Mine GÜLTEKİN ÖZGÜVEN, Bahar BEYDE, Beraat ÖZÇELİK

Atıkların Değerlendirmesi: Fındık (Corylus avellana L.) ve Antep Fıstığı (Pistacia vera L.) İç Zarlarından Elde Edilen Fenolikçe Zengin Ekstraktlara Lipozomal Taşıma Sistemlerinin Uygulanabilirliği

Fenolik maddeler kanser, kalp hastalıkları, diyabet gibi hastalıkların oluşma riski azaltıcı sağlık etkileri bulunan güçlüantioksidanlardır. Ülke ekonomisi ve çevre kirliliği için önemli bir husus olan atık değerlendirilmesi kapsamında, ülkemiz için çokdeğerli ürünler olan fındık ve Antepfıstığı yağlı tohumlarının gıda sanayinde ayrılan iç zarlarından fenoliklerce zengin ekstraktlarınınelde edilip katma değer eklenmiş farklı ürünlere dönüştürülmesi mümkündür. Ancak, söz konusu fenolik bileşiklerin çevreselkoşullardaki stabiliteleri düşük, çözünürlükleri ve biyoyararlılıkları zayıf, diğer gıda bileşenleriyle etkileşime girme kabiliyetleriyüksektir. Bu özelliklerini bertaraf etmek için uygun yöntemler kullanılarak enkapsüle edilmeleri önerilmektedir. Bu noktadalipozomlar fenolik bileşikler için uygun taşıma sistemleridir. Bu çalışmada yüksek basınçlı homojenizatör kullanılarak önce birincil(kitosan kaplı olmayan) lipozomlar üretilmiştir. Daha sonra birincil lipozomların %0.4’lük kitosan çözeltisi ile tabaka tabaka kaplamayöntemiyle kaplanarak kinetik stabiliteleri arttırılmış ve böylece ikincil lipozomlar (kitosanla kaplanmış) elde edilmiştir. Elde edilenbirincil ve ikincil lipozomlar partikül boyutu ve zeta potansiyelleri ölçülerek karakterize edilmiştir. Buna göre birincil lipozomlarınpartikül boyutu 146 nm iken içine konulan ekstrakt konsantrasyonu arttıkça partikül boyutunun arttığı görülmüştür. Kitosanlakaplandığında lipozomların elektrik yükünün negatiften pozitife dönüştüğü görülmüştür. Aynı zamanda kitosanla kaplamak partikülboyutunu da büyütmüştür. Enkapsülasyon verimi dikkate alındığında en yüksek verimin her iki ekstrakt için de %0.1 konsantrasyondaelde edildiği anlaşılmıştır. Fındık iç zar ekstraktı için bu konsantrasyonda enkapsülasyon verimi %79 iken Antep fıstığı iç zar ekstraktıiçin bu değer %88 olarak belirlenmiştir. Enkapsülasyon veriminin konsantrasyon arttıkça düştüğü görülmüştür. Elde edilen sıvıformadaki kinetik stabiliteleri arttırılmış ikincil lipozomların özellikle katı formdaki gıda ürünlerine eklenebilmesi veya besintakviyesi olarak değerlendirilebilmesi ve raf ömürlerinin arttırılması için toz haline getirilmesi üzerine çalışmalarımız devametmektedir.

Waste Valorization: Applicability of Liposomal Delivery Systems for Phenolic Rich Extracts Obtained from Skins of Hazelnut and Pistachio Nut

Phenolic substances are powerful antioxidants with health effects that reduce the risk of diseases such as cancer, heart disease and diabetes. Within the scope of waste assessment, which is an important issue for the country's economy and environmental pollution, it is possible to obtain phenolics rich extracts from the skins of the hazelnut and Antep pistachio removed in the food industry, which are very valuable products, and to be converted into different products with added value. However, these phenolic substances have low stability, low solubility and poor bioavailability and high ability to interact with other food substances. Hence, it is recommended to encapsulate phenolics using appropriate methods to eliminate these properties. At this point, liposomes are suitable delivery systems for phenolic substances. In this study, primary (non-chitosan coated) liposomes were first produced using a high pressure homogenizer. Afterwards, the kinetic stability of the primary liposomes was enhanced by layer-by-layer method with 0.4% chitosan solution to obtain secondary liposomes (covered with chitosan). The primary and secondary liposomes obtained were characterized by measuring particle size and zeta potentials. Accordingly, while the particle size of the primary liposomes was 146 nm, the particle size increased with the increasing extract concentration. It was observed that the liposomes' electrical charge changed from negative to positive when coated with chitosan. Coating with chitosan also increased the particle size. Considering the encapsulation efficiency, it was understood that the highest yield was obtained at a concentration of 0.1% for both extracts. The encapsulation efficiency at this concentration was 79% for hazelnut skin extract, while this value was 88% for Pistachio skin extract. It was found that the encapsulation efficiency decreased with increasing extract concentration. Our studies are ongoing to add secondary liposomes with increased kinetic stability in the liquid form, especially in food products in the solid form, or to be used as a dietary supplements and to convert these dispersions into powder form to increase their shelf life.

PDF

___

Alasalvar, C., Karamać, M., Amarowicz, R., & Shahidi, F. (2006). Antioxidant and antiradical activities in extracts of hazelnut kernel (Corylus avellana L.) and hazelnut green leafy cover. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(13), 4826-4832.Doi: 10.1021/jf0601259
Akgün, D., Gültekin-Özgüven, M., Yücetepe, A., Altin, G., Gibis, M., Weiss, J., & Özçelik, B. (2020). Stirred-type yoghurt incorporated with sour cherry extract in chitosan-coated liposomes. Food Hydrocolloids, 101, 105532. Doi:10.1016/j.foodhyd.2019.105532
Altin, G., Gültekin-Özgüven, M., & Ozcelik, B. (2018a). Chitosan coated liposome dispersions loaded with cacao hull waste extract: Effect of spray drying on physico-chemical stability and in vitro bioaccessibility. Journal of Food Engineering, 223, 91-98. Doi: 10.1016/j.jfoodeng.2017.12.005
Altin, G., Gültekin-Özgüven, M., & Ozcelik, B. (2018b). Liposomal dispersion and powder systems for delivery of cocoa hull waste phenolics via Ayran (drinking yoghurt): Comparative studies on in-vitro bioaccessibility and antioxidant capacity. Food Hydrocolloids, 81, 364-370. Doi: 10.1016/j.foodhyd.2018.02.051
Contini, M., Baccelloni, S., Frangipane, M. T., Merendino, N., & Massantini, R. (2012). Increasing espresso coffee brew antioxidant capacity using phenolic extract recovered from hazelnut skin waste. Journal of Functional Foods, 4(1), 137-146. Doi: 10.1016/j.jff.2011.09.005
Gibis, M., Vogt, E., & Weiss, J. (2012). Encapsulation of polyphenolic grape seed extract in polymer-coated liposomes. Food & function, 3(3), 246-254. DOI: 10.1039/c1fo10181a
Gibis, M., Rahn, N., & Weiss, J. (2013). Physical and oxidative stability of uncoated and chitosan-coated liposomes containing grape seed extract. Pharmaceutics, 5(3), 421-433. Doi:10.3390/pharmaceutics5030421
Gibis, M., Zeeb, B., & Weiss, J. (2014). Formation, characterization, and stability of encapsulated hibiscus extract in multilayered liposomes. Food Hydrocolloids, 38, 28-39. Doi: 10.1016/j.foodhyd.2013.11.014
Gültekin-Özgüven, M., Karadağ, A., Duman, Ş., Özkal, B., & Özçelik, B. (2016). Fortification of dark chocolate with spray dried black mulberry (Morus nigra) waste extract encapsulated in chitosan-coated liposomes and bioaccessability studies. Food chemistry, 201, 205-212. Doi:10.1016/j.foodchem.2016.01.091
Monagas, M., Garrido, I., Lebrón-Aguilar, R., Gómez-Cordovés, M. C., Rybarczyk, A., Amarowicz, R., & Bartolomé, B. (2009). Comparative flavan-3-ol profile and antioxidant capacity of roasted peanut, hazelnut, and almond skins. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57(22), 10590-10599. Doi: 10.1021/jf901391a
Santos, D. T., Albarelli, J. Q., Beppu, M. M., & Meireles, M. A. A. (2013). Stabilization of anthocyanin extract from jabuticaba skins by encapsulation using supercritical CO2 as solvent. Food Research International, 50(2), 617-624. Doi: 10.1016/j.foodres.2011.04.019
Seeram, N. P., Zhang, Y., Bowerma, S., & Heber, D. 2008. Phytochemicals and health aspects of pistachio (Pistacia vera L.). İçinde: Tree Nuts: Composition, Phytochemicals, and Health Effects. Eds C. Alasalvar, & F. Shahidi, CRC Press, pp. 295-304.
Şahin, S., Kılıç, Ö., Şengül, S., Perçin, S. (2019). Farklı İllerden Temin Edilen Fındık Zarının Bileşimi ve Antioksidan Etkinliğinin Araştırılması. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9(1), 27-35.
Tomaino, A., Martorana, M., Arcoraci, T., Monteleone, D., Giovinazzo, C., & Saija, A. (2010). Antioxidant activity and phenolic profile of pistachio (Pistacia vera L., variety Bronte) seeds and skins. Biochimie, 92(9), 1115-1122. Doi: 10.1016/j.biochi.2010.03.027
Yağcı, S., Altan, A., Göğüş, F., & Maskan, M. (2006). Gıda atıklarının alternatif kullanım alanları. Türkiye, 9, 24-26.
Ziraat Mühendisleri Odası (2018). Fındık Raporu (08.08.2018). Alınmıştır: http://zmo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=30070&tipi=38&sube=0.