Bioactive components and protein content in black carrot leaves
Siyah havuç yapraklarında biyoaktif bileşenler ve protein içeriği
- Tez No: 873995
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DERYA KAHVECİ KARINCAOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gen Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Bu deney, hasattan sonra bir yan ürün olarak kalan siyah havuç yapraklarının (BCL) antioksidan değerlerini, protein içeriğini ve elde edilen proteinin tekno-fonksiyonel özelliklerini araştırmaktadır. Temel amaç, bu yan üründen gıda endüstrisinde oluşturulabilecek farklı alternatif kullanım alanlarını incelemektir. Siyah havuç yaprakları genellikle gıda atığı olarak görülmesine rağmen, çok işlevli bir gıda hammaddesi olabilirler. Siyah havuç yaprakları fenoller, flavonoidler ve proteinler gibi çeşitli biyoaktif bileşenler içermekte olup, gıda sanayiinde birden fazla uygulama için değerli bir kaynak oluşturma potansiyelleri vardır. Gıda endüstrisinde, havuç suyu eldesinden sonra, havuç posasından gerçek değer elde etmek için çeşitli işleme teknikleri kullanılmaktadır; bunlar arasında termal işlemler, yüksek basınçlı işlem (HPP), ultrasonik işlem ve elektriksel/elektromanyetik işlemler yer alır. Ayrıca, mikrodalga ve kızılötesi ısıtma gibi elektriksel yöntemler, hızlı kurutma ve ekstraksiyon sağlar. Genel olarak, bu teknikler, havuç posasının kalitesini belirli bir seviyede tutmayı ve gıda üretiminde değerini artırmak için seçenekler sunmayı hedeflemektedir. Havuç posasının yan ürünü kullanılarak yenilikçi gıda ürünleri tasarlanmıştır. Bunlar, fonksiyonel içecekler, posadan elde edilen karotenoid tozu, havuç posası bazlı sütlü tatlı, yoğurt ve makarnadır. Sonuç olarak, atık olarak görülen yan ürünler, çeşitli gıdaların tat, besin değeri ve raf ömrü gibi birçok yönünü iyileştirilmede kullanılabilir. Bu çalışmada, siyah havuç yaprakları soğuk presleme yöntemiyle işlenmiş, ve 357,47± 40,17 g BCL soğuk pres sonucunda 159,51± 14,03 g posa ve 176,50± 28,79 g yaprak suyu elde edilmiştir. Böylece, verim %49,22± 4,47 g yaprak suyu/g yaprak olarak hesaplanmıştır. Siyah havuç yapraklarından elde edilen bu yeşil su, TPC (toplam fenolik içerik), TFC (Toplam flavonoid içerik), CUPRAC (Antioksidan kapasite) ve DPPH (Antioksidan kapasite) analizleri için spektrofotometrik yöntemler kullanılarak analiz edilmiştir. Böylece, siyah havuç yapraklarından soğuk sıkım yöntemiyle elde edilen yeşil suların antioksidan kapasitesini değerlendirilmiştir. Ölçümler sırasıyla 1,912± 0,209 mg Gallik Asit/g siyah havuç yaprağı, 2,914± 0,592 mg Kuersetin/ g siyah havuç yaprağı, 6,586± 0,882 mg Trolox/ g siyah havuç yaprağı ve 0,273± 0,166 mg Trolox/ g siyah havuç yaprağı olarak kaydedilmiştir. Ardından, suyun içindeki protein içeriği iki farklı yöntemle çöktürülmüştür: asit uygulaması ve ısı uygulaması. Asit uygulaması yönteminde, pH'ı 4,5'a ayarlamak için 12 M HCl kullanılarak 1 M HCl hazırlandı. pH'ları 4,5'a ayarlandıktan sonra, ısıtma işlemi uygulanmadan manyetik karıştırıcıda 60 dakika karıştırıldı. Karıştırma işleminden sonra, santrifüj edilen numunelerin dibine çöken kütle protein kütlesi olarak kabul edildi. Bu protein kütlesi, su içerdiği için ıslak pellet olarak adlandırılmaktadır. Santrifüj işleminden sonra süpernatant (sıvı kısım) ayrıldı. Islak pelletler dondurarak kurutuldu. Dondururak kurutma sonrası kalan kısım su içermeyen ve asitle muamele edilmiş çökelmiş proteinleri temsil etmektedir. Bu kuru pellet numuneleri -18°C'de dondurucuda saklandı. Isı uygulaması yönteminde, Yeşil su numuneleri yuvarlak tabanlı şişelere aktarıldı ve bu şişeler sıcaklık kontrollü manyetik karıştırıcılara yerleştirildi. Sıcaklık 70°C'ye ayarlandı ve manyetik karıştırıcı kesintisiz olarak çalışmaya devam etti. Sıcaklık 70°C'ye ulaştığında, ısıtma işlemi 70°C'yi aşmadan 15 dakika daha devam ettirildi. Isıl işlem sonrasında, yeşil sular numuneleri santrifüj edildi. Santrifüjden sonra süpernatantlar ayrıldı. Su içeren ıslak pelletler dondurarak kurutuldu. Su içermeyen protein kütlesi, -18°C'de dondurucuda saklandı. Sonrasında, bu numunelerin protein içeriği Kjeldahl methodu ile belirlenmiştir. Asit uygulamasıyla 1 g BCL'de 0,0020±0,0004 g protein olarak; ısı uygulaması ile 1 g BCL'de 0,0011±0,0003 g protein olarak hesaplanmıştır. Sürdürülebilirlik göz önünde bulundurularak, sonraki adımlarda ısı uygulanması yöntemi ile protein çöktürülmesi tercih edilmiştir. Isı muamelesiyle elde edilen proteinler, insan gastrointestinal traktın taklit eden bir laboratuvar düzeneğinde in vitro sindirime uğramıştır. Bu deneyde, sindirilebilirlik, ağız, mide ve bağırsak fazlarını taklit eden simüle edilmiş sindirim ortamları aracılığıyla değerlendirilmiştir. Bu simülasyon, siyah havuç yaprağı proteinlerinin insan sindirim enzimleri tarafından parçalanabildiğini göstermiş ve sonuçlar Bradford analizi ile incelenmiştir. Siyah havuç yapraklarından elde edilen sindirime uğramamış protein örneğine Bradford analizi yapılmıştır. Ayrıca, mide sinidiriminden sonra alınan numune ve bağırsak sinidirimi sonrası alınan numunesi santrifüjlendikten sonra supernatant kısmına Bradford analizi yapılmıştır. Bu aşamalarda ölçülen protein değerleri sindirilmemiş protein miktarını göstermektedir, çünkü sindirilmiş proteinler santrifüj sonrası pellet içinde bulunacaktır. Elde edilen sonuçlara göre, sindirimin ve dolayısıyla emilimin büyük bir kısmı midede gerçekleşmiştir. Ayrıca, siyah havuç yapraklarından elde edilen proteinlerin hangi tarz gıdalarda hangi koşullarda kullanılacağını belirlemek için kritik olan tekno fonksiyonel özellikleri incelenmiştir. Bunlar su tutma kapasitesi, yağ tutma kapasitesi, emülgatör aktivitesi ve stabilitesi, çözünürlük, köpük kapasitesi ve stabilitesi özellikleridir. Su tutma kapasitesi 4,62±0,31 g su/g Pdry bulunmuştur. Proteinlerin su tutma yeteneği şişme ve jel oluşumu gibi fonksiyonlarını belirleyen kritik bir parametredir. Ayrıca, kuru bileşenlerle hidratasyonu etkileyerek gıda formülasyonlarında önemli bir rol oynar. Yetersiz su tutma kapasitesi, işlem sırasında sıvı kaybına ve bunun sonucunda dokusal bozulmalara neden olabilir. Yağ tutma kapasitesi 5,38±0,225 g mısır yağı/g Pdry olarak bulunmuştur. Yağ tutma kapasitesi (OHC) yüksek olan bir bileşen, bir ürünün dokusunu iyileştirmek için kullanılabilir. Bitki bazlı beslenme tercihi arttıkça, bu bitkisel ürünlerin OHC değerlerini incelemek önemli hale gelmiştir. Emülgatör aktivite indeksi (EAI) ve emülgatör stabilite indeksi (ESI) değerleri farklı pH değerlerine göre incelenmiştir. EAI, pH arttıkça artmış ve pH 12'de en yüksek değerine ulaşmıştır. ESI, çok küçük pH değişikliklerinde bile önemli ölçüde farklılık gösterdiği gözlemlenmiştir. Bu emülsifiye edici özelliklerin geliştirilmiş anlaşılması bitkisel kaynaklı proteinlerin gıda formülasyonu ve ürün geliştirmedeki fonksiyonel uygulamalarına dair değerli bilgiler sağlar. Sonuçlara göre, siyah havuç yapraklarından elde edilen proteinler çevrenin asiditesine veya alkalinitesine karşı oldukça hassastır. Bu nedenle, BCL proteinlerinin kullanımı için seçilen gıda matrisleri, dar bir pH aralığını korumalıdır. Ayrıca, emülsiyonun stabil kalmasını sağlamak için bu pH, işlem süresince ve ürünün raf ömrü boyunca tutarlı kalmalıdır. Çözünürlük yüzdesi incelendiğinde, siyah havuç yapraklarından elde edilen proteinlerin düşük pH ortamlarında (pH: 2-5 arasında), çözünürlüğü azalır. Öte yandan, pH nötr seviyelere (pH: 7) yaklaştıkça çözünürlük artar. Bu nedenle, BCL'den elde edilen bu proteinin, nötr pH seviyelerine yakın gıda matrislerinde maksimum performans gösterdiği söylenebilir. Ve, pH 12'de maksimuma ulaştığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, BCL'den elde edilen protein farklı pH seviyelerinde farklı çözünürlük özellikleri sergilemiştir. BCL suyundan ısıl işlemle elde edilen proteinlerin Köpürme kapasitesi (FC) ve Köpürme stabilitesi (FS), köpük oluşumu gerektiren gıda ürünlerinde potansiyel kullanımını belirlemek amacıyla incelenmiştir. Hedeflenen proteinin FC değeri %0,0516±0,037 olarak hesaplanmış olup, nispeten düşüktür. Bu durum, laboratuvar koşullarında havayı hapsedebilme yeteneğinin yetersiz olduğunu göstermektedir. Buna karşılık, FS orta derecede yüksek olup, 10 dakikalık bir sürede %33,53±18,27 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, bu çalışmada siyah havuç yapraklarından elde edilen yeşil suyun antioksidan kapasitesinin değerlendirilmesi, proteinin ekstraksiyonu ve proteinin teknofonksiyonel özelliklerinin değerlendirilmesi, hasat sonrası genellikle gıda atığı olarak kabul edilenler için önem taşımaktadır. Atık olarak görülen siyah havuç yapraklarının bileşimi ve potansiyel uygulamalarını anlamak, gıda atıklarını azaltmaya ve çeşitli sektörlerde sürdürülebilir alternatifler keşfetmeye katkıda bulunabilir.
Özet (Çeviri)
Black carrot leaves are considered food waste, even though they may be a multifunctional food commodity. Black carrot leaves contain various bioactive compounds such as phenolics, flavonoids, and proteins, making them a valuable resource for multiple applications in the food industry. In this study, black carrot leaves (BCL) were cold pressed, and 357.47± 40.17 g BCL cold-pressed resulted in 159.51± 14.03 g pulp and 176.50± 28.79 g leaf juice. So, the yield was calculated as 49.22± 4.47 % g leaf juice/ g leaves. The obtained leaf juice was analyzed for TPC (total phenolic content), TFC (Total flavonoid content), CUPRAC (Antioxidant capacity), and DPPH (Antioxidant capacity measurement) analyses by using spectrophotometric methods. The measurements were recorded as 1.912± 0.209 mg Gallic Acid/ g BCL, 2.914± 0.592 mg Quercetin/ g, 6.586± 0.882 mg Trolox/ g BCL, and 0.273± 0.166 mg Trolox/ g BCL, respectively. Subsequently, the protein content in the juice was precipitated by two different methods: acid treatment and heat treatment. The protein yield was calculated as 0.0020± 0.0004 g protein per g BCL via acid-treatment. The protein yield was calculated as 0.0011± 0.0003 g protein per g BCL via heat treatment. The protein content in BCL was determined by the Kjeldahl method. Due to sustainability concerns, the heat-treatment method was chosen in the following steps. The proteins extracted via heat treatment were subjected to in vitro digestion, employing a laboratory setup mimicking the human gastrointestinal tract without symbiotic bacteria in the intestine. This simulation demonstrated that human digestive enzymes can break down Black Carrot Leaves (BCL) proteins, and the Bradford assay examined the results. Moreover, techno-functional properties critical for food and selecting the place to use it were examined. These are water-holding capacity, oil-holding capacity, emulsifying activity and stability, solubility, and foam capacity and stability properties. As a result, the water holding capacity is 4.62± 0.31 g water/ g Pdry, and the oil holding capacity is 5.38± 0.225 g corn oil/ g Pdry. On the other hand, Emulsifying Activity Index (EAI) and Emulsifying Stability Index (ESI) values were examined according to different pH values. EAI increases with increasing pH and reaches its highest value at pH 12. ESI gives very different low or high values with very little pH change. When the solubility was examined as a percentage, it was observed that it increased and as it approached neutral (pH = 7). And, the solubility reached the maximum at pH 12. Foam capacity (FC) and foam stability (FS) values were found to be 0.0516± 0.037% and 33.53± 18.27%, respectively. The evaluation of the antioxidant capacity of BCL, the extraction of protein, and the evaluation of techno-functional properties of BCL, which were commonly considered food waste post-harvest, hold significant importance from a sustainability point of view. Understanding the composition of BCL and its potential applications can contribute to minimizing food waste and exploring sustainable alternatives across multiple sectors.
Benzer Tezler
- Kara havuç ekstraktının kompleks koaservasyon metoduyla nanoenkapsülasyonu: Tepki yüzey metodu ile optimizasyonu
Nanoencapsulation of the black carrot extraction with complex coacervation method: Optimization with response surface method
EDA NUR AYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Valorization of industrial food wastes by production of phenolic antioxidants via fermentation with newly isolated Aspergillus spp.
Endüstriyel gıda atıklarının yeni izole edilmiş Aspergillus spp. ile fermantasyonu yoluyla fenolik antioksidanların üretiminde değerlendirilmesi
ZEHRA GÜLSÜNOĞLU
Doktora
İngilizce
2019
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL KILIÇ AKYILMAZ
DOÇ. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER
- Endüstriyel havuç suyu atıklarından enzim ve ultrason destekli ekstraksiyon ile gıda bileşeni üretilmesi
Production of food ingredients from industrial carrot juice waste using enzyme and ultrasound assisted extraction
YASEMİN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA KAHVECİ KARINCAOĞLU
- Balın biyoaktif bileşenlerinin korunarak kurutulması ve üretilen bal tozlarından soğuk içecek karışımı hazırlama imkanlarının araştırılması
Drying of honey by protecting bioactive components and investigation of possibilities to preparate cold drink mixture from produced honey powder
CEREN MUTLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Gıda MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ERBAŞ
- Taze ve siyah sarımsaklardaki kalite parametrelerinin belirlenmesi ve biyoaktif bileşiklerinin karakterizasyonu
Determination of fresh and black garlic quality parameters and characterization of bioactive compounds
HATİCE KÜBRA ŞAŞMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gıda MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAŞİM KELEBEK