Keçiboynuzu (Ceratonia siliqua L.) meyvesinden d-pinitol ekstraksiyonu üzerine araştırmalar
Investigations on d-pinitol extraction from carob (Ceratonia siliqua L.) pod
Yazar: HATİCE REYHAN ÖZİYCİ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KARHAN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
İnsülin benzeri bir etkisi olan D-pinitol, son yıllarda insülin mekanizmasıyla
ilişkilendirilen birçok hastalığın tedavisinde kullanılabileceği belirtilen, umut vadeden
fonksiyonel bileşiklerinden birisi olarak görülmektedir. Bu nedenle, D-pinitolün
zenginleştirilmesi ve saflaştırılmasına yönelik bilimsel çalışmalar popüler hale gelmeye
başlamıştır.    

D-pinitolü gıda takviyesi olarak üreten firmalar esas olarak bu bileşiği içeren gıda 
matrikslerinden uygun saflaştırma teknikleriyle ayrıştırmakta ve yüksek saflıkta D-pinitol
elde etmektedir. Hâlihazırda bu amaca yönelik en çok tercih edilen yöntemler olan iyon
değiştirici reçineler, aktif kömür kromatografileri ve solvent ekstraksiyonu yöntemleridir.
Ancak bu tekniklerin uygulanabilirlik açısından zor ve yüksek maliyetli oluşu üreticileri
bu amaçla kullanılabilecek yeni teknikler aramak zorunda bırakmıştır.  

Son yıllarda, yüksek oranda D-pinitol içeriğine (% 5-7) sahip olan keçiboynuzu 
(Ceratonia siliqua L.) meyvesinden bu bileşiğin elde edilmesine yönelik birçok araştırma
yapılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada enzim uygulama, sıcak durultma, CaO uygulama,
ultrafiltrasyon, etanol fermentasyonu ve kristalizasyon gibi teknikler uygulanarak Dpinitolün

keçiboynuzu ekstraktında zenginleştirilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca proje
kapsamında yer almayan kademeli ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon ve solvent
ekstraksiyonu teknikleri de uygulanarak bu tekniklerin D-pinitol konsantrasyonu üzerine
etkileri araştırılmıştır. Elde edilen bulgulara göre; keçiboynuzu ekstraktından D-pinitolün
zenginleştirilmesinde özellikle etanol fermentasyonu öncesinde uygulanan invertaz
enziminin Saccharomyces cerevisiae mayasının metabolik faaliyetlerini artırdığı,
dolayısıyla bu metabolik faaliyet sonucu açığa çıkan serbest D-pinitol molekülünün
konsantrasyonunda da artış meydana geldiği görülmüştür.  

Öte yandan, kademeli ultrafiltrasyon ve etanolik solvent ekstraksiyonu ile 
kombine edilen zenginleştirme tekniklerinin tez kapsamında belirtilen diğer tekniklere
göre daha başarılı olduğu ve keçiboynuzu ekstraktında bulunan D-pinitolün
konsantrasyonunun başlangıç seviyesine göre yaklaşık 3.5 kat arttığı gözlemlenmiştir.
Ayrıca yapılan küçük bir membran filtrasyon deneyi ile de, ultrafiltrasyondan ziyade
nanofiltrasyon tekniğinin kullanılmasının bu matriksten D-pinitolün
zenginleştirilmesinde daha etkili olduğu ortaya konulmuştur. Nitekim 5 kDa ayırma
sınırındaki membran filtre kullanıldığında filtrasyon sonunda elde edilen keçiboynuzu
ekstraktının permeat (21.69 g/L) ve retentat (22.35 g/L) kısımlarında D-pinitol
konsantrasyonu açısından önemli bir farklılık meydana gelmemiştir. 2 kDa'luk membran 
i 
filtre kullanıldığında ise keçiboynuzu ekstraktında bulunan D-pinitolün önemli bir
kısmının retantat (17.69 g/L) kısmında kaldığı, çok az bir kısmının da permeat kısmına
geçtiği (5.79 g/L) görülmüştür. Sonuç olarak; tez kapsamındaki zenginleştirme
metotlarına ilave olarak farklı metotların da kullanılmasıyla yapılan denemelere göre
keçiboynuzu ekstratındaki başlangıçta bulunan D-pinitol seviyesi 2-3.5 kat oranında
artırılmıştır.

Abstract:
D-pinitol, an insulinomimetic compound which has a potential use for curing of 
diseases associated with insulin metabolism, is one of the promising functional
compounds. Hence, scientific studies intended for enhancement and purification of Dpinitol,
have
become
popular.



Manufacturers, producing D-pinitol as a dietary supplement, extract this 
compound mainly with suitable purification techniques from the rich food matrixes and
obtain high-purity D-pinitol. At present, the most favourite techniques are ion exchange
resins, active charcoal chromatography and solvent extraction. However, due to the high
cost and difficulties in applicability, manufacturers have had to look for new techniques
that can be used for this purpose. 
 
In recent years, many researches have been made about obtaining D-pinitol from
carob (Ceratonia siliqua L.) fruit, which has a rich content (5-7 %) for it. In this study,
techniques such as enzyme treatment, hot clarification, CaO treatment, ultrafitration,
ethanol fermentation and crystallization were performed to enhance the D-pinitol content
of the carob extract. Besides, some other techniques (fractional ultrafiltration,
nanofiltration and solvent extraction), which were not within the project, were also
investigated for the aim of enhancing the D-pinitol. According to the results; especially
invertase enzyme treatment before the ethanol fermentation stage increased the metabolic
activity of Saccharomyces cerevisiae yeast. Therefore, the concentrations of the free Dpinitol
molecules
in the
carob
extract
increased
depending
on this
metabolic
activity.



On the other hand, enhancement application which was combined with fractional 
ultrafiltration and solvent extraction with ethanol was found to be more successful than
other applications mentioned in this study and an approximate increase of 3.5 - fold in Dpinitol

concentration of carob extract was observed when compared to the initial
concentration. It has also been demonstrated by a small test that nanofiltration rather than
ultrafiltration was more effective in enrichment of D-pinitol in this matrix. Thus, the
permeat (21.69 g/L) and retentate (22.35 g/L) compositions in respect to D-pinitol were
not significantly different from each other when the membrane filter with a 5 kDamolecular

weight cut-off (MWCO) was used. But, when the membrane filter with a 2
kDa-MWCO was used, most of the D-pinitol molecules couldn't pass the membrane
therefore the D-pinitol concentration of the retentate (17.69 g/L) was higher than the
permeat (5.79 g/L). Consequently, a concentration increment in the range of 2-3.5-folds 
i 
occurred by using the enhancement techniques stated in this study and other techniques
added later on to the study.