Valorization of plum peels for recovery of phenolic compounds by novel extraction technologies: Characterization, optimization, encapsulation, and functional food application
Yenı̇ ekstraksı̇yon teknolojı̇lerı̇ ı̇le fenolı̇k bı̇leşı̇klerı̇n gerı̇ kazanımı ı̇çı̇n erı̇k kabuklarının değerlendı̇rı̇lmesı̇: Karakterı̇zasyon, optı̇mı̇zasyon, enkapsülasyon ve fonksı̇yonel gıda uygulamaları
- Tez No: 901259
- Danışmanlar: Assist. Prof. Dr. FATMA EBRU FIRATLIGİL, Prof. Dr. BERAAT ÖZÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 196
Özet
Son yirmi yılda, meyve ve sebzelerin ve atıklarının fenolik bileşik kaynağı olarak kullanımı, bu bileşenlerin antioksidan, antikanser, anti-diyabetik, nöroprotektif, anti-inflamatuar ve antimikrobiyal etkileri gibi çeşitli sağlık yararları nedeniyle yaygınlaşmıştır. Ekstraktların fenolik bileşikler bakımından zenginliği, ekstraktın elde edildiği kaynakla olduğu kadar kullanılan ekstraksiyon yöntemi ve parametreleri ile de yakından ilişkilidir. Bu bağlamda, geleneksel yönteme kıyasla ekstraksiyonun kalitesini ve verimini artırmak için yeni ekstraksiyon teknikleri geliştirilmiş ve optimize edilmiştir. Bununla birlikte, ekstraksiyondan sonra fenolik bileşikler, fonksiyonel özelliklerini ve stabilitelerini azaltabilecek farklı reaksiyonlar yoluyla bozulmaya eğilimli hale gelir. Bu nedenle, günümüzde bu biyoaktif bileşikleri bozulmadan korumak, depolanmalarını kolaylaştırmak ve doğru zamanda ve yerde (gıda ürünlerinde ve/veya insan vücudunda) kontrollü olarak salınmalarına izin vermek için kapsülleme yaygın olarak benimsenmiştir. Püskürtmeli kurutma, fenolik bileşiklerin kapsüllenmesi için en iyi yöntemlerden biridir, ancak etkinliği büyük ölçüde işlem parametrelerine ve kullanılan kaplama malzemelerine bağlıdır. Bu bağlamda, erik (Prunus domestica) kabukları, literatüre göre fenolik bileşiklerinin ekstraksiyonu ve enkapsülasyonu ile ilgili sınırlı çalışma olması nedeniyle bu araştırma için fenolik bileşiklerin kaynağı olarak seçilmiştir. Bu araştırmada, erik kabuklarından fenolik bileşiklerin mikrodalga destekli ekstraksiyonu ve ultrason destekli ekstraksiyonu optimize edilmiş ve toplam fenolik bileşikler ve toplam antioksidan kapasite açısından geleneksel çözgen ekstraksiyonu ile karşılaştırılmıştır. Püskürtmeli kurutma enkapsülasyon işlemi yanıt yüzey metodolojisi kullanılarak optimize edilmiş ve optimum koşullar altında elde edilen enkapsüle edilmiş tozun fizikokimyasal ve termal özelliklerinin yanı sıra depolama stabilitesi değerlendirilmiştir. Enkapsüle tozun fonksiyonel gıda uygulamalarında kullanımı ve duyusal ve fizikokimyasal özellikleri, fenolik bileşiklerin biyoerişilebilirliği ve gıda matrisinin depolama stabilitesi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Geleneksel çözgen ekstraksiyonu (CSE) yanıt yüzey metodolojisi (RSM) kullanılarak optimize edilmiştir. Ekstraksiyon sıcaklığı (20-60°C), etanol konsantrasyonu (%40-80), sıvı/katı oranı (30:1-70:1 mL/g) ve ekstraksiyon süresi (30-120 dk) olmak üzere dört bağımsız değişkenin ekstrakte edilen toplam fenolik bileşik (TPC) miktarı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar sadece sıcaklık ve sıvı/katı oranının TPC değerlerini önemli ölçüde (p0,05). Optimum ekstraksiyon koşulları şu şekildedir: mikrodalga gücü, 700 W; ışınlama süresi, 135 s ve sıvı/katı oranı, 70 mL/g. Bu koşullar altında, TPC (37,77 mg GAE/g dw) ve CUPRAC'ın (93,84 mg TEAC/g dw) deneysel değerleri tahmin edilen değerlerle (TPC için 37,16 mg GAE/g dw ve CUPRAC için 93,66 mg TEAC/g dw) güçlü bir uyum göstermiştir. Ultrason destekli ekstraksiyonun (UAE) RSM optimizasyonu için, ultrasonik güç (%10, 35 ve 60), ultrasonikasyon süresi (0,5, 3 ve 5,5 dakika) ve sıvı/katı oranı (30:1, 50:1 ve 70:1) olmak üzere üç bağımsız değişken ile Box Behnken Tasarımı (BBD) düzenlenmiş ve bağımlı değişkenler ekstraktların toplam fenolik bileşikleri (TPC) ve toplam antioksidan kapasitesi (CUPRAC) olmuştur. Üç faktör, yanıt değişkenleri TPC ve CUPRAC üzerinde önemli etkiler (p
Özet (Çeviri)
During the last two decades, the use of fruits and vegetables and their wastes as sources of phenolic compounds became widespread due to the various health benefits of these components such as antioxidant, anticancer, anti-diabetic, neuroprotective, anti-inflammatory and antimicrobial effects. The richness of the extracts in phenolic compounds is too much related to the source from where they are extracted as well as the extraction method used and its parameters. In this regards, novel extraction techniques were developed and optimized in order to improve the quality and the yield of extraction comparing to conventional method. However, after extraction, phenolic compounds become prone to degradation through different reactions that may reduce their functional properties and stability. Thus, encapsulation became widely adopted nowadays to protect these bioactive compounds from degradation, to facilitate their storage and to allow their gradual release in the correct time and place (in food products and/or in the human body). Spray drying is one of the best methods for the encapsulation of phenolic compounds but its efficiency strongly depends on the process parameters and the coating materials utilized. In this context, plum (Prunus domestica) peels were selected as the source of phenolic compounds for this research due to the limited studies dealing with the extraction and encapsulation of its phenolic compounds according to the literature. In this research, microwave assisted extraction and ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from plum peels were optimized and compared to conventional solvent extraction in terms of total phenolic compounds and total antioxidant capacity. The spray drying encapsulation process was optimized using response surface methodology and the physicochemical and thermal properties as well as the storage stability of the encapsulated powder obtained under optimum conditions were evaluated. Utilization of encapsulated powder in functional food application and the effect on its sensory and physicochemical properties, bioaccessibility of phenolic compounds and storage stability of the food matrix were investigated. Conventional solvent extraction (CSE) was optimized using response surface methodology (RSM). The effect of four independent variables namely extraction temperature (20-60°C), ethanol concentration (40-80%), liquid/solid ratio (30:1-70:1 mL/g) and extraction time (30-120 min) on the extracted amount of total phenolic compounds (TPC) was investigated. Results showed that only temperature and liquid/solid ratio affected significantly (p0.05) for both responses. The optimum extraction conditions were as follows: microwave power, 700 W; irradiation time, 135 s and liquid/solid ratio, 70 mL/g. Under these conditions, the experimental values of TPC (37.77 mg GAE/g dw) and CUPRAC (93.84 mg TEAC/g dw) were in strong agreement with the predicted ones (37.16 mg GAE/g dw for TPC and 93.66 mg TEAC/g dw for CUPRAC). As for the RSM optimization of ultrasound assisted extraction (UAE), the Box Behnken Design (BBD) was arranged with three independent variables which are ultrasonic power (10, 35 and 60%), ultrasonication time (0.5, 3 and 5.5 min) and liquid/solid ratio (30:1, 50:1 and 70:1) and the dependent variables were the total phenolic compounds (TPC) and total antioxidant capacity (CUPRAC) of extracts. The three factors showed significant effects (p
Benzer Tezler
- Son kullanma tarihi geçmiş ve iade edilmiş çeşitli gıdaların biyoetanol üretiminde değerlendirilmesi
Valorization of various expired and returned food products for bioethanol production
BURCU DUYGU AÇIKGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyoteknolojiEge ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAİT SARGIN
- Valorization of pea by-products: Development of protein-enriched biodegradable films
Bezelye yan ürünlerinin değerlendirilmesi: Proteinle zenginleştirilmiş biyobozunur filmlerin geliştirilmesi
NİHAL SULTAN BAYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
- Valorization of carrot processing by-products through fermentation and extrusion for enhanced bioactive content and bioaccessibility
Havuç işleme yan ürünlerinin fermentasyon ve ekstrüzyon yoluyla değerlendirilmesi, biyoaktif içerik ve biyoerişilebilirliğin artırılması
DAMLA EZGİ UZUN
Doktora
İngilizce
2025
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN
- Valorization of lignocellulosic waste abundant in Türkiye for potential application in sustainable lithium recovery
Sürdürülebilir lityum geri kazanımında potansiyel uygulama için Türkiye'de yaygın bulunan lignoselülozik atıkların değerlendirilmesi
YAŞAR KEMAL RECEPOĞLU
Doktora
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLI YÜKSEL ÖZŞEN
- Valorization of lignocellulosic waste by oleaginous yeast
Lignoselülozik atıkların yağlı maya ile değerlendirilmesi
HÜLYA ÜNVER
Doktora
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ