Siyah Kuşburnu Meyvesinden Süperkritik CO2 Ekstraksiyonu ileDoğal Pigment Eldesinin Yüzey Yanıt Yöntemi KullanılarakModellenmesi ve Optimizasyonu

Bu çalışmada siyah kuşburnu meyvesi içerdiği antosiyaninlerden dolayı doğal pigment kaynağı olarak kullanılmıştır. Söz konusu pigmentleri elde etmek için yeşil teknoloji olarak değerlendirilen ve organik çözgen kalıntısı bırakma riski içermeyen süperkritikkarbon dioksit (SK-$CO_2$) ektraksiyonundan yararlanılmıştır. Ekstraksiyon parametreleri olan karbon dioksit basıncı (150-350 bar),sıcaklık (40-60°C) ve yardımcı solvent (etanol) konsantrasyonunun (%20-100) toplam antosiyaninlerin eldesi üzerine etkileri Box Behnken modeline göre Yanıt-Yüzey Yöntemi ile model oluşturularak optimize edilmiştir. Antosiyaninlerin SK-CO2 ekstraksiyonusulu etanolün yardımcı çözgen olarak kullanımıyla başarıyla gerçekleştirilmiştir. Bağımsız değişkenler içinde en önemli değişkeninyardımcı çözgen kompozisyonu ile sıcaklık ve basınç interaksiyonu olduğu görülmüştür. Optimum proses koşulları olarak basıncın(350 bar) ve sıcaklığın (60°C) en yüksek olduğu, etanol konsantrasyonunun %60 olan merkez noktası değerlerine yakın olduğu (%54- 55) değerler bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre özellikle etanol konsantrasyonunun %60’ın altında kalması gerektiğianlaşılmıştır. Ayrıca, saf etanol kullanılan işlemlerde ekstraksiyon veriminin çok düşük çıktığı görülmüştür. Son olarak; modelinvalidasyonu gerçekleştirilmiş, tahminlenen toplam antosiyanin miktarı ile gerçek ölçülen değerlerle karşılaştırıldığında değerlerinbirbirine yakın olduğu ($R^2$=0.8936) sonucuna varılmıştır.

Modeling and Optimization of Supercritical CO2 Extraction of Natural Pigments from Black Rosehip Using Response Surface Methodology

In this work, black rosehip was used as potent natural pigment source due to its anthocyanin content. To obtain these pigments,supercritical carbon dioxide extraction considered as a green extraction technique was employed. The effects of carbon dioxidepressure (150-350 bar), temperature (40-60°C) and co-solvent (ethanol) concentration (20-100%) on extraction of total anthocyaninswere optimized using the Response-Surface Method according to the Box-Behnken model. Extraction of anthocyanins wassuccessfully achieved when aqueous ethanol used as co-solvent. The most effective variables were co-solvent composition andpressure and temperature interaction (p

PDF

___

Bristow, S., Shekunov, B. Y., & York, P. (2001). Solubility analysis of drug compounds in supercritical carbon dioxide using static and dynamic extraction systems. Industrial and Engineering Chemistry Research, 40(7), 1732–1739. Doi:10.1021/ie0002834
Ercişli, S. & Eşitken, A. (2004) Fruit characteristics of native rose hip (Rosa spp.) selections from the Erzurum province of Turkey, New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, 32(1), 51-53. DOI: 10.1080/01140671.2004.9514279
Fascella, G., D'Angiolillo, F., Mammano, M. M., Amenta, M., Romeo, F. V., Rapisarda, P., & Ballistreri, G. (2019). Bioactive compounds and antioxidant activity of four rose hip species from spontaneous Sicilian flora. Food Chemistry, 289, 56-64. Doi: 10.1016/j.foodchem.2019.02.127
Jiao, G. (2018). Extraction of anthocyanins from haskap berry pulp using supercritical carbon dioxide: Influence of cosolvent composition and pretreatment. LWT-Food Science and Technology, 98, 237-244. Doi:10.1016/j.lwt.2018.08.042
Khandare, V., Walia, S., Singh, M., & Kaur, C. (2011). Black carrot (Daucus carota ssp. sativus) juice: Processing effects on antioxidant composition and color. Food and Bioproducts Processing, 89(4), 482–486. Doi:10.1016/j.fbp.2010.07.007
Khazaei, K. M., Jafari, S. M., Ghorbani, M., Kakhki, A. H., & Sarfarazi, M. (2016). Optimization of anthocyanin extraction from saffron petals with response surface methodology. Food Analytical Methods, 9(7), 1993-2001. Doi: 10.1007/s12161-015-0375-4
Maran, J. P., Priya, B., & Manikandan, S. (2014). Modeling and optimization of supercritical fluid extraction of anthocyanin and phenolic compounds from Syzygium cumini fruit pulp. Journal of Food Science and Technology, 51(9), 1938–1946. Doi:10.1007/s13197-013-1237-y
Öz, M., Baltacı, C., & Deniz, İ. (2018).Gümüşhane Yöresi Kuşburnu (Rosa canina L.) ve Siyah Kuşburnu (Rosa pimpinellifolia L.) Meyvelerinin C Vitamini ve Şeker Analizleri. GÜFBED/GUSTIJ, 8 (2), 284-292. Doi: 10.17714/gumusfenbil.327635
Seabra, I. J., Braga, M. E. M., Batista, M. T., & De Sousa, H. C. (2010). Effect of solvent (CO2/ethanol/H2O) on the fractionated enhanced solvent extraction of anthocyanins from elderberry pomace. Journal of Supercritical Fluids, 54(2), 145–152. Doi:10.1016/j.supflu.2010.05.001
Vatai, T., Škerget, M., & Knez, Ž. (2009). Extraction of phenolic compounds from elder berry and different grape marc varieties using organic solvents and/or supercritical carbon dioxide. Journal of Food Engineering, 90(2), 246–254. Doi:10.1016/j.jfoodeng.2008.06.028
Xu, D. P., Zheng, J., Zhou, Y., Li, Y., Li, S., & Li, H. B. (2017). Ultrasound-assisted extraction of natural antioxidants from the flower of Limonium sinuatum: Optimization and comparison with conventional methods. Food Chemistry, 217, 552-559. Doi:10.1016/j.foodchem.2016.09.013
Zhou, F., Wang, T., Zhang, B., & Zhao, H. (2018). Addition of sucrose during the blueberry heating process is good or bad? Evaluating the changes of anthocyanins/anthocyanidins and the anticancer ability in HepG-2 cells. Food Research International, 107, 509-517. Doi:10.1016/j.foodres.2018.02.071
Zulkafli, Z. D., Wang, H., Miyashita, F., Utsumi, N., & Tamura, K. (2014). Cosolvent-modified supercritical carbon dioxide extraction of phenolic compounds from bamboo leaves (Sasa palmata). The Journal of Supercritical Fluids, 94, 123- 129. Doi:10.1016/j.supflu.2014.07.008