Antioxidative Effects Of Fucus Vesiculosus Extracts In Fish Oil Enriched Mayonnaise

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013Son yıllarda, omega-3 ile zenginleştirilmiş gıdaların tüketiminin insan sağlığı üzerine faydaları üzerine araştırma yapılmakta ve tüketiminin yaygınlaştırılması sağlanmaktadır. Bir çok çalışma omega-3 yağ asitlerinin, özellikle EPA ve DHA olmak üzere, sağlığı olumlu yönde etkileyen özelliklere sahip olduğunu kanıtlamıştır. Ancak, istatistiksel verilere bakıldığında geniş bir coğrafyada bu önemli yağ asitlerinin tüketimi günlük önerilen tüketim değerinin altında olduğu açıkça görülmektedir. Dolayısıyla EPA ve DHA yağ asitlerinin tüketimini arttırmak amacıyla balık ve balık yağı türevlerinin tüketimini arttırıcı yönde öneriler sunan çalışmalar önem kazanmakadır. Özellikle, yağ içeriği yüksek bazı gıda ürünleri, balık yağı ile zenginleştirilerek, yine EPA ve DHA omega-3 yağ asitlerinin tüketimi arttırılmaya çalışılmaktadır. Örneğin, mayonez ürünü içerdiği yüksek yağ oranı ile ( %80) balık yağı ile zenginleştirmeye uygun bir ürün olarak görülmüştür. Bu çalışmada ise bitkisel yağ (kanola yağı) içeriği % 80 olan mayonez ürünü ele alımış ve balık yağı ile zenginleştirilmiştir. Kanola yağının %20 si balık yağı ile değiştirilerek mayonezin EPA ve DHA omega-3 yağ asidi bileşenleri içermesi sağlanmıştır. Ancak bilindiği üzere, balık yağı oksidasyona oldukça hassas bir üründür. Bunun sebebi, EPA ve DHA gibi yapısında sırasıyla 5 ve 6 adet çift bağ bulunan çoklu doymamış yağ asitlerini bileşiminde içermesidir. Dolayısıyla, balık yağı ile zenginleştirilmiş bir ürünün uygun bir antioksidan madde ile desteklenerek, oksidasyona hassas olan bu değerli omega-3 yağ asitleri korunmalı ve tüketiciye yararlanılabilecek birer bileşik olarak ulaştırılmalıdır. Bu çalışmada, kahverengi yosun olan Fucus vesiculosus’un su ve etilasetat ekstaktları, doğal antioksidan olarak kullanılarak, balık yağı ile zenginleştirilmiş mayonez üzerindeki antioksidatif stabiliteye etkileri incelenmiştir. F. vesiculosus’un su ve etilasetat ekstarktları içerisinde bulunan, “florotanin” olarak adlandırılan fenolik maddenin güçlü bir atioksidan madde olduğu üç farklı antioksidan metodu kullanılarak saptanmıştır. Ayrıca ekstraktların antioksidan etki göstermesini sağlayan temel fenolik bileşenlerin yani florotaninlerin fraksiyonlarına ayrılması katı faz ekstraksiyonu yöntemi kullanılarak, Oasis Max, Amino ve Diol hazır kolonları kullanılarak yapılmıştır. Fraksiyonlarına ayırma işlemi sırasında kullanılan farklı polaritedeki çözgelerin farklı miktarlarda karıştırılması ile polaritede değişim sağlanmıştır. Aynı zamanda çözgen karışımlarının pH ı değiştirilerek florotaninlerin polaritelerine göre farklı fraksiyonlarına ayrılması sağlanmıştır. Elde edilen fraksiyonların hepsi LC-MS kullanılarak incelenmiştir, sadece diol kolonundan elde edilen fraksiyonlarda bilinen florotanin molekül ağırlıklarına rastlanmıştır ve karakterizasyonu yapılmıştır. Bu ön karakterizasyon işlemi sonucunda dört farklı molekül ağırlığına sahip florotanin tespit edilmiştir. Bu florotaninler hem su hem de etilasetat ekstraktları içinde bulunmuştur: fucophloroethol A, fucodiphloroethol G, fucotriphlorethol A, trifucodiphlorethol A. Antioksidan aktivitesinin doğrudan etkilendiği bilinen F. vesiculosus ekstraktlarının toplam florotanin içeriği de çalışma kapsamında incelenmiştir. F. vesiculosus’un su ve etilasetat ekstraktlarının tespit edilen toplam florotanin içeriği sonuçları sırasıyla 28.5 and 45.3 g PGE/ 100 g olarak literatür ile de uyumlu bir şekilde bulunmuştur. Antioksidan aktiviteleri de ayrıca tespit edilen F. vesiculosus ekstraktları, DPPH radical yakalama aktivitesi, indirgeme potansiyeli ve metal iyonu şelatlama aktivitesi metotları kullanılarakanalizlenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde F. vesiculosus ekstraktlarının güçlü antioksidan aktiviteye sahip oldukları gözlenmiştir. Antioksidan aktivite açısından incelendiğinde balık yağı ile zenginleştirilmiş mayonez için en önemli aktivite metal şelatlama aktivitesi olduğu önceden yapılan araştırmalarda belirtilmiştir. Bunun sebebi ise mayonez yapımında kullanılan yumurta akı ve son ürünün düşük pH (pH 4) içermesidir. Çünkü düşük pH varlığında yumurta akında bağlanmış olan metaller çözülmekte ve oksidasyonu tetiklemektedirler. Dolayısıyla oksidasyonu engellemek için kullanılan antioksidan maddenin iyi bir metal şelatlama ajanı olması gerekmektedir. Yapılan çalışmada F. vesiculosus’un sulu ekstraktlarının oldukça iyi metal şelatlama aktivitesi olduğu gözlenmiştir. Bu çalışmalara ek olarak, F. vesiculosus’un su ve etilasetat ekstraktlarının in-vitro metotla gastrointestinal bir sistemdeki emilimi incelenmiştir. Örneğin, toplam florotanin içeriğinin sırasıyla su ve etilasetat ekstraktları için ince bağırsağı temsil eden diyaliz tüpünden emilme yüzdesi 5.9 ve 6.8 ‘dir. Bu değerler literatür ile karşılaştırıldığında, ekstraktların ince bağırsağı temsil eden diyaliz tüpünden iyi bir randa emilime uğradığı yani iyi bir emilim oranına sahip olduğu söylenebilir. F. vesiculosus ‘un su ve etilasetat ekstraktlarının farklı konsantrasyonları (1, 1.5 and 2 g/kg) balık yağı ile zenginleştirilmiş mayoneze eklenerek 4 hafta 20oC’de karanlıkta depolanmıştır. Sonuçlar ekstrakt içermeyen referans ürün ile farklı konsantrasyonlardaki F. vesiculosus sulu ve etil asetat ekstraktları ile muamele edilen ürünler ile karşılaştırılarak, oksidasyon stabilitesi üzerine etkileri incelenmiştir. Birincil oksidasyon ürünlerinin miktarının belirlenmesinde kullanılan peroksit sayısı analizi sonuçlarına göre en yüksek antioksidatif etki gösteren mayonez ürünü, 2 g/kg su ektraktı içeren mayonez ürünü olarak belirlenmiştir. Bu sonuca dayanarak ekstraktların belirli bir konsantrasyonda diğerlerine göre daha etkin olduğunu söyleyebiliriz. Damlacık büyüklüğü analizi sonuçları incelendiğinde, F. vesiculosus’un sulu ve etilasetatlı ekstraktlarının balık yağı ile zenginleştirilmiş mayoneze eklenen miktarları, diğer bir değişle ürün içindeki konsantrasyonları arttıkça damlacık büyüklüğünün de arttığı gözlenmiştir. Burada ekstraktların oluşturulan yağ-su emülsiyonları içerisinde damlacık büyüklüğünü doğrudan etkileyebileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca sonuçlar göstermektedir ki küçük damla boyutuna sahip olan mayonez ürünleri, depolamanın ilk döneminde (ilk hafta) geniş damla boyutuna sahip mayonez ürünlerine oranla daha hızlı okside olmaktadır. Fakat bu etki depolamanın ileriki günlerinde (2. Hafta ile 4. Hafta sonunda) görülmemiştir. Bu bulgu, balık yağı ile zenginleştirilmiş mayonez üzerine yapılan diğer çalışmalarla da desteklenmektedir. F. vesiculosus ekstraktlarının toplam tokoferol içeriği üzerinde koruyucu etki gösterdiği gözlemlenmiştir. Referans örneği, yani F. vesiculosus ekstraktarının eklenmediği balık yağı ile zenginleştirilmiş mayonez örneğinde depolamanın başlangıcı ile sonundaki toplam tokoferol içeriği kıyaslandığında, dört haftalık depolama işlemi sonucunda tocoferol içeriğinde bir azalma görülmektedir. Ancak F. vesiculosus’un sulu ve etilasetatlı ekstraktlarındaki başlangıç ve depolama sonucu olan değişimler incelendiğinde toplam tokoferol içeriğinde kayıp olmadığı görülmüştür. Buna ilave olarak, tek tek alfa, beta, gama ve delta tokoferol içerikleri de incelenmiştir ve referans üründe alfa ve gama tokoferolde azalma olduğu gözlemlenirken, F. vesiculosus ekstraktı ile desteklenen ürünlerde herhangi bir kaybın olmadığı açıkça gözlemlenmiştir. Daha önceki çalışmalarda tokoferol içeriğinin balık yağı ile zenginleştirilmiş mayonez ürünün içerisindeki miktarı 590 mg/kg yağ değerinden fazla olması durumunda prooksidatif etki gösterdiği görülmüştür. Bu çalışmada üretilen mayonez örnekleri bu değerin altında toplam tokoferol içeriğine sahip oldukları için tokoferollerin ürün içerisinde herhangi bir prooksidatif etki göstermedikleri tespit edilmiştir. Çalışmada elde edilen önemli bulgulardan bir diğeri ise, yağ asidi kompozisyonundaki değişimler incelendiğinde elde edilen sonuçlardır. F. vesiculosus ekstraktlarının EPA ve DHA omega-3 yağ asitleri üzerinde dört hafta süresince oda sıcaklığında (20°C) ve karanlıkta depolama sonunda balık yağı ile zenginleştirilmiş mayonez üzerinde koruyucu etki gösterdiğini gözlemlenmiştir. F. vesiculosus ekstraktlarıyla desteklenen mayonez örnekleri, ektrakt eklenmemiş referans örnek ile karşılaştırıldığında, depolama süresi boyunca elde edilen EPA ve DHA omega-3 yağ asitleri miktarlarındaki azalma en fazla referans örnekte gözlenmiştir. Bu sonuç, antioksidan özellik gösteren F. vesiculosus ekstraklarının her ikisinin de (sulu ve etilasetatlı ekstraktları) EPA ve DHA omega-3 yağ asitlerini koruma açısından oldukça etkili olduğunu göstermektedir. Referans örneğinin EPA omega-3 yağ asidi değeri dört haftalık depolama sonunda %6,7 azalma gösterirken F. vesiculosus’un sulu ekstraktlarında bu azalım %1,7’lere, F. vesiculosus’un etilasetatlı ekstraktlarında ise % 0,8’lere varan azalım gözlenmiştir. DHA omega-3 yağ asidi sonuçlarındaki değişimlere bakıldığında ise; referans örneğinde dört haftalık depolama sonucu tespit edilen azalma % 14,9 iken, F. vesiculosus’un sulu ekstraktı kullanıldığında bu azalım %2.9 lara, F. vesiculosus’un etilasetatlı ekstraktları kullanıldığında ise bu değer %2,2’lere dek varmaktadır. Dolayısıyla, F. vesiculosus’un sulu ve etilasetatlı ekstraktları EPA ve DHA omega-3 yağ asitlerinin oksidasyonunu engellemede önemli bir rol üstlenerek, başlangıçta balık yağından elde edilen değerlerini kaybetmeden korumalarını sağlamaktadır. Bu da hem daha sağlıklı bir depolama sürecini hem de korunan besin değeri ile kaliteli bir ürün sunmada katkı sağlamaktadır. 2 g/kg konsantrasyonundaki F. vesiculosus sulu ekstraktının, mayonez ürününde oluşan pentanal, 1-penten-3-ol, 3-methyl-1-butanol gibi uçucu bileşiklerin oluşumunu önemli derecede engelleyici etkisi olduğu da gözlemlenmiştir.During the recent decade, there has been an increasing demand for consuming omega-3 enriched products. Many studies have reported that omega-3 fatty acids, especially EPA and DHA, have health promoting effects. However, consumption of these compounds, which can be found in fish and fish products such as fish oil, is under the recommended daily intake (RDI) numbers. In order to increase the consumption of omega-3 fatty acids, mayonnaise, which consists of 80% vegetable oil, was chosen as a food system to be enriched. Mayonnaise was produced by substituting 20% of vegetable oil (rape seed oil) with fish oil. As known, fish oil is extremely prone to lipid oxidation due to the fact that it contains polyunsaturated fatty acids such as EPA and DHA which have 5 and 6 double bonds, respectively. In this thesis, brown algae Fucus vesiculosus extracts were used as an antioxidant in order to see the effects of them on oxidation stability in fish oil enriched mayonnaise. F. vesiculosus contains high amounts of phenolic compounds called “phlorotannins”. Preliminary characterization of phlorotannins in water and ethylacetate extracts were done by LC-MS and identified for instance; fucophloroethol A, fucodiphloroethol G, fucotriphlorethol A, trifucodiphlorethol A. Total phlorotannin content of water and ethylacetate extracts of F. vesiculosus were found to be 28.5 and 45.3 g PGE/ 100 g, respectively and these extracts were found to have antioxidative activity in in vitro antioxidant assays such as DPPH radical scavenging activity, reducing power and metal chelating activity. Water and ethylacetate extracts of F. vesiculosus were digested through in vitro gastrointestinal system and bioavailability of water and ethylacetate extracts were found to be 5.9% and 6.8%, respectively. Different concentrations (1, 1.5 and 2 g/kg) of water and ethylacetate extracts of F. vesiculosus were added to fish oil enriched mayonnaise and the effects on oxidation stability were evaluated for each sample compared to a reference mayonnaise without antioxidant during 4 weeks storage period at 20 oC. Peroxide value results indicated that the highest antioxidant activity was shown by water extract when added in a concentration of 2 g/kg. Findings suggested that, mayonnaise samples with smaller droplet sizes were oxidised faster at the initial part of the storage period than the ones with larger droplet sizes. Samples with F. vesiculosus extracts were found to have an protective effect on total tocopherol content compared to reference sample. Additionally, fatty acid composition data showed that water and ethylacetate extracts of F. vesiculosus had an effect on preventing EPA and DHA loss during storage. Water extract of F. vesiculosus added in a concentration of 2 g/kg had an effect on preventing the formation of volatile oxidation products such as pentanal, 1-penten-3-ol, 3-methyl-1-butanol.Yüksek LisansM.Sc