Geri Dön

Kaktüs meyvesinden (Opuntia ficus-indica L.) betalainlerin yeni yöntemlerle ekstraksiyonu, niyozomal enkapsülasyonu ve gıda uygulaması

Extraction of betalains from cactus pear (Opuntia ficus-indica L.) by novel methods, niosomal encapsulation and food application

  1. Tez No: 951946
  2. Yazar: BÜŞRA AKDENİZ OKTAY
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ELİF YOLAÇANER, PROF. DR. SAİT AYKUT AYTAÇ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Kaktüs meyvesi, betalain, doğal renklendirici, yeşil ekstraksiyon teknolojileri, niyozomal enkapsülasyon, in-vitro sindirim, Prickly pear, betalain, natural colorant, green extraction Technologies, niosomal encapsulation, in-vitro digestion
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 292

Özet

Kaktüs meyvesi (Opuntia ficus-indica L.), kurak ve yarı-kurak bölgelerde yaygın olarak yetişebilen, betalain pigmentleri ve bazı fenolik bileşikler bakımından zengin bir meyvedir. Son yıllarda hem görsel hem de fonksiyonel özellikleriyle öne çıkan betalainler, özellikle sentetik renklendiricilere karşı oluşan tüketici hassasiyetinin artmasıyla birlikte doğal bir alternatif olarak dikkat çekmektedir. Ancak, doğal kökenli bu bileşiklerin ışık, sıcaklık ve pH gibi çevresel faktörlere karşı sınırlı stabilite göstermesi, kullanım alanlarını kısıtlayabilmektedir. Bu nedenle, kaktüs meyvesi gibi betalain içeriği yüksek kaynakların değerlendirilmesi ve bu bileşiklerin gıdalarda daha kararlı formlarda kullanılmasına yönelik araştırmalar önem kazanmaktadır. Betalain gibi doğal renk pigmentlerinin geleneksel ekstraksiyon yöntemleriyle elde edilmesinde, ekstraksiyon işleminin uzun sürmesi, yüksek miktarda çözücü kullanımı ve düşük ekstraksiyon verimi başlıca olumsuzluklar olarak görülmektedir. Bu nedenle son yıllarda mikrodalga, ultrason gibi yeşil ekstraksiyon teknolojilerine ilgi artmakta ve kısa sürede, çevre dostu koşullarda ve yüksek verimle çalışan alternatifler öne çıkmaktadır. Bu yöntemlerle elde edilen fonksiyonel renk bileşikleri ve diğer biyoaktiflerin stabilitesinin arttırılması amacıyla çeşitli enkapsülasyon teknikleri geliştirilmektedir. Bu amaçla özellikle kozmetik ve ilaç endüstrilerinde uzun süredir kullanılan, ancak gıda uygulamaları açısından yeni sayılan niyozomal enkapsülasyon doğal biyoaktif bileşiklerin taşınması ve kontrollü salınımı açısından dikkat çekmektedir. Betalainler ve fenolik bileşikler gibi antioksidan özellikteki biyoaktifler, yalnızca fonksiyonel özellikleriyle değil, aynı zamanda bazı patojen mikroorganizmalara karşı gösterdikleri antimikrobiyal etkilerle de öne çıkmaktadır. Ayrıca, niyozomal enkapsülasyon ile stabilitesi arttırılmış bu biyoaktiflerin gıda uygulamaları ise hem katma değeri yüksek ürünlerin geliştirilmesine hem de bileşiklerin sindirim sırasında biyoerişilebilirliğinin artışının sağlanmasına olanak sağlamaktadır. Bu sebeple, elde edilen biyoaktif içeren ekstraktların, niyozomal enkapsülasyon uygulanmış biyoaktiflerin ve niyozomların uygulandığı gıdaların in-vitro sindirim çalışmalarının yapılması oldukça önemlidir. Yapılan literatür araştırması sonucu bilgilerimiz dahilinde, aynı çalışma içinde kaktüs meyvesinden elde edilen betalain ve fenolik bileşiklerin hem ultrason destekli hem de vakum mikrodalga destekli yeşil ekstraksiyon yöntemleriyle elde edildiği, bu yöntemlerin konvansiyonel yöntemle karşılaştırıldığı ve ekstraksiyon koşullarının optimize edildiği bir çalışmaya rastlanmamıştır. Ayrıca, elde edilen ekstraktlara niyozomal enkapsülasyon uygulanması, enkapsülasyon koşullarının optimize edilmesi, niyozom karakterizasyonunun yapılması ve yoğurt gibi bir gıda matrisine uygulanmasına yönelik kapsamlı bir çalışmaya da ulaşılamamıştır. Bu tez kapsamında, öncelikle konvansiyonel, ultrason destekli ve vakum mikrodalga destekli yöntemlerle ekstraktlar hazırlanmış, ekstraksiyon koşulları optimize edilmiş ve yöntemler karşılaştırılmıştır. Vakum mikrodalga destekli yöntem en iyi sonuçları verdiği için, niyozomal enkapsülasyon uygulamasında bu yönteme ait optimum ekstrakt kullanılmıştır. Enkapsülasyon sürecinde koşullar optimize edilmiş, elde edilen niyozom formülasyonu karakterize edilmiş ve yoğurt ürününe uygulanmıştır. Son olarak, ekstrakt örneği ve ekstrakt yüklü niyozomların yoğurt örneklerindeki etkileri analiz edilmiş; bileşiklerin biyoerişilebilirliğini değerlendirmek amacıyla in-vitro sindirim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasının ilk kısmında, kaktüs meyvesinden betalainler ve fenolik bileşiklerin ekstraksiyonu amacıyla konvansiyonel ekstraksiyon (KE), ultrason destekli ekstraksiyon (UDE) ve vakum mikrodalga destekli ekstraksiyon (VMDE) yöntemleri kullanılmıştır. Her bir yöntem için ekstraksiyon koşulları, dört bağımsız değişkenin üç seviyede değerlendirildiği 29 deney içeren Box-Behnken tasarımı ile optimize edilmiştir. KE ve UDE yöntemlerinde; ekstraksiyon süresi (X₁) sırasıyla 1–3 saat ve 30–90 dakika, ekstraksiyon sıcaklığı (X₂) 30–50 °C, çözücüdeki etanol yüzdesi (X₃) %40–80 ve örnek: çözücü oranı (X₄) 1:10–1:30 (g: mL) olarak belirlenmiştir. VMDE yönteminde ise bağımsız değişkenler; vakum basıncı (X₁) 100–400 mmHg, ekstraksiyon süresi (X₂) 2–8 dakika, çözücüdeki etanol yüzdesi (X₃) %20–60 ve örnek: çözücü oranı (X₄) 1:10–1:30 (g:mL) şeklinde tanımlanmıştır. Deneyler sonucunda bağımlı değişkenler (yanıtlar) olarak toplam fenolik madde (TFM), toplam antioksidan kapasitesi (DPPH ve CUPRAC yöntemleriyle, TAKDPPH ve TAKCUPRAC) ve toplam betalain miktarı (TBM) ölçülmüştür. Yanıt yüzey yöntemi kullanılarak çoklu regresyon ile her yanıt için ikinci dereceden model denklemler ve varyans analizleri elde edilmiştir. Son aşamada, her yöntem için ekstraksiyon şartları için optimizasyon uygulanmıştır. Buna göre, KE için optimum ekstraksiyon koşulları, 2.05 saatlik ekstraksiyon süresi, 50C sıcaklık, %80 etanol yüzdesi ve 1:22.60 g katı örnek/mL çözücü oranı olarak bulunmuştur. UDE için optimum ekstraksiyon koşulları 30 dk ekstraksiyon süresi, 50C sıcaklık, %40 etanol yüzdesi ve 1:30 g katı örnek/mL çözücü oranıdır. VMDE için optimum çalışma koşulları ise, 108.82 mmHg vakum değeri ve 2.47 dakika ekstraksiyon süresinde, %20 etanol yüzdesi ile 1:29.42 g katı örnek /mL çözücü olarak belirlenmiştir. KE, UDE ve VMDE yöntemleri için optimum ekstraksiyon koşullarında yapılan deneyler sonucunda TFM değerleri sırasıyla 6.13, 6.38 ve 7.79 mg GAE/g kuru ağırlık, TAKDPPH değerleri sırasıyla 13.96, 13.53 ve 13.74 mmol TE/kg kuru ağırlık, TAKCUPRAC değerleri sırasıyla 34.87, 49.38 ve 47.06 mmol TE/kg kuru ağırlık, TBM değerleri ise sırasıyla 418.83, 471.82 ve 715.50 mg betalain/ kg kuru ağırlık olarak bulunmuştur. Ekstraksiyon yöntemlerinin optimizasyonu sonrasında, her yöntemden elde edilen optimum örneklerde betalain kompozisyonu analizi için Q-TOF LC/MS uygulanmış ve farklı tipteki betalain miktarları, betanin standardı eşdeğeri cinsinden hesaplanmıştır. Optimum ekstraktların Salmonella enteritidis subsp. enterica serovar Enteritidis (ATCC 13076), Escherichia coli O157:H7 (ATCC 25922), ve Listeria monocytogenes üzerindeki antimikrobiyal etkileri kuyucuk difüzyon ve tüp dilüsyon metotları ile incelenmiştir. Kuyucuk difüzyon metodunda her üç yöntemden elde edilen optimum ekstrakt Salmonella enteritidis subsp. enterica serovar Enteritidis üzerinde antimikrobiyal etki gösterirken, Escherichia coli O157:H7 (ATCC 25922) üzerinde sadece VMDE yönteminin optimum ekstrakt örneği antimikrobiyal etki göstermiştir. Ayrıca, optimum ekstraktların hiçbiri, kuyucuk difüzyon metodunda Listeria monocytogenes üzerinde bir antimikrobiyal etki göstermemiştir. Tüp dilüsyon metodunda, optimum ekstraktlar için MİK (minimum inhibisyon konsantrayonu) seyrelti yapılmayan tüplerde sadece Salmonella enteridis subsp. enterica serovar Enteritidis için elde edilmiştir. Tez çalışmasının niyozomal enkapsülasyon aşamasına, ekstraksiyon yöntemlerinden en iyi sonuçları veren ve öne çıkan VMDE yönteminden elde edilen optimum ekstrakt örneği kullanılarak devem edilmiştir. Enkapsülasyon koşullarının optimizasyonu amacıyla yanıt yüzey yönteminde 3 seviyeye sahip 4 bağımsız değişken; sürfektanların molar oranları (X1) (Span 60: Tween 80) 1:1-3:1 (M:M), ekstrakt miktarı (X2) 5-15 mg ektrakt/100 mg sürfektan, kolesterol miktarı (X3) 0.1-0.3 mg kolesterol/100 mg sürfektan ve uygulanan sonikasyon süresidir (X4) 0-90 sn. Deneyler sonucunda bağımlı değişkenler (yanıtlar) olarak, enkapsülasyon verimi (%), toplam fenolik madde miktarı (TFM), CUPRAC yöntemi ile ölçülen toplam antioksidan kapasitesi (TAK), renk analizinde ölçülen b* değeri ve toplam betalain miktarı (TBM) ölçülmüştür. Optimum enkapsülasyon koşulları; Span 60: Tween 80 molar oranının 1.161, kullanılan ekstrakt miktarı ile kolesterol miktarının sırasıyla 14.440 mg ektrakt/100 mg sürfektan ile 0.1 mg kolesterol/100 mg sürfektan olduğu 89.99 sn'lik sonikasyon uygulanan deney koşulları olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda elde edilen yanıtlar ise; enkapsülasyon verimi, % 96.06; TFM, 3.06 mg GAE/ g kuru ağırlık; TAK, 24.41 mmol TE/kg kuru ağırlık; b* değeri, 2.81 ve TBM, 687.30 mg betalain/kg kuru ağırlık olarak hesaplanmıştır. Optimum niyozom örneğinde, 30 günlük depolama süresince betalain degradasyon sabitinin belirlenmesi, ısıl kararlılığın değerlendirilmesi, FT-IR ve TEM analizleri ile zeta potansiyeli ile parçacık boyutu ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Isıl kararlılık analizlerine göre, KE, UDE ve VMDE yöntemlerinde elde edilen optimum ekstraktlarda sırasıyla %55.501, %60.752 ve %66.808 olarak bulunan ısıl kararlılık değerleri, niyozomal enkapsülasyon sonrasında optimum örnekte %92.91'e kadar yükselmiştir. Tez çalışmasının bir sonraki aşamasında, gıda uygulaması amacıyla yoğurt üretimi gerçekleştirilmiş ve VMDE yöntemiyle elde edilen optimum ekstrakt ile optimum niyozom örnekleri farklı oranlarda (%2-4-6) sade yoğurda eklenmiştir. Tüm yoğurt örnekleri, 14 gün boyunca +4ºC sıcaklıkta depolanmıştır. Depolama süresince yoğurtlardaki bazı fizikokimyasal (pH, su tutma kapasitesi, renk, kuru madde miktarı ve su aktivitesi), tekstürel, reolojik, mikrobiyolojik (laktik asit bakterilerinin sayımı) ve fonksiyonel özelliklerin (TFM, TAK ve TBM) değişimleri analiz edilmiş ve sonuçlar katkı ilavesi yapılmayan sade yoğurt örneği ile karşılaştırılmıştır. Yapılan analizler sonucunda sade yoğurda göre biyoaktif özelliklerin arttırılarak fonksiyonel özellikte bir ürün eldesi sağlandığı ve yoğurt formülasyonu için %4 oranında konsantrasyona kadar yoğurt özelliklerinin fizikokimyasal, tekstürel ve reolojik anlamda büyük ölçüde korunduğu tespit edilmiştir. Ayrıca niyozom içeren örneklerde, sadece ekstrakt eklenen örneklere göre depolama süresince biyoaktif bileşikler ile betalainlerin daha iyi korunduğu tespit edilmiştir. Tez çalışmasının son aşamasında sindirim sırasında betalainler ve fenolik bileşiklerin, ekstrakt örnekleri, ekstrakt yüklü niyozom örnekleri ve elde edilen yoğurtlarda biyoerişilebilirliğinin nasıl değiştiğinin anlaşılması amacıyla in-vitro sindirim simülasyonu gerçekleştirilmiştir. In-vitro sindirim aşamaları sonrasında, TFM, TAK ve TBM değerleri ölçülerek sonuçlar sindirim öncesindeki başlangıç değerleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, mide fazı sonrasında azalma seyrinde olan biyoaktif bileşikler ile betalainlerin bağırsak fazı sonrasında artış gösterdiği bulunmuştur. Bu tez çalışması kapsamında, kaktüs meyvesinden ekstrakte edilen betalainler ve biyoaktif bileşiklerin doğal gıda renklendiricisi ve fonksiyonel katkı maddesi olarak değerlendirilme potansiyeli araştırılmıştır. Ekstraksiyonda kullanılan yeni teknolojilerden, vakum mikrodalga destekli ekstraksiyon (VMDE) yönteminin, diğer ekstraksiyon yöntemlerine göre daha verimli ve çevre dostu bir alternatif olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, VDME ile ekstrakte edilen betalainler ile hassas biyoaktif bileşiklerin stabilitesinin korunmasında niyozomal enkapsülasyonun etkili bir yöntem olduğu tespit edilmiştir. VMDE yöntemiyle elde edilen doğal renk bileşenlerinin hem doğrudan hem de niyozomal enkapsülasyonu yapılarak sade yoğurda uygulanması, fonksiyonel özelliklere sahip yenilikçi bir ürün geliştirilmesi açısından umut verici sonuçlar vermiştir. Son aşamada gerçekleştirilen in-vitro sindirim deneyleriyle, optimum koşullarda elde edilen ekstrakt ve ekstrakt yüklü niyozomal veziküller ile geliştirilmiş fonksiyonel yoğurt örneklerinin biyoyararlanımı değerlendirilmiş; biyoaktif bileşikler ile betalainlerin sindirim süreçlerindeki davranışları detaylı biçimde analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular, doğal renklendiricilerden biri olan betalainlerin gıda endüstrisine uygulanabilirliğini ortaya koymakta ve bu alanda yenilikçi teknolojilerin gıda entegrasyonuna katkı sağlamaktadır. Bu doğrultuda, ilerleyen çalışmalarda VDME ile ekstrakte edilen betalainlerin ve biyoaktif bileşiklerin niyozomal enkapsülasyon kullanılarak farklı gıdalara uygulanabilirliği test edilerek fonksiyonel özellikleri geliştirilmiş ürün çeşitliliğinin arttırılması hedeflenebilir.

Özet (Çeviri)

Prickly pear (Opuntia ficus-indica L.) is a fruit commonly cultivated in arid and semi-arid regions and is noteworthy rich in betalain pigments and various phenolic compounds. In recent years, betalains have grown in interest due to their visual and functional properties. Particularly, betalains are accepted as a natural alternative with rising consumer sensitivity to the synthetic colorants. However, the limited stability of these naturally derived compounds against environmental factors such as light, temperature, and pH could restrict their applicability. Therefore, the utilization of betalain-rich sources like cactus fruit and strategies to enhance the stability of these compounds in food systems has gained significance. In traditional extraction of natural pigments like betalains, the extended processing times, high solvent usage, and low extraction yield, are major limitations. Accordingly, there has been increasing interest in green extraction technologies, microwave and ultrasound-assisted methods, providing environmentally friendly, rapid, and high-yield alternatives. Furthermore, various encapsulation techniques have developed to enhance the stability of the extracted functional color pigments and other bioactives. For this purpose, niosomal encapsulation, a technology utilized for a long time in the pharmaceutical and cosmetic industries but relatively novel in food applications, has drawn attention as a promising carrier system for the delivery and controlled release of natural bioactives. Bioactive compounds such as betalains and phenolics not only have functional properties but also exhibit antimicrobial activity against certain pathogenic microorganisms. In addition, the application of these niosomal encapsulated bioactives to food systems contributes to both value-added product development and enhancement of bioaccessibility during digestion. Consequently, it is crucial to perform in-vitro digestion studies on extracts, niosomal capsules containing bioactive compounds, and niosome-incorporated food matrices. To the best of our knowledge, there has been no investigation in the literature consisting of the extraction of betalains and phenolics from prickly pear using both ultrasound-assisted and vacuum microwave-assisted extraction methods in comparison with conventional method, also optimizing extraction conditions. Similarly, niosomal encapsulation of extracts, the optimization of encapsulation parameters, characterization of the niosomes, and application in a food matrix have not been previously reported. In this study, firstly extracts were prepared using conventional, ultrasound assisted, and vacuum microwave assisted extraction techniques, the extraction parameters were optimized, and extraction methods were compared. Since the promising results were obtained in vacuum microwave assisted extraction, the extract obtained in optimal extraction conditions was used in niosomal encapsulation process. During encapsulation, process parameters were optimized, the resulting niosomal formulation was characterized, and incorporated into a yogurt product. Finally, the effects of both the extract and the extract-loaded niosomes on the yogurt samples were analyzed, and in-vitro digestion studies were performed to evaluate the bioaccessibility of the bioactive compounds. In the beginning of the thesis, conventional extraction (CE), ultrasound assisted extraction (UAE), and vacuum microwave assisted extraction (VMAE) methods were used to extract betalains and phenolic compounds from prickly pear. Extraction conditions were optimized using a Box–Behnken design with 29 runs and four independent variables at three levels. For CE and UAE, variables were determined as extraction time (X₁) 1–3 hours and 30–90 min, extraction temperature (X₂) 30–50 °C, ethanol concentration in solvent (X₃) 40–80%, and sample-to-solvent ratio (X₄) 1:10–1:30 (g/mL). For VMDE, variables were vacuum pressure (X₁) 100–400 mmHg, extraction time (X₂) 2–8 min, ethanol concentration in solvent (X₃) 20–60%, and sample-to-solvent ratio (X₄) 1:10–1:30 g/mL. Total phenolic content (TPC), total antioxidant capacity (DPPH and CUPRAC methods), and total betalain content (TBC) were the responses. Second-order polynomial equations and variance analysis were obtained for each response using Response Surface Methodology. The optimization of extraction parameters was carried out for each extraction method. For CE, the optimum extraction conditions were an extraction time of 2.05 h, extraction temperature of 50 °C, 80% ethanol, sample-to-solvent ratio of 1:22.6 g/mL. For UDE the optimum extraction conditions were an extraction time of 30 min, extraction temperature of 50 °C, 40% ethanol, sample-to-solvent ratio of 1:30 g/mL. For VMDE the optimum extraction conditions were the vacuum value of 108.82 mmHg, extraction time of 2.47 min, 20% ethanol, sample-to-solvent ratio of 1:29.42 g/mL. Under optimal conditions, TPC values were 6.13, 6.38, and 7.79 mg GAE/g DW; TACDPPH were 13.96, 13.53, and 13.74 mmol TE/kg DW; TACCUPRAC were 34.87, 49.38, and 47.06 mmol TE/kg DW; and TBC values were 418.83, 471.82, and 715.50 mg betalain/kg DW for CE, UAE, and VMDE respectively. After optimization of the extraction methods, Q-TOF LC/MS analysis was performed to analyze betalain composition in extracts obtained in optimum conditions. The amounts of different types of betalains were calculated in terms of betanin standard equivalents. Antimicrobial activities of the extracts were investigated against Salmonella enteritidis subsp. enterica serovar Enteritidis (ATCC 13076), Escherichia coli O157:H7 (ATCC 25922), and Listeria monocytogenes via well diffusion and broth macrodilution methods. Extract obtained via VMDE exhibited activity against E. coli O157:H7 (ATCC 25922), while all extracts showed antimicrobial activity against Salmonella enteritidis subsp. enterica serovar Enteritidis (ATCC 13076). No inhibitory effect was detected against Listeria monocytogenes among extraction methods in well diffusion method. In broth macrodilution method, the minimum inhibitory concentration (MIC) of extracts obtained in optimum extraction conditions was found only for Salmonella enteridis subsp. enterica serovar Enteritidis (ATCC 13076) in undiluted tubes. Since VMAE was founded as the best extraction method among other methods, niosomal encapsulation was performed using the extract obtained in optimum conditions of VMAE. Encapsulation conditions were optimized by response surface methodology with four independent variables at three levels: molar ratio of Span 60:Tween 80 molar (X₁) 1:1–3:1), the amount of the extract (X₂) 5–15 mg/100 mg surfactant, the amount of the cholesterol (X₃) 0.1–0.3 mg/100 mg surfactant, and sonication time (X₄) 0–90 s. Responses were chosen as encapsulation efficiency (%), total phenolic content (TPC), total antioxidant capacity (TAC), b* value in color analysis, and total betalain content (TBC). Optimum encapsulation conditions were determined as molar ratio of Span 60:Tween 80 1.161, 14.44 mg extract/100 mg surfactant, 0.1 mg cholesterol/100 mg surfactant, and 89.99 s of sonication. In optimum conditions, the encapsulation efficiency, 96.06%; TPC, 3.06 mg GAE/g DW; TAC, 24.41 mmol TE/kg DW; b*, 2.81 and TBM, 687.30 mg betalain/kg DW. In niosomal capsule obtained in optimum encapsulation conditions, the betalain degradation kinetics over 30 days, evaluation of thermal stability, FT-IR, TEM, zeta potential, and particle size analyses were performed. In CE, UAE, and VMDE the thermal stability values of 55.5%, 60.8%, and 66.8% respectively increased to 92.91% after niosomal encapsulation. In the next stage of the thesis, for food application, yogurt was produced and optimal VMDE extract and optimum niosomal capsules were supplemented to yogurt at different concentrations (2-6%). Yogurts were stored at 4°C for 14 days, and the changes in physicochemical (pH, water holding capacity, dry matter, color, water activity), textural, rheological, microbiological (lactic acid bacteria count), and functional parameters (TPC, TAC and TBC) were analyzed, and results were compared with plain yogurt sample without any additives. Results indicated that bioactive properties were increased compared to plain yogurt leading to the development of a product with functional properties. Up to 4% concentration, yogurt quality maintained considerably in terms of physicochemical, textural and rheological characteristics. Niosome-added samples demonstrated better stability of bioactive compounds and betalains compared to extract-added samples during storage. In the final stage of the study, the simulation of in-vitro digestion was performed to evaluate the bioaccessibility of betalains and phenolic compounds in extract, extract loaded niosomes, and yogurt samples. After in-vitro digestion stages, TPC, TAC, and TBC were measured and compared with the results before digestion. Results showed that betalains and phenolic compounds declined in the gastric phase followed by an increase in the intestinal phase. In conclusion, in this study the potential of betalains and bioactive compounds extracted from prickly pear was investigated in terms of usage of natural food colorants and functional additives. Among the novel extraction technologies, vacuum microwave-assisted extraction (VMAE) was found to be the most efficient and environmentally friendly alternative compared to other extraction methods. Furthermore, it was determined that niosomal encapsulation is an effective technique for stabilization of betalains and sensitive bioactive compounds extracted via VMAE. The direct and encapsulated application of natural colorant components into plain yogurt yielded promising results in the development of an innovative product with functional properties. Finally, the bioavailability of the extract obtained under VMDE optimal conditions, extract-loaded niosomal vesicles, and functional yogurt samples were evaluated by in- vitro digestion experiments. The behavior of bioactive compounds and betalains during digestion processes was analyzed in detail. These findings demonstrated the applicability of betalains in the food industry and contributed to the food integration of innovative technologies. Accordingly, in further studies, the applicability of niosomal encapsulation of betalains and bioactive compounds extracted via VMAE to various food could be tested, thereby increasing the diversity of functional products.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    930471

    Kaktüs meyvesi ile üretilen dondurmaların fizikokimyasal, reolojik ve erime karakteristiklerinin belirlenmesi

    Determination of physicochemical, rheological and melting characteristics of ice cream produced with prickly pear

    HANDE GÜNDÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Gıda MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SALİH KARASU

  2. Tez No

    862608

    Ejder meyvesinin (Hylocereus türleri) biyokimyasal karakterizasyonu ve antikanserojenik özelliklerinin araştırılması

    Biochemical characterization and anti-cancerogenic properties of dragon fruit (Hylocereus species)

    NURAY BAKAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    BiyokimyaSelçuk Üniversitesi

    Biyokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERDAR KARAKURT

  3. Tez No

    83547

    Nar suyunda organik asit dağılımı

    Organic acid profile of pomegranate juice

    HESNA ESİN SAVRAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Gıda MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEVZAT ARTIK

  4. Tez No

    784563

    Kaktüs kladodlarının (Opuntia ficus indica) farklı kurutma teknikleri ile kurutulması ve fonksiyonel özelliklerindeki değişimin belirlenmesi

    The effects of different drying methods on drying of cactus cladodes (Opuntia ficus indica)

    ŞEHRİBAN GÜL BAĞIRSAKCI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Gıda MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERKAN KARACABEY

    DOÇ. DR. SALİH KARASU

  5. Tez No

    436259

    Kaktüs bitkisinin 2G, 3G, 4.5G ve wi-fi frekanslarındaki dielektrik geçirgenliğinin hesaplanması ve modellenmesi

    Modelling and calculation of dielectric permittivity of cactus at 2G, 3G, 4.5G and wi-fi frequencies

    EDİZ DELİHASANLAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AHMET HAYRETTİN YÜZER

Geri Dön