Geri Dön

Limon kabuğundan fonksiyonel bir gıda katkı maddesinin üretimi ve karakterizasyonu

Production and characterization of a functional food additive from lemon peel

  1. Tez No: 945252
  2. Yazar: DİLARA MERCAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MERAL KILIÇ AKYILMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  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

Limon, ferahlatıcı aroması ve yüksek antioksidan aktivitesiyle öne çıkan bir narenciye türüdür. Limonun antioksidan aktivitesi, yüksek C vitamini ve fenolik bileşik içeriğinden kaynaklanmaktadır. Bu özellikleri sebebiyle limon gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, meyve suyu üretiminden sonra limonun yaklaşık %50'si atık olarak kalmaktadır. Bu atığın yeterli düzeyde değerlendirilmemesi içerdiği besin ve sağlığı geliştirici bileşenlerin kaybına neden olmaktadır. Günümüzde, limon atıkları hayvan yemi, diyet lifi kaynağı ve fermantasyon için hammadde olarak kullanılmaktadır. Limon atığı, flavedo, albedo, zarlar ve çekirdekten oluşmaktadır. Limonun yan ürünleri arasında, flavedo ve albedoyu içeren kabuk kısmı özellikle bol miktarda bulunmaktadır. Limon kabuğu çeşitli polisakkaritler ve biyoaktif bileşenlerce zengindir. Limon kabuğunda bulunan polisakkaritler emülsifikasyon ve jelleşme gibi yapı geliştirici özelliklere sahiptirler. Limon kabuğunda bulunan fenolik maddeler, C vitamini, uçucu yağ ve diyet lifi gibi diğer bileşenler ise bu doğal yan ürüne antioksidan ve antidiyabetik aktivite gibi sağlığı geliştici biyoaktif özellikler kazandırmaktadır. Limon kabuklarının değerlendirilmesi, doğal gıda kaynaklarının verimli ve tasarruflu bir şekilde kullanımı, atıkların azaltılması ve sürdürülebilir gıda sistemlerinin geliştirilmesi açısından önemli bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, limon kabuğunun yapı geliştirici ve fonksiyonel bir gıda katkı maddesi olarak değerlendirilmesini araştırmayı amaçlanmıştır. Çalışmada Lamas çeşidine ait taze limonlar kullanılmıştır. Limon kabukları kurutulduktan sonra öğütülerek toz haline getirilmiştir. Toz örneklerinin %5'lik sulu çözeltileri hazırlanarak enzimatik hidroliz, mikrodalga, mikrodalga-enzim ve ultrason uygulamalarına tabi tutulmuştur. İşlem uygulanan örnekler tekrar kurutulmuştur. İşlem uygulanmayan ve uygulanan limon kabuğu tozlarının su tutma kapasitesi, yağ tutma kapasitesi, emülsiyon stabilitesi, reolojik, antioksidan ve antidiyabetik özellikleri ölçülmüştür. Limon kabuğu tozunun temel bileşen analizi yapılmıştır. Nem içeriği kızılötesi nem analiz cihazı ile belirlenmiştir. Yağ içeriği Soxhlet ekstraksiyonu ile ölçülmüştür. Protein miktarı Kjeldahl yöntemi ile belirlenmiştir. Kül miktarı gravimetrik yöntemle tespit edilmiştir. Toplam karbonhidrat miktarı ise bileşim analizine göre hesaplanmıştır. Emülsiyon stabilitesi, %1 oranında limon kabuğu tozu çözeltisi ile ayçiçek yağının 3:1 hacim oranında kullanıldığı yağ-su emülsiyonu hazırlanarak ölçülmüştür. Emülsiyonun stabilitesi, ısıl işlem uygulandıktan sonra belirlenmiştir. Yağ bağlama ve su bağlama kapasiteleri, 1 gram toz kullanılarak ölçülmüştür. Limon kabuğunun antioksidan aktivitesi CUPRAC ve DPPH antioksidan aktivite analizleri ile belirlenmiştir. Limon kabuğu tozunun antidiyabetik aktivitesi, -amilaz ve -glukozidaz engelleyici aktivite analizleri ile ölçülmüştür. Limon kabuğu tozunun %76 toplam karbonhidrat, %8,0 protein, %3,8 yağ, %2,9 kül ve %9,3 nem içerdiği belirlenmiştir. Limon kabuğu tozunun su tutma kapasitesi 5,68 g/g toz ve yağ tutma kapasitesi 5,04 g/g toz olarak ölçülmüştür. Ayrıca, limon kabuğu tozu yağ-su emülsiyonunda %65,6 emülsiyon stabilitesi göstermiştir. Limon kabuğu tozu, DPPH analizinde 7,03 mg TE/g kuru madde ve CUPRAC analizinde 12,22 mg TE/g kuru madde antioksidan aktivite göstermiştir. Antidiyabetik aktivite analizlerinde, limon kabuğu tozunun -amilaz enzimini %3,89 oranında, -glukozidaz enzimini ise %21,68 oranında engellediği belirlenmiştir. Farklı işlemler uygulanan limon kabuğu tozları yapı geliştirici özellikler açısından değerlendirildiğinde, su tutma kapasitesi ve yağ tutma kapasitesi açısından kontrol örneğine benzer oldukları bulunmuştur. Örnekler emülsiyon stabilitesi yönünden değerlendirildiğinde de kontrol örneğine benzer oldukları tespit edilmiştir. Bununla birlikte, işlem uygulanmamış kontrol örneği en iyi jel özelliklerine sahip bulunmuştur. İşlem uygulanan örnekler arasında jelleşme özellikleri açısından farklılıklar bulunmuştur. Örneklerin sulu çözeltilerinin reolojik özellikleri sıcaklık, stres ve frekans tarama testleri yapılarak değerlendirilmiştir. Stres ve frekans tarama testleri örnek çözeltilerine ısıl işlem uygulandıktan sonra yapılmıştır. İşlem uygulanmamış kontrol örneği en yüksek viskoelastik özelliklere, elastik modül ve kompleks viskozite, sahip bulunmuştur. İşlem uygulanmış örnekler arasında en güçlü yapı ultrason işlemi uygulanmış örnekte saptanmıştır. Örneklerin sulu çözeltilerinin viskoelastik özelliklerinin sıcaklık artışı ile arttığı gözlenmiştir. Isıl işlem uygulanmış örneklerin stres ve frekans tarama testlerinde, örneklerin zayıf bir yapıya sahip oldukları tespit edilmiştir. DPPH yöntemiyle yapılan antioksidan analizinde enzim, mikrodalga ve mikrodalga-enzim uygulanan örneklerin kontrol örneğine benzer antioksidan aktiviteye ve ultrason uygulanan örneğin en düşük aktiviteye sahip oldukları bulunmuştur. CUPRAC yöntemiyle yapılan analizlerde ise, en yüksek antioksidan aktivite (19,58±1,56 mg TE/g km) ultrason uygulanan örnekte tespit edilmiştir. Limon kabuğuna uygulanan işlemler antidiyabetik aktiviteyi etkilemiştir ve işlem uygulanmamış örnekten farklı sonuçlar elde edilmiştir. İşlemler arasında, α-amilaz engelleyici aktivite açısından en yüksek etki ultrason işlemi (%13,85±1,24) ile elde edilmiştir. Mikrodalga ve mikrodalga-enzim uygulanan örnekler benzer aktiviteye sahip bulunurken, işlem uygulanmamış ve enzimatik hidroliz uygulanmış örnekler daha düşük aktivite göstermişlerdir. Uygulanan işlemler arasında, en yüksek α-glukozidaz engelleyici aktiviteyi enzimatik hidroliz ve ultrason işlemleri sağlamıştır (%28,88-31,03). Mikrodalga-enzim uygulanan ve kontrol örnekleri benzer aktiviteye sahip bulunurken, mikrodalga işlemi uygulanan örnek en düşük aktiviteye sahip bulunmuştur. Genel olarak değerlendirildiğinde, işlem uygulanmamış limon kabuğu tozunun en iyi yapı geliştirici özelliklere sahip olduğu bulunmuştur. Bu örneği ultrason işlemi uygulanan örnek takip etmiştir. Ultrason işleminin antioksidan, -amilaz engelleyici ve -glukozidaz engelleyici aktiviteleri bir miktar artırdığı gözlenmiştir. Elde edilen veriler, limon kabuğu tozunun işlem uygulanmadan doğrudan fonksiyonel katkı maddesi olarak kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, enzimatik hidroliz ve ultrason işlemlerinin biyoaktif özellikleri olumlu etkide bulunma potansiyellerinin olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmanın bulguları, limon kabuğunun yapı geliştirici ve fonksiyonel bir gıda katkı maddesi olarak kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Gelecekte yapılacak çalışmalar ile, limon kabuğu tozunun farklı konsantrasyonlarda ve farklı gıda ürünlerinde performansı değerlendirilebilir. Ayrıca, farklı yeni teknolojiler ile limon kabuğu tozunun işlevlerinin geliştirilmesi incelenebilir. Ek olarak, limon kabuğu tozunun olası diğer biyoaktiviteleri incelenebilir ve bu aktivitelerin insan vücudundaki etkilerinin belirlenmesi için in vivo sistemlerde de araştırmalar yapılabilir.

Özet (Çeviri)

Lemon is a citrus fruit that stands out with its refreshing aroma and high antioxidant activity. The antioxidant activity of lemon is due to its high vitamin C and phenolic compound content. Due to these properties, lemon is widely used in the food industry. However, approximately 50% of lemons remains as waste after juice production. Failure to adequately utilize this waste results in the loss of nutrients and health-promoting components. Today, lemon waste is used as animal feed, dietary fiber source and raw material for fermentation. Lemon waste consists of flavedo, albedo, membranes and seeds. Among the by-products of lemon, the peel part containing flavedo and albedo is especially abundant. Lemon peel is rich in various polysaccharides and bioactive components. Polysaccharides found in lemon peel have structure-enhancing properties such as emulsification and gelation. Other components such as phenolic substances, vitamin C, essential oil and dietary fiber found in lemon peel provide health-promoting bioactive properties such as antioxidant and antidiabetic activity to this natural by-product. Valorisation of lemon peels has significant potential in terms of efficient and economical use of natural food resources, reduction of waste and development of sustainable food systems. This study aims to investigate valorisation of lemon peel as a structure-enhancing and functional food additive. Fresh lemons of the Lamas variety were used in the study. After the lemon peels were dried, they were ground into powder. Aqueous solutions (5%, w/v) of the powder samples were prepared and subjected to enzymatic hydrolysis, microwave, microwave-enzyme and ultrasound applications. The treated samples were dried again. Water holding capacity, oil holding capacity, emulsion stability, rheological, antioxidant and antidiabetic properties of untreated and treated lemon peel powders were measured. The chemical composition of lemon peel powder was determined. Moisture content was determined by infrared moisture analyzer. Fat content was measured by the Soxhlet extraction. Protein content was determined by the Kjeldahl method. Ash content was determined by the gravimetric method. Total carbohydrate content was calculated according to the compositional analysis. Emulsion stability was measured by preparing oil-water emulsion using 1% lemon peel powder solution and sunflower oil at a volumetric ratio of 3:1. Stability of emulsion was determined after heat treatment. Oil holding and water holding capacities were measured using 1 gram of powder samples. Antioxidant activity of lemon peel was determined by CUPRAC and DPPH antioxidant activity assays. Antidiabetic activity of lemon peel powder was measured by -amylase and -glucosidase inhibitory activity assays. Lemon peel powder contained 76% total carbohydrate, 8.0% protein, 3.8% fat, 2.9% ash and 9.3% moisture. The water holding capacity and oil holding capacity of lemon peel powder were measured as 5.68 g/g powder and 5.04 g/g powder, respectively. In addition, lemon peel powder showed 65.6% emulsion stability in oil-water emulsion. Lemon peel powder showed antioxidant activity of 7.03 mg TE/g dry matter in DPPH analysis and 12.22 mg TE/g dry matter in CUPRAC analysis. In antidiabetic activity analyses, it was determined that lemon peel powder inhibited -amylase by 3.89% and -glucosidase by 21.68%. When lemon peel powders with different treatments were evaluated in terms of structure-enhancing properties, it was found that they were similar to the control sample in terms of water holding capacity and oil holding capacity. When the samples were evaluated in terms of emulsion stability, they were also found similar to the control sample. However, the untreated control sample was found to have the best gel properties. Differences were found in terms of gel properties among the treated samples. Rheological properties of aqueous solutions of samples were evaluated by temperature, stress and frequency sweep tests. Stress and frequency sweep tests were performed after heat treatment of the sample solutions. The untreated control sample was found to have the highest viscoelastic properties, elastic modulus and complex viscosity. The strongest structure among the treated samples was found in the ultrasound treated sample. It was observed that the viscoelastic properties of aqueous solutions of samples increased with increasing temperature. In the stress and frequency sweep tests of heat treated samples, it was determined that the samples had a weak structure. In antioxidant activity analysis by DPPH method, enzyme, microwave and microwave-enzyme applied samples were found to have antioxidant activity similar to that of the control sample and the ultrasound-treated sample had the lowest activity. In the analyses performed with the CUPRAC method, the highest antioxidant activity (19.58±1.56 mg TE/g km) was detected in the ultrasound-treated sample. The treatments applied to lemon peel affected the antidiabetic activity and different results were obtained from the untreated sample. Among the treatments, the highest effect in terms of α-amylase inhibitory activity was obtained with the ultrasound treatment (13.85±1.24%). While the microwave- and microwave-enzyme applied samples had similar activity, the untreated and enzymatic hydrolysis-applied samples showed lower activity. Among the applied treatments, the highest α-glucosidase inhibitory activity was provided by the enzymatic hydrolysis and ultrasound treatments (28.88-31.03%). While the microwave-enzyme-treated and control samples had similar activity, the microwave treated sample was found to have the lowest activity. When evaluated in general, it was found that the untreated lemon peel powder had the best structure-enhancing properties. This sample was followed by the sample treated with ultrasound. It was observed that the ultrasound treatment slightly increased the antioxidant, -amylase inhibitory and -glucosidase inhibitory activities. The data obtained reveal that the lemon peel powder can be used directly as a functional additive without treatment. However, it was determined that the enzymatic hydrolysis and ultrasound treatments have the potential to positively affect the bioactive properties. The findings of this study reveal that lemon peel can be used as a structure-enhancing and functional food additive. In future studies, the performance of lemon peel powder at different concentration in different food products can be evaluated. In addition, the development of the functionalities of lemon peel powder can be examined with different novel technologies. In addition, other possible bioactivities of lemon peel powder can be investigated and studies can be conducted in in vivo systems to determine the effects of these activities on the human body.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    859878

    Production of functional food ingredient by enzyme and ultrasound assisted extraction from lemon waste

    Limon atıklarından enzim ve ultrason destekli ekstraksiyon ile fonksiyonel gıda bileşeni üretimi

    NİHAL DURMUŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MERAL KILIÇ AKYILMAZ

  2. Tez No

    590346

    Çeşitli doğal substratların yerel bir Aureobasidium pullulans suşunun pullulan üretimine etkilerinin incelenmesi

    Investigation of the effects of various natural substrates on the pullulan production by a domestic Aureobasidium pullulans strain

    BÜŞRA AKDENİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyoteknolojiHacettepe Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEKİYE YEŞİM ÖZBAŞ

  3. Tez No

    771687

    Mikrodalga ile kurutma işleminde döner tabla hızının limon kabuğunun kurutma kinetiği ve bazı kalite özellikleri üzerine etkisi

    Effect of turntable rotation rate on drying kinetics and some quality properties of lemon peel during microwave drying

    SEVİLAY SAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Gıda MühendisliğiOrdu Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. IŞIL BARUTÇU MAZI

  4. Tez No

    287096

    Limon kabuğu selülozundan üretilen karboksimetil selülozun reolojik davranışı ve meyve kaplama filmlerinde hidrofil polimer olarak kullanılması

    Rheological behaviour of carboxymethylcellulose produced from lemon peel cellulose and its use in fruit coating films as hydrophile polymer

    AYŞEGÜL AYTEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Kimya MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURHAN ARSLAN

  5. Tez No

    662122

    Limon ve portakal kabuklarından mikrodalga ekstraksiyon yöntemi ile pektin üretiminin optimizasyonu ve üretilen pektinin karakterizasyonu

    Optimization of microwave extraction metod of pectin from lemon and orange peels and characterization of producted pectin

    TUĞBA TÜRKEN AKÇAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Gıda MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HANDE SELEN ERGE

Geri Dön