Üzüm çekirdeği ekstraktının nohut proteini-akasya gamı kompleks koaservatlarında mikroenkapsülasyonu

Abstract

Üzüm çekirdeği ekstraktı, yüksek miktarda fenolik bileşikler içermesi nedeniyle sağlığa birçok yararlı etkisi bulunan değerli bir bileşendir. Fenolik bileşikler, güçlü antioksidan özellikleri ile serbest radikallerin etkilerini azaltarak hücre hasarını önlemektedir. Bu bileşiklerin anti-enflamatuar ve anti-kanser özelliklerinin de inflamasyonun ve kanser hücrelerinin büyümesini önlemede önemli rol oynadığı yapılan bilimsel araştırmalarla ortaya konmuştur. Ancak, üzüm çekirdeği ekstraktının oksijen, ışık, sıcaklık ve pH gibi çevresel faktörlere karşı dayanıksız olması, gıda, kozmetik ve ilaç endüstrilerinde kullanımını sınırlamaktadır. Çevresel faktörlere maruz kaldığında fenolik bileşikler hızla bozulmakta; bu da ekstraktın etkinliğini ve raf ömrünü azaltmaktadır. Bu çalışmada, üzüm çekirdeği ekstraktının stabilitesini iyileştirmek için kompleks koaservasyon tekniği ile mikroenkapsülasyon işlemi uygulanmıştır. Kompleks koaservasyon yöntemi, biyopolimerlerin çözelti içindeki etkileşimleri sonucu faz ayrımına dayanmakta ve biyoaktif bileşiklerin mikroenkapsülasyonunda kullanılmaktadır. Bitkisel proteinlerin kullanımı, hayvansal proteinlere göre daha erişilebilir, düşük maliyetli ve sürdürülebilir oldukları için artış göstermektedir. Nohut, yüksek protein içeriği ve hipoalerjenik özellikleri ile önemli bir bitkisel protein kaynağıdır. Nohut proteinlerinin kompleks koaservasyon yöntemi ile mikroenkapsülasyon uygulamalarında kullanımı, fonksiyonel ve besleyici değerlerin artırılmasına katkıda bulunabilir. Bu tez çalışmasında, üzüm çekirdeği ekstraktının kompleks koaservasyon yoluyla mikroenkapsüle edilmesi amacıyla nohut proteini (NP) ve akasya gamı (AG) kullanılmıştır. Öncelikle kompleks koaservasyon işleminde optimum NP/AG oranı ve pH'ın belirlenmesi amacıyla NP, AG ve 1:1-6:1 değişen oranlarda NP/AG çözeltilerinin zeta potansiyeli ve UV spektrofotometre ile bulanıklık değerleri belirlenmiştir. Yapılan zeta potansiyeli ve UV spektrofotometre analizleri sonucunda kompleks koaservasyon işlemi için optimum NP/AG oranı 3:1; optimum pH ise 4,0 olarak belirlenmiştir. Seçilen optimum koşullarda koaservasyon verimi %59,85 olmuştur. Optimum koşullarda 1:1, 2:1, 1:2 çekirdek/kabuk oranlarında üzüm çekirdeği ekstraktı taşıyan mikrokapsüller üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Moleküler kompozisyon ve etkileşimlerinin incelenmesi için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FTIR) spektroskopisi analizi uygulanmıştır. Antioksidan kapasitesinin belirlenmesi amacıyla ABTS (2,2'-Azino-Bis(3-Ethylbenzothiazoline-6-Sulfonic Acid) ve DPPH (2.2.-Difenil-1-pikrihidrazil) radikallerini yakalama kapasitesi testleri gerçekleştirilmiş, mide ve bağırsak ortamında in-vitro salım testleri yapılmıştır. Ayrıca, mikrokapsüllerin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri çekilmiştir. Son olarak mikroenkapsülasyon etkinliği belirlenerek mikrokapsüllerin genel karakterizasyonu tamamlanmıştır. Farklı çekirdek/kabuk oranlarınının mikroenkapsülasyon etkinliği sıralaması büyükten küçüğe 1:2>1:1>2:1 şeklinde olmuştur. Çekirdek/kabuk oranı 1:2 numunenin mikroenkapsülasyon etkinliğinin daha yüksek olmasının nedeni çekirdek oranının kaplama miktarından daha düşük olması nedeniyle daha etkin bir mikroenkapsülasyon işleminin gerçekleşmiş olmasıdır. Yapılan FTIR analizi sonucunda ise, değerlendirilen mikroenkapsülasyon örneklerinin sonuçlarında NP, AG ve üzüm çekirdeği ekstraktının spesifik piklerinin mevcut olmasından dolayı etkin bir mikroenkapsülasyon işleminin gerçekleştirildiği görülmüştür. Depolama süresi boyunca ilk 7 günde antioksidan aktivitenin daha hızlı bir şekilde azaldığı, 7. günden sonra ise daha yavaş bir şekilde azaldığı görülmektedir. Hazırlanan numunelerin mide ve bağırsak ortamında salımları ise ilk 10 dk içerisinde gerçekleşmiştir. Mikoenkapsülasyonu yapılan üzüm çekirdeği ekstraktının hızlı bir şekilde salınmasının nedeninin üretilen mikrokapsüllerin mide ve bağırsak ortamlarındaki koşullara karşı yeterli stabilite sağlayamaması olduğu düşünülmektedir. Bu nedenle, kimyasal ve enzimatik çapraz bağlama işlemleriyle kompleks koaservatların güçlendirilmesi adımı eklenerek hazırlanan mikrokapsüllerin stabilitesinin artırılması sağlanarak kontrollü salım özelliği kazandırılabileceği düşünülmektedir. SEM görüntülerine bakıldığında, mikrokapsüllerin yüzeyinin pürüzsüz olup, kırık ve delik bulunmaması işlemin düzgün gerçekleştiğini göstermektedir. Ancak, mikrokapsüller homojen bir düzende değildir ve agregasyon meydana gelmiştir. Bu, koaservasyon sırasında mikroenkapsüllerin birbirine yapıştığını ve mekanik dayanımlarının düşük olduğunun bir göstergesidir. Yapılan bu tez çalışmasının sonucunda daha önce kompleks koaservasyon işleminde kullanılmamış olan nohut proteininin bu işlem için bir alternatif olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca enkapsülasyon işlemi ile birlikte üzüm çekirdeği ekstraktının serbest haline göre daha uzun süre depolanarak etkin kullanımı sağlanabilecektir. Hazırlanan mikrokapsüllerin çapraz bağlama gibi ek adımlarla güçlendirilerek kontrollü salım açısından daha iyi bir sonuç elde edilebileceği düşünülmektedir.