Doğal derin ötektik çözücüler ile kuşburnu meyve, çekirdek ve atığından biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyon ve mikroenkapsülasyonunun yanıt yüzey yöntemi ile optimizasyonu
Optimization by response surface method the extraction and microencapsulation of bioactive compounds from rosehip fruit, seed and waste with natural deep eutectic solvents
Yazar: EMRAH KARAKAVUK
Danışman: PROF. DR. OLCAY KAPLAN İNCE ; PROF. DR. İHSAN GÜNGÖR ŞAT
Munzur Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Fonksiyonel besinler = Functional foods

Özet:
Bu çalışmada kuşburnu meyvesi, çekirdeği ve fabrikadan sağlanan atık ürünün, doğal derin ötektik çözücüler kullanılarak ultrason yardımlı ekstraksiyonu ve elde edilen ekstraktların iyonik jelasyon yöntemi ile mikroenkapsülasyonu yanıt yüzey metodunun merkezi kompozit tasarımı ile optimize edildi.
Kuşburnu örneklerinde kuru madde, kül, su aktivitesi, pH, renk ve şeker kompozisyonu analizleri yapıldıktan sonra en uygun doğal derin ötektik çözücünün tespit edilebilmesi için örneklerin çeşitli doğal derin ötektik çözücüler ile elde edilen ekstraktlarında toplam fenolik madde miktarı, serbest radikal giderme kapasitesi, C vitamini ve fenolik kompozisyon analizleri yapıldı. Analiz sonuçlarına göre kuşburnu örnekleri için en uygun doğal derin ötektik çözücü belirlendikten sonra ekstraksiyonunun optimizasyonu merkezi kompozit tasarım metodu kullanılarak yapıldı. Bağımsız değişkenler olarak sıcaklık, süre ve ultrason gücü seçilirken, bağımlı değişken olarak toplam fenolik madde, serbest radikal giderme kapasitesi, C vitamini ve % verim seçildi. 
İstenilirlik fonksiyonuna göre kuşburnu meyvesi, çekirdeği ve atığı için optimum değerler sırasıyla sıcaklık için 43 °C, 50 °C ve 45 °C, ekstraksiyon süresi bütün örnekler için 14 dk ve ekstraksiyon gücü için ise %60, %53 ve %50 olarak elde edildi. Belirlenen optimum şartlarda her bir kuşburnu örneğinin en uygun doğal derin ötektik çözücü ile ekstraktları elde edildi. Mikroenkapsülasyon işlemi, verimi çok yüksek olan ve laboratuvar şartları için oldukça elverişli olan iyonik jelasyon yöntemi ile yapıldı. Ekstraktların iyonik jelasyon yöntemi ile mikroenkapsülasyonu yine yanıt yüzey metodunun merkezi kompozit tasarımı ile optimize edildi. Mikroenkapsülasyon işleminde bağımsız değişkenler aljinat oranı, kalsiyum klorür oranı ve örnek miktarı olarak seçilirken bağımlı değişken olarak toplam fenolik madde, serbest radikal giderme kapasitesi, C vitamini ve % verim seçildi. İstenilirlik fonksiyonuna göre optimum noktalar kuşburnu meyvesi, çekirdeği ve atığı için aljinat oranı sırasıyla %2,45, %2,5 ve %2,5 ve kalsiyum klorür oranı tüm örneklerde %2,5, örnek miktarı sırasıyla 13, 11,75 ve 13 g olarak tespit edildi.
Bu çalışmada kuşburnu örneklerinin biyoaktif bileşiklerinin doğal derin ötektik çözücü kullanılarak verimli bir çekilde ekstrakte edilebildiği ve mikroenkapsülasyon sırasında meydana gelebilecek olumsuzlukların yine doğal derin ötektik çözücü ile bertaraf edilebildiği tespit edildi. 

Anahtar Kelimeler: Kuşburnu, atık, iyonik jelasyon, doğal derin ötektik çözücüler, optimizasyon, C vitamini, fenolik madde, mikroenkapsülasyon

Abstract:
In this study, ultrasound assisted extraction with natural deep eutectic solvents and microencapsulation of the extracts obtained by ionic gelation method was optimized by the central composite design of the response surface method.
After analyzing dry matter, ash, water activity, pH, color and sugar composition in rosehip samples, for the determination of the best natural deep eutectic solvent total phenolic content, free radical scavenging capacity, vitamin C and phenolic composition analyzes were performed in the extracts obtained with various natural deep eutectic solvents. According to the results of the analysis, after determining the most suitable natural deep eutectic solvent for rosehip samples, the optimization of extraction was carried out using the central composite design method. Temperature, duration and ultrasound power were chosen as independent variables, while total phenolic substance, free radical removal capacity, vitamin C and yield % were chosen as dependent variables.
According to the desirability function, optimum values for rosehip fruit, kernel and waste were obtained as 43 °C, 50 °C and 45 °C for temperature, 14 min for all samples and 60%, 53% and 50% for extraction power, respectively. Extracts of each rosehip sample were obtained with the most suitable natural deep eutectic solvent under the optimum conditions. The microencapsulation process was carried out by the ionic gelation method, which has a very high yield and is very suitable for laboratory conditions. Microencapsulation of extracts by ionic gelation method was also optimized by the central composite design of the response surface method. In the microencapsulation process, independent variables were selected as alginate ratio, calcium chloride rate and sample amount, while total phenolic content, free radical scavenging capacity, vitamin C and yield % were chosen as dependent variables. According to the desirability function, optimum points for rosehip fruit, kernel and waste were obtained as 2.45%, 2.5% and 2.5% for the alginate ratio, 2.5% for calcium chloride ratio for all samples, 13, 11.75 and 13 g  for sample amount, respectively.
In this study, it has been determined that the bioactive compounds of rosehip samples can be extracted efficiently using natural deep eutectic solvent and the negativities that may occur during microencapsulation can be eliminated with natural deep eutectic solvent. 

Key Words: Rosehip, waste, ionic gelation, natural deep eutectic solvents, optimization, vitamin C, phenolic material, microencapsulation