Karamuk bitkisinden ekstrakte edilen doğal renk maddelerinin stabilitesinin artırılması ve çeşitli gıda ürünlerinde renklendirici olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Increasing the stability of natural colorants extracted from karamuk plant and investigation of usability as colorant in different food products
Yazar: MEHMET DEMİRCİ
Danışman: DOÇ. DR. SALİH KARASU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Bitki fenolikleri = Plant phenolics ; Doğal boyalar = Natural dyes ; Doğal boyar maddeler = Natural dyestuffs ; Gıda boyaları = Food colourants ; Sentetik boya = Synthetic dye

Özet:
Bu tez çalışmasında ülkemizde farklı yörelerde yetişen endemik bir bitki olan karamuk (Berberis crataegina DC.)bitkisinden izole edilen antosiyaninlerin farklı bileşikler kullanılarak kopigmentasyonu ile ısıl stabilitesinin artırılması amaçlanmıştır. İlk olarak, antosiyanin ekstraksiyonu için uygulanacak yüksek ses parametreleri yüzey yanıt yöntemi ile belirlenmiştir. Optimum koşulların belirlenmesinde toplam antosiyanin miktarı ve toplam fenolik madde içeriği kullanılmıştır. Yüksek ses uygulamasında şiddet ve sürenin artışı doğrudan ekstraksiyon verimini artırmıştır. Elde edilen antosiyaninlerin HPLC ile Karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. HPLC ile belirlenen antosiyaninler içerisinde malvidin-3-glikozit en baskın olanı olmuştur. Antosiyaninler, Amberlite XAD-7HP makro resini yardımı ile şekerler ve diğer organik asitlerden ayrılarak %89,67 oranında saflaştırılmıştır. Saflaştırılan antosiyaninlere farklı oranlarda (1:5, 1:10 ve 1:20) fenolik bileşikler, metal iyonları ve siklodekstrinler ilave edilerek 70°C, 80°C ve 90°C' de 210 dakika su banyosunda tutulup termal degradasyon parametreleri birinci derece kinetik model ile ifade edilmiştir. Rutin, klorojenik asit ve kuersetin katılan fenolik bileşikler iken alüminyum klorür, ferrik sodyum tuzu ve magnezyum oksit ilave edilen metal iyonları olmuştur. Fenolik bileşik ilaveli örneklere uygulanan tüm sıcaklık değerlerinde etkinlik sırası klorojenik asit>rutin>kersetin şeklinde olmuştur. Metal iyonlarında ise 1:5 ve 1:10 konsantrasyonlarında en etkili ajan ferrik sodyum tuzu olurken 1:20 konsantrasyonda en etkili ajan alüminyum klorür olmuştur. Uygulanan tüm sıcaklık değerlerinde magnezyum oksit çok fazla etki göstermemiştir. Katılan siklodekstrinlerde ise 1:5 konsantrasyonda alfa ve beta siklodekstrin benzer etki gösterirken 1:10 ve 1:20 konsantrasyonda alfa siklodekstrin daha etkili bir ajan olmuştur. Çalışma sonucunda, karamuk bitkisinden antosiyaninler yüksek saflıkta izole edilebilmiştir. Uygulanan moleküler kopigmentasyon ile de sıcaklık dayanımı artırılmış ve potansiyel bir gıda renklendiricisi olabileceği ortaya konmuştur.

Abstract:
In the present thesis, it was aimed to increase the thermal stability of anthocyanins isolated from karamuk (Berberis crataegina DC.), an endemic plant grown in different regions of our country, by copigmentation by using different compounds. First, the ultrasound parameters for optimum anthocyanin extraction were determined by the surface response methodology. Total phenolic compounds and total anthocyanin content were used to determine the optimum conditions. The increase in amplitude and duration in ultrasound process directly increased the extraction yield. Among the anthocyanins determined by HPLC, malvidin-3-glycoside was found to be the most dominant. Anthocyanins were separated from sugars and other organic acids using Amberlite XAD-7HP resin and purified by 89.67%. After adding phenolic compounds, metal ions and cyclodextrins in different ratios (1:5, 1:10 and 1:20), samples were put in water-bath at 70°C, 80°C and 90°C for 210 minutes, and thermal degradation parameters were expressed by first order kinetic model. While the rutin, chlorogenic acid, and quercetin were added phenolic compounds, while aluminum chloride, ferric sodium salt, and magnesium oxide were the metal ions. The order of increasing thermal stability
was chlorogenic acid>rutin>quercetin at all temperature values. In metal ions, the most effective agent was found to be as ferric sodium salt at 1:5 and 1:10 concentrations, while aluminum chloride was the most effective agent at 1:20 concentration. Magnesium oxide did not show much effect at all applied temperature values. In the added cyclodextrins, alpha and beta cyclodextrin at 1:5 concentrations showed similar effects, while alpha cyclodextrin at 1:10 and 1:20 concentrations was more effective. As a result of the study, anthocyanins could be isolated from barberry plant with high purity. With the applied molecular copigmentation, its temperature resistance could be increased and, thus it could be a potential food colorant.