Effects of  the protein type on the nanoencapsulation of citral by protein-polysaccharide complexes
Protein tipinin sitralin protein-polisakarit kompleksleri tarafindan nanokapsülasyonu üzerindeki etkileri
Yazar: DEMET ATICI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞBA DURSUN ÇAPAR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Sitral, gıda, içecek ve kozmetik endüstrisinde aroma maddesi olarak çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Sitral kimyasal olarak karasız olup, oksijene ve asidik pH'ya duyarlılığı nedeniyle de depolama sırasında bir takım bozunmalara uğrar. Oksidasyon reaksiyonları ve asit katalizli bozunma arzu edilen aroma bileşenlerinin seviyesini azaltır ve istenmeyen aroma bileşenlerinin seviyesini arttırır. Böylece sitralin kararsız özellikleri raf ömrünü kısıtlamakta ve gıdanın kabul edilebilirliğini azaltmaktadır. Bu çalışmada sitralin nanoenkapsülasyonunda protein tipinin etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, sitral nanokapsüllemenin optimizasyonu için iki tip protein (peynir altı suyu proteini konsantresi ve yağsız süt tozu) çeşidi kullanılmıştır. Optimum sonuç Yanıt Yüzey Yöntemi (RSM) Box-Behnken Design kullanılarak belirlenmiştir. Faktör olarak, protein tipi, pH, protein polisakkarit konsantrasyonları, yanıt olarak ise L* değeri, stabilite ve viskozite sonuçları seçilmiştir. Optimum nokta pH 3'te Karragenean %1, Peyniraltı suyu proteini %4, protein polisakkarit oranı 4:1 olarak bulunmuştur. Bu noktada L* değeri ve stabilite maksimum olarak seçilmiştir. Optimum noktada farklı pH (3, 6, 9) değerlerinde sitralin nanokapsülasyon solüsyonu hazırlanmıştır. Hazırlanan bu solüsyonlarda partikül boyutu pH (3, 6, 9) için sırasıyla 340.2 nm, 345.8 nm, 83.12 nm bulunurken zeta potansiyeli sonuçları sırasıyla +3.77, -18.4 ve -21.4 mV olarak bulunmuştur. Sitral yüklü nankomplekslerin dondurularak kurutulması yapılarak farklı pH'lardaki (3, 6 ,9) nanokomplekler toz haline getirilmiştir. Tozlarda kapsüllenme verimliliği (EE) pH 3,6,9 da sırasıyla %64.808, %52,210, %35.945 olarak hesaplanmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri incelendiğinde pH arttıkça yüzeydeki delikli yapı arttığı gözlemlelenirken atomik kuvvet mikroskobu (AFM) sonuçlarında parçacık morfolojisinin görüntüleri partikül boyutlarıyla karşılaştırılmış ve birbirleriyle uyum sağladığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak bu ürünün farklı pH aralığında kullanımları incelenmiş olup pH 3'teki nanokapsüllerin verimliliğinin en yüksek olduğu bulunmuştur.
Anahtar Kelimeler: Sitral, protein-polisakkarit kompleks, nanoenkapsülasyon.

Abstract:
Citral is very commonly used as a flavoring compound in food, drink and cosmetic industry. It decomposes during storage due to its sensitivity of oxygen and acidic pH. Oxidation reactions and acid-catalyzed decomposition decreases the level of desirable flavor components and increases the level of undesirable flavor components. Thus, the unstable properties of citral limit shelf life and reduce food acceptability. In this study effects of protein type on the nanoencapsulation of citral was investigated. For this aim, two types of protein (whey protein concentrate (wpc) and skim milk) was used to optimization of citral nanoencapsulation. The optimum result was determined by using Response Surface Methodology (RSM) Box-Behnken design. The protein type, pH, protein and polysaccharide concentrations were selected as factors and L* value, stability and viscosity results were selected as responses. The optimum point was found as 4% whey protein, 1% carrageenan pH 3. At this point, the viscosity and L* value stability were maximized. At the optimum point, citral nanoencapsulation solution was prepared at different pH (3, 6, 9) values. In these prepared solutions, the particle size was found to be 340.2nm, 345.8nm, and 83.12nm for ph (3,6,9), respectively, while the zeta potential results were found to be +3.77, -18.4 and -21.4 mV. By freeze drying the citral loaded nanocomplexes, nanocomplexes at different pH(3, 6, 9) were dried. The encapsulation efficiencies (EE),  were calculated as 64.808%, 52.210% and 35.945%  at pH 3,6 and 9 respectively. When scanning electron microscopy (SEM) images were examined, it was observed that the porous structure on the surface increased as the ph increased, while the images of the particle morphology in the atomic force microscopy (AFM) results were compared with the particle sizes and it was observed that they were compatible with each other.
Keywords: Citral , protein- polysaccharide complex, nanoencapsulation.