Geri Dön

Determination of the stability of beeswax encapsulated red beetroot extract in kefir

Balmumu ile kapsüllenmiş kırmızı pancar ekstraktının kefir içerisindeki stabilitesinin belirlenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 510106
  2. Yazar: KÜBRA AYAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 111

Özet

Kırmızı pancar, Amaranthaceae ailesine ait bir bitki türüdür ve yüksek antioksidan etkiye sahip 10 sebze arasında yeralmaktadır. Kırmızı pancardaki antioksidan etki içeriğindeki fenolik bileşenlerden ve özellikle de betalainlerden kaynaklanmaktadır. Betalainler kırmızı pancara özgü rengi veren suda çözünebilen ve nitrojen içeren renk pigmentleridir. Betasiyaninler ve betaksantinler olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar. Betasiyaninler kırmızı – mor renk pigmentlerine sahipken betaksantinler sarı – turuncu renk pigmentlerine sahiptirler. Bu farklılığın sebebi ise kimyasal yapılarının ve oluşum yollarının farklı olmasından kaynaklanır. Sahip oldukları yüksek antioksidan etkiden dolayı serbest radikallerin tutulmasında ve oksidatif strese bağlı hastalıkların engellenmesinde etkili rol oynamaktadırlar. Bunun yanısıra, betalainler gıdalarda renklendirici olarak da kullanılabilmektedir çünkü hem geniş bir pH aralığında (3 – 7) kullanıma uygundurlar hem de istenilen rengi doğal olarak sağlayabilirler. Özellikle son yıllarda, tüketicilerin doğal katkı maddelerini tercih etmesiyle kullanımları yaygınlaşmıştır. Tüm bunlar göz önüne alındığında, betalainlerin fonksiyonel gıda üretiminde kullanılabileceği görülmektedir. Fakat bu maddelerin düşük stabiliteye sahip olması gıda endüstrisinde kullanımını kısıtlamaktadır. Stabiliteyi etkileyen başlıca faktörler şu şekilde sıralanabilir; sıcaklık, su aktivitesi, enzim aktivitesi (polifenoloksidaz, peroksidaz, glukosidaz enzimleri), oksijen, ışık ve metal iyonları varlığı. Bu etkenlerdenen belirleyici olan ise sıcaklıktır. Enkapsülasyon işlemi betalainleri çevresel faktörlerden koruyarak daha stabil hale getirmek için oldukça etkili bir yöntemdir. Bu işlemde, aktif madde koruyucu yapıya sahip bir matriks içerisine hapsedilmektedir. Betalain enkapsülasyonunda, kaplama materyali olarak çeşitli maddeler kullanılabilmektedir, bu maddeler genel olarak sınıflandırıldığında karbonhidratlar, proteinler ve yağlardır. Uygun kaplama maddesinin seçilmesinde uygulanacak enkapsülasyon tekniği, hedeflenen çözünürlük özellikleri, proses koşulları ve gıda matrisi etkilidir. Bu çalışmada kırmızı pancar ekstraktı stabilitesini artırmak için elde edilen ekstraklar balmumu ile emülsifikasyon metodu kullanılarak kapsüllenmiştir. Kaplama materyali olarak balmumunun tercih edilmesinin sebebi aktif maddeyi oksidasyon ve hidrolizden koruyarak degradasyona uğramasını engellenmesidir. Bu amaç doğrultusunda, ilk olarak pancar ekstraktları etanol ve su karışımı kullanılarak elde edildi ve ileri çalışmalarda kullanılmak üzere liyofilize edilerek 20C' de saklandı. Ardından kapsülleme işlemine geçildi ve farklı aktif madde / kaplama materyali oranları (1:1, 1:2, 1:3 ve 2:3 w/w) kullanılarak kapsüller hazırlandı. Elde edilen pancar ekstraklarının ve kapsüllerin içeriğini belirlemek amacıyla toplam fenolik madde, toplam flavonoid madde ve betalain miktarları spektrofotometrik ve kromatografik yöntemlerle belirlendi. En uygun kapsülleme oranını tespit etmek için hazırlanan kapsüllerin boyut analizi, zeta potansiyelleri ve enkapsülasyon etkinlikleri belirlendi. Enkapsülasyon etkinliği toplam fenolik madde analizi kullanılarak gerçekleştirildi. Uygun kapsülleme oranı belirlendikten sonra, kapsüllerin stabilite üzerindeki etkisini incelemek için hazırlanan kapsüller kefir formülasyonu içerisine katıldı ve 1., 7., 14. ve 21. günlerde numuneler toplanarak kapsül içerikleri ve antioksidan aktiviteleri kontrol edildi. Bunların yanı sıra, renk stabilitesini tespit etmek için belirli aralıklarla renk ölçümleri de yapılmıştır. Kapsül eklenmiş kefirin (KC) yanı sıra, kontrol numunesi olarak sade kefir (K), ekstrak eklenmiş kefir (KE) ve boş balmumu kapsülü eklenmiş kefir (KB) örnekleri hazırlandı. Elde edilen ekstrakların toplam fenolik içeriği 2448.38  179.84 mg GAE / 100 g ekstrak, toplam flavonoid içeriği 4001.45  71.91 mg CE / 100 g ekstrak, betasiyanin içeriği 453.99  4.12 mg BE / 100 g ekstrak ve betaksantin içeriği 360.08 2.44 mg VE / 100 g ekstrak olarak belirlenmiştir. Spektrofotometrik analizlerin dışında fenolik ve betasiyanin profili HPLC yöntemi ile belirlendi ve ekstraktın fenolik içeriğinin şu şekilde olduğu tespit edildi; ferulik asit, hidroksibenzoik asit, vanilik asit, etil 3,4 dihidroksibenzoat, gallik asit, kateşin, epigallokateşingallat, siringik asit, vanilin, hesperidin, kafeik asit, klorojenik asit, p-koumaik asit, sinapik asit, rosmarinik asit, luteolin, kuersetin, rutin, mirisetin, epikateşin, betanin ve isobetanin. Ekstrakların antioksidan aktivitesi ise DPPH analizinde 42.29  0.72 mM TE / g ekstrak olarak belirlenirken, CUPRAC analizinde 59.72  1.12 mM TE / g ekstrak olarak tespit edilmiştir. Yapılan renk ölçümleri sonucunda ise ekstrakların renk değerleri L* = 31.30  1.97, a*= 33.13  1.08, b*= 8.11  0.38, C* = 34.10  0.34 ve h=13.76  0.59 olarak ölçülmüştür. En uygun kapsülleme oranını tayin etmek için farklı oranlarda hazırlanan kapsüllerde hem parçacık boyutu hem de enkapsülasyon etkinliği incelendi. Elde edilen sonuçlara göre hazırlanan kapsüllerin parçacık boyutu 265.9  5.29 ile 414.3  28.87 nm arasında bulunmuştur ve uygulanan farklı aktif madde / kaplama materyali oranlarının elde edilen parçacık boyutu üzerinde anlamlı derecede etkili olduğu görülmüştür(p < 0.05). Parçacık boyutuna ek olarak, enkapsülasyon etkinliği de belirlenmiştir ve en yüksek değer %67.16 olarak 1:2 oranında görülürken en düşük etkinlik değeri %42.18 olarak 2:3 oranındaki kapsüllerde görülmüştür. Ayrıca, farklı oranlarda hazırlanan kapsüllerin enkapsülasyon etkinliğini anlamlı bir şekilde etkilediği gözlenmiştir (p < 0.05). Tüm bunlar göz önüne alındığında, en yüksek etkinliğin görüldüğü 1:2 oranı ileri çalışmaları gerçekleştirmek üzere seçilmiştir. Hazırlanan kapsüllerin toplam fenolik madde içeriği 101.68  14.75 mg GAE / 100 g kapsül, toplam flavonoid madde içeriği 103.12  7.38 mg CE / 100 g kapsül, betasiyanin içeriği 26.95 ± 1.06 mg BE / 100 g kapsül ve betaksantin içeriği 36.03 ± 0.35 mg VE / 100 g kapsül olarak belirlenmiştir. Spektrofotometrik analizlere ek olarak, fenolik profil ve betasiyanin profili HPLC yöntemiyle belirlenmiştir. Sonuçlara göre kapsüller; hidroksibenzoik asit, vanillik asit, epigallokateşin gallat, vanilin, kafeik asit, p-kumarik asit, ferulik asit, gallik asit, kateşin, epikateşin, siringik asit, klorojenik asit, betanin ve izobetanin içermektedir. Ayrıca kapsüllerin antioksidan aktivitesi ise DPPH analizinde 3.05  0.13 mM TE / g kapsül olarak belirlenirken, CUPRAC analizinde 2.40  0.10 mM TE / g kapsül olarak tespit edilmiştir. Hazırlanan kapsüllerde yapılan renk ölçümlerinin sonuçları ise şu şekildedir; L* = 68.93  0.56, a*= 17.75  0.57, b*= 16.11 0.18, C* = 23.97 0.19 ve h= 42.230.65. Etkinliği ve içeriği belirlenen kapsüller kefir formülasyonuna katılarak 21 gün boyunca 4C de ve karanlıkta depolanarak stabilitesi incelenmiştir. Elde edilen fenolik içerik sonuçlarına göre 21. gün sonunda KC ve KE örneklerinin fenolik içeriğinde anlamlı bir fark bulunmadı (p> 0.05). Bununla birlikte, KC numuneleri depolama süresinde KE örneğinin fenolik içeriğinden daha yüksek fenolik içeriğe sahiptir (p 0.05). Bazı fenolik bileşiklerin yok olmasının temel nedeni fenolik - süt proteini etkileşimleri olarak düşünülmektedir. Kefir örneklerinin fenolik ve flavonoid içeriğine ek olarak, belirli bir zaman aralığındaki betasiyanin ve betaksantin içeriği de ölçüldü. KC örneğinde betasiyanin ve betaksantin içeriği 21 gün boyunca korunurken, KE örneğindeki başlangıçtaki betasiyanin ve betaksantin içeriği depolamanın 7. gününde anlamlı olarak azalmıştır (p 0.05). KE örneklerinin başlangıç antioksidan aktivitesi 7. güne kadar korunamamıştır ve anlamlı bir düşüş meydana gelmiştir (p

Özet (Çeviri)

Red beet is a plant belonging to the family of Amaranthaceae and is among 10 vegetables with high antioxidant activity. The antioxidant effect in the red beetroot is due to its phenolic and betalain compounds. Betalaines are water-soluble and nitrogen-containing color pigments that give a characteristic color of red beetroot. Betalains are separated into two main groups, these are betacyanins and betaxanthins. While betacyanins have red – violet color pigment, betaxanthins have yellow – orange color pigments. The reasons for this difference are due to the different chemical structures and formation pathway. They play an important role in the scavenging of free radicals and the prevention of oxidative stress-related diseases because of their high antioxidant potency. Betalaines can also be used as coloring agents in foods because they are suitable for use at a wide pH range (3 - 7) and can naturally provide the desired color. Especially in recent years, the use of betalaines has become widespread as consumers have preferred natural additives in food products. Taking all these into account, betalaines can be used for functional food production. However, the low stability of these substances limits its use in the food industry. The main factors affecting stability can be listed as follows; temperature, water activity, enzyme activity (polyphenol oxidase, peroxidase, glucosidase enzymes), presence of oxygen, light and metal ions. The most decisive factor is the temperature. Encapsulation is a very effective method to stabilize betalaines because it can protect betalains from environmental factors which make them unstable. In this process, the active substance is trapped in a matrix having a protective structure. In betalain encapsulation, various materials can be used as coating material; these substances are generally classified as carbohydrates, proteins and oils / fats. In selecting appropriate coating material; the encapsulation technique to be applied, the targeted solubility characteristics, the process conditions and the food matrix are effective factors. In this study, the red beetroot extracts were encapsulated into beeswax by using the emulsification method to enhance its stability. The reason of preferring beeswax as coating material is to prevent degradation by protecting the active ingredient from oxidation and hydrolysis. For this purpose, red beetroot extracts were obtained by using a mixture of ethanol and water then it was lyophilized and stored at -20C for further analysis. After that, the encapsulation was carried out and the capsules were prepared using different active ingredient / coating material ratios (1: 1, 1: 2, 1: 3 and 2: 3 w / w). In order to determine the contents of beet extracts and the capsules; total phenolic content, total flavonoid content and betalain amounts were determined by spectrophotometric and chromatographic methods. Antioxidant activity of the extract and capsules was also determined by DPPH and CUPRAC analysis. Finally, color measurements were conducted for the extract and capsules. Particle size analysis, zeta potentials and encapsulation activities of the capsules were determined to select the optimal encapsulation condition. The encapsulation efficiency was determined by using total phenolic content analysis. After the appropriate encapsulation rate was determined, the capsules were incorporated into the kefir formulation to examine the effect of the encapsulation on stability. The kefir samples were collected on 1st, 7th, 14th and 21st day of storage and the contents and antioxidant activities were controlled. Besides that, the color measurement was also conducted in order to detect color change during storage time. In addition to capsules added kefir (KC), plain kefir (K), extract added kefir (KE) and empty wax capsules added kefir (KB) samples were prepared as control samples. All kefir samples were stored at 4C and in the dark during storage. The content of the obtained extract is as follows; total phenolic content is 2448.38  179.84 mg GAE / 100 g extract, total flavonoid content is 4001.45  71.91 mg CE / 100 g extract, betacyanins content is 453.99  4.12 mg BE / 100 g extract and betaxanthin content is 360.08  2.44 mg VE / 100 g extract. Apart from spectrophotometric analysis, phenolic and betacyanin profile were also determined by HPLC, and the results show that the extract includes ferulic acid, hydroxybenzoic acid, vanillic acid, ethyl 3,4 dihydroxybenzoate, gallic acid, catechin, epigallocatechingallate, syringic acid, vanillin, hesperedin, caffeic acid, chlorogenic acid, p-coumaic acid, sinapic acid, rosmarinic acid, luteolin, quercetin, rutin, myricetin, epicatechin, betanin and isobetanin. The antioxidant activity of the extracts was determined as 42.29  0.72 mM TE / g extract in DPPH analysis and 59.72  1.12 mM TE / g extract in CUPRAC analysis. The color values of the extract were measured as L* = 31.30  1.97, a* = 33.13  1.08, b* = 8.11  0.38, C* = 34.10  0.34 and h= 13.76  0.59. Both particle size and encapsulation efficiency were examined in capsules prepared at different ratios to determine the optimal encapsulation condition. According to the results, the particle size of the capsules was found to be between 265.9  5.29 and 414.3  28.87 nm and it was observed that the ratio of different active substance / coating material was significantly effective on the obtained particle size (p < 0.05). In addition to the particle size, the encapsulation efficiency was also determined and the highest efficiency was found in 1: 2 ratio as 67.16% while the lowest efficiency was found in 2:3 ratio as 42.18%. Besides that, it was observed that capsules prepared at different ratios have significant effect on the encapsulation efficiency (p 0.05) according to phenolic content results obtained. However, KC samples have higher phenolic content during storage period than phenolic content of KE sample (p < 0.05). The same results were also observed in total flavonoid conent of KE and KC samples. Although there are no significant differences in phenolic content of KE sample, the HPLC results showed that some individual phenolic compounds got lost during storage time. On the other hand, phenolic profile in KC sample remained stable during whole storage time (p > 0.05). The main reason of vanishing some phenolic compounds is thought as phenolic – milk protein interactions. In addition to phenolic and flavonoid content of the kefir samples, betacyanin and betaxanthin content were also measured in a specified time intervals. While both of betacyanin and betaxanthin content in KC could be preserved during 21 days, the initial betacyanin and betaxanthin content in KE sample are significantly different in 7th day of storage (p < 0.05). The obtained results were corrected with HPLC analysis of betanin during storage. Therefore, beeswax encapsulation could preserve phenolic compounds and betanins during storage of kefir samples. Apart from phenolic, flavonoid and betalain content analysis, antioxidant activity was also controlled during storage of the kefir samples by DPPH and CUPRAC assays. In DPPH assay, KC sample showed more antioxidant activity than KE sample (p < 0.05) and antioxidant activity in both sample did not show any significant difference during storage. In CUPRAC analysis, KE sample has more antioxidant activity than KC sample but this difference is not significant in 1st and 21st day of storage. The initial antioxidant activity of KE samples could not be protected until 7th day and there is a significant decrease (p < 0.05). On the other hand, antioxidant activity of KC sample remained stable during 21 day. As a result, it appears that beeswax encapsulation can also protect antioxidant activity. Lastly, color measurements were conducted to detect color changes during storage. The results show that there are no significant color change in KE sample but lightness, redness, yellowness and chroma value of KC sample increased significantly during storage. The reason of it may be releasing red beetrrot extract from beeswax into kefir. Taking all these results into consideration, beeswax encapsulation showed positive effect on preserving of betalain and phenolic compounds. Nevertheless, the further stability studies are needed to fully observe the effect of the beeswax encapsulation on the stability.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    857008

    Kırmızı pancar betalainlerinin saflaştırılması ve sindirim enzimleri üzerine etkilerinin belirlenmesi

    Purification of red beet betalains and determination of their effect on digestive enzymes

    FERİDE POYRAZOĞLU ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Gıda MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÇAM

  2. Tez No

    66776

    Dönen makinalardaki mekanik titreşimler ve bunların arıza parametresi olarak incelenmesi

    Mechanical vibrations in rotating machines and investigate of them as damage parameters

    ERHAN APAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURDAN GÜZELBEYOĞLU

  3. Tez No

    501177

    Mezenkimal kök hücrelerin ın vitro ortamda çoğaltılması ve farklılaştırılması sırasında standart referans genlerin stabilitesinin belirlenmesi

    Determination of the stability of standard reference genes of mesenchymal stem cells during in vitro expansion and differentiation

    FATMA BETÜL AYANOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    BiyolojiAnkara Üniversitesi

    Disiplinlerarası Kök Hücre ve Yenileyici Tıp Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE ESER ELÇİN

  4. Tez No

    305880

    Kovalent olmayan komplekslerin stokiyometri ve kararlılıklarının kütle spektrometresi ile incelenmesi

    Determination of stoichiometry and stability of the non-covalent complexes by mass spectrometry

    AYŞEGÜL ÖZGEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    KimyaHacettepe Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BEKİR SALİH

  5. Tez No

    530234

    Sıkıştırılmış kil dolgu zeminlerin geoteknik özelliklerininbelirlenmesi

    Determination of shear strength of in-situ compacted claysoils by laboratory tests

    İBRAHİM ŞALLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ERGENOKON SELÇUK

Geri Dön