Siyah Kuşburnu Meyvesinden Süperkritik CO2 Ekstraksiyonu ile Doğal Pigment Eldesinin Yüzey Yanıt Yöntemi Kullanılarak Modellenmesi ve Optimizasyonu

Abstract

Bu çalışmada siyah kuşburnu meyvesi içerdiği antosiyaninlerden dolayı doğal pigment kaynağı olarak kullanılmıştır. Söz konusu pigmentleri elde etmek için yeşil teknoloji olarak değerlendirilen ve organik çözgen kalıntısı bırakma riski içermeyen süperkritik karbon dioksit (SK-CO2) ektraksiyonundan yararlanılmıştır. Ekstraksiyon parametreleri olan karbon dioksit basıncı (150-350 bar), sıcaklık (40-60°C) ve yardımcı solvent (etanol) konsantrasyonunun (%20-100) toplam antosiyaninlerin eldesi üzerine etkileri Box-Behnken modeline göre Yanıt-Yüzey Yöntemi ile model oluşturularak optimize edilmiştir. Antosiyaninlerin SK-CO2 ekstraksiyonu sulu etanolün yardımcı çözgen olarak kullanımıyla başarıyla gerçekleştirilmiştir. Bağımsız değişkenler içinde en önemli değişkenin yardımcı çözgen kompozisyonu ile sıcaklık ve basınç interaksiyonu olduğu görülmüştür. Optimum proses koşulları olarak basıncın (350 bar) ve sıcaklığın (60°C) en yüksek olduğu, etanol konsantrasyonunun %60 olan merkez noktası değerlerine yakın olduğu (%54-55) değerler bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre özellikle etanol konsantrasyonunu %60’ın altında kalması gerektiği anlaşılmıştır. Ayrıca, saf etanol kullanılan işlemlerde ekstraksiyon veriminin çok düşük çıktığı görülmüştür. Son olarak; modelin validasyonu gerçekleştirilmiş, tahminlenen toplam antosiyanin miktarı ile gerçek ölçülen değerlerle karşılaştırıldığında değerlerin birbirine yakın olduğu (R2=0.8936) sonucuna varılmıştır.

In this work, black rosehip was used as potent natural pigment source due to its anthocyanin content. To obtain these pigments, supercritical carbon dioxide extraction considered as a green extraction technique was employed. The effects of carbon dioxide pressure (150-350 bar), temperature (40-60°C) and co-solvent (ethanol) concentration (20-100%) on extraction of total anthocyanins were optimized using the Response-Surface Method according to the Box-Behnken model. Extraction of anthocyanins was successfully achieved when aqueous ethanol used as co-solvent. The most effective variables were co-solvent composition and pressure and temperature interaction (p<0.005). Optimum extraction conditions were elicited as the highest pressure (350 bar) and temperature (60°C) conditions and the ethanol concentration close to the center point values of 60% (54-55%). According to the results obtained, it was understood that the ethanol concentration should remain below 60%. In addition, extraction efficiency was found to be very low in processes using absolute ethanol. Finally; the model was validated. When the estimated total anthocyanin amount (R2 = 0.8936) was compared to the actual measured values, the values were found to be close to each other.