Portakal kabuklarından derin ötektik çözücüler ile pektin üretimi
Pectin production from orange peels with deep eutectic solvents
Yazar: ÖZLEM TURAN
Danışman: PROF. DR. ASLI İŞCİ YAKAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada; derin ötektik çözgen (DES) (Kolin klorür : Formik asit) kullanılarak gıda endüstrisi atığı olan portakal kabuklarından pektin ekstraksiyonu gerçekleştirilmiştir. Portakal kabuğu örnekleri, maserasyon ve mikrodalga yöntemiyle, farklı derin ötektik çözgen konsantrasyonlarında (%3, 5, 8)(v/v), farklı sıcaklıklar (70, 80, 90 C), farklı mikrodalga güçleri (180, 360, 540 W) ve sürelerde (2-90 dk) ekstraksiyona tabi tutulmuş ve bu parametrelerin pektin verimi üzerine etkisi araştırılmıştır. Genel olarak tüm proses parametrelerinin pektin verimi üzerine pozitif bir etkisi olduğu tespit edilmiştir. En yüksek pektin verimi, maserasyon (90 C, %8 DES, 60 dk) ve mikrodalga (360 W, %8 DES, 15 dk) yöntemi için sırasıyla %46.09±0.6 ve %40.0±0.3 olarak belirlenmiştir. En yüksek verimin elde edildiği koşullarda ekstrakte edilen pektin örneklerinin galakturonik asit içerikleri, maserasyon ve mikrodalga yöntemi için sırasıyla %22.25±0.5 ve %29.50±4.7 olarak bulunmuştur. Ayrıca, her iki yöntemle elde edilen pektin örneklerinin yüksek metoksilli pektin grubuna dahil olduğu belirlenmiştir. DES ile yapılan ekstraksiyon yöntemleri, konvansiyonel ekstraksiyona kıyasla daha düşük su tutma kapasiteli, ancak daha yüksek çözünürlüğe sahip pektin elde edilmesini sağlamıştır. Örneklerin viskozite değerleri, maserasyon ve mikrodalga yöntemi için sırasıyla 3.58±0.048 ve 5.69±0.074 mPa.s olarak belirlenmiştir. En yüksek toplam fenolik madde içeriği (8.19±0.43 mg Gallik asit/g pektin) maserasyon-DES yönteminden elde edilen pektin örneğinde tespit edilmiştir. Taramalı elektron mikroskopu ile yüzey morfolojisi incelendiğinde maserasyon-DES örneklerinin genel olarak düz bir görüntüye sahip olduğu; mikrodalga-DES ekstraksiyon yönteminden elde edilen pektin örneklerinin ise gözenekli bir yapıya sahip olduğu ve bazı mikro-kırıkların olduğu dikkat çekmiştir. Sonuç olarak; mikrodalga destekli-derin ötektik çözgen yönteminin daha kısa sürede yüksek verim sağlaması ve çevre dostu olması sebebiyle ileride daha sıklıkla tercih edilebileceği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, pectin extraction was carried out from orange peels, which is a food industry waste, by using a deep eutectic solvent (DES) (choline chloride : formic acid). Pectin samples were obtained by maceration and microwave methods at different deep eutectic solvent concentrations (3, 5, and 8%) (v/v), different temperatures (70, 80, and 90 C), microwave powers (180, 360, and 540 W), and durations (2-90 min), and the effect of process parameters on pectin yields was investigated. In general, it has been determined that all process parameters have a positive effect on pectin yield. The highest pectin yield was determined as 46.09±0.6% and 40.0±0.3% for maceration (90 C, 8% DES, 60 min) and microwave (360 W, 8% DES, 15 min) methods, respectively. The galacturonic acid contents of the pectin samples obtained at optimal conditions with the highest yield were found as 22.25±0.5% and 29.50±4.7% for the maceration and microwave methods, respectively. In addition, pectin samples obtained by both methods could be classified high methoxyl pectin. Extraction methods with DES yielded pectin with a lower water holding capacity but higher solubility compared to conventional extraction. The viscosity values of the samples were determined as 3.58±0.048 and 5.69±0.074 mPa.s for the maceration and microwave methods, respectively. The highest total phenolic content (8.19±0.43 mg gallic acid/g pectin) was determined in the pectin sample obtained from the maceration-DES method. Also, the maceration-DES samples generally had a flat appearance; it was noted that the pectin samples obtained from the microwave-DES extraction method had a porous structure and some micro-fractures. In conclusion, the microwave-assisted-deep eutectic solvent method could be preferred in pectin extraction in the future since it provides high yields at a relatively short extraction time and it is environmentally friendly method.