Kuzeydoğu Anadolu kökenli bazı yenilebilir bitki ekstraktlarının biyolojik aktivite ve fenolik asit profil değişiminin ekstraksiyon tekniği tabanlı incelenmesi
Extraction technique based investigation of changings in biological activity and phenolic acid profile of the extracts from some edible North Eastern Anatolia originplants
Yazar: İNAN DURSUN
Danışman: PROF. DR. FİKRET AKDENİZ
Kafkas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Ağır metaller = Heavy metals ; Ekstraksiyon =   ; Fenolik asit = Phenolic acid ; Fitokimya = Phytochemical ; Yağ asitleri = Fatty acids

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında Kuzey Anadolu kökenli yenilebilir bitkilerden Amaranthus retroflexus L. (AR), Echinops viscosus DC. subsp. bithynicus (Boiss.) Rech f.(EV), Lathyrus tuberosus L. (LT), Chenopodium foliosum Asch. (CF), Caltha polypetala Hochst. Ex Lorent (CP)'nin toprak üstü kısımlarının havada ve liyofilizatörde kurutulmuş numunelerinin (parçacık boyutu 125 μm'den küçük kısımları) ekstraksiyonları gerçekleştirildi. Soxhlet ekstraksiyonu (SE) tekniğinde etanol:su (E:S) (1:1, v/v) ve etanol çözücüleri, ultrasonik destekli ekstraksiyon (UDE) ve hızlandırılmış çözücü ekstraksiyonu (Accelerated Solvent Extraction, ASE) tekniklerinde E:S (1:1, v/v) çözücüsü kullanılarak elde edilen ekstraktların ekstraksiyon verimleri, toplam fenolik madde içerikleri, CUPRAC, ABTS, DPPH ve FRAP yöntemleriyle toplam antioksidan özellikleri incelendi. Bitki ekstraktlarına uygulanabilen bu yöntemlere ek olarak, bağlı olarak numune yapısında bulunan ve klasik yöntemlerle tayinleri zor olan (ya da mümkün olmayan) antioksidanlar için geliştirilen ve doğrudan katı numuneye uygulanabilen yeni bir yöntemolan "QUENCHER"prosedürü de (QUick-Hızlı, Easy-Kolay, New-Yeni, CHEap-Ucuz ve Reproducible-Tekrarlanabilir) E:S ( 1:1, v/v) çözücü ortamında reaksiyon süresi optimizasyonları yapılarak çalışma materyallerine uygulandı. Hazırlanan ekstraktların LC-MS/MS analiziyle fenolik bileşik profilleri metot validasyonu yapılarak kalitatif ve kantitatif olarak ortaya konuldu. Bitki numunelerinin GC-MS ile yağ asidi içeriği ve ICP-MS ile metal içerik analizleri gerçekleştirildi.
En yüksek ekstraksiyon verimi CF bitkisi (havada kuru) SE E:S (1:1, v/v) ekstraksiyonunda % 42,03±0,25 ile tespit edildi. Genel olarak E:S (1:1, v/v) çözücüsünde SE ve UDE tekniklerinde ekstraksiyon verimleri birbirine yakın iken ASE verimlerinin tüm bitki numunelerinde düşük olduğu belirlenmiştir. Fenolik madde içeriği en yüksek olan ekstraktın CP bitkisinin (havada kuru) UDE tekniği ile E:S (1:1, v/v) çözücüsünde elde edilen ekstrakt olduğutespit edildi (2939,25±37,18 mg gallik asit eşdeğeri (GAE)/100 g kuru bitki). Numunelerintoplam antioksidan kapasite(mmol troloks eşdeğeri (TE)/kg kuru bitki) değerleri sıralamalarının genel olarak ekstraktlara ve doğrudan katı numunelere uygulanan yöntemler baz alınarak karşılaştırıldığında QUENCHER-CUPRAC>CUPRAC, QUENCHER-ABTS>ABTS, QUENCHER-DPPH>DPPH ve QUENCHER-FRAP>FRAP şeklinde olduğu bulundu. Bu durum, QUENCHER prosedürünün geleneksel antioksidan kapasite belirleme yöntemlerine uygulandığında önemli bir avantaj getirdiğini göstermektedir. 
Ekstraktların LC-MS/MS tekniği ile 19 adet fitokimyasal bileşik açısından kalitatif ve kantitatif analizleri gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlara göre, AR bitkisinin (hava kurusu) SE tekniği ve E:S (1:1, v/v) çözücüsüyle elde edilen ekstraktında 2847,32±39,21 µg/100g ile benzoik asidin; EV bitkisinin (hava kurusu) SE tekniği ile etanol çözücüsünde elde edilen ekstraktında 9911,83±60,65 µg/100g ile klorojenik asidin; LT bitkisinin (liyofilizerde kuru) ASE tekniği ile E:S (1:1, v/v) çözücüsüyle elde edilen ekstraktında 713,70±18,75µg/100g ile benzoik asidin; CF bitkisinin (hava kurusu) UDE tekniği ve E:S (1:1, v/v) çözücüsüyle elde edilen ekstraktında 6221,44±88,63 µg/100g ile ferulik asidin, CP bitkisinin (hava kurusu) SE tekniği ve E:S (1:1, v/v) çözücüsüyle elde edilen ekstraktında 3956,50±51,44 µg/100g ile kafeik asidin dominant fenolik bileşiklerolduğu belirlendi. Gallik asit ve epigallokateşin gallat bileşikleri hiç birnumunede tespit edilemedi. 
GC-MS ile yağ asidi içeriği analizinde laurik asit, miristik asit, pentadekanoik asit, palmitik asit, palmitoleik asit, margarik asit, stearik asit, oleik asit, linoleik asit, linolenik asit, behenik asit ve lignoserik asitbaşlıca yağ asitleri olarak tespit edildi. Ayrıca, ICP-MS tekniği ile de V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Ag, Cd, Hg ve Pb metallerinin kalitatif ve kantitatif analizleri gerçekleştirildi.

Anahtar Kelimeler: Amaranthus retroflexus L., Echinops viscosus DC. subsp. bithynicus (Boiss.) Rech f., Lathyrus tuberosus L., Chenopodium foliosum Asch., Caltha polypetala Hochst. Ex Lorent, Soxhlet ekstraksiyonu, ultrasonik destekli ekstraksiyon, hızlandırılmış çözücü ekstraksiyonu, toplam fenolik madde ve fenolik asit profili, antioksidan aktivite, LC-MS/MS, GC-MS, ICP-MS

Abstract:
Amaranthus retroflexus L. (AR), Echinops viscosus DC. subsp. bithynicus (Boiss.) Rech f. (EV), Lathyrus tuberosus L. (LT), Chenopodium foliosum Asch. (CF), Caltha polypetala Hochst. Ex Lorent (CP) edble plants from North-Eastern Anatolia origin (particle size < 125 µm) have been used in this doctoral thesis. Collected aerial parts of plants were dried in a dark room condition and lyophilizer. Dried plant samples were performed using various extraction techniques such as Soxhlet extraction (SE), ultrasound assisted extraction (UAE) and accelerated solvent extraction (ASE). Ethanol:water (1:1, v/v) and ethanol (only in Soxhlet technique) have been used as extraction solvents. Extraction yield, total phenolic content and total antioxidant properties were determined using CUPRAC, ABTS, DPPH and FRAP assays.
In addition to these common methods, which can be applied to plant extracts, the "QUENCHER" method (QUick, Easy, New, CHEap and Reproducible) was also used, which can be applied directly to the solid sample. QUENCHER procedure, which is a new method developed for antioxidants that are bound in sample matrix and which are difficult (or not possible) to be determined by conventional methods, was applied to the solid samples by optimizing reaction time intervals in E:S (1:1, v / v) solvent medium. Qualitative and quantitative phenolic profile of extracted samples were determined using validated methods in LC-MS/MS. Fatty acid and metal contents of samples were analyzed using GC-MS and ICP-MS techniques, respectively.
The highest extraction yield was determined in the SE E: S (1: 1, v/v) extraction of CF plant (air dried) with the value of 42.03±0.25%. In general, it was determined that while extraction yields were close to each other in SE and UDE techniques in E:S (1:1, v/v) solvent medium, ASE yields were low in all plant samples. The highest phenolic content was obtained from the extract of CP plant (air dried) using the UDE technique and E:S (1: 1, v/v) as the solvent (2939.25 ± 37.18 mg gallic acid equivalent (GAE))/100 g). When the total antioxidant capacities of the samples (mmol trolox equivalent (TE)/kg dry plant) are evaluated between methods applied to extracts and directly to solid samples, the rankings are found to be as QUENCHER-CUPRAC>CUPRAC, QUENCHER-ABTS>ABTS, QUENCHER-DPPH>DPPH and QUENCHER-FRAP>FRAP. This situation revealed that the QUENCHER procedure brings a significant advantage when applied to traditional antioxidant capacity determination methods.
Qualitative and quantitative analyzes of the extracts were performed for 19 phytochemical compounds using LC-MS/MS technique. According to the results, the value of 2847.32 ± 39.21 µg/100 g benzoic acid is the dominant phenolic compund in air dried AR extract using of SE technique in E:S (1: 1, v/v) solvent medium; the value of 9911.83 ± 60.65 µg/100 g chlorogenic acid is the dominant phenolic compund in air dried EV extract of SE technique in ethanol solvent medium; the value of 713.70 ± 18.75 µg/100 g benzoic acid is the dominant phenolic compund in lyophilizer dried LT extract using of ASE technique in E:S (1:1, v/v) solvent medium; the value of 6221,44±88,63 ferulic acid is the dominant phenolic compund in air dried CF extract using of UAE technique in E:S (1:1, v/v) solvent medium; the value of 3956,50±51,44 µg/100g cafeic acid is the dominant phenolic compund in air dried CP extract using of SE technique in E:S (1:1, v/v) solvent medium. Gallic acid and epigallocatechin gallate was not determined in any of the sample.
Lauric acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, margaric acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, behenic acid and lignoceric acid were determined as the major fatty acids using of GC-MS. In addition, qualitative and quantitative analyzes of V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Ag, Cd, Hg and Pb elements were performed with ICP-MS technique.