Aronya (Aronia melanocarpa (Michx) Elliot) meyve suyu antosiyaninlerinin ısıl ve depolama stabilitelerinin belirlenmesi

Bu tez çalışmasında; ülkemizde ilk defa 2012 yılında yetiştiriciliğine başlanan 'Viking' ve 'Nero' aronya çeşitlerine ait 2017 ve 2018 yıllarında hasat edilen meyvelerin bazı biyo-kimyasal özellikleri incelenmiştir. Aronya meyvesinin fenolik bileşiklerce (1564‒1739 mg GAE/100 g) oldukça zengin olduğu ve buna paralel olarak antioksidan aktivitesinin (DPPH yöntemiyle; 122‒147 ve ABTS yöntemiyle; 106‒128 µmol TE/g) yüksek olduğu tespit edilmiştir. Yapılan analizlerle aronya çeşitlerinin pH, toplam fenolik madde (TFM), toplam antosiyanin miktarları (TAM) ve antioksidan aktiviteleri bakımından yıllar arasında, toplam titre edilebilir asitlik (TTA), suda çözünür kuru madde (SÇKM) ve kuru madde (KM) oranları bakımından ise hem çeşitler hem de yıllar arasında farklılıklar olduğu belirlenmiştir (p<0,01). Bu doktora tezinin birinci basamağında, aronya fenolik bileşiklerinin beş farklı solvent karışımı ile ultrases-destekli ekstraksiyonu optimize edilmiştir. Test edilen solvent karışımlarının ekstraksiyon verimleri açısından istatistiki olarak farklı olmadığı tespit edilmiştir (p>0,05). Metanol/formik asit (95:5, v/v) solvent karışımı, diğer karışımlara kıyasla hızlı evapore edilmesinden dolayı ekstraksiyon solventi olarak seçilmiştir. Ayrıca, her biri 20 saniye olan ekstraksiyon süresi, üç tekrarlı olarak (60 saniye) gerçekleştirilmiş olup hedef fenolik grupların (antosiyaninler, hidroksisinamik asitler ve flavonoller) başarılı bir şekilde ekstrakte edildiği saptanmıştır. Bir ön işlem olarak dondurarak kurutma ile ekstraksiyonda ürünün toz formda kullanılması, elde edilen değerlerin daha düşük varyasyon katsayılarına sahip olmasına neden olmuştur. Ekstraksiyon optimizasyonundan sonra, elde edilen metanolik ekstrakt hem HPLC hem de UHPLC tekniği ile analiz edilmiştir. Valide edilen her iki yöntemden, UHPLC'nin HPLC'ye göre fenolik bileşikleri 2,3 kat daha hızlı ayırdığı ve daha az solvent tükettiği tespit edilmiştir. Her iki çeşitte de 4 siyanidin grubu antosiyanin, 2 hidroksisinnamik asit ve 5 kuersetin grubu flavonol fenolik bileşik, HPLC-DAD-ESI-MSn tekniği ile tanımlanmıştır. Bu bileşiklerin sırasıyla toplam miktarları 425–438 mg/100 g, 173–179 mg/100 g ve 37–37 mg/100 g (taze ağırlık) aralığında tespit edilmiştir. Çalışmanın ikinci basamağında, aronya meyvelerinden berrak meyve suyu elde etmek için mayşe enzimasyon, durultma ve filtrasyon basamaklarının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Aronya sularına bentonit, jelatin ve Becosol 30 yardımcı maddeleri kullanılarak sıcak durultma işlemi uygulanmıştır. Mayşe enzimasyonu için en uygun enzim dozajı 0,086 mL/kg (Pectinex Ultra Color), durultma işlemi için ise en uygun dozajlar ise 2 g/L bentonit, 0,2 g/L jelatin ve 1 g/L Becosol 30 olarak belirlenmiştir. Daha sonra Viking çeşidinden 1,52 NTU bulanıklık ve 20,8 °Briks, Nero çeşidinden ise 1,95 NTU bulanıklık ve 20,0 °Briks düzeylerinde aronya suları üretimleri gerçekleştirilmiştir. Her iki çeşide ait aronya suyu proses basamaklarında meydana gelen değişiklikler incelenmiş ve prosesler sonunda toplam antosiyanin miktarlarının %75, hidroksisinnamik asitlerin %59, flavonollerin %54–55 ve toplam fenolik bileşiklerin %70 oranlarında azaldığı saptanmıştır. Çalışmanın son basamağında ise, çeşitlere ait aronya suyu ve konsantrelerinde antosiyaninlerin farklı sıcaklıklardaki ısıl (80, 90 ve 100°C) ve depolama (4, 20 ve 37°C) stabiliteleri araştırılmıştır. Antosiyanin degradasyonlarının incelenen tüm ortamlarda birinci derece reaksiyon kinetiğine uygun olarak gerçekleştiği belirlenmiştir. Çalışma bulgularına göre sıcaklık ve süre artıkça, aronya suyu ve konsantrelerinde antosiyaninlerin degradasyon hızlarının arttığı tespit edilmiştir. Viking aronya sularının 80, 90 ve 100°C sıcaklıklarda yarılanma süreleri (t1/2) sırasıyla; 6,8; 3,2 ve 1,5 saat, aktivasyon enerjisi (Ea) 81,23 kJ mol–1 olarak hesaplanmıştır. Aynı sıcaklıklarda Nero aronya sularının t1/2 değerleri sırasıyla; 6,4; 2,8 ve 1,5 saat ve Ea 79,63 kJ mol–1 olarak bulunmuştur. Bunun yanı sıra 4, 20 ve 37°C depolanan Viking aronya suyu konsantrelerinin (68° Briks ) t1/2 sırasıyla; 866, 122 ve 17 gün ve Nero çeşidine ait konsantrelerde (68° Briks ) ise; 693, 120 ve 15 gün olarak saptanmıştır. Viking ve Nero aronya suları konsantrelerinin depolama sıcaklıklarına ait Ea değerleri ise sırasıyla; 84,89 ve 83,31 kJ mol–1 olarak belirlenmiştir. Ayrıca aronya suyu ve konsantrelerinin antosiyanin parçalanma ölçütleri de hesaplanmış sıcaklık ve süre arttıkça bu değerlerden renk yoğunluğu azalırken, polimerik renk ve polimerik renk oranının arttığı görülmüştür. Örneğin 80, 90 ve 100 °C'lerde ısıtılan Viking aronya suyu örneklerinde polimerik renk oranı başlangıçta %17 iken 14 saat sonunda sırasıyla; %55, %73 ve %87 oranlarına kadar artış belirlenmiştir. Aynı çeşide ait konsantre örneklerinde ise başlangıçta %20 olarak hesaplanan polimerik renk oranının 4°C'de 18 ay depolama sonunda %46, 20°C'de 12 ay depolama sonunda %57 ve 37°C'de 3 ay depolama sonunda %71'e kadar arttığı saptanmıştır. Benzer artışlar, Nero çeşidine ait hem aronya suyu hem de konsantre örneklerinde gözlenmiştir. Aynı zamanda Viking ve Nero aronya suyu konsantrelerinin farklı sıcaklıklarda depolanması süresince toplam fenolik madde (TFM) miktarları, antioksidan aktiviteleri (ABTS, DPPH ve CUPRAC yöntemleriyle) ve reflektans renk (L*, a*, b*) değerlerinin değişimleri incelenmiştir. Yapılan analiz bulgularına göre depolama sıcaklık ve süre artışına bağlı olarak konsantrelerin TFM miktarlarının ve antioksidan aktivitelerinin azaldığı görülmüştür. Nero aronya suyu konsantrelerinin 4, 20, 37°C'de sırasıyla; 18, 12 ve 3 ay depolama sonrasında TFM miktarlarındaki azalma oranları sırasıyla; %23, 46 ve 45, Viking aronya suyu konsantrelerinde ise; %23, 52 ve 48 olarak belirlenmiştir. Çeşitlerin aronya suyu konsantrelerinde en yüksek antioksidan aktivitelerin CUPRAC yöntemi sonuçlarına ait olduğu Viking örneklerinde 580,91 µmol TE/g ve Nero örneklerinde ise 474,51 µmol TE/g olarak bulunmuştur. Tüm sıcaklıklarda depolama sonunda her iki çeşide ait konsantre örneklerinde L* parlaklık değerlerinin arttığı, a* ve b* değerlerinin ise azaldığı ve bu değişimlerin istatiksel olarak önemli olduğu (p<0,05) tespit edilmiştir.