Şalgam Suyu Fermentasyonunun Fenolik Madde Ve Antosiyanin İçeriği, Antioksidan Kapasitesi Ve İn Vitro Biyoyararlılık Üzerine Ekisi.

Abstract

Şalgam suyunun insan sağlığına olan pozitif etkilerinin halk tarafından biliniyor olması sebebiyle fonksiyonel içecekler kategorisinde olarak değerlendirilen içecekler arasındadır. Son dönemlerde artan tüketim trendi ile birlikte yalnızca Adana ve çevresinde değil İstanbul ve İzmir gibi büyük şehirlerde de sıkça tüketilen önemli bir fermente içecek haline gelmiştir. Şalgam suyunun fonksiyonel özellikleri solunum yolunu temizlemesi, sindirim sistemini düzenlemesi, kalp ve damar hastalıklarını önlemesi, bağışıklık sistemini pozitif yönde etkilemesi olarak sıralanabilir. Şalgam suyunun sağlık üzerinde olumlu etkisi olan fonksiyonel özellikleri ürünün ana hammaddesi olan kara havucun flavonoid, fenolik madde, antosiyanin gibi yararlı bileşenleri yüksek oranda içermesi ve bu nedenle antioksidan kapasitesinin fazla olmasından kaynaklanır. Kara havuç zengin antosiyanin içeriği sebebiyle doğal renklendirici olarak kullanılan sebzelerden bir tanesidir. Şalgam suyuda rengini antosiyanin madde içeriği zengin olan kara havuçtan alır. Şalgam suyu fermentasyonu sırasında başlıca laktik asit fermentasyonu gerçekleşir ve ürün kendine özel olan tat ve kokusu fermentasyon sırasında üretilen laktik asit öncelikli olmak üzere etaol gibi çeşitli organik bileşenlerden kaynaklanır. Ayrıca laktik asit bakterileri antioksidan özelliğe sahip olduğu bilinen mikroorganizmalar olduğundan son ürünün antioksidan kapasitesine olumlu yönde etki eder. Şalgam suyu içerisinde ayrıca potasyum, fosfor, kalsiyum, demir ve diğer minerallerde bulunmaktadır. Yapılan bir çalışmada ürünün üretimi sırasında şalgam bitkisi kullanılmasının toprak kokusu oluşturduğu tüketiciler tarafından belirlenmiştir. Bu çalışmada şalgam suyu içerisindeki flavonoid madde, fenolik madde, antosiyanin bileşiği ve toplam antioksidan kapasitesinin fermentasyon süresince değişimi incelenmiş ve içeceğin ana hammaddesi olan kara havuç ve bulgur ekstraktları ve doğrulama amaçlı rafta bir ay bekletilen marketten alınan şalgam suları ile kıyaslanmıştır karşılaştırılmıştır. Kullanılan şalgam suyu örnekleri İstanbul’da üç farklı yerel marketten alınmıştır. Laboratuvarda hazırlanan şalgam suyu için hammaddeler Adana’da bulunan Doğanay Gıda’dan tedarik edilmiştir ve üretimi için Doğanay Gıda’nın verdiği reçete kullanılarak numuneler üç farklı paralel olacak şekilde hazılanmıştır. Şalgam suyu üretimi için doğrudan üretim ve geleneksel üretim olmak üzere iki farklı metod mevcuttur. Bu çalışmada laboratuvarda yapılan şalgam suyu direk metot (doğrudan metot) kullanılarak kara havuç, bulgur, tuz ve suyun yalnızca laktik asit fermentasyona bırakılması ile üretilmiştir. Bulgur laktik asit fermentasyonu sırasında laktik asit bakterileri için uygun besin ortamını oluşturken, eklenen tuz laktik asit bakterilerinin gelişimini sınırlar. Fermentasyon süresince gerçekleşen değişiklikleri ölçebilmek amacıyla fermentasyonun 1., 12. ve 24. günlerinden numune alınmıştır. Şalgam suyu üretiminde ana hammadde olarak kullanılan kara havucun, fermentasyon sırasında alınan 1., 12., 24. gün numunelerinin ve doğrulama amaçlı marketten alınan şalgam suyu numunelerinin başlangıçtaki flavonoid madde miktarı, fenolik madde miktarı, antosiyanin madde miktarı ve toplam antikosidan kapasitesi belirlenmiştir. Toplam fenolik madde miktarı Folin-Ciocalteu reaktifi kullanılarak, antosiyanin içeriği pH differential metodu yardımıyla belirlendi. Antioksidan kapasitesi DPPH - Diphenyl-1-pictylhydrazyl- metodu yardımıyla radikal yakalama kapasitesi ölçülerek ve CUPRAC –Cupric Reducing Antioxidant Capacity- metodu ile fenollerin bakır iyonlarını indirgemesi ölçülerek belirlenmiştir. Biyoyararlılık deneyini gerçekleştirebilmek için laboratuar ortamında ağız, mide ve bağırsak ortamı hazırlanarak yapay sindirimin gerçekleşmesi sağlanmıştır. Biyoyararlılık testi fermentasyonun 1., 12. ve 24. günü alınan şalgam suyu numuneleri ve ticari şalgam numunelerine uygulanmıştır. Yapılan bioyararlılık testlerinden elde edilen ağız, mide ve bağırsak sindirimi sonrası alınan numunelere spektrofotometrik analizler; toplam flavonoid madde içeriği, toplam fenolik madde içeriği, antosiyanin bileşen içeriği ve toplam antioksidan kapasitesi testi; uygulanmıştır. Fermentasyonun 1., 12. ve 24. günü alınan numuneler ve ticari şalgam numuneleri içerisinde bulunan fenolik ve antosiyanin madde içeriklerinin tanımlanabilmesi açısından yüksek basınçlı sıvı kromatografisi (HPLC) cihazında analiz edilmiştir. Şalgam suyu fermentasyonu süresince pH değişimi ölçülmüş ve ortamın pH değerinin beklenildiği gibi fermentasyon ilerledikçe azaldığı gözlemlenmiştir. Biyoyararlılık öncesi başlangıç numunelerine yapılan analizler sonucunda kara havuç fenolik madde, antosiyanin içerik ve antioksidan kapasite açısından şalgam suyu numunelerinden istatiksel olarak önemli ölçüde fazla miktarda ingrediyen içerdiği belirlenmiştir. Fermentasyonun ilk gününde flavonoid madde, fenolik madde ve antosiyanin içeriği ve antioksidan kapasitesi minimum seviyedeyken fermentasyon ilerledikçe bu miktarlarda artış gözlemlenmiştir. Fermentasyonun 1. ve 12. günleri arasında toplam flavonoid fenolik ve antosiyanin madde içeriği ve antioksidan kapasitesi hızla artarken fermentasyonun 12. ve 24. günlerinde alınan numunelere yapılan deneyler sonucunda ilgili içeriklerin artış oranının fermentasyon süresinin ilk yarısına kıyasla daha az olduğu gözlemlenmiştir. Piyasadan alınan şalgam suyu numuneleri analiz edildiğinde ürünün flavonoid, fenolik, antosiyanin madde içeriği ve antioksidan kapasitesinin fermantasyonun 24. gününde alınan numuneyle eşit veya daha az olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan in vitro biyoyararlılık deneyleri ile herhangi bir ürünün sağlık üzerine pozitif etkisi olan yararlı bileşenleri fazla miktarda içermesinin bu faydalı maddelerin tamamının insan vücudu tarafından kullanılamayabileceğini göstermiştir. Ağız, mide ve bağırsak ortamında ürün sindirimi sağlandıktan sonra alınan numunelere yapılan deneyler, başlangıç numunelerine yapılan deney sonuçları ile kıyaslandığında toplam flavonoid madde içeriği, toplam fenolik madde içeriği, antosiyanin madde içeriği ve toplam antioksidan kapasitesinin azaldığı gözlemlenmiştir. İncelenen örnekler mide ortamından bağırsak ortamına geçerken biyoyararlılık yüzdesinin mide ortamındaki değerler ile kıyaslandığında daha da azaldığı gözlemlenmiştir. Numunelerin ağız sindirimini takiben kara havuç, fermentasyonun 1., 12. ve 24. günü alınan şalgam suyu numuneleri ve marketten tedarik edilen ticari şalgam suyu numunesinin başlangıç değerlerine göre geri dönüşüm yüzdesi flavonoid madde içeriği için % 43,9 ve 56 arasında değişiklik gözlemlenmektedir. Numuneler mide sindirimi sonrasında bağırsak ortamına geçtikten sonra geri kazanım yüzdesi % 6.7 ve 13.9 değerlerine düştüğü gözlemlenmiştir. Toplam fenolik madde, antosiyanin madde içeriği ve toplam antioksidan kapasitesi için geri kazanım yüzdesi açısından benzer sonuçlar elde edilmiştir. Üç paralel olacak şekilde 4 farklı şalgam suyu numunesinin HPLC cihazında analiz edilmesi sonucunda başlangıç numuneleri içerisinde tanımlı 16 farklı fenolik madde tespit edilmiştir. Bu fenolik maddelerin isimleri; 3-4-dihidroksi benzok asit, 4-hidroksi benzoik asit, kafein, kateşin, klorojenik asit, elajik asit, epikateşin, etil-3-4-dihidroksi benzoat, ferulik asit, fumarik asit, gallik asit, p-kumarik asit, kuersetin, sinapik asit, siringik asit and vanilin. Yapılan biyoyararlılık testleri sonrası fermentasyonun birinci günü alınan şalgam suyu numunesi incelendiğinde fenolik madde tespit edilememiştir. Fakat fermentasyonun on ikinci günü, yimi dördüncü günü alınan şalgam suyu numuneleri ve marketten alınan şalgam suyu numunelerinden beş farklı fenolik madde tanımlanmıştır. Biyoyararlılık testi sonrası alınan numunelerden tanımlanan fenolik maddeler 3-4-dihidroksi benzoik asit, p-kumarik acit, klorojenik asit, 4-dihidroksi benzoik asit and epikateşin olarak sıralanabilir. Numunelerin HPLC’ye verimesi sonucu antosiyanin olarak fermentasyonun on ikinci günü, yimi dördüncü günü alınan şalgam suyu numuneleri ve marketten alınan şalgam suyu numunelerinden yalnızca siyanidin tanımlanmıştır. Biyoyararlılık testi sonrası fermentasyonun birinci günü ağız ve bağırsak sindirimi sonrası alınan numune içerisinde antosiyanin madde içeriği tespit edilememiştşir. Bu çalışma sonucunda başlangıçta kara havuç için toplam flavonoid madde, antosiyanin madde ve toplam fenolik madde içeriği ve antioksidan kapasitesi ciddi anlamda yüksek seviyelerde olsa da, ürünün sindirimi sonrasında insan vücudunun kullanabildiği biyoyararlanılabilir fenolik madde, antosiyanin ve antioksidan kapasitesi miktarının laboratuarda üretilen 24. gün numunesi ve fermentasyona uğramamış kara havuç için aynı veya 24. gün numunesinin daha yüksek seviyelerde olduğunu ortaya çıkarmıştır. Sonuç olarak kontrollü laktik asit fermentasyonunun flavonoid madde, fenolik madde, antosiyanin madde içeriği ve toplam antioksidan kapasitesini arttırıcı etkisi olduğu söylenebilir. To our knowledge, this is the first study that has focused on the changes in total phenolic contents, total flavonoid content, anthocyanin content, antioxidant capacity and in vitro bioaccessibility during spontaneous shalgam fermentation.

Shalgam beverage due to existing benefits to humanity health could be in the category of functional beverages. In order to put forth the potential bioavailabiltiy of shalgam which is characterized as functional fermented beverage by public, current study is conducted. In order to obtain sample during fermentation three different shalgam beverage were pickled by the instructions of Doganay Gıda in Adana, direct method. The raw materials for producing shalgam beverage in laboratory was also provided from Doğanay Gıda. Shalgams beverages, which is used in the scope of verification of laboratory made product, was taken from 3 different local markets in Istanbul. Phenolics of black carrot was extracted for experiments. pH analysis, dry matter analysis, total flavonoid analysis, total phenolic analysis (Folin-Ciocalteu method), anthocyanin analysis (pH differential method) and antioxidant analysis (DPPH and CUPRAC) were performed to the samples collected on 1st, 12th, and 24th days of the fermentation, three different commercial shalgam beverages, black carrot and bulgur extracts. DPPH - Diphenyl-1-pictylhydrazyl- method shows radical-scavenging capacity is directly related with antioxidant capacity, CUPRAC -Cupric Reducing Antioxidant Capacity- method is performed for determining antioxidants in terms of trolox equivalent. Folin-Ciocalteu method determines total phenolic content of samples. Bioaccessibility tests were conducted to the twelve-diffeent shalgam beverage samples. Furthermore, initial samples, mouth samples and intestine samples were analyzed in High Performance Liquid Chramatograph (HPLC) to discover the types of phenolics and anthocyanins in shalgam beverage samples. The pH of the shalgam beverage sample continuously decreased during lactic acid fermentation. Spectrophotometric experiments show that the total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and antioxidant capacity of black carrot are significantly higher compared to shalgam beverages before bioaccessibility tests. In general total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity of shalgam sample collected on the 1st days of fermentation and bulgur sample were observed to be at the lowest levels. As the fermentation progress total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity raised quickly at first twelve day and at end of the fermentation those compounds continues to increase with decreasing tendency ratio compared with first twelve days of fermentation. In vitro bioaccessibility tests demonstrate that containing high amounts of health benefit compound does not imply that those benefit substance can be utilized by our system. The bioaccessibility of total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity in mouth, stomach and intestine were observed to be lower compared to the initial samples. As the samples pass through from mouth to intestine, the percentage of bioaccessibility was decreased. For instance at the end of the mouth digestion recovery percent of black carrot, shalgam sample collected on 1st days of fermentation, 12th days of fermentation, 24th days of fermentation and commcercial shalgam samples changes between 43.9-56.0 % and statistically identical for flavonoid content. As the sample pass stomach and reach to intestine, the recovery percent of samples was decline, which changes between 6.7 to 13.9 %. Similar results were obtained in terms of phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity recovery percent. 16 different phenolics were detected from initial shalgam beverage samples namely; 3-4-dihydroxybenzoic acid, 4-hydroxybenzoic acid, caffeinne, catechin, chlorogenic acid, elagic acid, epicatechin, ethyl-3-4-dihydroxybenzoat, ferulic acid, fumaric acid, gallic acid, p-coumaric acid, quercetin, sinapic acid, syringic acid and vanilin. After performing bioaccessibility tests, no phenolic was detected from shalgam sample collected on 1st days of fermentation. On the other hand 5 different phenolics namely 3-4-dihydroxybenzoic acid, p-coumaric acid, chlorogenic acid, 4-dihydroxybenzoic acid and epicatechin were detected from shalgam sample collected on 12th, 24th days of fermentation and commercial shalgam samples. As anthocyanin, only cyanidin was detected except for mouth samples and intestine samples of 1st days of fermentation. It is revealed that fermentation process has positive effect on beneficial substance such as flavonoid, phenolic, anthocyanin and antioxidant. Besides, although the total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity of black carrot has the highest level among all samples; following the end of digestion it has proven with current study that the bioaccessible total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity of shalgam sample collected on 24th days of fermentation and commcercial shalgam beverage sample had elevated or identical value with black carrot extract samples. To sum up, it is possible to say that fermentation process has positive effect on bioaccessible total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity.