Kara havuç ekstraktının soğuk jelleşme yöntemiyle pektin ve/veya Na-aljinat ile enkapsülasyonu

Fenolikler, α-tokoferol, poliasetilen, karotenoid gibi çeşitli fitokimyasalları içinde barındıran ve tüketimi giderek artan sağlık açısından olumlu etkileri bulunan, doğal renklendirici olarak kullanılan antioksidanlarca ve antosiyaninlerce zengin kara havucun gıda endüstrisinde kullanım potansiyeli oldukça yüksektir. Bilinçli tüketiciler tarafından sağlıklı yaşama yönelik giderek artan bir eğilim olduğu görülmektedir. Sağlık açısından yararlı olan ve yenilikçi olarak nitelendirilen fonksiyonel bileşenlerin besin değerini artırmak için gıda ürünlerine ilavesine gereksinim duyulmaktadır. Bu bileşikler genellikle çevresel, gastrointestinal ve işleme koşullarına karşı çok hassastırlar ve hızlıca inaktive olabilirler. Literatüre bakıldığında biyoaktif bileşenlerin bir kaplama maddesi içerisine dahil edilmesiyle oluşan mikroenkapsülasyonun bu tür zorlukların üstesinden gelmek için kullanıldığı ve aynı zamanda gıda matrisiyle istenmeyen etkileşimlerin olmasını engellediği ve enkapsüle bileşiğin kontrollü salınımını da sağladığı gözlemlenmiştir. Bu çalışmada soğuk jelleşme yöntemi ile mikroenkapsülasyon gerçekleştirilmiştir. %2'lik pektin, %2'lik aljinat, %1 pektin-%1 aljinat solüsyonları kaplama materyali, farklı konsantrasyonlardaki (%1, %0,5, %0,25) kara havuç ekstraktı da aktif madde olarak kullanılmıştır. Farklı konsantrasyonlardaki aktif madde ayrı ayrı %2'lik pektin, %2'lik aljinat, %1 pektin-%1 aljinat solüsyonuna ilave edilerek manyetik karıştırıcıda karıştırılarak homojen bir karışım elde edilmiş ve karışımlara antimikrobiyal özelliğinden dolayı %0,02 sodyum azid ilave edilmiştir. Hazırlanan her bir karışım 5 mL'lik şiringa ile %3'lük CaCl2 çözeltisine damlatılarak soğuk jelleşme yöntemi ile mikroenkapsülasyon gerçekleştirilmiştir. Her bir 5 mL'lik damlatma işlemi sonrası oluşan boncuklar, jel yapının korunması amacıyla CaCl2 (kalsiyum klorür) çözeltisinde bekletilmiştir. Ardından süzülüp kapaklı cam kavanozlara alınarak 4 hafta boyunca +4°C'de depolanmıştır. Bu çalışmada %2'lik pektin %1'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %2'lik pektin %0,5'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %2'lik pektin %0,25'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %2'lik pektin içeren boş kapsül, %2'lik aljinat %1'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %2'lik aljinat %0,5'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %2'lik aljinat %0,25'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %2'lik aljinat içeren boş kapsül, %1'lik pektin-%1'lik aljinat %1'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %1'lik pektin-%1'lik aljinat %0,5'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %1'lik pektin-%1'lik aljinat %0,25'lik kara havuç ekstraktı içeren kapsül, %1'lik pektin-%1'lik aljinat içeren boş kapsül elde edilmiştir. Aktif madde olarak %1 kara havuç ekstraktı içeren ve kaplama materyali olarak da %2 pektin, %2 aljinat, %1 pektin-%1 aljinat kullanılan kapsüllerden ayrı ayrı 15 g alınarak ayrı ayrı 50 g yoğurda, ilave edilerek 4°C'de 4 hafta boyunca depolanmıştır. Örneklerin enkapsülasyon verimliliği ve ışık mikroskobu görüntüleri incelenmiştir. 1 haftalık periyotlarla da tüm örneklerdeki renk değişimi, toplam antosiyanin miktarı, CUPRAC ve ABTS yöntemleri ile toplam antioksidan miktarındaki değişim depolama süresi boyunca analizlenmiştir. Depolama çalışmasının hedefi ürüne ilave edilen mikroenkapsüle edilmiş kara havucun üzerine depolama süresinin etkisinin incelenmesidir. +4°C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda %2'lik pektin ile kaplanan %1 kara havuç içeren enkapsüle ürünün CUPRAC metodu ile toplam antioksidan kapasitesinde %36,42 azalma tespit edilirken bu değer %0,5 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %62,40, %0,25 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %56,75 olarak belirlenmiştir. +4°C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda kaplama materyali olarak %2'lik aljinatın kullanıldığı %1 kara havuç içeren enkapsüle örneğin CUPRAC metodu ile toplam antioksidan kapasitesinde %67,94 azalma tespit edilirken bu değer %0,5 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %52,17, %0,25 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %62,37 olarak belirlenmiştir. %1 pektin- %1 aljinat kaplama materyali ile kaplanan %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren enkapsüle örneklerin 4° C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda CUPRAC metodu ile toplam antioksidan kapasitelerindeki azalma ise sırasıyla %48,50, %48,56, %68,65 olarak ifade edilmiştir. +4° C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda %2'lik pektin ile kaplanan %1 kara havuç içeren enkapsüle ürünün ABTS metodu ile toplam antioksidan miktarında %17,06 azalma tespit edilirken bu değer %0,5 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %47,24, %0,25 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %64,86 olarak belirlenmiştir. +4°C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda kaplama materyali olarak %2'lik aljinatın kullanıldığı %1 kara havuç içeren enkapsüle örneğin ABTS metodu ile toplam antioksidan kapasitesinde %43,72 azalma tespit edilirken, bu değer %0,5 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %67,65, %0,25 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %89,44 olarak belirlenmiştir. %1'lik pektin-%1'lik aljinat kaplama materyali ile kaplanan %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren enkapsüle örneklerin 4°C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda ABTS metodu ile toplam antioksidan kapasitelerindeki azalma ise sırasıyla %15,14, %88,75, %82,79 olarak ifade edilmiştir. %2'lik pektinle enkapsüle edilen %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren örneklerin 0. hafta toplam antosiyanin miktarları sırasıyla 67,99±2,16, 42,91±1,07, 23,57±1,16 mg cyn-3-gly/100g dır. +4°C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda %2'lik pektin ile kaplanan %1 kara havuç içeren enkapsüle ürünün antosiyanin miktarında %36,14 azalma tespit edilirken bu değer %0.5 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %36,66, %0,25 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %48,41 olarak belirlenmiştir. %2'lik aljinat ile enkapsüle edilen %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren örneklerin 0.hafta toplam antosiyanin miktarları sırasıyla 46,16±3,61, 24,34±1,42, 17,43±1,46 mg cyn-3-gly/100g dır. Yine 4 °C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda kaplama materyali olarak %2'lik aljinatın kullanıldığı %1 kara havuç içeren enkapsüle örneğin antosiyanin miktarında %60,69 azalma tespit edilirken, bu değer %0,5 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %67,58, %0,25 kara havuç ekstraktı içeren örnek için %58,80 olarak belirlenmiştir. %1'lik pektin - %1'lik aljinat ile enkapsüle edilen %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren örneklerin 0.hafta toplam antosiyanin miktarları sırasıyla 70,32±1,28, 34,18±1,33, 15,81±1,53 mg cyn-3-gly/100g'dır. %1'lik pektin-%1'lik aljinat kaplama materyali ile kaplanan %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren enkapsüle örneklerin 4 °C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda antosiyanin miktarlarındaki azalma ise sırasıyla %8,29, %78,09, %68,05 olarak ifade edilmiştir. %2'lik pektin ile enkapsüle edilen %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren örneklerin; %2'lik aljinat ile enkapsüle edilen %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren örneklerin ve %1'lik pektin- %1'lik aljinat ile enkapsüle edilen %1, %0,5, %0,25 kara havuç içeren örneklerin depolama başlangıcındaki aydınlık değeri olarak ifade edilen ortalama L* değerleri sırasıyla 2,86±0,04, 4,82±0.12, 7,80±0,11; 0,72±0,04, 1,64±0,06, 11,90±0,10; 6,58±0,10, 4,69±0,08, 4,11±0,02 olarak bulunmuştur ve depolama süresi sonunda L* değerlerindeki artış sırasıyla %79,65, %82,30, %67,30; %94,67, %92,74, %55,36; %38,74, %78,57, %85,65 şeklindedir. Bütün örnekler için depolama sonunda L* değerlerinin farkı istatistiksel açıdan önemlidir (P˂0,05). Örneklerin genelinde aktif madde konsantrasyonu arttıkça L* değerlerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Bundan dolayı depolamanın başlangıcında en koyu örneğin 0,72±0,04 değerle %2'lik aljinatla kaplı %1 aktif madde içeren kapsül olduğunu göstermektedir. Depolama sonunda a* ve b* parametreleri aktif madde içeren kapsül örnekleri için istatistiksel olarak önemli olduğu gözlemlenmiştir (P˂0,05). Aljinat ve pektin-aljinatla kaplı %0,5 ve %0,25 aktif madde içeren örneklerde depolamanın süresince sarılaşma gözlemlenmiştir. Gerçekleştirilen ışık mikroskobu çalışmasında %2'lik aljinatla oluşturulan kapsüllerin daha düzgün ve küresel bir yapıya sahip olduğu ışık mikroskobuyla görüntülenmiştir. Yapılan analizler sonucu enkapsülasyon verimliliğinin yüksek dolayısıyla en fazla korumanın %2 pektin %0,25 kara havuç içeren kapsül olduğu gözlemlenmiştir. 4°C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda %2 pektin %1 kara havuç ekstraktı, %1 pektin-%1 aljinat %1 kara havuç ekstraktı içeren enkapsüle ürün ile zenginleştirilmiş yoğurt örneklerinin CUPRAC metodu ile antioksidan kapasitesi miktarında sırasıyla %51,87, %44,37, %58,75 azalma tespit edilirken bu örneklerin başlangıçtaki CUPRAC değerleri sırasıyla 152,24±20,21, 141,02±15,41, 160,87±24,90 mg TEAC/100 g şeklinde ölçülmüştür. Depolama süresince kapsül ilaveli yoğurtlarda bozulma gözlemlenmezken 4. haftada sade yoğurtta, 3. haftada böğürtlenli yoğurt, 4. haftada ekstraktla renklendirilmiş yoğurtta bozulma gözlemlenmiştir. Yoğurt örneklerinin başlangıç ABTS değerleri sırasıyla 13,20±9,32, 7,63±7,74, 13,75± 4,76, 6,69±5,75, 17,28±3,15 mg TEAC/100 g şeklinde ölçülmüştür. 4 °C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda %2 pektin %1 kara havuç ekstraktı içeren enkapsüle ürün ile zenginleştirilmiş yoğurt örneğinin ABTS metodu ile antioksidan kapasitesi miktarında %74,11 azalma tespit edilirken bu değer üçüncü hafta itibariyle %2 aljinat %1 kara havuç ekstraktı içeren enkapsüle ürün ile zenginleştirilmiş yoğurt örneği ve %1 pektin-%1 aljinat %1 kara havuç ekstraktı içeren enkapsüle ürün ile zenginleştirilmiş yoğurt örneği için belirlenememiştir. Ekstraktla zenginleştirilmiş yoğurt, böğürtlenli yoğurt ve sade yoğurt örnekleri bozulma gösterdiğinden depolama süresi boyunca ABTS metodu ile antioksidan kapasitesi miktarındaki azalma tespit edilememiştir. Yoğurt örneklerin depolama başlangıcındaki toplam antosiyanin miktarı sırasıyla 313,61±20,30, 262,92±23,23, 234,84±16,58, 174,94±4,18, 318,55±16,71, 149,50±7,61 mg cyn-3-gly/100 g olarak hesaplanmıştır. 4 °C'de 4 haftalık depolama süresi sonunda %2 pektin %1 kara havuç ekstraktı, %2 aljinat %1 kara havuç ekstraktı, %2 aljinat %1 kara havuç ekstraktı içeren enkapsüle ürün ile zenginleştirilmiş yoğurt örneklerinin toplama antosiyanin miktarındaki azalma sırasıyla %50,70, %38,04, %40,46 olarak hesaplanmıştır ve bu örnekler için 0.hafta ile son hafta kıyaslandığında antosiyanin miktarındaki fark istatistiksel olarak önemlidir (P˂0,05). Ekstraktla zenginleştirilmiş yoğurt, böğürtlenli yoğurt ve sade yoğurt örnekleri bozulma gösterdiğinden depolama süresi boyunca antosiyanin miktarındaki azalma tespit edilememiştir. Yoğurt örneklerinde renk değerleri incelenerek depolamanın başlangıcı ile sonlanması arasında L* değerlerinin istatistiksel açıdan farkının önemli olduğu gözlemlenmiştir (P˂0,05). Bütün örneklerde başlangıca göre L* değerleri artmış olup renk koyulaşmıştır. %2 pektin %1 kara havuç ekstraktı içeren ve %2 aljinat - %1 kara havuç ekstraktı içeren enkapsüle ürünle zenginleştirilmiş yoğurt örneklerinde depolama süresi boyunca a* renk değerlerinde istatistiksel olarak herhangi bir fark gözlemlenmemiştir. Ekstraktla renklendirilmiş yoğurtta (a* değeri azalmış) ve %1 pektin-%1 aljinat %1 kara havuç ekstraktı içeren enkapsüle ürünle zenginleştirilmiş yoğurt ile sade yoğurt örneklerinin a* değerlerinde istatistiksel açıdan fark önemlidir (P˂0,05). Genel olarak örneklerin b* değerlerinde artış gözlemlenmiştir ve depolama sürecindeki fark istatistiksel olarak önemlidir (P˂0,05). Sade yoğurtta ise bozulma sürecine kadar b değeri azalma göstermiş olup istatistiksel olarak anlamlı değildir. Pektin, aljinat ve pektin-aljinat kompleksleriyle antioksidanca zengin kara havuç ekstraktının enkapsülasyonu başarıyla gerçekleştirilmiş olup, etkin bir enkapsülasyon verimliliği elde edilmiştir. Depolama süresi boyunca enkapsülasyonda kullanılan kaplama materyalleri antosiyaninler için koruyucu etki yapmışlardır. Aktif maddenin kontrollü salınımı gıda endüstrisinde farklı uygulamalar için uygundur. Enkapsüle kara havucun yaygın olarak tüketilen yoğurda ilavesi antioksidan içeriğini artırmak ve yapay renklendiricilerin yerine kullanmak için iyi bir alternatif olabilir. Enkapsüle kara havucun ilavesiyle tüketiciler doğal antioksidanlar içeren daha sağlıklı ürünler tüketebilirler.