Karanfil çiçeğinden antosiyanin ekstraktı eldesi ve doğal gıda renklendiricisi olarak stabilitesinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada atık karanfil çiçeklerinden (Dianthus caryophyllus L.) antosiyanin ekstraktı elde edilmiş ve bu ekstraktın doğal gıda renklendiricisi olarak stabilitesi ve kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla "Osiris", "Radiant" , "Euforia", "Hot Pink" ve "Chateau" çeşitlerine ait atık karanfil çiçeklerinin antosiyanin miktarı belirlenmiştir. Diğer çeşitlerdeki karanfil çiçeklerine kıyasla çok yüksek (kuru maddede 143,21 mg/kg çiçek) toplam monomerik antosiyanin içeriğine sahip olduğu belirlenen mor renkli "Osiris" çeşidi karanfil çiçeğinin kullanılmasına karar verilmiştir. Karanfil çiçeğinden antosiyanin bazlı renklendirici elde etmek için zorlamalı konveksiyonlu katı-sıvı ekstraksiyonu ve ultrason destekli katı-sıvı ekstraksiyonu üzerinde optimizasyon çalışması yapılmıştır. Atık karanfil çiçeklerinin taç yapraklarından 0,1 N HCl ile asitlendirilmiş etanol kullanılarak antosiyanin ekstrakte edilmiştir. Ekstraksiyon optimizasyonu yanıt yüzey metodu kullanılarak Box-Behnken deneme desenine göre gerçekleştirilmiştir. Optimum ekstraksiyon koşulları, maksimum toplam monomerik antosiyanin içeriği sağlanacak şekilde belirlenmiştir. Ekstraksiyon çalışması sonunda, seçilen değişkenlerin ve ekstraksiyon yönteminin ekstraksiyon verimine istatistiki olarak önemli bir etkisinin olmadığı (p>0,05) tespit edilmiştir. Yapılan ek çalışmalar ile, parçalama etkinliği (p<0,001), etanol oranı (p<0,05) ve ekstraksiyon süresinin (p<0,001) ekstraksiyon verimi üzerine etkisinin istatistiki olarak önemli olduğu görülmüştür. Ekstraksiyon yöntemi olarak zorlamalı konveksiyonlu katı-sıvı ekstraksiyonu yöntemi seçilmiş, ekstraksiyon 30 °C sıcaklıkta ve 178 d/dk dairesel hızda çalışan çalkalamalı su banyosunda gerçekleştirilmiştir. Optimum ekstraksiyon koşulları 1/20 katı-sıvı oranı, %80 etanol – 0,1 N HCl oranı, 3 kez 5 saniye mekanik parçalama işlemi ve 20 dakika ekstraksiyon süresi olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda elde edilen ekstrakt bir döner buharlaştırıcıda 10 °Brikse kadar konsantre edilmiştir. Bu ekstraktın toplam monomerik antosiyanin miktarının siyanidin-3-glikozit cinsinden kuru maddede 404,13 mg/kg ekstrakt olduğu belirlenmiştir. Ekstrakta, son konsantrasyon 20 °Briks olacak şekilde taşıyıcı (maltodekstrin-DE12) eklenmiştir. Taşıyıcı eklenen ekstrakt püskürtmeli kurutucuda ve donuk kurutucuda kurutularak toz gıda renklendiricisi elde edilmiştir. Sıvı ve toz formda elde edilen doğal gıda renklendiricilerinin bazı fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Püskürtmeli kurutulmuş örneğin; toz verimliliği % 61,30, su aktivitesi 0,41, nem değeri %6,33, çözünürlüğü %80,39, yığın yoğunluğu 244,19 kg/m3, bulanıklığı 14,85 NTU ve renk değerleri L* 55,38, a* 46,71, b* 6,28, h° 7,65, C* 47,12 olarak hesaplanmıştır. Donuk kurutulmuş örneğin ise; toz verimliliği %91,56, su aktivitesi 0,24, nem değeri %4,34, çözünürlüğü %81,01, yığın yoğunluğu 500,10 kg/m3, bulanıklığı 14,95 NTU ve renk değerleri L* 47,07, a* 37,03, b* 5,66, h° 8,69, C* 37,46 olarak hesaplanmıştır. Sıvı ve toz formda elde edilen doğal gıda renklendiricilerinin stabiliteleri ticari olarak piyasada bulunan antosiyanin bazlı sıvı gıda renklendiricisiyle model gıda denemeleri yapılarak karşılaştırılmıştır. Model gıda olarak, aynı miktarda toplam monomerik antosiyanin içerecek şekilde şeker hamuru, dondurma ve gazlı içecek hazırlanmıştır. Şeker hamuru örneklerinin toplam renk değişimi değerlerinin; tüm varyasyon kaynaklarından (renklendirici çeşidi, depolama koşulu, depolama süresi) ve bunların interaksiyonlarından istatistiki olarak p<0,001 düzeyinde etkilendiği görülmektedir. Karanfil çiçeğinden elde edilen sıvı ve toz renklendirici ile hazırlanan şeker hamuru örneklerinin kendi arasında istatistiki olarak önemli bir fark bulunmazken; antosiyanin bazlı ticari sıvı gıda renklendiricisi ile hazırlanan şeker hamuru örneği ile bu iki şeker hamuru örneği arasındaki fark istatistiki olarak önemli bulunmuştur. Dondurma örneklerinin toplam renk değişimi değerlerinin renklendirici çeşidi varyasyon kaynağından istatistiki olarak p<0,05 düzeyinde etkilendiği belirlenmiştir. Karanfil çiçeğinden elde edilen sıvı renklendirici ve antosiyanin bazlı ticari sıvı gıda renklendiricisi ile hazırlanan dondurma örneklerinin kendi arasında, ticari sıvı gıda renklendiricisi, karanfil çiçeğinden elde edilen püskürtmeli kurutulmuş toz ve donuk kurutulmuş toz renklendirici ile hazırlanan dondurma örneklerinin kendi arasında istatistiki olarak önemli bir fark bulunmazken; antosiyanin bazlı ticari sıvı gıda renklendiricisi ve karanfil çiçeğinden elde edilen sıvı renklendirici ile hazırlanan dondurma örnekleri arasındaki fark istatistiki olarak önemli bulunmuştur. Gazlı içecek örneklerinin toplam renk değişimi değerlerinin; tüm varyasyon kaynaklarından (renklendirici çeşidi, depolama süresi) ve bunların interaksiyonlarından istatistiki olarak p<0,001 düzeyinde etkilendiği görülmektedir. Karanfil çiçeğinden elde edilen sıvı renklendirici ve antosiyanin bazlı ticari sıvı gıda renklendiricisi ile hazırlanan gazlı içecek örnekleri arasındaki fark istatistiki olarak anlamlı bulunmuştur. Tüm model gıdalarda karanfilden elde edilen sıvı ve toz formda renklendiricilerin uygun miktarlarda eklendiğinde antosiyanin bazlı ticari sıvı renklendiriciye alternatif olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca karanfil çiçeği antosiyaninlerinin degradasyon kinetiği parametreleri hesaplanmıştır. Karanfil çiçeği antosiyaninlerinin sıcaklığa bağlı degradasyonunun birinci dereceden reaksiyon kinetiğine göre gerçekleştiği belirlenmiştir. Reaksiyon hız sabitleri (k) ve yarılanma süreleri (sa) 70, 80, 90 ve 100 °C'sıcaklıklarda sırasıyla 0,42 x 10-3 dk-1; 0,71 x 10-3 dk-1; 1,68 x 10-3 dk-1; 3,68 x 10-3 dk-1 ve 27,57 sa; 16,31 sa; 6,90 sa; 3,14 sa olarak hesaplanmıştır. Tepkimeye ait aktivasyon enerjisinin (Ea) 78,37 kJ/mol olduğu tespit edilmiştir.