Minimum işlenmiş marullarda antioksidan bileşenlerin değişiminin incelenmesi
Investigating the changes in antioxidant components of fresh-cut lettuce
Yazar: GÖZDE DOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Günümüz tüketicileri tarafından dilimlenmiş ürünler lezzetli, kullanışlı, sağlıklı, düşük kalorili ve taze olarak algılanması nedeniyle en çok tercih edilen gıdalardan biri haline gelmektedir. Özellikle yapraklı sebzeler beta karoten ve askorbik asit gibi antioksidanlarca zengindir ve bu ürünlerin tüketimi ile bazı kronik rahatsızlıklara yakalanma olasılığı azalmaktadır.
Günümüzde bazı meyve ve sebzelerin içerdiği antioksidan maddelerin kanser, kalp ve damar hastalıklarına karşı koruyucu etkisinin vurgulanması sayesinde artık tüketiciler antioksidan maddelerce zengin ürünleri tercih etmeye başlamışlardır; dolayısı ile ürünlerin antioksidan kapasiteleri onların kalite kriterleri arasına girmiştir.
Günümüzde ortaya çıkan yeni tüketici profili nakit açısından zengin, zaman açısından fakir terimleri ile ilişkilendirilmektedir ve bu tüketiciler yemeye hazır ürünlere artan bir talep göstermektedirler. İnsanlarda gelişen sağlık bilinci ile son zamanlarda meyve ve sebze tüketiminde artış görülmektedir. Bu nedenle minimum işlenmiş meyve ve sebze sektörü tüketici davranışlarındaki değişimlerin bir sonucu olarak son yıllarda hızla büyümektedir. Özellikle minimum işlenmiş meyve ve sebzeler diğer tüketime hazır ürünlerin arasında taze, sağlıklı ve orijinal aromaya sahip olma özelliği ile öne çıkmaktadır. Bu ürünlere ısıl işlem uygulanmaz veya tazelik durumları herhangi bir işlemle değiştirilemez sadece kesme, dilimleme, kabuklarını soyma, küp küp doğrama ve rendeleme işlemleri uygulanmaktadır.
Bu çalışmada, içerdiği antioksidan özellikteki bileşenler sayesinde sağlık üzerinde önemli etkileri olduğu tespit edilen marulun kesilmesinden sonra antioksidan kapasitesinde ve toplam  fenolik ve flavonoid madde içeriğinde meydana gelen değişimlerin incelenmesi amaçlanmıştır.
İşlem uygulanmış örnekler arasında en yüksek fenolik madde içeriği Kırmızı Çıtır örneğinde (50.2 mg GAE/100g) bulunurken, en düşük fenolik madde içeriği Endivyen örneğinde (14.2 mg GAE/100 g kuru madde) tespit edilmiştir. Ayrıca işlem uygulanmamış örnekler arasında en yüksek fenolik madde içeriği Kırmızı Yaprak örneğinde (51.2  mg GAE/100 g kuru madde) bulunurken, en düşük fenolik madde içeriği ise Yeşil Çıtır örneğinde (12  mg GAE/100 g kuru madde) tespit edilmiştir.
Kesme işlemi uygulanmış marul çeşitleri arasında en yüksek toplam flavonoid miktarı Kırmızı Çıtır çeşidinde (35.4 mg rutin/100 g kuru madde) bulunurken, en düşük toplam flavonoid miktarı Endivyen marul çeşidinde (13.0 mg rutin/100 g kuru madde) bulunmuştur. İşlem görmemiş marul çeşitleri arasında en yüksek toplam flavonoid içeriğini Kırmızı Çıtır (34.9 mg rutin/100 g kuru madde) göstermiştir, bunun yanı sıra en düşük toplam flavonoid içeriğini toplam fenolik madde analizi sonuçlarına benzer olarak Endivyen marul çeşidinde tespit edilmiştir.
Toplam antioksidan kapasitesini tespit etmek için dört farklı metot kullanılmıştır (DPPH, CUPRAC, FRAP, ABTS). DPPH sonuçlarına göre; kesme işlemi uygulanmış marul çeşitleri arasında en yüksek toplam antioksidan aktivitesi miktarı Kırmızı Çıtır çeşidinde (45.4 mg troloks/100 g kuru madde) bulunurken, en düşük toplam flavonoid miktarı Yeşil Çıtır marul çeşidinde (4.1 mg troloks/100 g kuru madde) olarak bulunmuştur. İşlem görmemiş marul çeşitleri arasında en yüksek toplam flavonoid içeriğini Kırmızı Çıtır (42.6 mg troloks/100 g kuru madde) göstermiştir. ABTS analizi sonuçlarına göre; kesme işlemi uygulanmış marul çeşitleri arasında en yüksek antioksidan miktarı Kırmızı Çıtır çeşidinde (88.8 mg rutin/100 g kuru madde) bulunurken, en düşük toplam flavonoid miktarı Endivyen marul çeşidinde (22.1 mg rutin/100 g kuru madde) bulunmuştur. İşlem görmemiş marul çeşitleri arasında en yüksek toplam flavonoid içeriğini Kırmızı Çıtır (91.8 mg rutin/100 g kuru madde) göstermiştir, bunun yanı sıra en düşük ABTS içeriği Yeşil Çıtır çeşidinde bulunmuştur. CUPRAC yönetmine göre antioksidan analizi sonuçları; kesme işlemi uygulanmış marul çeşitleri arasında en yüksek, Kırmızı Çıtır çeşidinde (261.6 mg rutin/100 g kuru madde) bulunurken, en düşük toplam flavonoid miktarı Endivyen marul çeşidinde (75.7 mg rutin/100 g kuru madde) tespit edilmiştir. İşlem görmemiş marul çeşitleri arasında en yüksek toplam flavonoid içeriğini Kırmızı Çıtır (230.8 mg rutin/100 g kuru madde) göstermiştir, bunun yanı sıra en düşük CUPRAC içeriği Endivyen çeşidinde bulunmuştur. FRAP analizi sonuçlarına göre ise; kesme işlemi uygulanmış marul çeşitleri arasında en yüksek antioksidan miktarı Kırmızı Çıtır çeşidinde (56.6 mg rutin/100 g kuru madde) bulunurken, en düşük toplam antioksidan miktarı Endivyen marul çeşidinde (11.9 mg rutin/100 g kuru madde) bulunmuştur. İşlem görmemiş marul çeşitleri arasında en yüksek toplam flavonoid içeriğini Kırmızı Çıtır (52.8 mg rutin/100 g kuru madde) göstermiştir, bunun yanı sıra en düşük antioksidan içeriği Endivyen çeşidinde bulunmuştur.
Yapılan analizler arasındaki korelasyon katsayıları hesaplanmıştır. Buna göre, antioksidan analizleri arasından ABTS, toplam fenolik ve toplam flavonoid analizleriyle yüksek korelasyon göstermiştir (sırasıyla, R2=0.984, R2=0.965). Dört antioksidan analizi arasında en yüksek korelasyon ABTS ve FRAP arasındayken (R2=0.976), en düşük korelasyon FRAP ve CUPRAC (R2=0.877) arasında saptanmıştır. Yapılan tüm spektrofotometrik analizler arasında en yüksek korelasyon ABTS ve toplam fenolik (R2=0.984) bulunurken en düşük korelasyon CUPRAC ve toplam fenolik (R2 =0.868) arasında bulunmuştur. DPPH ile ABTS metodlarının çalışma prensibi aynı olmasına rağmen yüksek bir  korelasyon katsayısı elde edilememiştir.
Örneklerde kafeoltartarik asit, klorojenik asit, hidroksisinamik asit türevleri, chicoric asit, kuersetin türevleri, kaemferol türevleri ve siyanidin-3-O-glukozit tespit edilmiştir. Bütün haldeki marul cinslerinde ana fenolik bileşik klorojenik asit; Endivyen marul cinsinde ise chicoric asit olarak bulunmuştur. Klorojenik asit en yüksek miktarda Kırmızı Yaprak cinsinde (14.59 mg/100 g kuru madde) ve en düşük miktarda Endivyen cinsinde (1.48 mg/ 100 g kuru madde) bulunmuştur.  Siyanidin-3-O-glukozit miktarı en yüksek Kırmızı Çıtır marul cinsinde bulunmuştur. 
Doğranmış haldeki Kırmızı Yaprak, Kırmızı Çıtır, Yeşil Çıtır ve Yeşil Salad marul cinslerinde ana fenolik bileşik klorojenik asit; Endivyen marul cinsinde ise chicoric asit olarak bulunmuştur. Klorojenik asit en yüksek miktarda Kırmızı Yaprak cinsinde (12.40 mg/100 g kuru madde) ve en düşük miktarda Endivyen cinsinde (1.72 mg/ 100 g kuru madde) bulunmuştur. Örneklerin bütün ve doğranmış hallerindeki klorojenik asit miktarları karşılaştırıldığında 3 cinste (Kırmızı Yaprak %15, Kırmızı Çıtır %40, Yeşil Çıtır %20) azalış, iki cinste (Yeşil Salad %58, Endivyen %16) artış görülmüştür. Örneklerin bütün ve doğranmış hallerindeki chicoric asit miktarları karşılaştırıldığında Kırmızı Yaprakta %127, Kırmızı Çıtırda %59, Yeşil Çıtırda %134, Yeşil Salad çeşidinde %27, Endivyende %17 oranında artış görülmüştür. Kırmızı renkli marulların bütün ve doğranmış hallerindeki antosiyanin miktarları karşılaştırıldığında Kırmızı Yaprak cinsinde %31 azalma, Kırmızı Çıtır cinsinde %10 artış tespit edilmiştir.
Mide-bağırsak sisteminin taklit edilmesi sonucunda PG, IN, OUT fraksiyonları elde edilerek; toplam fenolik madde, toplam flavonoid içeriği ve toplam antioksidan kapasitesi (CUPRAC) analizleri her bir fraksiyona uygulanmıştır. "Başlangıç" değeri sindirim öncesini, "PG (Post-gastric) mide çıkışını, "IN" ince bağırsağa geçen kısmı, "OUT" kolona geçen kısmı ifade etmektedir. Her cinsin % geri kazanım değerleri toplam fenolik madde, toplam flavonoid içeriği ve toplam antioksidan kapasitesi analizleri sonuçlarına göre IN değerinin başlangıç değerine oranlanması ile hesaplanmıştır (Geri kazanım (%) = (IN/Başlangıç)x100).
Toplam fenolik madde analizinin geri kazanım (%) sonuçlarına göre; Kırmızı Yaprak, Kırmızı Çıtır, Yeşil Çıtır, Yeşil Salad ve Endivyen örneklerin bütün halinde sırasıyla %12.98, %6.9, %18.1, %12.2, %19.0; doğranmış halinde sırasıyla %19.8, %12.7, %18.2, %15.5, %19.0 olarak bulunmuştur. Tüm örneklerde doğranmış haldeki % geri kazanım değeri, bütün haldeki değere göre daha yüksek bulunmuştur. Bunun nedeni olarak kesme işlemi sonucunda hücre çeperinden fenolik maddelerin kolayca geçebilmesi ile fenolik madde miktarında artış meydana geldiği düşünülebilir. En fazla artış Kırmızı Yaprak cinsinde 1.8 kat olarak görülmüştür. 
Toplam flavonoid madde analizinin geri kazanım (%) sonuçlarına göre; Kırmızı Yaprak, Kırmızı Çıtır, Yeşil Çıtır, Yeşil Salad ve Endivyen örneklerin bütün halinde sırasıyla %9.6, %3.7, %2.1, %1.6, %2.7; doğranmış halinde sırasıyla %13.5, %9.0, %7.0, %5.5, %6.2 olarak bulunmuştur. Tüm örneklerde doğranmış haldeki % geri kazanım değeri, bütün haldeki değere göre daha yüksek bulunmuştur. En fazla artış Yeşil Çıtır ve Yeşil Salad cinslerinde 3.3 kat, Kırmızı Çıtır cinsinde 2.4 kat, Endivyen cinsinde 2.3 kat ve Kırmızı Yaprak cinsinde 1.4 kat olarak hesaplanmıştır.
Toplam antioksidan kapasitesi analizinin geri kazanım (%) sonuçlarına göre; Kırmızı Yaprak, Kırmızı Çıtır, Yeşil Çıtır, Yeşil Salad ve Endivyen örneklerin bütün halinde sırasıyla %9.7, %3.3, %2.5, %2.3, %4.7; doğranmış halinde sırasıyla %18.8, %6.6, %5.1, %5.8, %6.2 olarak bulunmuştur. Tüm örneklerde doğranmış haldeki % geri kazanım değeri, bütün haldeki değere göre daha yüksek bulunmuştur En fazla artış Yeşil Salad cinsinde 2.5 kat, en az artış ise Endivyen cinsinde 1.3 kat olarak görülmüştür.
Yapılan analizlerin sonucunda, beklenilen sonuçların aksine, kesme işleminin antioksidan bileşenlerin miktarında artışa neden olduğu görülmüştür. Artışın olmadığı durumlarda bile genellikle sonuçlar benzer değerlerde gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan çalışmalar elde edilen sonuçların marulların çeşidine, yetiştirme koşullarına, bileşimine, içerdiği antioksidan çeşitleri ve antioksidanların miktarlarına göre farklılık gösterdiğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
Fruits and vegetables are rich in antioxidants, which protect against cell oxidation and compounds that prevent or delay oxidative deterioration of foods. Fruits and vegetables antioxidants are known to protect human tissues against stress and diseases. Recent studies show that; diets rich in fruits and vegetables help protect against cardiovascular diseases, cancer and age-related diseases as a result of containing various types of antioxidant compounds. The use of natural antioxidants from plant sources has become important in the treatment of these disorders.
Nowadays, in line with consumer demand, easy to use and eat minimally processed fruit and vegetables started to emerge in the market. These products stand out by virtue of being fresh with original aromas. Freshness of products will not be modified by any processes including heat treatment; only cutting, slicing, peeling shells, chopping and grating procedures are used.
Recent trends in consumer attitudes led to a rapid increase in the market sales of ready-to-use fresh vegetables, especially fresh-cut lettuce, due its widespread use in prepared salads. There is considerable evidence to support the prevention of the risks of several chronic diseases (i.e., cancer) by the consumption of vegetables, which has been attributed to the presence of antioxidants. Minimal processing techniques may provide some advantages in terms of protecting and improving the antioxidant status of food materials.
In recent years due to the positive effects on human health, antioxidants contained in fruits and vegetables have been studied extensively. However few studies are focused to the change in the amount of antioxidants as a result of the process. Analysing the results of studies conducted for the same product appears to be different from each other; therefore it is important to obtain clear information on the subject.
In this study, numerous types and colours of lettuce was studied, aimed to investigate the change in the amount of antioxidants as a result of the cutting process. Total phenolics, total flavonoids, total antioxidant activity in chopped and unchopped lettuces was determined.The alteration of quantities of the components in the products as a result of chopping process was be observed. This study aims to contribute to the literature by providing  new results for future work on the subject.  
In this study, which used chopped and unchopped lettuces was provided by an agricultural firm from Antalya. Total phenolics, total flavonoids, total antioxidant activity in chopped and unchopped lettuces were measured by spectrophotometric analysis. In order to determine the  antioxidants activity; DPPH (2,2-Diphenyl-1-Pikrilhidrazil), ABTS (2,2 '-azino-bis (3-etilbenzthiazolin-6-sulfonic acid)), FRAP (Feric Reducing Antioxidant Power) and CUPRAC (Copper Reducing Antioxidant Capacity) methods will be used.Total phenolics, anthocyanin and antioxidant content of lettuces will be analyzed by HPLC method. Changes and effects in the total amount of antioxidants as a result of  the cutting process was observed.
Total phenolic content values indicated that in the indicated red leaf sample was significantly higher (51.2 mg GAE/100 g dry weight) compared to red crunchy (48.1 mg GAE/100 g dry weight), green oak leaf (17. mg GAE/100 g dry weight), endive (14.8 mg GAE/100 g dry weight) and green crunchy (12 mg GAE/100 g dry weight) (p<0.05). Total phenolic content values indicated that fresh cut red crunchy sample was significantly higher (50.2 mg GAE/100 g dry weight) compared to red leaf (45 mg GAE/100 g dry weight), green oak leaf (19.5 mg GAE/100 g dry weight), green crunchy (15 mg GAE/100 g dry weight) and endive (14.2 mg GAE/100 g dry weight) (p<0.05). 
Total flavonoid contents of unchopped lettuce samples were measured; giving the highest value in red crunchy (34.9 mg RU/100 g dry weight), followed by red leaf (34.8 mg RU/100 g dry weight), green oak leaf (17.5 mg RU/100 g dry weight), green crunchy (15.4 mg RU/100 g dry weight) and endive (11.4 mg RU/100 g dry weight). Total flavonoid contents of fresh cut lettuce samples were measured to range between 13-35.4 mg RU/100 g dry weight; giving the highest value in red crunchy (35.4 mg RU/100 g dry weight), followed by red leaf (28 mg RU/100 g dry weight), green oak leaf (18.3 mg RU/100 g dry weight), green crunchy (14.6 mg RU/100 g dry weight) and endive (13 mg RU/100 g dry weight), respectively. 
Among all four different antioxidant capacity methods performed in this study (ABTS, DPPH, FRAP and CUPRAC), CUPRAC assay provided the highest values for all lettuces samples. Total antioxidant capacity with DPPH method of unchopped lettuce samples were measured; giving the highest value in red crunchy (42.6 mg TEAC/100 g dry weight), followed by red leaf (38.7 mg TEAC/100 g dry weight), green crunchy (13.5 mg TEAC/100 g dry weight), green oak leaf (12.6 mg TEAC/100 g dry weight) and endive (11.1 mg TEAC/100 g dry weight). Total antioxidant capacity of fresh cut lettuce samples having highest value was red crunchy (45.4 mg TEAC/100 g dry weight), followed by red leaf (27.2 mg TEAC/100 g dry weight), green oak leaf (12.6 mg TEAC/100 g dry weight), endive (10.1 mg TEAC/100 g dry weight) and green crunchy (4.1 mg TEAC/100 g dry weight), respectively. 
Total antioxidant capacity with ABTS method of unchopped lettuce samples were measured; giving the highest value in red crunchy (91.8 mg RU/100 g dry weight), followed by red leaf (80.7 mg RU/100 g dry weight), green oak leaf (24.1 mg RU/100 g dry weight), endive (23 mg RU/100 g dry weight) and green crunchy (22.3 mg RU/100 g dry weight). Total antioxidant capacity of fresh cut lettuce samples having highest value was red crunchy (88 mg RU/100 g dry weight), followed by red leaf (75.4 mg RU/100 g dry weight), green oak leaf (31.3 mg RU/100 g dry weight), endive (22.5 mg RU/100 g dry weight) and green crunchy (22 mg RU/100 g dry weight), respectively. 
Total antioxidant capacity with CUPRAC method of unchopped lettuce samples were measured; giving the highest value in red crunchy (230.8 mg RU/100 g dry weight), followed by red leaf (203.1 mg RU/100 g dry weight), green oak leaf (100.4 mg RU/100 g dry weight), green crunchy (100 mg RU/100 g dry weight) and endive (66 mg RU/100 g dry weight). Total antioxidant capacity of fresh cut lettuce samples having highest value was red crunchy (261.3 mg RU/100 g dry weight), followed by red leaf (121.7 mg RU/100 g dry weight), green oak leaf (115.5 mg RU/100 g dry weight), green crunchy (97.7 mg RU/100 g dry weight) and endive (75.7 mg RU/100 g dry weight), respectively. 
Total antioxidant capacity with FRAP method of unchopped lettuce samples were measured; giving the highest value in red crunchy (52.8 mg RU/100 g dry weight), followed by red leaf (52.3 mg RU/100 g dry weight), green crunchy (16.4 mg RU/100 g dry weight), green oak leaf (15.9 mg RU/100 g dry weight) and endive (10.7 mg RU/100 g dry weight). Total antioxidant capacity of fresh cut lettuce samples having highest value was red crunchy (56.6 mg RU/100 g dry weight), followed by red leaf (47.3 mg RU/100 g dry weight), green oak leaf (20.7 mg RU/100 g dry weight), green crunchy (15.8 mg RU/100 g dry weight) and endive (11.9 mg RU/100 g dry weight), respectively. 
In addition, ABTS method gave the highest linear correlations with total phenolic content (R2=0.984) and total flavonoid content (R2=0.965)  methods, as well as with the other total antioxidant capacity methods applied (highest linear correlations R2=0,976 for ABTS and FRAP, lowest linear correlations R2=0.877 for CUPRAC and FRAP). 
Eight phenolic compounds were identified in different lettuce samples in total (caffeoyltartaric acid, chlorogenic acid, dicafeoyltartaric acid, chicoric acid, quercetin derivatives, kaempferol derivatives and cyanidin), having the chlorogenic acid and chicoric acid as the major ones in common. The unchopped lettuce samples were all found to be higher in contents of chlorogenic acid, the highest level 12.40 mg/100 g dry weight in red leaf, lowest level 1.72 mg/100 g dry weight in endive. Chlorogenic acid amount of unchopped and chopped lettuce samples was compared, having decrease red leaf %15, red crunchy %40 and green crunchy %20, having increase green oak leaf %58 and endive %16. Cyanidin amount of unchopped and chopped red lettuce samples was compared, having decrease red leaf %31, having increase red crunchy %10.
The other objective of this study was to evaluate the stability and the recovery of the lettuce antioxidants, in the intact and the fresh-cut leaves, during in vitro gastrointestinal (GI) digestion. For this purpose, the changes in the contents of total phenolics, total flavonoids, and the total antioxidant capacity were determined in the intact and the fresh-cut leaves of five different lettuce varieties, including green oak leaf, endive, green crunchy, red crunchy, and red leaf lettuce, using an in vitro digestion model. Samples were collected prior to digestion (initial), after gastric digestion (post-gastric, PG), and after intestinal digestion (serum-available, IN; non-serum- available, OUT) and analyzed using spectrophotometric assays. The percent recoveries were calculated as the proportions of the values obtained for IN fractions to the initial values. The results indicated that minimal processing led to an improved in vitro bioavailability of lettuce antioxidants, providing higher recoveries in total phenolic content, total flavonoid content, and  total antioxidant capacity of fresh-cut leaves in comparison to their intact counterparts, within each variety. The highest increase in the recovery of total phenolic content was determined for the fresh-cut leaves of red crunchy lettuce (2.5-fold), whereas the fresh-cut leaves of green oak leaf lettuce were found to show the highest increases in the recoveries of total flavonoid content (3.4-fold) and total antioxidant capacty (2.5-fold), compared to their intact leaves.