Analytical studies on traditional Iranian herbs
İran'a özgü geleneksel bitkiler üzerine analitik çalışmalar
- Tez No: 514570
- Danışmanlar: PROF. DR. FATMA BEDİA ERİM BERKER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
İnsanoğlu yüzyıllardır bitkileri hem gıda olarak tüketmekte hem de tedavi edici amaçlarla kullanmaktadır. Geçtiğimiz yıllarda, bitkisel gıdaların tüketiminde gittikçe artan bir rağbet görülmektedir; bunun başlıca sebepleri bitkilerin besin değerlerinin yüksek olması ve iyileştirici özellikler taşımasıdır. Bitkilerin folklorik olarak ünlenmesiyle birlikte bilim insanları için bu bitkilerde bulunan pek çok kimyasal bileşiğin aydınlatması büyük önem kazanmaktadır. Bitkilerde bulunan fenolik bileşikler, gıda içerisindeki yağların oksidasyonunu geciktirdiğinden gıda ürünlerinin kalitesini ve besleyiciliğini arttırır bu sebeple gıda endüstrisinde gittikçe daha fazla ilgi görmektedir. Karotenoidler, flavonoidler ve polifenoller ile bunların ikincil metabolitlerinin çok iyi antioksidan ve antikanser özellikler gösterdiği belirlenmiştir. Yiyeceklerle birlikte tüketilen ve iyileştirici özelliklerinden dolayı kullanılan pek çok bitki arasından bazıları tatları, renkleri ve kokularından dolayı İran' a özgü gıdalar arasında özel bir yere sahiptir. Safran (Crocus sativus), kakule (Elettaria cardamomum), sumak (Rhus coriaria L.), ve kadıntuzluğu (Berberis vulgaris) tat ve renk verme ve bunun yanında da iyileştirici özelliklerinden dolayı İran mutfağında sıklıkla tüketilen bitkisel ürünlerdendir. Safran; Crocus sativus L.'un kurutulmuş tepecikleri, dünya çapında bulunan en pahalı baharattır. Safran, yemeklere lezzet verme, kozmetik ürünler ve parfüm üretiminde ve tıbbi amaçlarla kullanılmak üzere yetiştirilmektedir. Safran içeriğinin derinlemesine incelendiği çalışmalarda krosetin esterler, safrana tadını ve rengini veren bileşikler olarak değerlendirilmiştir. Bu bileşikler, safranın kalitesinin de belirlenmesinde etkilidir. Kakule (Elettaria cardamomum), safran ve vanilyadan sonra dünyada bulunan üçüncü en pahalı baharattır. Kakulenin tıbbi özelliklerinin incelendiği pek çok raporda uyarıcı özelliği, sindirime yardımcı olması ve afrodizyak özellik gösterdiği bildirilmiştir. Bununla beraber, bazı çalışmalar kakulede bulunan yağların antibakteriyel, antimikrobiyal ve antienflamatuar etkileri olduğunu göstermiştir. Sumak (Rhus coriaria L.) meyvesi, salataları çeşnilendirmek, yemekleri tatlandırmak için kullanılan baharattır. Sumak meyveleri; polifenoller, flavanoller, hidrolize uğrayabilir tanenler, antosiyaninler ve düşük molekül ağırlıklı organik asitler içermektedir. Sumak ekstraktaları; antimikrobiyal, antifungal ve antivirütik etkiler göstermektedir. Kadıntuzluğu (Berberis vulgaris), Berberidaceae ailesine ait, 4 mevsim yeşil kalan bir bitkidir. Bu bitkinin kökleri tıbbi amaçla kullanılan bitkiler arasında olup, berberin benzeri alkoloidler içerdiğinden antideprasan, sinir koruyucu, antienflamatuar, antiapoptotik etki göstermektedir. Ayrıca bu bitki ile ilgili var olan raporlarda bitkinin kırmızı meyve ekstraktlarının antihistaminik, antikolinerjik tansiyonu düşürücü etkileri olduğu bildirilmiştir. Bu tez çalışmasının birinci kısmında, çeşitli safran örneklerinde Riboflavin (B2 vitamini) içeriği, basit, hassas ve güvenilir bir yöntem olan kapiler elektroforez ile birlikte lazer indüklenmiş floresans dedektör kullanılarak belirlenmiştir. Diğer ayırma teknikleri ile kıyaslandığında kapiler elektroforezin bazı üstünlükleri bulunmaktadır; bunlardan bazıları, düşük maliyetli olması, az miktarda örnek ve kimyasal sarfiyatı, kullanım kolaylığı, kısa analiz süresi ve yüksek ayırma gücüdür. Optimize edilmiş ayırma şartları, 20 mM borat tampon çözeltisi (ayırma elektroliti) pH= 9,5 ve ayırma voltajı 30 kV olarak belirlenmiştir. Lineer kalibrasyon doğrusu 0,01-0,5 µM aralığında oluşturulmuştur ve regresyon katsayısı 0,992'un üzerindedir. Geliştirilen metodun, gözlenebilme sınırı (LOD) ve tayin sınırı (LOQ) sırasıyla 4,15 nM (1,56 ng/L) ve 13 nM (4,89 ng/mL) olarak hesaplanmıştır. İran ve İspanya'da bulunan büyük ve global ölçekli üretici firmalardan temin edilmiş 5 farklı safran örneği üzerinde çalışılmış ve sonucunda safranın riboflavin açısından zengin gıdalardan biri olduğu anlaşılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, safran, kakule, sumak ve kadıntuzluğu içerisinde bulunan düşük molekül ağırlıklı organik asitler ile şeker içeriği kapiler elektroforez ve UV-GB spektroskopi dedeksiyonu ile belirlenmiştir. Organik asitlerin ayrılması sırasında, kromofor özellik gösteren ayırma elektrolit çözeltisi olarak 5 mM PDC (2,6-piridindikarboksilik asit) kullanılmıştır. Organik asitlerin net elektroforetik mobilitesini ivmelendirmek için kapiler duvarını kaplama amacıyla, pozitif yüklü yüzey aktif madde olan CTAB konsantrasyonu 0,5 mM olacak şekilde tampon çözelti bileşimine eklenmiştir. Başarılı ayırma, pH= 5,65 değerinde 28 kV voltaj uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Oldukça iyi geri kazanım değerleri elde edilmiş olup safranda tespit edilen tüm organik asitler için geri kazanma değerleri, % 84,0- 114, kadıntuzluğu için % 85,0-108 arasında, sumak için % 91,0-113 arasında, kakule içinse % 88,0-109 arasında bulunmuştur. Organik asitler için geliştirilen yöntemin gözlenebilme limitleri 0,372 µg/mL ile 2,80 µg/mL arasındadır. Şeker içeriğinin tayini indirekt UV dedeksiyonu ile gerçekleştirilmiş olup ayırma elektrolit çözeltisi olarak 50 mM, pH=12,5 olan glisil-glisin çözeltisi kullanılmıştır. Ayırma sırasında uygulanan voltaj 22 kV'tur. Kalibrasyon eğrileri 2-12 mM konsantrasyon aralığında oluşturulmuştur ve regresyon katsayıları glikoz ve fruktoz için sırasıyla 0,990 ve 0,997'dir. Geliştirilen yöntemin gözlenebilme sınırları (S/N= 3) glikoz için 28,2 µg/mL fruktoz için 29,1 µg/mL olarak belirlenmiştir. Geri kazanım sonuçları; safran örnekleri için % 87-99 aralığında, kadıntuzluğu meyvesi için % 96 ve sumak için % 97 olarak bulunmuştur. Kullandığımız bu yöntemle kakulede şeker bulunamadı. Temel bileşenler analizi ve ardından hiyerarşik küme çözümlemesi tekniği kullanılarak 10 farklı ticari markaya ait safran örneğinin ihtiva ettiği organik asit ve suda çözünebilir şeker çeşitlerinin miktarlarının benzerlik ve farklılıkları esas alınarak bir sınıflandırılma yapılmıştır. Bu çalışma sonucunda elde edilen bilgiler, safran, kakule, sumak ve kadıntuzluğunun besleyici niteliğinin değerlendirilmesi konusunda oldukça iyi bir kaynak olmuş ve literatürde bu bitkilerin organik asit ve şeker içeriğine ait az sayıda çalışma olması nedeniyle de büyük katkı sağlamıştır. Literatür araştırmalarımızın sonucunda ulaştığımız sonuç bu tez çalışmasının sumak ve kakulenin organik asit içeriğinin incelendiği ilk çalışma olduğudur. Bu tez çalışmasının üçüncü aşamasında, yüksek ayırma etkinliğine sahip sıvı kromatografisi ile birlikte iyon tuzaklı-uçuş zamanlı kütle spektoskopik dedeksiyon kullanılarak safran ekstraktında bulunan pek çok bilinmeyen yapının kalitatif olarak aydınlatılması sağlanmıştır ve bu sayede safran ekstraktında yeni krosetin esterlerin tanımlanması sağlanmıştır. Bu çalışmada, glikozid yapıları tam olarak bilinmeyen pek çok krosetin ester kalitatif olarak tanımlanmıştır; bunlar trans ve cis-krosin 4(Gn-diG), trans ve cis-krosin 3 ve ayrıca krosin 1 izomeridir. Temel bileşenler analizi kullanılarak, İran ve İspanya'dan temin edilen safran örneklerinin yetiştirildiği ülkelere göre sınıflandırılması da yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Human being has used plants for centuries for food and medicinal purposes. In recent decades, there has been a gradual revival of interest in the use of foods with plant resources due to their nutritional values and potential healing properties. This folklore reputation promotes the importance of determination of plants ingredients by scientists. Plant phenolic compounds are increasingly of interest of food industry as they retard oxidative degradation of lipids and thereby improve the quality and nutritional value of food. Carotenoids, flavonoids, polyphenols and their secondary metabolites have shown great antioxidant and anti-carcinogenic properties. Moreover, phenols have potential to act as food anti-oxidant agents. Among the vast range of plants, which are used as medicinal herbs and foods, some of them due to their taste, color and odor have been found a special place in Iranian food basket. Saffron (Crocus sativus), cardamom (Elettaria cardamomum), sumac (Rhus coriaria L.), and barberry (Berberis vulgaris) are among the most used herbs in Iranian cuisine due to their taste, color and healing properties. Saffron, the dried stigmas of Crocus sativus L., is the most expensive spice in the world. This plant is cultivated for seasoning, cosmetic, perfume and medicine over centuries. Studies on saffron are extensively evaluated the crocetin ester compounds in this plant which responsible for its color and taste. Crocetin esters are major quality indicators in saffron. Cardamom (Elettaria cardamomum) is the third most expensive spice in the world after saffron and vanilla. There are reports on medicinal properties of cardamom as stimulant, digestive and aphrodisiac. Also, according to some studies cardamom oil has anti-bacterial, anti-microbial and anti-inflammatory effects. Sumac (Rhus coriaria L.) fruits are used as seasoning spice in salads and as souring agent in foods. Sumac fruits contain poly phenols, flavonols, hydrolysable tannins anthocyanins and low molecular organic acids. Sumac extracts have been shown anti-microbial, anti-fungal and anti-viral effects. Barberry (Berberis vulgaris) belonging to the Berberidaceae family, is an evergreen shrub. The root of barberry as medicinal herb, which contains alkaloids like berberine, has showed antidepressant, neuroprotective, anti-inflammatory and anti-apoptotic effects. There were reports on antihistaminic and anticholinergic and hypotensive effects in red fruit extracts. This thesis contains three research themes. In the first study, we determined the riboflavin (vitamin B2) content of saffron by a simple, sensitive, trustable capillary electrophoresis method hyphenated with laser induced fluorescence detector. Capillary electrophoresis has superiorities over other separation techniques such as low cost, less sample and reagent consumption, ease of automation, less analyzing time and high resolution. Optimum separation was obtained with borate buffer in the concentration of 20 mM (background electrolyte) at pH= 9.5 voltage 30 kV. Calibration curve was linear in the range of 0.01-0.5 µM with correlation coefficient above 0.99. The limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) for the method were 4.15 nM (1.56 ng/L) and 13 nM (4.89 ng/mL), respectively. Five saffron samples from the biggest producers in global market, Iran and Spain were analyzed by this method and it was showed that saffron is one of the riboflavin-rich foods. In the second study low molecular organic acids and sugar contents of saffron (Crocus sativus), cardamom (Elettaria cardamomum), sumac (Rhus coriaria L.), and barberry (Berberis vulgaris) were determined by capillary electrophoresis coupled with UV/Vis detector. Separation of organic acids was made with 5 mM PDC (2,6-pyridinedicarboxylic acid) both as chromophore and background electrolyte. In order to accelerate the co-electroosmotic migration of organic acids, 0.5 mM CTAB, a positively charged surfactant, was added to the background electrolyte (BGE) as dynamic wall coating agent. Separation was made at pH=5.65, while the running voltage was set at 28 kV. Satisfactory recoveries were obtained between 84.0 and 114% for all organic acids in saffron samples, 85-108 % for barberry sample, 91-113 % for sumac and 88-109 % for cardamom sample. The limit of detections, LOD of the method were between 0.372 µg/mL and 2.80 µg/µL. Sugars were determined by indirect UV detection using 50 mM glycylglycine at pH=12.5 as background electrolyte. The separation voltage was set at 22 kV. Calibration curves were drawn in the range of 2-12 mM with regression of 0.990 and 0.997 for glucose and fructose, respectively. The limit of detections, LOD (S/N = 3) of the method were 28.2 µg/mL and 29.1 µg/mL for glucose and fructose, respectively. Recovery values were between 87-99 % for saffron samples, 96 % berberis vulgaris fruits, and 97 % for sumac sample. We could not detect any sugars in cardamom using this method. Principal component analysis and hierarchical cluster analysis classified ten saffron samples from different commercial brands according to their similarities and dissimilarities of organic acid and soluble sugar contents. The results will contribute to a better understanding of nutritional values of saffron (Crocus sativus L), cardamom Elettaria cardamomum), sumac (Rhus coriaria L.), and barberry (Berberis vulgaris) by contributing to the limited number of data on their organic acid and sugar contents. To the best of our knowledge, it is the first reports on organic acid contents of sumac and cardamom in the literature. In the third study, using the ability of high resolution liquid chromatography hyphenated with ion trap-time of flight mass spectrometry in qualitative characterization of unknown structures led to identifying new crocetin ester compounds in saffron extract. Trans and cis-crocin 4(Gn-diG), trans and cis-crocin 3 with unknown glycoside structure and also the isomer of crocin 1 were the compounds tentatively identified in this study. Principal component analysis was used for classification of saffron samples from Spain an Iran according to the country of origin.
Benzer Tezler
- İran ve Türkiye geleneksel konut mimarilerinin işlevsellik ve esneklik üzerinden karşılaştırması
Comparison of Iran and Turkey traditional housing architectures on functionality and flexibility
HANIEH GOLIRAD
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
MimarlıkAkdeniz ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM BAKIR
- Urban morphological study as a method of urban design assessment in the historic context of Iranian cities: A case study on Urmia
İran şehirlerinin tarihi bağlamında bir kentsel tasarım değerlendirme yöntemi olarak kentsel morfoloji: Urmiye üzerine bir örnek çalışma
MEYSAM SOLEIMANI
Doktora
İngilizce
2020
MimarlıkOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA CÂNÂ BİLSEL
- Urban transformation in meeting places: The cases of Bursa and Yazd
Toplanma mekanlarında kentsel dönüşüm; Bursa ve Yazd örnekleri
SIMA VAEZ ESLAMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE SEMA KUBAT
- Analytical studies on bioactive components of natural materials
Doğal malzemelerin biyoaktif bileşenleri üzerine analitik çalışmalar
VESELİNA ADIMCILAR
Doktora
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA ERİM BERKER
- Birgi geleneksel yerleşim dokusunun koruma ilkeleri açısından değerlendirilmesi
Evaluation of Birgi traditional settlemet fabric through preservation principles
MEHMET MURAT GÜL