileşiktir. Zerdeçal ayrıca kurkuminoidlerden demetoksikurkumin ve bisdemetoksikurkumin içermektedir. Kurkumin vücutta mutasyona uğramış kanser hücrelerini yok ederek, vücuda yayılmasını ve daha fazla zarar vermesini de engellemektedir. Antioksidan aktivitesi temel olarak fenolik OH grubuna bağlıdır. Önemli antioksidan aktivitesi nedeniyle bu tez çalışmasında doğal antioksidan kaynağı olarak zerdeçal seçilmiştir.  
Bu çalışmada, beş farklı NADES kullanılarak zerdeçaldan kurkumin ve antioksidanların mikrodalga destekli ekstraksiyonu, yüz merkezli kompozit tasarım ile modellenmiş ve optimize edilmiştir. 
NADES'ler, NADES bileşenleri olan kolin klorür, laktik asit, fruktoz ve sükrozun ikili kombinasyonları ile hazırlandı ve hazırlanan NADES'ler FTIR analizi, yoğunluk ve viskozite değerleri ile karakterize edildi. MDE yönteminde, bazı parametrelerin, kurkumin ve 
Zerdeçaldan Antioksidanların Doğal Derin Ötektik Çözücüler Kullanılarak Mikrodalga Destekli Ekstraksiyonunun Optimizasyonu ve Modellenmesi antioksidanların ekstraksiyonu üzerindeki etkileri incelenmiş ve parametreler her NADES için optimize edilmiştir. Ekstraksiyon sıcaklığının, tüm NADES'ler için ekstraksiyon işleminde en önemli operasyonel faktör olduğu bulunmuştur.  
NADES türüne göre ekstraksiyon sıcaklığı, ekstraksiyon süresi ve çözücü-katı oranı sırasıyla 64.7-71.8 ℃, 15.4-21.6 dakika ve 14.5-16.5 mL/0.2 g aralıklarında olduğunda en yüksek kurkumin içerik (CC) ve toplam antioksidan kapasite (TAC) verimi elde edilmiştir. NADES-1 hariç tüm NADES çözücüleri ile elde edilen ekstraktlar literatürde turmerik için en uygun çözücü olarak seçilen %80 metanol:su karışımından daha yüksek antioksidan kapasite ve kurkumin içeriği sergilemiştir. 
Ek olarak, MDE yöntemi diğer ekstraksiyon tekniklerine kıyasla daha kısa ekstraksiyon süresi, otomasyon kolaylığı, çoklu numune işleme ve düşük çözücü gereksinimi gibi avantajlar sağlar. Önerilen çözücüler ve optimize edilen MDE yöntemi, zerdeçaldan antioksidanlar ve kurkumin ekstraksiyonu için ilaç, doğal boya ve gıda endüstrilerinde etkili ve sürdürülebilir bir prosedür olma potansiyeline sahiptir.

Abstract:
The importance of studies on free radicals and antioxidants in recent years is increasing. Free radicals are continuously produced as a result of many biological reactions that develop in the human body. In order to be able to defend against the damage caused by free radicals in the body, the organism needs antioxidants. Antioxidants neutralize radical reactions by preventing the formation of radicals.  
It is known that phenolic compounds show antioxidant properties. Curcumin, the main component of turmeric, is a natural phenolic compound with antioxidant, antibacterial and antiinflammatory properties. Turmeric also contains demetoxycurcumin and bisdemetoxycurcumin from curcuminoids. Curcumin also prevents the mutated cancer cells from spreading to the body and causing further damage. Its antioxidant activity is mainly due to the phenolic OH group. Due to its significant antioxidant activity, turmeric was chosen as a natural antioxidant source in this thesis study. 
In this study, microwave-assisted extraction of curcumin and antioxidants from turmeric using five different NADES was modeled and optimized with a face-centered composite design. 
NADES were prepared with binary combinations of NADES components choline chloride, lactic acid, fructose and sucrose, and the prepared NADES were characterized by FTIR analysis, density and viscosity values. In the MDE method, the effects of some parameters on the extraction of curcumin and antioxidants were investigated and the parameters were 
Optimization and Modeling of Microwave Assisted Extraction of Antioxidants from Turmeric Using Natural Deep Eutectic Solvents optimized for each NADES. It has been found that the extraction temperature is the most important operational factor in the extraction process for all NADES. 
The highest curcumin content (CC) and total antioxidant capacity (TAC) yield were obtained when extraction temperature, extraction time and solvent-solid ratio according to the NADES type were in the range of 64.7-71.8 ℃, 15.4-21.6 min and 14.5-16.5 mL/0.2 g, respectively. Extracts obtained with all NADES solvents except NADES-1 exhibited higher antioxidant capacity and curcumin content than the 80% methanol:water mixture selected as the most suitable solvent for turmeric in the literature. 
In addition, the MAE method provides advantages such as shorter extraction time, ease of automation, multiple sample handling and low solvent requirement compared to other extraction techniques. The proposed solvents and optimized MAE method have the potential to be an effective and sustainable procedure in the pharmaceutical, natural dye and food industries for extracting antioxidants and curcumin from turmeric.