FBE- Gıda Mühendisliği Lisanüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Konu "Antioksidanlar" ile FBE- Gıda Mühendisliği Lisanüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeValorization of industrial food wastes by production of phenolic antioxidants via fermentation with newly isolated Aspergillus spp.(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Gülsünoğlu, Zehra ; Akyılmaz, Meral Kılıç ; 10318453 ; Gıda Mühendisliği ; Food EngineeringGıda endüstrisinde üretimden çok miktarda katı ve sıvı atık açığa çıkmaktadır. Gıda endüstrisi atıklarının önemli bir bölümünü meyve ve sebze atıkları oluşturmaktadır. Bu atıkların çevre kirliliğine sebep olmalarının yanısıra düşük ekonomik değeri olan ürünlere (hayvan yemi, gübre vb.) dönüştürüldüklerinde değerli biyokütle ve besin maddelerinin kaybı söz konusudur. Bu nedenle değerlendirilmeleri ekolojik ve ekonomik fayda sağlamaktadır. Meyve ve sebze atıkları beslenme açısından önemli diyet lifi, vitaminler, pektin, yağ asitleri ve antioksidanlar gibi birçok bileşen içermektedir. Bu bileşenlerin atıklardan eldesi yoluyla biyoaktif ürünler üretmek mümkündür. Fermantasyon, biyoteknolojik olarak mikrobiyal enzimlerin ve biyoaktif ürünlerin üretiminde düşük maliyetli ve çevre dostu olması sebebiyle tercih edilen teknolojilerden biridir. Gıda atıklarının azaltılması ve değerlendirilmesi gıda alanında yapılan güncel araştırma konularından biridir. Bu tez çalışmasında, yerel kaynaklardan yeni Aspergillus türleri izole edilmiştir. İzole edilen bu küflerin hidrolitik enzim üretme kabiliyetleri incelenmiş ve bazı endüstriyel gıda atıklarından fenolik maddelerin elde edilmesi amacıyla kullanılmıştır. Bu doğrultuda, izole edilen küflerin hidrolitik enzim üretme potansiyelleri hem katı hem de sıvı besiyeri ortamında değerlendirilmiştir. Fenolik madde üretimi için en uygun gıda atıklarının belirlenmesi amacıyla, atıkların hem kimyasal kompozisyonu hem de fenolik madde içeriği belirlenmiştir. Atıkların izole edilen küflerle fermantasyonu sonucu en yüksek sonuç veren küfler için gerekli fermantasyon koşulları, Plackett-Burman deney tasarım (PBD) metodu ve sonrasında yanıt yüzey metodolojisi (RSM) kullanılarak optimize edilmiştir. Elde edilen fenolikçe zengin fermente atıklar, model bir gıdada fonksiyonel bileşen olarak kullanılmıştır. Tezin ilk bölümünde, Aspergillus section Nigri üyesi küflerin izolasyonu için çürümüş havuç, elma, incir, üzüm, mısır, kayısı, sarımsak, soğan gibi farklı meyve ve sebzeler kullanılmıştır. Besiyeri üzerinde gelişme gösteren sekiz adet siyah küfün moleküler ve morfolojik tanımlamaları yapılmıştır. Üzüm ve hurmadan izole edilmiş altı Aspergillus türü, Aspergillus tubingensis ZDM1 ve ZGM5, Aspergillus niger ZDM2 ve ZDM3, Aspergillus japonicus ZGM4 ve Aspergillus aculeatus ZGM6, ITS gen dizilimi kullanılarak adlandırılmış ve daha sonraki aşamalarda kullanılmıştır. Tezin ikinci kısmında, seçilmiş Aspergillus türlerinin hidrolitik enzimleri (selülaz, tannaz ve pektinaz) üretme potansiyelleri hem katı hem de sıvı besiyerinde incelenmiştir. Aspergillus izolatları hem katı hem de sıvı ortamda incelenen enzimleri üretmiştir. En yüksek selülaz aktivitesi A. japonicus ZGM4 ve A. aculeatus ZGM6 tarafından sırasıyla 40 ve 35 U/g kuru biyokütle olarak belirlenmiştir. Bütün izolatlar, 24 saatlik inkübasyondan sonra 150-343 U/g kuru biyokütle aralığında değişen tannaz aktivitesi göstermiştir. En yüksek pektinaz aktivitesi sırasıyla 130 ve 117 U/g kuru biyokütle aktivite gösteren A. tubingensis ZGM5 ve A. aculeatus ZGM6 türlerinde bulunmuştur. Elde edilen bulgulara göre, dört Aspergillus türü (A. niger ZDM2, A. tubingensis ZDM1, A. japonicus ZGM4 ve A. aculeatus ZGM6), yüksek hidrolitik enzim üretmeleri sebebiyle daha sonraki aşamalarda yapılacak olan fermantasyon çalışmaları için seçilmiştir. Tezin üçüncü bölümünde, elma kabuğu ve posası, nar kabuğu ve çekirdeği, kestane kabuğu ve kara havuç posasının fermantasyonda kullanım olanaklarının belirlenmesi için içerdikleri gıda bileşenleri tespit edilmiştir. Kimyasal bileşimlerini belirlemek amacıyla protein, indirgen şeker, serbest glukoz, kül, mineral (K, Ca, Mg, Na, Cu, Fe, Mn, Zn) ve tanen miktarları ölçülmüştür. Atıklardan hem serbest hem de çözünmez-bağlı formdaki fenolik bileşenler sırasıyla metanolik ve alkali ekstraksiyon yöntemleri ile ekstrakte edilmiş ve toplam fenolik madde (TPC) ve flavonoid (TFC) içeriği ve antioksidan aktiviteleri (DPPH, CUPRAC) belirlenmiştir. Ayrıca atıklardaki fenolik maddelerin tanımlama ve miktar tayinleri RP-HPLC ile gerçekleştirilmiştir. Protein nar çekirdeğinde en fazla bulunurken, en fazla mineral miktarı nar kabuğu ve kara havuç posasında bulunmuştur. İndirgen şeker miktarı en fazla nar kabuğunda bulunurken, glukoz en fazla elma posasında bulunmuştur. Kara havuç posası mineraller açısından zenginken nar kabuğunun yüksek miktarda kalsiyum ve potasyum içerdiği tespit edilmiştir. Kestane kabuğu, diğer atıklarla karşılaştırıldığında tanen içeriği en yüksek olan atıktır. Atıkların fenolik bileşen miktarına bakıldığında, nar kabuğunun en yüksek TPC ve antioksidan aktiviteye sahip olduğu ve bunun yüksek punicalagin içeriği ile ilişkili olduğu sonucuna varılmıştır. Fenolik maddelerin çoğunluğu nar kabuğu ve çekirdeğinde serbest formda bulunurken diğer atıklardaki fenolik maddelerinin %45'inden daha fazlasının bağlı formda olduğu saptanmıştır. Kestane kabuğundan elde edilen bağlı fenolik ekstraktı serbest fenolik ekstraktına göre daha fazla antioksidan aktivite göstermiştir. Atıkların serbest ve bağlı formda bulunan çeşitli fenolikleri içerdiği saptanmıştır. Atıkların TPC ve TFC değerleri ile antioksidan aktiviteleri arasında pozitif bir korelasyon tespit edilmiştir. Elma ve kestane kabukları yüksek bağlı fenolik madde içerikleri dolayısıyla daha sonraki fermantasyon çalışmaları için seçilmiştir. Tezin dördüncü bölümünde, elma kabuğu ile hazırlanan besi ortamında dört farklı küf (A. aculeatus ZGM6, A. japonicus ZGM4, A. niger ZDM2, A. tubingensis ZDM1) ile fermantasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla elma kabuğu ile hazırlanan besi ortamında 7 gün boyunca katı yüzey fermantasyonu gerçekleştirilmiş ve belirli aralıklarda örnekler alınarak TPC ve antioksidan aktivitedeki değişim incelenmiştir. Aspergillus spp. ile fermantasyon sonucunda elma kabuğundaki TPC ve antioksidan aktivitenin arttığı görülmüştür. En fazla artış A. niger ZDM2 ve A. tubingensis ZDM1 türleriyle fermente edilen elmalarda tespit edilmiştir. Bu türler ile fermente edilen elma kabuklarının antioksidan aktivitesinde fermente edilmemiş elma kabuğuyla kıyaslandığında CUPRAC ve DPPH yöntemlerinde sırasıyla 3 ve 4 kat artış saptanmıştır. Fermente edilmemiş elma kabuğunda bulunan fenolikler LC-MS/MS ile tanımlanmış ve HPLC-PDA ile miktar analizi yapılmıştır. Elma kabuğunda baskın olarak kuersetin ve glikozitlerinin bulunduğu ve fermantasyon sonucunda konsantrasyonlarında azalma meydana geldiği saptanmıştır. A. aculeatus ZGM6 ve A. japonicus ZGM4 ile fermente edilen elma kabuklarında baskın olan fenolik maddenin taksifolin izomeri olduğu, A. niger ZDM2 ve A. tubingensis ZDM1 ile fermente edilen elmalardaki baskın fenoliklerin ise eriodiktiol ve kateşin izomerleri olduğu görülmüştür. Bu sonuçlara göre, fermente edilmiş elma kabuğunda en yüksek TPC ve antioksidan aktivite artışı gösteren A. niger ZDM2 fermantasyon koşullarının optimizasyon çalışmalarında kullanılmıştır. İlk olarak, fermantasyonda etkili olan faktörleri belirlemek için dokuz faktör (sodyum nitrat, üre, pepton, amonyum klorür, maya ekstraktı, glukoz, sakkaroz, laktoz ve fermantasyon süresi) PBD metodu ile incelenmiştir. PBD ile belirlenen etkili faktörlerin (üre ve laktoz konsantrasyonları ve fermantasyon süresi) optimum seviyeleri CCD ile RSM uygulanarak saptanmıştır. Optimum fermantasyon koşulları, 5,9 g/L üre, 11,5 g/L laktoz ve 198 saat fermantasyon süresi olarak bulunmuştur. Elma kabuğu optimum koşullar uygulanarak fermente edildiğinde TPC ve antioksidan aktivite (DPPH) değerleri sırasıyla 6 ve 10 kat artmıştır. Beşinci bölümde, kestane kabuğu dört izolat kullanılarak fermente edilmiş ve ellajik asit üretimi incelenmiştir. LC-MS/MS ile tanımlanan ellajik asidin konsantrasyonu HPLC-PDA detektörü ile belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, en yüksek ellajik asit konsantrasyonu (2,04±0,31 mg ellajik asit/g kuru madde) A. japonicus ZGM4 ile fermente edilmiş kestane kabuklarında bulunmuştur ve bu izolat fermantasyon koşullarının optimizasyonunda kullanılmıştır. Bu amaçla ilk olarak fermantasyon koşullarını belirlemek amacıyla dokuz faktör (sodyum nitrat, üre, pepton, amonyum klorür, maya ekstraktı, glukoz, sakkaroz, laktoz ve fermantasyon süresi) PBD metodu ile incelenmiş ve üretilen ellajik asit miktarı üzerinde etkili olarak bulunan faktörler CCD kullanılarak RSM ile optimize edilmiştir. Laktoz ve maya ekstraktı konsantrasyonları ve fermantasyon süresi fermantasyonda etkili faktörler olarak bulunmuştur. Optimum fermantasyon koşullarında (11,5 g/L laktoz, 5,9 g/L maya ekstraktı ve 140 saat fermantasyon süresi) ellajik asit miktarı 2,72±0,21 mg ellajik asit/g kuru madde olarak bulunmuştur. Optimizasyon çalışmalarıyla, ellajik asit miktarında fermente edilmemiş kestane kabuğunda bulunan ellajik asit miktarına oranla yaklaşık 6 kat artış sağlanmıştır. Tez çalışmasının son bölümünde, fermente edilmiş ve edilmemiş elma ve kestane kabukları yoğurda ilave edilerek, yoğurdun TPC ve antioksidan aktivitesinin arttırılması hedeflenmiştir. Hazırlanan yoğurt örneklerinin TPC ve DPPH aktiviteleri hazırlanmalarının hemen ardından ve 3 gün depolanmadan sonra ölçülmüştür. Sade yoğurdun TPC ve DPPH aktivitesi sırasıyla 98,2 mg GAE/100 kuru madde ve 83,8 TE/100 g kuru madde olarak hesaplanmıştır. Fermente olmayan elma ve kestane kabuğu ekstraktı ile zenginleştirilen yoğurt örneklerinde TPC sırasıyla 2 ve 3 kat artarken, fermente elma ve kestane kabuğu ekstraktı ilave edilen yoğurtlarda ise 6 kat artış sağlanmıştır. En yüksek DPPH aktivitesi fermente kestane kabuğu ekstraktı ilave edilmiş yoğurt örneklerinde saptanırken ve bunu fermente elma kabuğu eklenmiş örnekler takip etmiştir.