Balmumu ile kapsüllenmiş kırmızı pancar ekstraktının kefir içerisindeki stabilitesinin belirlenmesi

Kırmızı pancar, Amaranthaceae ailesine ait bir bitki türüdür ve yüksek antioksidan etkiye sahip 10 sebze arasında yeralmaktadır. Kırmızı pancardaki antioksidan etki içeriğindeki fenolik bileşenlerden ve özellikle de betalainlerden kaynaklanmaktadır. Betalainler kırmızı pancara özgü rengi veren suda çözünebilen ve nitrojen içeren renk pigmentleridir. Betasiyaninler ve betaksantinler olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar. Betasiyaninler kırmızı – mor renk pigmentlerine sahipken betaksantinler sarı – turuncu renk pigmentlerine sahiptirler. Bu farklılığın sebebi ise kimyasal yapılarının ve oluşum yollarının farklı olmasından kaynaklanır. Sahip oldukları yüksek antioksidan etkiden dolayı serbest radikallerin tutulmasında ve oksidatif strese bağlı hastalıkların engellenmesinde etkili rol oynamaktadırlar. Bunun yanısıra, betalainler gıdalarda renklendirici olarak da kullanılabilmektedir çünkü hem geniş bir pH aralığında (3 – 7) kullanıma uygundurlar hem de istenilen rengi doğal olarak sağlayabilirler. Özellikle son yıllarda, tüketicilerin doğal katkı maddelerini tercih etmesiyle kullanımları yaygınlaşmıştır. Tüm bunlar göz önüne alındığında, betalainlerin fonksiyonel gıda üretiminde kullanılabileceği görülmektedir. Fakat bu maddelerin düşük stabiliteye sahip olması gıda endüstrisinde kullanımını kısıtlamaktadır. Stabiliteyi etkileyen başlıca faktörler şu şekilde sıralanabilir; sıcaklık, su aktivitesi, enzim aktivitesi (polifenoloksidaz, peroksidaz, glukosidaz enzimleri), oksijen, ışık ve metal iyonları varlığı. Bu etkenlerdenen belirleyici olan ise sıcaklıktır. Enkapsülasyon işlemi betalainleri çevresel faktörlerden koruyarak daha stabil hale getirmek için oldukça etkili bir yöntemdir. Bu işlemde, aktif madde koruyucu yapıya sahip bir matriks içerisine hapsedilmektedir. Betalain enkapsülasyonunda, kaplama materyali olarak çeşitli maddeler kullanılabilmektedir, bu maddeler genel olarak sınıflandırıldığında karbonhidratlar, proteinler ve yağlardır. Uygun kaplama maddesinin seçilmesinde uygulanacak enkapsülasyon tekniği, hedeflenen çözünürlük özellikleri, proses koşulları ve gıda matrisi etkilidir. Bu çalışmada kırmızı pancar ekstraktı stabilitesini artırmak için elde edilen ekstraklar balmumu ile emülsifikasyon metodu kullanılarak kapsüllenmiştir. Kaplama materyali olarak balmumunun tercih edilmesinin sebebi aktif maddeyi oksidasyon ve hidrolizden koruyarak degradasyona uğramasını engellenmesidir. Bu amaç doğrultusunda, ilk olarak pancar ekstraktları etanol ve su karışımı kullanılarak elde edildi ve ileri çalışmalarda kullanılmak üzere liyofilize edilerek 20C' de saklandı. Ardından kapsülleme işlemine geçildi ve farklı aktif madde / kaplama materyali oranları (1:1, 1:2, 1:3 ve 2:3 w/w) kullanılarak kapsüller hazırlandı. Elde edilen pancar ekstraklarının ve kapsüllerin içeriğini belirlemek amacıyla toplam fenolik madde, toplam flavonoid madde ve betalain miktarları spektrofotometrik ve kromatografik yöntemlerle belirlendi. En uygun kapsülleme oranını tespit etmek için hazırlanan kapsüllerin boyut analizi, zeta potansiyelleri ve enkapsülasyon etkinlikleri belirlendi. Enkapsülasyon etkinliği toplam fenolik madde analizi kullanılarak gerçekleştirildi. Uygun kapsülleme oranı belirlendikten sonra, kapsüllerin stabilite üzerindeki etkisini incelemek için hazırlanan kapsüller kefir formülasyonu içerisine katıldı ve 1., 7., 14. ve 21. günlerde numuneler toplanarak kapsül içerikleri ve antioksidan aktiviteleri kontrol edildi. Bunların yanı sıra, renk stabilitesini tespit etmek için belirli aralıklarla renk ölçümleri de yapılmıştır. Kapsül eklenmiş kefirin (KC) yanı sıra, kontrol numunesi olarak sade kefir (K), ekstrak eklenmiş kefir (KE) ve boş balmumu kapsülü eklenmiş kefir (KB) örnekleri hazırlandı. Elde edilen ekstrakların toplam fenolik içeriği 2448.38  179.84 mg GAE / 100 g ekstrak, toplam flavonoid içeriği 4001.45  71.91 mg CE / 100 g ekstrak, betasiyanin içeriği 453.99  4.12 mg BE / 100 g ekstrak ve betaksantin içeriği 360.08 2.44 mg VE / 100 g ekstrak olarak belirlenmiştir. Spektrofotometrik analizlerin dışında fenolik ve betasiyanin profili HPLC yöntemi ile belirlendi ve ekstraktın fenolik içeriğinin şu şekilde olduğu tespit edildi; ferulik asit, hidroksibenzoik asit, vanilik asit, etil 3,4 dihidroksibenzoat, gallik asit, kateşin, epigallokateşingallat, siringik asit, vanilin, hesperidin, kafeik asit, klorojenik asit, p-koumaik asit, sinapik asit, rosmarinik asit, luteolin, kuersetin, rutin, mirisetin, epikateşin, betanin ve isobetanin. Ekstrakların antioksidan aktivitesi ise DPPH analizinde 42.29  0.72 mM TE / g ekstrak olarak belirlenirken, CUPRAC analizinde 59.72  1.12 mM TE / g ekstrak olarak tespit edilmiştir. Yapılan renk ölçümleri sonucunda ise ekstrakların renk değerleri L* = 31.30  1.97, a*= 33.13  1.08, b*= 8.11  0.38, C* = 34.10  0.34 ve h=13.76  0.59 olarak ölçülmüştür. En uygun kapsülleme oranını tayin etmek için farklı oranlarda hazırlanan kapsüllerde hem parçacık boyutu hem de enkapsülasyon etkinliği incelendi. Elde edilen sonuçlara göre hazırlanan kapsüllerin parçacık boyutu 265.9  5.29 ile 414.3  28.87 nm arasında bulunmuştur ve uygulanan farklı aktif madde / kaplama materyali oranlarının elde edilen parçacık boyutu üzerinde anlamlı derecede etkili olduğu görülmüştür(p < 0.05). Parçacık boyutuna ek olarak, enkapsülasyon etkinliği de belirlenmiştir ve en yüksek değer %67.16 olarak 1:2 oranında görülürken en düşük etkinlik değeri %42.18 olarak 2:3 oranındaki kapsüllerde görülmüştür. Ayrıca, farklı oranlarda hazırlanan kapsüllerin enkapsülasyon etkinliğini anlamlı bir şekilde etkilediği gözlenmiştir (p < 0.05). Tüm bunlar göz önüne alındığında, en yüksek etkinliğin görüldüğü 1:2 oranı ileri çalışmaları gerçekleştirmek üzere seçilmiştir. Hazırlanan kapsüllerin toplam fenolik madde içeriği 101.68  14.75 mg GAE / 100 g kapsül, toplam flavonoid madde içeriği 103.12  7.38 mg CE / 100 g kapsül, betasiyanin içeriği 26.95 ± 1.06 mg BE / 100 g kapsül ve betaksantin içeriği 36.03 ± 0.35 mg VE / 100 g kapsül olarak belirlenmiştir. Spektrofotometrik analizlere ek olarak, fenolik profil ve betasiyanin profili HPLC yöntemiyle belirlenmiştir. Sonuçlara göre kapsüller; hidroksibenzoik asit, vanillik asit, epigallokateşin gallat, vanilin, kafeik asit, p-kumarik asit, ferulik asit, gallik asit, kateşin, epikateşin, siringik asit, klorojenik asit, betanin ve izobetanin içermektedir. Ayrıca kapsüllerin antioksidan aktivitesi ise DPPH analizinde 3.05  0.13 mM TE / g kapsül olarak belirlenirken, CUPRAC analizinde 2.40  0.10 mM TE / g kapsül olarak tespit edilmiştir. Hazırlanan kapsüllerde yapılan renk ölçümlerinin sonuçları ise şu şekildedir; L* = 68.93  0.56, a*= 17.75  0.57, b*= 16.11 0.18, C* = 23.97 0.19 ve h= 42.230.65. Etkinliği ve içeriği belirlenen kapsüller kefir formülasyonuna katılarak 21 gün boyunca 4C de ve karanlıkta depolanarak stabilitesi incelenmiştir. Elde edilen fenolik içerik sonuçlarına göre 21. gün sonunda KC ve KE örneklerinin fenolik içeriğinde anlamlı bir fark bulunmadı (p> 0.05). Bununla birlikte, KC numuneleri depolama süresinde KE örneğinin fenolik içeriğinden daha yüksek fenolik içeriğe sahiptir (p <0.05). Aynı sonuçlar KE ve KC örneklerinin toplam flavonoid içeriğinde de gözlenmiştir. KE numunesinin fenolik içeriğinde anlamlı bir farklılık olmamasına rağmen, HPLC sonuçları, bazı fenolik bileşiklerin depolama sırasında kaybolduğunu göstermiştir. Öte yandan, KC örneğindeki fenolik profil tüm depolama süresi boyunca sabit kalmıştır (p > 0.05). Bazı fenolik bileşiklerin yok olmasının temel nedeni fenolik - süt proteini etkileşimleri olarak düşünülmektedir. Kefir örneklerinin fenolik ve flavonoid içeriğine ek olarak, belirli bir zaman aralığındaki betasiyanin ve betaksantin içeriği de ölçüldü. KC örneğinde betasiyanin ve betaksantin içeriği 21 gün boyunca korunurken, KE örneğindeki başlangıçtaki betasiyanin ve betaksantin içeriği depolamanın 7. gününde anlamlı olarak azalmıştır (p <0.05). Elde edilen sonuçlar aynı zamanda betaninin HPLC ile analizlenmesiylede doğrulanmıştır. Bu durumda, balmumu ile enkapsülasyon işlemi, kefir içerisindeki fenolik bileşikleri ve betaninleri koruyabilmiştir. Kefir içeriklerine ek olarak, kefir örneklerindeki antioksidan aktivite de incelenmiştir. DPPH analizinde KC numunesi KE örneğinden daha fazla antioksidan aktivite göstermiştir (p < 0.05) ve her iki örnekte de antioksidan aktivite depolama sırasında anlamlı bir fark göstermemiştir. CUPRAC analizinde ise KE numunesinin KC örneğinden daha fazla antioksidan etkinliği vardır, ancak bu fark depolamadaki 1. ve 21. günlerde anlamlı değildir (p > 0.05). KE örneklerinin başlangıç antioksidan aktivitesi 7. güne kadar korunamamıştır ve anlamlı bir düşüş meydana gelmiştir (p <0.05). Öte yandan, KC örneğinin antioksidan aktivitesi ise 21 gün boyunca sabit kalmıştır. Sonuçlara bakılarak, balmumu enkapsülasyonunun antioksida aktiviteyi de koruyabildiği görülmektedir. Son olarak, depolama sırasında renk değişikliklerini tespit etmek için renk ölçümleri de yapılmıştır. Sonuçlar, KE numunesinde belirgin bir renk değişikliği olmadığını, ancak KC örneğinin açıklık, kırmızılık, sarılık ve renk değerinin depolama sırasında önemli ölçüde arttığını göstermektedir. Bunun nedeni kırmızı pancar ekstraktının balmumundan kefir içerisine salınımı olabilir. Tüm bu sonuçlar göz önüne alınırsa, balmumu kapsüllemesinin betalain ve fenolik bileşikleri korumasıyla antioksidan aktivite üzerinde olumlu bir etki gösterdiği söylenebilir. Bununla birlikte, balmumu kapsüllemesinin stabilite üzerindeki etkisini tam olarak gözlemlemek için daha fazla ve ileri stabilite çalışmaları önerilmektedir.