Limon ve portakal kabuklarından mikrodalga ekstraksiyon yöntemi ile pektin üretiminin optimizasyonu ve üretilen pektinin karakterizasyonu
Optimization of microwave extraction metod of pectin from lemon and orange peels and characterization of producted pectin
Yazar: TUĞBA TÜRKEN AKÇAY
Danışman: PROF. DR. HANDE SELEN ERGE
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, meyve suyu endüstrisi artığı olan limon ve portakal kabuklarından mikrodalga destekli ekstraksiyon (MDE) ile pektin üretiminin optimizasyonu araştırılmıştır. Üretilen pektinlerin bazı özellikleri, geleneksel asit ekstraksiyonu (GAE) ile elde edilen pektinlerle karşılaştırılmıştır. Farklı koşullarda üretilen pektinlerin verim, esterleşme derecesi (DE) ve galakturonik asit (Gal) miktarı belirlenmiştir. MDE koşullarının belirlenmesinde yanıt yüzey yöntemi ve merkezi karma tasarımı kullanılmıştır. Çalışmada, portakal kabukları için pH'sı 1.5, 2.0, 2.5 olan sitrik asit; limon kabukları için pH'sı 1.5, 2.5, 3.5 olan hidroklorik asit çözeltisi kullanılmıştır. Mikrodalga gücü 120, 360, 600 W ve süresi 5, 10, 15 dk olarak seçilmiştir. Ayrıca optimum koşullarda üretilen pektinler model jel hazırlanmasında kullanılmış, jellerin tekstür ve renk özellikleri incelenmiştir. Limon kabuğundan pektin eldesinde maksimum verim (%19.18), esterleşme derecesi (DE) (%61.52) ve galakturonik asit miktarı (Gal) (45.21 g/100g) için optimum koşullar; 1.5 pH, 600 W mikrodalga gücü, 9 dk mikrodalga süresidir. Portakal kabuğundan pektin eldesinde ise maksimum verim (%19.05), DE (%69.12) ve Gal (31.55 g/100 g) için optimum koşullar; 1.5 pH, 600 W mikrodalga gücü, 15 dk mikrodalga süresidir. Pektinlerde FTIR analizi yapılmıştır ve MDE ile ekstrakte edilen pektinler ve GAE ile ekstrakte edilen pektinler, ticari olarak alınan portakal kabuğu pektini ile karşılaştırılmış ve yapıları benzer bulunmuştur. MDE ile optimum koşullarda üretilen pektinlerden oluşturulan model jelin, GAE ile en yüksek verimin sağlandığı koşulda (pH 1.5) üretilen pektinden oluşturulan model jele göre daha iyi tekstürel özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir. MDE ile optimum koşullarda üretilen limon pektininden pH 3.2'de oluşturulan model jellerin tekstürel özelliklerinin portakal kabuğu pektininden oluşturulan jellere göre daha iyi olduğu bulunmuştur. Mikrodalga destekli ekstraksiyonun yüksek verim ve daha kısa ekstraksiyon süreleri sağlaması nedeniyle endüstride kullanılması tavsiye edilmektedir.

Abstract:
In this study, optimization of pectin production by microwave assisted extraction (MAE) from lemon and orange peel, which are juice industry residues, was investigated. Some properties of obtained pectins were compared to pectins extracted by traditional acid extraction (TAE). Yield, degree of esterification (DE) and galacturonic acid (Gal) content of pectins produced under different conditions were determined. MAE conditions were determined with response surface method (RSM) and central composite design (CCD) was used. In the study, citric acid solution with a pH of 1.5, 2.0, 2.5 for orange peels and hydrochloric acid solution with a pH of 1.5, 2.5, 3.5 for lemon peels were used. Microwave power 120, 360, 600 W and irridation time 5, 10, 15 min were selected. In addition, pectins produced under optimal conditions were used in model gel preparation, texture and color properties of gels were studied. The optimum conditions for the maximum yield (19.18%), DE (61.52%), and Gal (45.21 g/100g) of lemon peel pectin were obtained at pH 1.5, microwave power of 600 W and irradiation time of 9 min. The optimum conditions for the maximum yield (19.05%), DE (69.12%), and Gal (31.55 g/100g) of orange peel pectin were obtained at pH 1.5, microwave power of 600 W and irradiation time of 15 min. FTIR analysis was performed and the structures of pectins extracted with MAE, TAE and commercial orange pectin were found similar. It was determined that the model gel formed from pectins produced under optimal conditions with MAE has better textural properties than the model gel formed from pectin produced under the condition (pH 1.5) where the highest efficiency is achieved with TAE.  It was found that the textural properties of model gels produced from lemon at pH 3.2 obtained by MAE were better than those of gels produced from orange pectin. MAE is recommended for use in industry because of providing high yields and shorter extraction times.