Böğürtlen (Rubus L.) meyvesinden derin ötektik çözücüler ile antosiyaninlerin ekstraksiyonunun optimizasyonu ve saflaştırılması
Optimization and purification of anthocyanins extracted with deep eutectic  solvents from blackberry (Rubus L.) fruit
Yazar: OSCAR ZANNOU
Danışman: PROF. DR. İLKAY KOCA
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Antioksidan aktivite = Antioxidant activity ; Antosiyaninler = Anthocyanins ; Böğürtlen = Blackberries ; Çözücüler = Solvents ; Özütleme = Extraction

Özet:
Doğal derin ötektik çözücüler (NADES'ler), fenolik bileşiklerin ekstraksiyonu için kullanılan yeni yeşil çözücülerdir. Bu çalışmanın amacı, farklı NADES'lerle böğürtlenden pigment eldesi ve karakterizasyonudur. Bunun için 16 farklı NADES ve 3 geleneksel çözücü kullanılmıştır. Geleneksel çözücülere göre NADES'lerle daha yüksek toplam fenolik madde, toplam flavonoid, toplam antosiyanin, DPPH serbest radikal giderme etkisi, indirgeme gücü ve metal şelatlama aktivite değerleri elde edilmiştir. NADES'ler, daha yüksek miktarlarda siyanidin-3-glikozit, siyanidin-3-rutinozit, siyanidin klorür ve pelargonidin-3-glikozit özü çıkaran daha asidik NADES'lerle birlikte, hedeflenen antosiyaninlerin geri kazanılması için en belirgin çözücülerdi. Kolin klorür-asetik asit (CHAC) toplam antosiyanin, kolin klorür-gliserol (CHGLY) toplam fenolik ve toplam antosiyanin ekstraksiyonu için diğer çözücülerden daha iyi performans sergilemiştir. Bu nedenle  CHAC ve CHGLY çözücüleri çalışmanın 2. basamağı olan optimizasyon için seçilmiştir. Bu çözücülerle molar oran (HBA=1: HBD=0.5, 2, 3.5, 5 ve 6.5), su içeriği (10, 20, 30, 40 ve 50%), solvent miktarı (5, 15, 25, 35 ve 45 g) ve ekstraksiyon süresi (5, 15, 25, 35 ve 45 min) değişken olarak seçilip yanıt yüzey metodolojisi, merkezi kompozit tasarımı kullanılarak optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Optimum koşullar CHGLY için molar oran, su içeriği, solvent oranı ve ekstraksiyon süresi sırasıyla 1:4.22 molar, %20, 15g ve 15 dakika; CHAC için 1:3.5 molar, %40, 30 ve 15 dakika olarak kaydedilmiştir. Optimum koşullarda elde edilen ekstraktlarda stabilite ve biyoyararlılık analizleri yapılmış, ayrıca iki sulu faz tekniği kullanılarak saflaştırma yapılmıştır. Siyanidin-3-glikozit, siyanidin-3-rutinozit, pelargonidin-3-glikozit ve siyanidin klorür için biyoyararlılık değerleri sırasıyla ağızda %13.17±0.01-21.04±0.72, %22.02±1.38-28.81±1.05, %16.37±0.84-18.51±1.10 ve %25.84±0.31-32.27±0.78; mide ortamında %24.95±0.65-33.54±0.54, %29.17±2.74-33.54±0.54, %10.71±0.00-26.89±0.01 ve %34.16±2.56-42.05±0.17;  ince bağırsak ortamındaki %13.19±0.08-18.12±0.21, %26.06±0.20-33.56±0.05 ve %20.63±0.07-25.96±0.65 aralığında saptanmıştır. Isıl, depolama ve ışık stabilite testleri, antosiyanin bileşiklerinin NADES'ler tarafından iyi korunduğunu göstermiştir. Antosiyaninlerinin sulu iki fazlı sistemle saflaştırılması başarılı olup üst fazda siyanidin-3-glikozit için en yüksek saflık CHAC ve CHGLY'de sırasıyla %68.85±1.05 ve %89.04±3.35 olarak belirlenmiştir. Siyanidin-3-glikoziti sırasıyla siyanidin-3-rutinozit, siyanidin klorür ve pelargonidin-3-glikozit izlemiştir.

Abstract:
Natural deep eutectic solvents (NADESs) are new green solvents used for the extraction of phenolic compounds. In this work, an efficient and greener strategy for extracting blackberry anthocyanins using NADESs was investigated. For this purpose, 16 different NADES and 3 traditional solvents were used. NADESs were the most prominent for the recovery of the bioactive compounds and gave the highest antioxidant activities. The more acidic NADESs exhibited the highest quantities of cyanidin-3-glucoside, cyanidin-3-rutinoside, cyanidin chloride and pelargonidin-3-glucoside. CHAC and CHGLY were chosen for the optimization process since CHAC performed better for the extraction of anthocyanin and CHGLY gave better results for the total phenolic and total anthocyanin. Molar ratio (HBA=1: HBD=0.5, 2, 3.5, 5 and 6.5), water content (10, 20, 30, 40 and 50%), solvent ratio (5, 15, 25, 35 and 45 g) and extraction time (5, 15, 25, 35 and 45 min) were chosen as the variables and optimization was carried out using Response Surface Methodology (RSM) by applying the central composite design. The optimum conditions for CHGLY were 1:4.22 molar, 20%, 15g and 15 min for molar ratio, water content, solvent ratio and extraction time, respectively. The optimum conditions for CHAC were 1:3.5 molar, 40%, 30g and 15 min for molar ratio, water content, solvent ratio and extraction time, respectively. The extracts obtained under optimum conditions were subjected to stability tests, bioavailability and purification using the two-aqueous phase technique. The thermal, storage and light stability tests showed that NADESs well protected the anthocyanin compounds. The purity of the examined anthocyanin compounds was greatly high in the top phase, suggesting that the purification process was successful. In the top phase, the highest purity was determined for cyanidin-3-glucoside as 68.85±1.05% and 89.04±3.35% in CHAC and CHGLY, respectively. Cyanidin-3-glucoside was followed by the cyanidin-3-rutinoside, cyanidin chloride and pelargonidin-3-glucoside, respectively.