Encapsulation of cumin seed oil in chickpea protein- maltodextrin matrix
Kimyon yağının nohut proteini-maltodekstrin matrisinde enkapsülasyonu
- Tez No: 718195
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ASLI CAN KARAÇA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Yapılan bu calışmada, günümüzde gittikçe önem ve uygulama alanı kazanmakta olan bitkisel protein kaynaklarını desteklemek amaçlı Türkiye'de tarımı geniş coğrafyalarda yapılmakta olan nohut ele alınmıştır. Türkiye'ye özgü bir tür olan Sarı 98 (Kabuli) tipi nohuttan alkali ekstraksiyon – izoelektrik çöktürme metoduyla protein izolasyonu sağlanmıştır. Elde edilmiş olan nohut proteini izolatinin (NPİ) farklı pH (3.0-9.0) değerlerinde çözünürlüğü ve emülsiyon stabilitesi için optimum pH değeri belirlenerek kimyon yağının mikroenkapsülasyonu için bitki bazlı bir protein matrisi geliştirilmesi ve matris bileşiminin kimyon yağının enkapsülasyon verimliliği ve aromatik bileşimi üzerindeki etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. pH 3.0-9.0 aralığında NPİ'nin çözünürlük, net yüzey yükü ve emülsiyon özellikleri ((emülsiyon aktivitesi/kararlılık endeksleri ve kremalaşma stabilitesi) incelenmiştir. En yüksek protein çözünürlüğü (%94.4) ve emülsiyon aktivite indeksi (61.8 m2/g) ve en düşük kremalaşma stabilitesi (%9.8) pH 9.0'da gözlemlenmiştir. NPİ ile stabilize edilmiş emülsiyonlar, pH 7.0'da 123.8 dakika olan daha uzun emülsiyon stabilite indeksi nedeniyle pH bazında optimize edilmiştir. Tepki yüzeyi metodolojisi kullanılarak %0.5-2.31 (a/a) NPİ konsantrasyonu ve %5-23.11 yağ konsantrasyonu, NPİ'nin su içinde yağ emülsiyonları oluşturma ve stabilize etme kabiliyetini araştırmak için ayarlanmıştır. Elde edilen NPİ'nin emülsiyon oluşumu üzerinde en düşük etkiye sahip olduğu görülmüştür. Minimum krema ayrımı için optimum koşullar şu şekilde belirlenmiştir: %0.19 NPİ konsantrasyonu ve %6.83 yağ konsantrasyonu. Diferansiyel taramali kalorimetre (DSC) aracılığı ile elde edilmis olan izolatin termal davranışı incelendiğinde ise; denatürasyon sıcaklığı (161.44°C) ile termal olarak kararlı olduğu ve denatürasyon için 142.2 J/g entalpi gerektirdiği tespit edilmiştir. Enkapsülasyon işleminde özellikle Türkiye ve Orta-Asya coğrafyasında yetiştirilmekte olan, ve yıllardır gerek gıda ürünlerinde, gerekse eczacılık alanında geniş kullanım alanlarına sahip olan kimyon (Cuminum cyminum L.) tohumu uçucu yağı incelenmiştir. Bu işlem için endüstriyel olarak da geniş kullanım alanına sahip olan püskürtmeli kurutma metodu tercih edilmiştir. Kimyon yağı, NPİ ve maltodekstrin (DE 12-16) kullanılarak ilk önce tepki yüzey metodolojisi kullanılarak farklı konsantrasyonlarda emülsiyonlar hazırlanmış, akabinde bu emülsiyonlar püskürtmeli kurutucu aracılığı ile emülsiyon içerisinde bulunan su uzaklaştırılarak enkapsülasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Deney tasarımına göre incelenen model doğrultusunda kimyon yağı konsantrasyonu (%10-20), NPİ konsantrasyonu (%1-3) ve maltodekstrin (MD) konsantrasyonunun (%25-35) mikrokapsüllerin fizikokimyasal özellikleri ve kimyon esansiyel yağında bulunan aromatik bileşenlerin indirgenmesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. NPİ-MD kompleks matrislerinin doğru formüle edildiklerinde düşük yüzey yağı, yüksek enkapsülasyon verimliliği ve yağ tutma gibi mikrokapsül özellikleri üzerinde olumlu etkileri olduğu gözlemlendi. Elde edilmiş olan enkapsüle numunelerde %86.6–96.4 yağ tutma, %90.9–98.4 enkapsülasyon verimliliği ve %1.4–7.9 yüzey yağı elde edilmiştir. Buna bağlı olarak, MD-NPİ matriks etkileşiminin emülsiyon stabilitesi için etkili bir parametre olduğu gözlenmiştir. Elde edilen bu veriler neticesinde, maksimum enkapsülasyon verimliliği ve yağ tutma kapasitesi baz alınarak oluşturulan RSM'de optimum verimlilik için gerekli olan kimyon yağı (%14.8), NPİ (%2.1) ve MD (%35) konsantrasyonları belirlenmiştir. Belirlenen bu konsantrasyonda hazırlanan emülsiyon püskütmeli kurutma işlemi ile kurutulduktan sonra elde edilen numunede, enkapsülasyon verimliliği %98.60 olarak belirlenirken; yapılan ön çalışmaya kıyasla daha yüksek yağ tutma kapasitesi (%92.9) gözlemlenmiştir. Buna ek olarak, püskürtmeli kurutma sırasında kimyon esansiyel yağında bulunan uçucu bileşenlerdeki oransal değişiklikleri belirlemek için hiçbir işleme tabi tutulmamış kimyon yağı ve elde edilen mikrokapsüllerin GC-MS analizi de gerçekleştirilmiştir. Kimyon yağındaki başlıca uçucu bileşenlerin simen, α-pinen, β-pinen, sabinen, terpinen, terpineol, phellandren ve kimyon aldehit olduğu gözlenmiştir. Optimize edilmiş tasarımın sadece en yüksek kapsülleme verimine sahip olmadığı, aynı zamanda kimyon esansiyel yağında bulunan uçucu bileşenlerin kaybına karşı daha iyi koruma sağladığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
This study aimed to investigate developing a plant-based protein matrix for microencapsulation of cumin oil, by determining optimum pH for solubility, emulsion stability of chickpea protein isolate (CPI) and investigating the effect of the matrix composition on encapsulation effiency and aromatic composition of cumin oil. Solubility, net surface charge, and emulsifying properties (emulsion activity/stability indices, and creaming stability) of CPI at ranging pH 3.0-9.0 were investigated. The highest protein solubility (94.4%) and emulsion activity index (61.8 m2/g), and the highest creaming stability (9.8% separation) was obtained at pH 9.0. CPI stabilized emulsions were optimized based on pH due to the higher emulsion stability index, which is 123.8 min at pH 7.0. CPI concentration of 0.5-2.31% (w/w) and oil concentration of 5-23.11% were adjusted in order to investigate the emulsion stabilization capacity of CPI using response surface methodology. It was observed that obtained CPI has the lowest effect on emulsion formation. Optimum conditions for minimum creaming were identified as: 0.19% CPI concentration and 6.83% oil concentration. CPI was found to be thermally stable with high denaturation temperature (161.4°C) and required 142.2 J/g enthalpy for denaturation. Cumin (Cuminum cyminum L.) seed essential oil was microencapsulated employing the complex matrix formation of CPI and maltodextrin DE 12-16 using spray drying. Effects of cumin oil concentration (10-20%), CPI concentration (1-3%) and maltodextrin (MD) concentration (25-35%) on the physicochemical characteristics and aromatic composition of the microcapsuled cumin oil were investigated. It was observed that, CPI-MD complex matrices had positive effects on microencapsule properties such as relatively lower surface oil, and higher encapsulation efficiency and oil retention, when they were formulated properly. Oil retention of 86.6–96.4%, encapsulation efficiency of 90.9–98.4%, and surface oil of 1.4–7.9% were obtained in samples. Correspondingly, it was observed that MD–CPI interaction was an effective parameter for emulsion stability. Optimum conditions for maximized oil retention (92.9%) and encapsulation efficiency (98.60%) were identified as: CPI concentration of 2.1%, cumin oil concentration of 14.8% and MD concentration of 35%. Moreover, GC-MS analysis of obtained microencapsulates was also carried out to determine the changes in essential oil composition during spray drying. It was observed that cymene, α-pinene, β-pinene, sabinene, terpinene, terpineol, phellandrene, and cumin aldehyde were the major volatile components in cumin oil. It was observed that optimized design not only had the highest encapsulation yield, but also provided better protection against the degradation of volatile composition of cumin oil.
Benzer Tezler
- Türkiye kökenli çörek otu tohumlarından timokinon eldesi, saflaştırılması ve enkapsülasyonunun incelenmesi
Extraction, isolation and encapsulation of thymoquinone from Turkey based black cumin seeds
EZGİ ECE SANCAKDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
- Çörek otunun (Nigella sativa L.) biyoaktif maddelerinin farklı yöntemlerle enkapsülasyonu ve ayran üretiminde kullanımı
The encapsulation of bioactive compounds of black cumin (Nigella sativa L.) and use in ayran production
SERKAN ÖMÜR
Doktora
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEHMİ YAZICI
- Bazı bitki uçucu yağlarının enerji, protein ve lif kaynağı yemlerın in vıtro gerçek sindirilebilirliğine ve yüksek verimli süt sığırlarında süt verimi ve süt kompozisyonlarına etkileri
The effect of some essential oils on in vitro true digestibility of energy, protein, cellulose source of feeds and milk yield and milk composition in high yeilding dairy cows
ZEYNEP ŞAHAN
- Klaritromisin timokinon içeren polimerik, cumin temelli metalik nanopartiküllerin sentezi, karakterizasyonu ve helicobacter pylori üzerinde antibakteriyel etkinliklerinin ın vıtro incelenmesi
Synthesis and characteri̇zation of clarithromycin and tymoquinone encapsulated polymeric, cumin based metallic nanoparticles and examination antibacterial effect on helicobacter pylori in vitro culture
TURAL SAFAROV
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELAHAT BAĞIROVA
- Investigation of the antifungal activity of different essential oils and their nanofibers
Farklı esansiyel yağlarının ve nanoliflerinin antifungal etkisinin araştırılması
DİLARA DEVECİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER