Süperkritik akışkan ekstraksiyon sistemi ile ölmez otunda (Helichrysum arenarium L.) bulunan biyoaktif bileşenlerin ekstraksiyonu ve bazı farmasötik özelliklerinin incelenmesi
Extraction of bioactive components in immortelle (Helichrysum arenarium L.) by supercritical fluid extraction system and investigation of some pharmaceutical properties
- Tez No: 967222
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN KARA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
Geleneksel bitkisel tıbbi ürünlerde yaygın olarak kullanılan Helichrysum arenarium L. bitkisi, özellikle sindirim sistemi rahatsızlıklarında destekleyici etkileriyle öne çıkmaktadır. Avrupa Birliği monografisinde şişkinlik ve sindirim bozukluklarının tedavisinde kullanımına ilişkin bilimsel onay almıştır. Bu tür bitkisel ürünlerin etkinliğini artırmak ve güvenli bileşik profiline sahip ekstraktlar elde edebilmek için, kullanılan ekstraksiyon yöntemlerinin seçiciliği ve sürdürülebilirliği büyük önem taşımaktadır. Geleneksel çözücü bazlı ekstraksiyon yöntemleri, özellikle fenolik ve flavonoid gibi hidrofilik bileşiklerin ekstrakte edilmesinde başarılı olmakla birlikte, çözeltide kalabilecek çözücü kalıntıları ve işlem süresine bağlı olarak kararlılık sorunları oluşturabilmektedir. Buna karşılık, süperkritik akışkan ekstraksiyon yöntemi (SFE), çözücü kalıntısı bırakmayan, çevre dostu ve lipofilik bileşiklerin seçici ekstraksiyonunda etkili bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Her iki yöntemin farklı bileşik gruplarına yönelik seçiciliği, bu çalışmada geliştirilen formülasyonun temelini oluşturmuş ve SFE ile elde edilen apolar bileşiklerin, alkol-su ile ekstrakte edilen polifenollerin bir araya getirilmesiyle, hem biyoaktif bileşik çeşitliliği hem de biyoyararlanım açısından dengeli standart bir bitkisel preparat hazırlanmıştır. Bu tez çalışmasında; Helichrysum arenarium L. bitkisindeki biyoaktif bileşikler ilk kez SFE yöntemiyle elde edilmiş ve ekstraksiyon verimliliğini artırmak amacıyla sıcaklık, basınç ve süre parametreleri merkezi kompozit tasarım kullanılarak optimize edilmiştir. Optimizasyon sonucunda süperkritik akışkan ekstraksiyon çalışma basıncı, sıcaklığı ve süresi sırasıyla 250 bar, 60 °C ve 180 dk. olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda, hem Helichrysum arenarium L. hem de karşılaştırma amacıyla literatürde sıkça incelenen Helichrysum italicum L. türleri de ekstrakte edilmiş; ekstraksiyon verimleri sırasıyla %2,19 ve %3,14 olarak tespit edilmiştir. Aynı türler, karşılaştırma için geleneksel çözücü ekstraksiyonu yöntemiyle de ekstrakte edilmiş ve bu yöntemle elde edilen ekstraksiyon verimleri sırasıyla %12,58 ve %16,11 olmuştur. Elde edilen ekstraktlar, içerik yönünden kapsamlı analizlere tabi tutulmuş ve bu yönüyle çalışma, farklı ekstraksiyon yöntemlerinin tüm özelliklerinin karşılaştırmalı değerlendirildiği öncü bir çalışma olmuştur. HPLC-UV analizlerinde, Helichrysum arenarium L. alkol ekstraktında apigenin-7-O-glikozit içeriğinin 9060,00 mg/kg, SFE ekstraktında ise 7,84 mg/kg olduğu ve hidrofilik flavonoidlerin alkol bazlı çözücülerle daha etkin bir şekilde ekstrakte edildiği tespit edilmiştir. SFE yöntemiyle ise lipofilik bileşenlerin ekstraksiyonu etkili bulunmuş, özellikle tokoferoller ve uçucu terpenoidlerin yüksek oranlarda elde edildiği tespit edilmiştir. HPLC-FLD ile yapılan analizlerde, SFE ekstraktlarının toplam tokol içeriği alkol ekstraktlarına kıyasla 10 kata kadar daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. GC-MS ile yapılan uçucu bileşen analizinde, Helichrysum arenarium L. ekstraktında borneol, eugenol ve carvacrol, Helichrysum italicum L. ekstraktında ise neryl acetate, gamma curcumene ve beta selinene gibi karakteristik terpenoidler tanımlanmıştır. GC-FID ile yapılan yağ asidi analizinde ise, her iki türde de linoleik asit (C18:2) en baskın yağ asidi olarak bulunmuştur. Özellikle Helichrysum italicum L. türü yüksek oranda PUFA (%63-72) içeriği ile öne çıkmıştır. Antioksidan aktivite tayin çalışmasında, alkol ekstraktları daha yüksek radikal süpürücü kapasiteye sahip olmakla birlikte, SFE ekstraktları da belirli koşullarda anlamlı antioksidan aktivite göstermiştir. Antimikrobiyal aktivite tayinleri ise, her iki bitkinin ekstraktlarının Staphylococcus aureus ve Escherichia coli üzerine belirgin bir etki göstermediğini ortaya koymuştur. Sadece Helichrysum italicum L. alkol ekstraktı düşük düzeyde Staphylococcus aureus'a karşı inhibisyon göstermiştir. Tespit edilen biyoaktif bileşik sonuçlarına göre, hem lipofilik hem de hidrofilik özellikteki bileşikleri içeren, daha dengeli ve sinerjik etkiye sahip 6 farklı karışım formülasyonu geliştirilmiştir. Bu formülasyonlarda, Helichrysum arenarium L. ve Helichrysum italicum L. bitkilerinden hem SFE hem de alkol ekstraksiyon yöntemleriyle elde edilen ekstraktlar kullanılmıştır. Formülasyon içeriği, ekstraktların çözünürlüğünü artırmayı hedefleyen bitkisel yağ bazlı sistemlerle desteklenmiş; ayrıca belirli vitaminler ve fonksiyonel katkılarla zenginleştirilmiştir. Helichrysum arenarium L. bitkisinin etken maddesi olan apigenin-7-O-glikozitin yapay bağırsak sıvısındaki çözünürlüğünün belirlenmesi amacıyla dissolüsyon analizleri gerçekleştirilmiş ve en yüksek çözünürlük değeri, %97 ile Helichrysum arenarium L. SFE ve çözücü ekstraksiyonundan elde edilen ekstraktların kullanıldığı formülasyonda elde edilmiştir. Sonuç olarak bu çalışmayla, Helichrysum arenarium L. bitkisi, SFE yöntemiyle ilk kez sistematik olarak sistem parametreleri optimize edilmiş ve elde edilen ekstraktların bileşen profili detaylı bir şekilde tayin edilmiştir. SFE yöntemi ile elde edilen yüksek lipofilik içerikli ekstraktlar ve alkol-su ekstraksiyonuyla elde edilen yüksek flavonoid içeriğine sahip ekstraktlar bir araya getirilerek, fonksiyonel gıda takviyesi olarak kullanılabilecek yenilikçi bir formülasyon geliştirilmiştir. Geliştirilen bu ürün, sürdürülebilirlik, çözücü güvenliği ve etkin bileşik profili açısından endüstriyel ölçekte değerlendirilebilecek güçlü bir aday olarak sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Helichrysum arenarium L., widely used in traditional herbal medicinal products, stands out particularly with its supportive effects in digestive system disorders. In the European Union monograph, it has been scientifically approved for use in the treatment of bloating and digestive complaints. To enhance the efficacy of such herbal products and to obtain extracts with a safe compound profile, the selectivity and sustainability of the extraction methods employed are of great importance. Conventional solvent-based extraction methods are successful especially in extracting hydrophilic compounds such as phenolics and flavonoids; however, solvent residues remaining in the solution and stability issues depending on the processing time may arise. In contrast, the supercritical fluid extraction (SFE) method has emerged as an effective, eco-friendly alternative that leaves no solvent residue and allows the selective extraction of lipophilic compounds. The different selectivities of both methods for various compound groups formed the basis of the formulation developed in this study, where apolar compounds obtained by SFE were combined with polyphenols extracted with alcohol-water, resulting in a standardized herbal preparation with balanced bioactive compound diversity and bioavailability. In this thesis study, bioactive compounds of Helichrysum arenarium L. were obtained by SFE for the first time, and in order to increase extraction efficiency, temperature, pressure, and time parameters were optimized using a central composite design. As a result of optimization, the extraction conditions of 250 bar, 60 °C, and 180 min were determined as the optimum SFE working parameters. Under these optimum conditions, both Helichrysum arenarium L. and, for comparison, the frequently studied Helichrysum italicum L. species were extracted. The extraction yields were determined as 2.19% and 3.14%, respectively. For comparison, the same species were also extracted using conventional solvent extraction, and the extraction yields obtained by this method were 12.58% and 16.11%, respectively. The obtained extracts were subjected to comprehensive compositional analyses, making this study a pioneering work in which the characteristics of different extraction methods were comparatively evaluated. HPLC-UV analyses revealed that the apigenin-7-O-glucoside content in the alcohol extract of Helichrysum arenarium L. was 9060.00 mg/kg, whereas in the SFE extract it was 7.84 mg/kg, indicating that hydrophilic flavonoids are more efficiently extracted with alcohol-based solvents. On the other hand, SFE was found to be effective in the extraction of lipophilic compounds, particularly yielding high amounts of tocopherols and volatile terpenoids. HPLC-FLD analyses showed that the total tocol content of SFE extracts was up to 10 times higher than that of alcohol extracts. GC-MS volatile compound analysis identified borneol, eugenol, and carvacrol in Helichrysum arenarium L. extract, while neryl acetate, gamma-curcumene, and beta-selinene were characterized in Helichrysum italicum L. extract. GC-FID fatty acid analysis revealed linoleic acid (C18:2) as the dominant fatty acid in both species. Helichrysum italicum L., in particular, stood out with its high PUFA content (63–72%). In antioxidant activity assays, alcohol extracts showed higher radical scavenging capacity; however, SFE extracts also exhibited significant antioxidant activity under certain conditions. Antimicrobial activity tests demonstrated that extracts from both species did not show a marked effect against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Only the alcohol extract of Helichrysum italicum L. exhibited low-level inhibition against Staphylococcus aureus. Based on the identified bioactive compounds, six different combination formulations containing both lipophilic and hydrophilic compounds were developed, aiming to achieve a more balanced and synergistic effect. In these formulations, extracts obtained from both Helichrysum arenarium L. and Helichrysum italicum L. by SFE and solvent extraction methods were used. The formulation content was supported with plant oil-based systems designed to enhance the solubility of extracts, as well as enriched with specific vitamins and functional additives. To determine the solubility of apigenin-7-O-glucoside, the active compound of Helichrysum arenarium L., in simulated intestinal fluid, dissolution analyses were performed. The highest solubility value (97%) was obtained in the formulation prepared with extracts from both SFE and solvent extraction of Helichrysum arenarium L. In conclusion, this study systematically optimized the SFE parameters of Helichrysum arenarium L. for the first time, and the compositional profile of the obtained extracts was determined in detail. By combining SFE-derived extracts rich in lipophilic compounds with alcohol-water extracts containing high flavonoid content, an innovative formulation was developed that can be utilized as a functional food supplement. This product was presented as a strong candidate for industrial-scale applications in terms of sustainability, solvent safety, and effective compound profile.
Benzer Tezler
- Çöven (gypsophilal.) rizomlarının süperkritik akışkan sistemleri ile ekstraksiyonu, nanoparçacık eldesi ve emülsifiyer özelliklerinin incelenmesi
Extraction of gypsophila L. rhisomes with supercritical fluid systems, obtaining of nanoparticles and investigation of their emulsiter properties
RAZİYE NUR ÖZÇİÇEK
- Lavanta ve gül uçucu yağlarının karbon dioksit ile süperkritik ekstraksiyonu
Supercritical extraction of Lavandulae and Rosae essential oils with carbon dioxide
AYSEL ERGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET BİÇER
- Bitkisel tabaklama işleminde süperkritik akışkan teknolojisinin kullanımı üzerine araştırmalar
Researches on utilization of supercritical fluid technology in vegetable tanning process
ERSİN ÖNEM
Doktora
Türkçe
2015
Deri MühendisliğiEge ÜniversitesiDeri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRBÜZ GÜLÜMSER
DOÇ. DR. ÖZLEM YEŞİL ÇELİKTAŞ
- Türkiye'den ihraç edilen colchicum tohumlarının içeriğindeki kolşisinin ekstraksiyonu ve saflaştırılması
Extraction and purification of colchicine in colchicum seeds which are exported from Turkey
SERHAT BAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
KimyaKaradeniz Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜNEVVER SÖKMEN
- Optimize edilmiş süperkritik akışkan sistemleri ile elde edilmiş Lupinus Albus L. tohumu ekstraktlarının incelenmesi ve kapsülasyonu
Investigation and encapsulation of the Lupinus Albus L. seed extracts obtained by optimized supercritical fluid systems
HATİCE KÜBRA KARA