Geri Dön

Encapsulation of aqueous Hibiscus sabdariffa L. extract in food-grade high internal phase pickering emulsions stabilized by soy protein isolate

Sulu Hibiscus sabdariffa L. ekstraktının soya proteini ile stabilize edilen gıda sınıfı yüksek dahili fazlı pıckerıng emülsiyonlarda enkapsülasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 803914
  2. Yazar: HÜMEYRA ÇAVDAR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 91

Özet

Hibiscus Sabdariffa L., zengin besin içeriği, fenolik ve antosiyaninler açısından güçlü biyoaktif bileşenleri, doğal renk pigmentleri sayesinde birçok endüstride geniş kullanım alanı bulmaktadır. Renklendirici olarak kullanımının yanı sıra antibakteriyel antioksidan, antikolesterol ve gastrointestinal problemler gibi sağlık üzerindeki olumlu etkileri ürünün sağlık amacıyla tüketimini yaygınlaştırmaktadır. Ancak biyoaktif bileşenlerin birçok farklı faktörden kolaylıkla etkilenmesi ve zarar görmesi bu ürünün birçok endüstride kullanımını sınırlandırmaktadır. Bu nedenle Hibiscus Sabdariffa'nın gıda ürünü formülasyonlarına entegrasyonu zorlaşmakta ve kullanılacak yöntemleri sınırlandırmaktadır. Birçok biyoaktif koruma önlemi için tercih edilen bir yöntem olan enkapsülasyon bu noktada ortaya çıkmaktadır. Enkapsülasyon, yalnızca bu bileşenlerin korunması değil, aynı zamanda kontrollü salınım ve ürün tüketimine dahil edilmesi gibi farklı alanlarda uygulama sağlayan bir teknik olarak karşımıza çıkmaktadır. Emülsifikasyon ile enkapsülasyon yöntemi, hem endüstride hem de literatürde sağlam bir yer edinmiştir. Yüksek Dahili Fazlı Emülsiyonlar, yüksek hacimli enkapsülasyon, yüksek stabilite ve biyoaktif bileşenleri farklı etkenlere karşı koruma özellikleri ile ön plana çıkan emülsiyon türleri arasındadır. Benzer şekilde Çift Katlı Emülsiyon sistemleri de iç içe fazlardan oluşan yapıları ile biyoaktif bileşenler için yüksek koruma sağlayabilmektedir. Emülsiyon stabilitesi için tercih edilen emülgatörler ve stabilizatörlerin insan sağlığı ve çevre kirliliği gibi birçok olumsuz etkileri üzerine yapılan tartışmalar alternatif ürünlerin keşfedilmesi üzerine gerçekleştirilen bilimsel çalışmaları hızlandırmıştır. Bitkisel proteinler konvansiyonel emülgatör ve stabilizatörlere alternatif olma potansiyeline sahip oldukları için son yıllarda yoğun ilgi görmektedir. Çeşitli fonksiyonel özellikleri ve amfifilik karakterleri, bu proteinlerin emülsiyon sisteminin stabilitesini korumada önemli ölçüde etkili olduğunu göstermektedir. Diğer birçok bitkisel protein türü gibi soya proteinleri de kolay ulaşılabilirliği ve işlenebilirliği nedeniyle tercih edilen bir üründür. Bu çalışmada sulu Hibiskus extraktının soya lesitin ve soya protein izolatı içeren Yüksek Dahili Fazlı Pickering Emülsiyonlar (HIPPE) ve Yüksek Dahili Fazlı Pickering Çift Emülsiyon (HIPP-DE) sistemlerinde enkapsülasyonu, elde edilen emülsiyonların stabilitesi, emülsiyon özellikleri ve in vitro gastrointestinal sindirimin soya proteini ve lesitin varlığında ekstrakttaki fenolikler ve antosiyaninler üzerindeki etkilerinin ortaya çıkarılması ve değerlendirilmesi üzerine analizler gerçekleştirilmiştir. Toz haline getirilen Hibiscus çanaklarından fenolik ve antosiyaninlerin ekstraksiyonu ultrasonik yöntemle gerçeleştirilmiş ve çözgen olarak su kullanılmıştır. Soya proteini izolat (SPI) jeli ve lesitin kullanılarak %80 iç hacme sahip emülsiyonlar oluşturulmuştur. Yalnızca soya proteini izolat jeli kullanılarak faz ayrımına karşı dirençli bir HIPPE elde edilemezken, %4 ve %6 lecithin içeren ve faz ayrımına karşı dirençli emülsiyonlar (L4 ve L6) elde edilebilmiştir. Diğer HIPPE'ler ise farklı lecithin ve soy protein izolat jeli konsantrasyonlarının kombinasyonları ile stabil hale getirilmiştir. 24 saat depolama sonrasında faz ayrımı gözlemlenmeyen ve stabil halde bulunan HIPPE'ler, %6 SPI jel ile hacimce %50 oranında homojenize edilerek HIPP-DE'ler elde edilmiştir. 24 saat boyunca depolanan emülsiyonlar gözlemlendiğinde, HIPPE'lerde değişen konsantrasyonlarda SPI jeli ve lesitinin kullanılması, faz ayrımını etkili bir şekilde önleyen ve emülsiyon sisteminde stabilite sağlayan sinerjistik bir mekanizma görevi üstlenmiştir. Ayrıca elde edilen tüm HIPP-DE'ler faz ayrımına karşı üstün bir direnç göstermiştir. CI sonuçlarına göre, %6 SPI jeli içeren HIPPE'lerde soya lesitin konsantrasyonunun %2'den %4'e çıkarılması, 1. günde CI değerinin düşmesine yol açarak, stabilitenin arttığını gösterirken, %6 lesitin konsantrasyonu artmasına neden olmuştur; ancak, HIPP-DE'ler arasında CI açısından önemli bir fark gözlemlenmemiştir. Hem EAI hem de ESI değerleri, %4 ve %6 lesitin konsantrasyonlarına sahip HIPPE'lerde ve HIPP-DE'lerde SPI konsantrasyonu %2'den %4'e yükseldiğinde istatistiksel olarak anlamlı bir artış sergilerken, şaşırtıcı bir şekilde, SPI konsantrasyonu daha da arttığında anlamlı bir artış gözlenmemiştir. Bu durumun aksine, %4 ve %6 lesitin konsantrasyonlarına sahip HIPPE'lerin parçacık boyutu, SPI jel konsantrasyonu %2'den %6'ya çıktıkça önemli bir azalma sergilemiştir. HIPPE'lerde zeta potansiyelinin negatif olduğu ve SPI jel konsantrasyonunun %2'den %4'e arttırılmasıyla mutlak değerlerinin arttığı gözlemlenirken, L4S4 ne yüksek mutlak zeta potansiyeline (-41,21 ± 1,23 mV) sahip HIPPE olmuştur. Ancak, %4'ten %6'ya artan SPI jel konsantrasyonu, mutlak zeta potansiyel değerinde azalmaya sebebiyet vermiştir. Soya proteini izolatının (SPI) konsantrasyonunun %2'den %6'ya çıkarılması, %4 ve %6 lesitin içeren HIPPE'lerin PDI değerlerinde anlamlı bir azalmaya yol açmıştır. En düşük PDI değerleri, SPI konsantrasyonu %6 olduğu olduğu L4S6 ve L6S6 HIPPE'lerinde elde edilmiştir. Aynı düşüş HIPP-DE'ler içinde geçerli olmuştur. Emülsiyon stabilitesi ve karakteristiklerinin yanı sıra emülsiyon sistemlerinin biyoaktif bileşenler ve özellikleri açısından incelenmesi ile farklı değişimler ortaya konmuştur. Enkapsülayon verimliliği (EE) araştırıldığında görülmüştür ki HIPP-DE'ler yüksek SPI jel konsantrasyonu sayesinde HIPPE'lere göre daha yüksek EE sağlamıştır. Elde edilen sulu Hibiscus ekstraktının toplam antosiyanin miktarı (TAC), toplam fenolik miktarı (TPC), DPPH ve ABTS yönünden analiz edilmiştir. TAC (mg Cy-3-GC eşdeğeri/100 g), TPC (mg GAE/100 g) , DPPH (mg TE/100 g) and ABTS (mg TE/100g ) değerleri sırasıyla 31.13±1.23, 2619.01±17.31, 335.12±1.21 ve 223.21±2.56 olarak bulunmuştur. In vitro gastrointestinal sindirim ile birlikte Hibiskus ekstraktında TPC'de önemli düşüşler gözlemlenmiştir. %4 lesitin konsantrasyonu ile hazırlanan HIPPE'lerde (L4, L4S2, L4S4, L4S6) SPI jel konsantrasyonu %0'dan %4'e yükselirken, mide sindiriminde antosiyaninler bağırsak ortamına göre daha yüksek stabilite göstermiştir. Hibiskus ekstraktının sindirilmiş fenoliklerinin TPC'si sindirilmiş HIPPE'lerin ve HIPP-DE'lerinkiyle karşılaştırıldığında, tüm emülsiyonlarda daha yüksek TPC değerleri gözlemlenmiştir. Mide ve bağırsak sindirimlerinde maksimum TPC değerleri sırasıyla 709.82±2.06 mg / 100g ve 1160.71±21.01 mg/100 g'a ulaşmıştır. In vitro sindirimin mide ve bağırsak fazları enasında fenoliklerin salınım hızı, ortam pH'ından önemli ölçüde etkilenmiştir. HPLC sonuçlarına göre, sulu Hibiskus ekstraktında delfinidin-3-glukozit, siyanidin-3-glukozit, ve siyanidin-3-rutinozit antosiyaninleri tespit edilmiştir. Ayrıca ekstrakt ve tüm emülsiyonlarda gallik asit, sirincik asit, ferulik asit, klorojenik asit olmak üzere dört fenolik asit tespit edilmiştir. Gastrik sindirimden sonra, klorojenik asit, ferulik asit ve gallik asit içeriğinde bir azalma gözlemlenirken, sirincik asit farklı bir eğilim göstererek artmıştır. En yüksek konsantrasyon antosiyanin ve fenolik konsantrasyonları L6S6-D'de elde edilmiştir. Sonuç olarak, SPI jel ve lesitin konsantrasyonlarındaki değişimler, emülsiyonların kararlılığı, özellikleri, in vitro sindirimin antosiyaninler ve fenolikler üzerindeki etkileri gibi birçok koşulda etkili olmuştur. Ayrıca enkapsülasyon verimliliği sonuçlarına göre Hibiskus ekstraktının enkapsülasyonunda HIPPE ve HIPP-DE'nin etkili emülsiyon sistemler olduğu söylenebilir.

Özet (Çeviri)

Hibiscus Sabdariffa L. is a highly versatile plant that finds applications in various industries due to its abundant nutrients, potent bioactive compounds such as phenolics and anthocyanins, and natural colour pigments. In addition to its use as a colouring agent, its positive health effects, such as antibacterial, antioxidant, anticholesterol and prevention of gastrointestinal problems, spread the consumption of the product for health purposes. However, the fact that bioactive ingredients are easily affected and damaged by many factors limits this product's use in many industries. Therefore, integrating Hibiscus Sabdariffa into food products and various formulations becomes more complex and limits the methods used. Encapsulation, a preferred method for much bioactive protection, appears at this point. Encapsulation comes to fields as a technique that allows us to apply in different areas, such as preserving these components and controlled release and integrating them into product formulations. Emulsification by encapsulation method has gained a solid place in industry and literature. High Internal Phase Emulsions are among the leading emulsions with high volume encapsulation and high stability against external factors. Similarly, double emulsion systems can enhance bioactive components' protection with their nested phase structure. The debate over the many adverse effects of preferred emulsifiers and stabilizers for emulsion stability, such as human health and environmental pollution, has accelerated scientific research into discovering alternative products. Plant proteins have gained tremendous interest in recent years as they have the potential to be an alternative to conventional emulsifiers and stabilizers. The various functional properties and amphiphilic characteristics indicate that these proteins are significantly effective in the stability of the emulsion system. Like many other types of plant proteins, soy protein is a preferred product due to its easy availability and processability. In this study, analyses were conducted to identify and evaluate the encapsulation of aqueous Hibiscus extract in the High Internal Phase Pickering Emulsions (HIPPE) and High Internal Phase Double Emulsions (HIPP-DE) systems stabilized by soy lecithin and soy protein isolate. The stability of the emulsions obtained, characteristics and the effects of in vitro gastrointestinal digestion on the phenolics and anthocyanins in the extract with the presence of soy protein and soy lecithin were investigated. The extraction of phenolics and anthocyanins from powdered Hibiscus calyces was realized by ultrasonic method, and water was used as a solvent. Emulsions with an internal volume of 80% have been created using soy protein isolate (SPI) gel and lecithin. A HIPPE resistant to phase separation could not be obtained using soya protein isolation gel alone, while emulsions (L4 and L6) containing 4% and 6% lecithin and phase separation resistance could be achieved. Combinations of different concentrations of lecithin and soy protein isolated gel stabilized other HIPPEs. After 24 hours of storage, HIPPEs stable against phase separation were obtained by homogenizing HIPP-DEs at a volume of 50% with a 6% SPI gel. When emulsions stored for 24 hours were observed, SPI gels and lecithin at varying concentrations acted as a synergistic mechanism that effectively prevented phase segregation and ensured stability in the emulsion system. All HIPP-DEs also showed superior resistance to phase separation. According to the CI results, an increase in the concentration of soy lecithin from 2% to 4% in HIPPE containing 6% SPI gel resulted, indicating increased stability, leading to a decrease in the CI value on day 1; however, no significant difference in CI was observed between HIPP-DEs. EAI and ESI values show a statistically significant increase when the SPI concentration increases from 2% to 4% in HIPPEs and HIPP-DEs with 4% and 6% lecithin concentrations. Still, surprisingly, no significant increase was observed with further increases in SPI. In contrast, the particle size of HIPPEs with 4% and 6% lecithin concentrations showed a significant decrease as the SPI gel concentration increased from 2% to 6%. In HIPPEs, the zeta potential was negative, and the absolute values increased by increasing the SPI gel concentration from 2% to 4%, while in L4S4, it was observed that the HIPPE had the highest absolute zeta potential (-41.21 ± 1.23 mV). However, an increase in SPI gel concentration from 4% to 6% decreased the absolute zeta potential value. The increase in the concentration of soy protein isolate (SPI) from 2% to 6% resulted in a significant decrease in the PDI values of HIPPE containing 4% and 6% lecithin. The lowest PDI values were obtained in L4S6 and L6S6 HIPPE with an SPI concentration of 6%. The same decline has been observed in HIPP-DEs. Different changes have been observed in the stability and characteristics of emulsions, as well as in the study of bioactive components and their properties. Encapsulation Efficiency (EE) determinations stated that HIPP-DEs produced higher EE than HIPPEs due to high SPI gel concentrations. The total anthocyanin content (TAC), total phenolic content (TPC), DPPH and ABTS of the resulting aqueous Hibiscus extract were analyzed. The TAC (mg Cy-3-GC equivalent/100 g), TPC (mg GAE/100 g), DPPH (mg TE/100g) and ABTS (mg TE/100g) values were found as 31.13±1.23, 2619.01±17.31, 335.12±1.21 and 223.21±2.56 respectively. Significant decreases in TPC in Hibiscus extract were observed with in vitro gastrointestinal digestion. In HIPPEs prepared with a concentration of 4 % lecithin (L4, L4S2, L4 S4, L4S6), the SPI gel concentration increased from 0 % to 4 %, while anthocyanins in the stomach environment showed more excellent stability compared to the intestinal environment. When the TPC of the digested phenolics of Hibiscus extract was compared to those of digestive HIPPEs and HIPP-DEs, higher TPC values were observed in all emulsions. Maximum TPC values in the stomach and intestinal digestion reached 709.82 ±2.06 mg/100g and 1160.71 ±21.01 mg/100g, respectively. In the stomach and intestinal phases of in vitro digestion, the rate of phenolic release has been significantly influenced by the pH of the environment. According to HPLC results, aqueous Hibiscus extract has detected anthocyanins of delphinidin-3-glucoside, cyanidin-3-glucoside, and cyanidin-3-rutinoside. Four phenolic acids have also been detected in the extract and all emulsions, including gallic acid, syringic acid, ferulic acid and chlorogenic acid. After gastric digestion, a decrease in the content of chlorogenic acid, ferulic acid and gallic acid was observed, while syringic acid increased, showing a different tendency. The highest concentrations of each anthocyanins and phenolics concentrations were obtained in L6S6-D. As a result, changes in SPI gel and lecithin concentrations have been effective in many conditions, such as the stability of emulsions, their properties, and the effects of in vitro digestion on anthocyanins and phenolics. In addition, according to the results of encapsulation efficiency, it can be stated that HIPPEs and HIPP-DEs are effective emulsion systems in the encapsulation of Hibiscus extract.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    883841

    Biyoatıklardan biyoaktif maddelerin mikroenkapsülasyonu ve çeşitli gıdalardaki salım davranışları

    Microencapsulation of bioactive substances from biowaste and their release behavior in various foods

    İREM TOPRAKÇI YÜKSEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELİN ŞAHİN SEVGİLİ

  2. Tez No

    333159

    Design of a functional composite membrane via particle stabilized emulsion templating

    Kararlılaştırılmış, parçacıklı emulsiyon kalıplama tekniği ile fonksiyonel kompozit zar tasarımı

    SELİN KANYAS

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Bilim ve TeknolojiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SEDA KIZILEL

  3. Tez No

    282234

    Diklofenak sodyum yüklü mikropartiküler sistemlerden sulu dispersiyonların hazırlanmasına yönelik çalışmalar

    Studies on preparation of aqueous dispersion forms of diclofenac sodium loaded microparticulate systems

    UMUT CAN ÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Eczacılık ve FarmakolojiAnkara Üniversitesi

    Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KANDEMİR CANEFE

  4. Tez No

    693620

    Formation of anthocyanin-rich black carrot extract loaded potato protein particles by ternary compressed CO2-ethanol-water mixture extraction and PGSS-drying

    Üçlü sıkıştırılmış CO2-etanol-su karışımı ekstraksiyonu ve PGSS-kurutma ile antosiyanince zengin kara havuç özütü yüklü patates proteini partikülleri oluşumu

    MERVE YAVUZ DÜZGÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK

  5. Tez No

    442181

    Encapsulation of vitamin b1 using double emulsion method

    İkili emülsiyon yöntemi kullanılarak b1 vitamininin hapsedilmesi

    ÖZLEM YÜCE ALTUNTAŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERVET GÜLÜM ŞÜMNÜ

    PROF. DR. SERPİL ŞAHİN

Geri Dön