The separation of phenolic compounds from red colored fruit juices by using electrospun nanofiber membranes
Elektroeğirme nanolif membranlarla kırmızı suyu meyve sulardan fenolik bileşen ayrışması
- Tez No: 467126
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FİLİZ ALTAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
Meyve ve sebzeler, biyoaktif bileşen içeren zengin ve değerli kaynaklardır. Vişne ve nar meyveleri, oldukça büyük miktarda polifenol içerirler. Bu meyveler farklı yollarla örneğin öz halleriyle, meyve sularıyla veya başka gıdalara eklenerek tüketilebilirler. Örneğin, süt ürünlerine, farklı reçellere, alkollü veya alkolsüz içeceklere hatta tatlı ürünlerine bile eklenebilirler. Antioksidanlari değerli kılan sebep, onların oksidatif reaksiyonları önleme kabiliyetleridir. Oksidatif reaksiyonlar hücrelere zarar verir ve felaketle sonuçlanan hastalıklara yol açarlar ve bu yüzden önlenmelidirler. Biyoaktif bileşenler, kanser, şeker hastalıkları, ve romatizma gibi katastrofik hastalıkları önler ve sağlık için faydalıdırlar. Bu nedenlerden dolayı, antioksidanları ayırmak için farklı yollar denenmiştir. Bu biyoktif bileşenleri ayırmak için genellikle kimyasal ve fiziksel metotlar denenmiştir. Kimyasal ayrıştırmalara, farklı çözgenler, etanol, metanol ve asitler örnek verilebilir. Fiziksel metotlarda ise, mikrodalga yöntemi veya ultrasonik dalgalarla bu antioksidanlar ayrılmaktadır. Antioksidan bileşenler kimyasal ve ısıl işlemlere hassas olduklarından dolayı ayrıştırma esnasında, antioksidan bileşenlere zarar verilmemesi gerekmektedirr. Bir yandan da, elektro eğirme yöntemi ekonomik, rahat ve uyumlu bir yöntemdir. Bu yöntemi ucuz yapan neden, üç sekmeden oluşan, şırınga, gerilim saygılayan kaynak ve besleme cihazıdır. Elektro eğirme yöntemi farklı nedenler için kullanılır. Filtrasyon işleminde, doku mühendisliğinde ve ilac tesliminde bu yöntemin kullanıldığı alanlara örnek verilebilir. Elektro eğirme yöntemi ile, filtrasyon aplikasyon için elektro eğirme nanolif membranlar üretilebilir. Genellikle, endüstride bu elektro eğirme yöntemiyle üretilen nanolif membranlar, su arıtması, kontaminasyon ayırma ve hatta gida sanayinde meyve suyu saflaştırmak için kullanılırlar. Elektro eğirme yöntemi çok amaçlı ve esnek bir yöntemdir. Proses koşullarını veya elekto eğirme besleme çözeltisine katkı maddesi eklenerek, liflerin şekli, boyutlari ve özelliklerini değişme imkanı vardır. Nanoliflerin şekil ve boyutlarını değiştirerek, farklı membranlar farklı hedefler için üretilebilir. Gıda endüstride, elektro eğirme nanolif membranlar, sadece meyve suların arıtmasında kullanılabilirler halbuki selektif olarak membrane üretsek, selektif ayırma yapabiliriz. Bu calışmada, elektro eğirme besleme çözeltisine, peynir altı suyu proteinleri (albumin ve laktalbumin), Poliakrilonitril (PAN) polimerine eklenerek, 1.3 besleme hızında, 15 cm toplayıcı sayfa mesafeyle ve 20-25 kv arasinda gerilimle, elektro eğirme nanolif membranlar üretildi. Elektro eğirme besleme çözeltisini elektroeğirme makinesine yüklemeden önce, elektro eğirme besleme çözeltisinin dielektrik, elektriksel iletkenlik ve yüzey gerilim özellikleri analiz edildi. Nanolif üretiminden sonra, elektro eğirme nanolif membranlarin nanolif boyutlarını görmek için, yüzeylerin fotoğrafı, taramalı elektron mikroskobu (SEM) altında çekildi, ve su itici veya su emici olup olmadıklarını anlamak için kontak açılarina bakıldı ve nano liflerin kimyasal yapılarını analiz etmek için FTIR analizleri yapıldı. Meyve suları (vişne ve nar meyvelerinden), mutfak robotuyla çekildi ve pH, iletkenlik, briks derecesi, yüzey gerilimi ve dielektrik gibi fizikokimyasal özellikleri ölçüldü. Meyve sulari sonar, üretilen elektro egirme nanolif membranlardan 1 bar basınç altında laburatuar koşullarında 30 dakika içinde filtre edildi. Filtrasyon işleminden sonra, fizikokimyasal özelliklerin değişmesini anlamak için fizikokimyasal analizler yine yapıldı. En son, bu meyve sularından bioaktif bileşenlerin ayrılmasını gözlemek için, HPLC analizi yapıldı. HPLC cihazına, numune koymadan ve okutturmadan önce, numune hazırlama metotuyla, saf suyu, metanol ve formik asitle numune hazırlandı. Daha sonra, yüksek performanslı sıvı kramotografisine metot uygulaması yaparak, mobil fazların ayarlanması, ısı, dalga boyutları ve C18 ZORBAX kolonu kullanarak, filtre edilmemiş öz meyve suların ve filtrasyon prosesinden sonra elde edilen meyve suların süzüntüsü numunelerin piklerini gözlenmekten sonra, kalibrasyon tablosu çizerek, RT değerler ve numune miktarları belirlendi. Bu miktarları, filtrasyondan önce ve sonraki elde edilen meyve suların kıyaslamasi yapıldı ve ayırma gücü ve miktarlar belirlendi. Elektro eğirme yöntemi ile elde edilen nanolif membranların, fenolik bileşenleri nasıl tuttuğu ve meyve suyu filtrasyondan aşamasından sonraki süzüntüsünden azaldığını şöyle yorumlayabiliriz; yıllardır araştırmacılar, proteinlerin antioksidanlara nasıl bağlandığını araştırmaktadırlar. Bir araştırmada meyve veya sebze tüketiminden sonra, meyve ve sebzedeki antioksidanların, ağızdaki tüküğe ve hatta mide ve bağırsakdaki proteinlere bağlandığı ve vücuttaki kandan emildiği tespit edilmiştir. Başka bir araştırmada ise, antioksidanları daha fazla dayanabilir hale getirmek için, protein bazlı bileşenlerle enkapsüle edilerek, bu hedefe ulaşılmıştır. Özet olarak araştırmalar, proteinlerin, özellikle albumin veya laktalbuminin gibi peynir altı suyu proteinlerinin, kimyasal yapılarını göze alarak bu proteinlerin hem su itici hem de su emici bağlaçlara sahip olduklarını göstermektedir. Dolayısıyla, bu hidrofob ve hidrofil bağlarla, Van der Waals, iyonik ve hidrojen bağları gibi, polifenollere bağlanabiliyorlar. Böylece, elektro eğirme yöntemiyle elde edilen liflerin, nasıl fenolik bileşenlerin ayırmasını ve miktarların azaldıgını, HPLC yardımıyla izah edebiliriz. Membranda bulunan protein ler, fenolik bileşenler le bağ kurabilinirliği, kovanat ve kovalant olmayan bağ lar la izah edilebilir. Penynir suyu altinda bulunan protein lerin, tiol ve prolin grup lardan oluşan teorisiyle yolaçıkarak, penol lere bağlanmalarini açiklayabiliriz. Bu çalşımada iki farklı membrane sayısı kullanarak, membrane kalınlığı da dikkate alındı. Kalınlığın çoğalması, membrane etkinliğin çoğalması annamına geldığınını gore biliriz. Bu çalışmada dort ve yedi membrane levha sayısı kullanıldı ve yedi membrane levha sayısının daha fazla ayırşma gucu goruldu. Elektro eğirme yöntemiyle elde edilen elektro eğirme nanolif membranlarin selektif olarak, antioksidanlerı ayırmak için kullanımı, günümüzdeki ekstraksyon yöntemler arasındaki inovativ ve ekonomik bir yöntem olduğunu görebiliriz. Elektro eğirme yöntemi ile selektiv membran üretim tasarlanması, gelecekte meyve ve sebzelerin sadece suları değil, hatta endüstrideki çöpe atılan pomaslardan hatta bozulmuş ve atılmış meyvelerden bile antioksidan bileşenlerin ayırmasını vadeden, çok amaçlı ve çok kullanışlı bir yöntemdir. Sonuç olarak, ayrılmış antioksidanların katkı maddesi olarak haplara, veya sporcularin kullandigi özel güç verici sporcu gıdaları gibi başka gıda ürünlerine eklenerek bu sağlığa faydalı bileşenler kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Fruits and vegetables are valuable source of bioactive compounds such as phenolic acids and polyphenols. Specially, pomegranate and sour cherry are rich source of antioxidants and are used in many food products and recipes. The reason which makes antioxidants valuable compounds is their ability to inhibit oxidative reactions as they are harmful for cells. In addition, they inhibit most of catastrophic illnesses such as cancer, diabetic and arthritis. Consequently, there is a high demand in extracting the bioactive compounds of fruits and vegetables to be used in various medical treatments, food additives and fortification. Although, there are various ways of chemical or physical extractions, side effects of these processes should be considered to limit their applications. One of novel extraction methods is selective membranes, which separate components selectively and by purpose. Electrospinning technique is one of the methods of producing selective membranes. In addition, electrospinning technique is a cheap, easy and flexible method of producing nanofibers for different reasons such as tissue engineering, filtration and drug delivery. In the case of filtration, electrospun nanofiber membranes can be used for water treatment, pharmaceutical separations and fruit juice clarification. As shape and diameter of fibers can be altered during fabrication by changing some of process parameters or adding some additives to electrospinning feed solution, thus, design of membranes for various purposes can be possible. By adding protein- based additives to the polymer solution of electrospinning and changing the fiber properties, selective electrospun nanofiber membrane production became possible for filtration of produced fruit juices to separate bioactive compounds of them. By considering and analyzing the physicochemical properties of fruit juices before and after filtration process and fabricated fiber's properties the separation of phenolic compounds could be explained. Therefore, by using such hydrophilic selective membranes, separation process became possible due to hydrophilic interactions of solute and membrane. In addition, based on the properties of both protein molecules in membrane and phenolic compounds, they could attach to each other via reversible and irreversible reactions and be separated from membrane, which was determined by HPLC analysis. By and large, amount of phenolic compounds have decreased in permeate part after filtration. Some of phenolic compounds also could not be detected in permeate part, which means they bound to the protein molecules of membrane totally. Furthermore, as increase in membrane thickness means the higher separation efficiency, as well as using 4 and 7 numbers of membrane layers, it was seen that by using more membrane layers, the amount of phenolic compounds had remarkably changed and plummeted.
Benzer Tezler
- Taze ve ticari vişne sularının (Prunus Cerasus) toplam antosiyanin, toplam fenolik ve şeker miktarlarının tayini ve karşılaştırılması
Determination and comparison of the amount of total anthocyanin, total phenolics and sugar content of fresh and commerci̇al cherry (Prunus Cerasus) juices
ESİN KAFTANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEDİA ERİM BERKER
- Fiber optik yansıma spektroskopisi kullanarak Cerasus L. (rosaceae) örneklerinin toplam antosiyanin kapasitesinin belirlenmesi için yeni bir yöntem geliştirilmesi
Development of a new method to determine the total anthocyanin capacity of Cerasus L. (rosaceae) samples using fiber optic reflection spectroscopy
OLCAY TAHMAZ
- Üzüm çekirdeği (Vitis vinifera) ve yaprağındaki proanthocyanidinlerin karakterizasyonu ve kozmetik alanda kullanımı
Characterization and using cosmetic field of proanthocyanidins in grape leaf (Vitis vinifera) and grape seeds
AHMET ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Eczacılık ve FarmakolojiCelal Bayar ÜniversitesiOrganik Kimya Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. KADİR ARISOY
- Analytical studies on traditional Iranian herbs
İran'a özgü geleneksel bitkiler üzerine analitik çalışmalar
PARYA HASHEMIMYANDOAB
Doktora
İngilizce
2018
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA ERİM BERKER
- Fenolik bileşiklerin seçimli ayrımı ve tayininde yeni malzemelerden yararlanılması
Utilization of new materials in specific separation and determination of phenolic compounds
ŞEYDA KARAMAN ERSOY
Doktora
Türkçe
2014
Kimyaİstanbul ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESMA TÜTEM
PROF. DR. CEVDET NERGİZ