Kurt üzümünden (Lycium barbarum L.) karotenoid ve fenolik bileşenlerin ultrason destekli yöntem ile ekstraksiyonu ve ekstraksiyon parametrelerinin optimizasyonu
Ultrasound assisted extraction of carotenoid and phenolic compounds from goji berry (Lycium barbarum L.) and optimization of extraction parameters
Yazar: SEMİHA DİLARA WATMON
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMEL YILMAZ
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Kurt üzümü içerdiği karotenoid ve fenolik bileşenlerden dolayı yüksek antioksidan aktiviteye sahip bir meyvedir. Bu tez çalışmasında kurt üzümünden karotenoid ve fenolik bileşenleri ultrason destekli yöntem ile ekstrakte etmek ve ekstraksiyon parametrelerini optimize etmek amaçlanmaktadır. Bu amaçla ilk olarak ultrason destekli ekstraksiyonda kullanılacak olan etanol konsantrasyonu belirlenmiş ve ekstraksiyon çalışmaları %40 etanol çözeltisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ekstraksiyonda etanol konsantrasyonu (%40) ve süre (25 oC) sabit tutulmuş, ultrason genliği (%25-75), ekstraksiyon süresi (2-6 dk) ve çözücü:katı oranı (2:1-6:1 g/g) bağımsız değişkenler olarak seçilmiştir. Bu değişkenlerin kurt üzümünde bulunan toplam karotenoid madde, zeaksantin dipalmitat, toplam fenolik madde ve toplam antioksidan aktivite üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Optimizasyon çalışmaları yanıt yüzey yöntemi kullanılarak 3 faktörlü ve 3 seviyeli toplam 17 denemeden oluşan Box-Behnken tasarımı ile yürütülmüştür. Uyum istatistiği sonuçlarına göre toplam karotenoid madde, zeaksantin dipalmitat ve toplam fenolik madde yanıt değişkenleri için en uygun modelin kuadratik model olduğu, toplam antioksidan aktivite için ise en uygun modelin 2FI model olduğu tespit edilmiştir. Kurt üzümünün ultrason destekli ekstraksiyonunda optimum koşul %25 genlik, 2 dk süre ve 3,271:1 g/g çözücü:katı oranı olarak belirlenmiştir. Optimum koşullar altında toplam karotenoid madde, zeaksantin dipalmitat, toplam fenolik madde ve toplam antioksidan aktivite yanıt değişkenleri model tarafından sırasıyla 300,12 mg/kg, 1052,17 mg/kg, 1353,95 mg/kg ve 3,32 mM olarak tahmin edilmiştir. Ek olarak ultrason destekli ekstraksiyonun kurt üzümünün karotenoid ve mineral madde dağılımı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ultrason destekli ekstraksiyon karotenoid madde dağılımı üzerinde bileşen bazında herhangi bir olumsuz etki göstermemiştir. Kurt üzümünde zeaksantin dipalmitat, β-karoten ve zeaksantin içeriği ultrason destekli ekstraksiyon ile önemli düzeyde artmıştır (p<0,05). Benzer şekilde ultrason destekli ekstraksiyon kurt üzümünde fosfor, bakır ve selenyum minerallerinin miktarını arttırmıştır (p<0,05). Bu çalışmanın sonuçları ultrason destekli ekstraksiyonun kurt üzümünün fizikokimyasal kalitesini artırabileceğini göstermektedir. Elde edilen ekstraktların yüksek katma değere sahip yeni fonksiyonel gıda ve doğal gıda katkı maddelerinin üretiminde kullanılabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Goji berry is a fruit with high antioxidant activity due to the carotenoid and phenolic components. In this thesis, it is aimed to extract carotenoid and phenolic compound from goji berries by ultrasound-assisted method and to optimize the extraction parameters. For this purpose, first the ethanol concentration to be used in ultrasound-assisted extraction was determined and the extraction studies were carried out using 40% ethanol solution. During extraction, ethanol concentration (40%) and time (25 °C) were kept constant, ultrasound amplitude (25-75%), extraction time (2-6 min) and solvent:solid ratio (2:1-6:1 g/g) were chosen as independent variables. The effects of these variables on total carotenoid compound, zeaxanthin dipalmitate, total phenolic compound and total antioxidant activity in goji berries were investigated. Optimization studies were carried out with a Box-Behnken design consisting of a total of 17 trials with 3 factors and 3 levels, using the response surface method. According to the fit statistics results, it was determined that the most appropriate model for total carotenoid substance, zeaxanthin dipalmitate and total phenolic compound was the quadratic model, and the most appropriate model for total antioxidant activity was the 2FI model. The optimum condition for ultrasound-assisted extraction of goji berry was determined as 25% amplitude, 2 min time and 3.271:1 g/g solvent:solid ratio. Under optimum conditions, the response variables of total carotenoid substance, zeaxanthin dipalmitate, total phenolic substance and total antioxidant activity were estimated by the model as 300.12 mg/kg, 1052.17 mg/kg, 1353.95 mg/kg and 3.32 mM, respectively. Additionally, the effect of ultrasound-assisted extraction on the carotenoid and mineral profile of goji berry was examined. Ultrasound-assisted extraction did not show any adverse effects on the profile of carotenoid compound on a component basis. Zeaxanthin dipalmitate, β-carotene and zeaxanthin contents in goji berries were significantly increased by ultrasound-assisted extraction (p<0.05). Similarly, ultrasound-assisted extraction increased the amount of phosphorus, copper and selenium minerals in goji berry (p<0.05). The results of this study show that ultrasound-assisted extraction can improve the physicochemical quality of goji berry. It is thought that the obtained extracts can be used in the production of new functional foods and natural food additives with high added value.