ULTRASONİK DESTEKLİ EKSTRAKSİYON YÖNTEMİ İLE ELDE EDİLEN ZEYTİN YAPRAĞI EKSTRAKTININ İYONİK JELASYON YÖNTEMİ İLE ENKAPSÜLASYONU VE KEFİR İÇECEĞİNDE KULLANILMASI

Abstract

Bu çalışmada zeytin yaprağından fenolik bileşenler ultrasonik destekli yöntem ile ekstrakte edilerek çözgen tipi (etanol ve etil asetat); katı/çözgen oranı (1:10, 1:15 ve 1:20 (a/h)); çözgen:su konsantrasyonu (90:10 (h/h), 80:20 (h/h), 70:30 (h/h)) belirlenmiştir. En yüksek ekstraksiyon verimi, toplam fenolik madde ve antioksidan kapasite değerleri; 1:20 (a/h) katı/çözgen oranı ve %90:10 (h/h) etanol-su karışımı koşullarında belirlenmiştir. Ultrasonik destekli ekstraksiyon yönteminde; sıcaklık, süre ve ultrasonik genliğin ekstraksiyon verimi, Box Behnken deney tasarımı kullanılarak, toplam fenolik madde ve antioksidan kapasite üzerine etkisi incelenerek, optimum süre 5.31 dak, sıcaklık 39.27ºC ve genlik %40.51 olarak belirlenmiştir. Daha sonra ekstraktlar iyonik jelasyon yöntemiyle enkapsüle edilmiş, ekstrakt konsantrasyonu, kitosan konsantrasyonu ve bekleme süresi CCRD deney tasarımı kullanılarak enkapsülasyon etkinliği ve toplam fenolik madde üzerine etkisi optimize edilmiştir. Enkapsülasyon işleminde optimum ekstrakt konsantrasyonu %1.04, kitosan konsantrasyonu %0.5 ve bekleme süresi ise 11.24 dak olarak saptanmıştır. Enkapsülasyon işleminin ekstraktın acı tat ve aromasını baskıladığı ve fonksiyonel gıda amacıyla üretilen kefir içerisine eklenen kapsüllerin laktik asit bakterilerini (LAB) inhibe edici etkisinin olmadığı saptanmıştır.

Keywords

• Zeytin yaprağı
• fenolik bileşenler
• ultrason destekli ekstraksiyon
• iyonik jelasyon
• kefir
• Zeytin yaprağı, fenolik bileşenler, ultrason destekli ekstraksiyon, iyonik jelasyon, kefir

ENCAPSULATION OF OLIVE LEAF EXTRACT OBTAINED BY ULTRASONIC-ASSISTED EXTRACTION METHOD AND USE IN KEFIR BEVERAGE

Abstract

In this study, the extraction of phenolic compounds from olive leaves by ultrasonic assisted method and the solvent type (ethanol and ethyl acetate); solvent: water concentration (90:10 (v/v), 80:20 (v/v), 70:30 (v/v)) and solid/solvent ratio (1:10, 1:15 and 1:20 (w/v)) were determined. The highest extraction yield (%), total phenolic content and antioxidant capacity values were determined for 1:20 (w/v) solids/solvent ratio and 90:10% (v/v) ethanol-water mixture. In the ultrasonic assisted extraction method; The effects of temperature, time and ultrasonic amplitude on extraction efficiency, total phenolic substance and antioxidant capacity were investigated using Box Behnken experimental design, and optimum time was determined as 5.31 min, temperature 39.27ºC and amplitude 40.51%.Then, the oleuropein-rich extract was encapsulated using the ionic gelation method, and the effects of extract concentration, chitosan concentration and waiting time on the encapsulation efficiency and total phenolic content were optimized using CCRD experimental design. In the encapsulation process, the optimum conditions were determined as 1.04%, the extract concentration; 0.5%, the chitosan concentration and 11.24 min, the waiting time. In addition, it was determined that microcapsules added to kefir produced for functional food did not show an inhibitory effect on LAB bacteria and suppressed the bitter taste and aroma of the extract.

Keywords

• Olive leaf
• phenolic compounds
• ultrasonic assisted extraction
• ionic gelation
• kefir
• Olive leaf, phenolic compounds, ultrasonic assisted extraction, ionic gelation, kefir

References

1. KAYNAKLAR Acar-Tek, N., Ağagündüz, D. (2020). Olive leaf (Olea europaea L. folium): potential effects on Glycemia and Lipidemia. Annals of Nutrition and Metabolism, 76(1), 10-15.
2. Albero, B., Tadeo, J. L., Pérez, R. A. (2019). Ultrasound-assisted extraction of organic contaminants. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 118, 739-750.
3. Alifakı, Y. Ö., Şakıyan, Ö., İşçi, A. (2018). Gilaburu (vıbırnum opulus l.) meyvesinden fenolik bileşiklerin ultrason destekli ekstraksiyonu. GIDA/The Journal of FOOD, 43(5).
4. Altıntaş, A. K., Kuleaşan, H. (2020). Soğuk sıkma ve soğuk maserasyon yöntemiyle elde edilen bitki ekstraktlarının yaygın patojenler üzerindeki etkileri. Gıda, 45(1), 161-170.
5. Altuğ, T. ve Elmacı, Y. (2005). Gıdalarda duyusal değerlendirme, İzmir: Meta Basım.
6. AOAC (1990). Official Methods of Analysis AOAC INTERNATIONAL. 15th Edition, Washington DC, the USA.
7. Arı, M. (2022). Oleuropein ve Farmakolojik Etkileri. Adnan Menderes Üniversitesi Sağlık Bilimleri Fakültesi Dergisi, 6(2), 369-382. Arriola, N. D. A., Chater, P. I., Wilcox, M., Lucini, L., Rocchetti, G., Dalmina, M., Pearson, P. J., Amboni, R. D. D. M. C. (2019). Encapsulation of stevia rebaudiana Bertoni aqueous crude extracts by ionic gelation–Effects of alginate blends and gelling solutions on the polyphenolic profile. Food chemistry, 275, 123-134.
8. Arslan, E. E., Karademir, G., Berktaş, S., Çam, M. (2021). Zeytin yaprağı ekstraktı içeren soğuk çay üretimi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 9(3), 843-849.

9. Aydın, Ö., Ünlüel, İ., 2021, Enkapsülasyon teknikleri ve kontrollü salım. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (32), 640-648. Bajpai, S. K., Tankhiwale, R. (2006). Investigation of dynamic release of vitamin B2 from calcium alginate/chitosan multilayered beads: Part II. Reactive and Functional Polymers, 66(12), 1565-1574.
10. Bayram, M., Topuz, S., Kaya, C. (2020). Antioxidant, Antimicrobial Activity of Olive Leaf Extract and Oleuropein, Their Possibilities Usage in Foods. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology, 8(2), 337-347.
11. Borjan, D., Leitgeb, M., Knez, Ž., Hrnčič, M. K. (2020). Microbiological and antioxidant activity of phenolic compounds in olive leaf extract. Molecules, 25(24), 5946.
12. Chemat, F., Abert-Vian, M., Fabiano-Tixier, A. S., Strube, J., Uhlenbrock, L., Gunjevic, V., Cravotto, G. (2019). Green extraction of natural products. Origins, current status, and future challenges. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 118, 248-263.
13. Chemat, F., Rombaut, N., Sicaire, A. G., Meullemiestre, A., Fabiano-Tixier, A. S., Abert-Vian, M. (2017). Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics sonochemistry, 34, 540-560.
14. Cifá, D., Skrt, M., Pittia, P., Di Mattia, C., Poklar Ulrih, N. (2018). Enhanced yield of oleuropein from olive leaves using ultrasound‐assisted extraction. Food science & nutrition, 6(4), 1128-1137.
15. Cilek, B., Luca, A., Hasirci, V., Sahin, S., Sumnu, G. (2012). Microencapsulation of phenolic compounds extracted from sour cherry pomace: effect of formulation, ultrasonication time and core to coating ratio. European Food Research and Technology, 235(4), 587-596.
16. Danahaliloğlu, H., Tekeli, Y., Göycıncık, S., Yıldırım, F. (2018). Hatay’da farklı bölgelerde yetiştirilen zeytin yapraklarının antioksidan özelliklerinin belirlenmesi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 8(1), 77-86.
17. de Moura, SC, Berling, CL, Garcia, AO, Queiroz, MB, Alvim, ID ve Hubinger, MD (2019). İyonik jelleşme ile kapsüllenmiş ebegümeci özünden antosiyaninlerin salınması ve jöle şekerlemede mikropartiküllerin uygulanması. Uluslararası Gıda Araştırmaları, 121, 542-552.
18. Deladino, L., Anbinder, P. S., Navarro, A. S., Martino, M. N. (2008). Encapsulation of natural antioxidants extracted from Ilex paraguariensis. Carbohydrate polymers, 71(1), 126-134.
19. Dodero, A., Pianella, L., Vicini, S., Alloisio, M., Ottonelli, M., & Castellano, M. (2019). İyonik jelasyon yoluyla hazırlanan aljinat bazlı hidrojeller: Çapraz bağlanma derecesini tahmin etmek için deneysel bir tasarım yaklaşımı. Avrupa Polimer Dergisi, 118, 586-594.
20. Flórez-Fernández, N., Domínguez, H., Torres, M. D. (2019). A green approach for alginate extraction from Sargassum muticum brown seaweed using ultrasound-assisted technique. International journal of biological macromolecules, 124, 451-459.
21. González-Ortega, R., Šturm, L., Skrt, M., Di Mattia, C. D., Pittia, P., Ulrih, N. P. (2021). Liposomal encapsulation of oleuropein and an olive leaf extract: Molecular interactions, antioxidant effects and applications in model food systems. Food Biophysics, 16(1), 84-97.
22. Guler, B. A., Deniz, I., Demirel, Z., Yesil-Celiktas, O., Imamoglu, E. (2020). A novel subcritical fucoxanthin extraction with a biorefinery approach. Biochemical Engineering Journal, 153, 107403.
23. Güngör, KK, Coşgun, G., Özdemir, M., Torun, M. (2022). Zerdeçalın su ile ekstraksiyonunda ultrases işleminin etkisi ve elde edilen ekstraktın püskürterek kurutma yöntemiyle enkapsülasyon koşullarının optimizasyonu. Gıda, 47 (1), 107-120.
24. Gür, F, Ağgül, A. G., Gülaboğlu, M. (2020). Su ile hazırlanan zeytin yaprağı özütünün ratlarda streptozotosin kaynaklı oksidatif stres ve lipit peroksidasyonu üzerine etkileri. Journal of the Institute of Science and Technology, 10(4), 2406-2415.
25. Gürbüz, M., Öğüt, S. (2018). Zeytin yaprağının potansiyel sağlık yararları. Türkiye Klinikleri Sağlık Bilimleri Dergisi, 3(3), 242-253. Hışıl, Y. (2007). Enstrümental gıda analizleri laboratuvar deneyleri, Ege Üniversitesi, Yayın No: 45, İzmir.
26. Irakli, M., Chatzopoulou, P., Ekateriniadou, L. (2018). Optimization of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds: Oleuropein, phenolic acids, phenolic alcohols and flavonoids from olive leaves and evaluation of its antioxidant activities. Industrial Crops and Products, 124, 382-388.
27. ISO (1998), ISO 15214:1998 Microbiology of food and animal feeding stuffs -- Horizontal method for the enumeration of mesophilic lactic acid bacteria.--Colony-count technique at 30 degrees C, https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:15214:ed-1:v1:en (Erişim Tarihi: 4 Aralık 2020).
28. Jasicka-Misiak, I., Poliwoda, A., Petecka, M., Buslovych, O., Shlyapnikov, V. A., Wieczorek, P. P. (2018). Antioxidant phenolic compounds in Salvia officinalis L. and Salvia sclarea L. Ecological Chemistry and Engineering, 25(1), 133.
29. Kaya, S., Demir, N. (2020). Zeytin (Olea europaea) yaprağı ekstraktının model organizma galleria mellonella hemosit aracılı bağışıklık tepkileri üzerine etkileri. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 7(3), 646-653.
30. Kılıç, S. (2020). Kazdağları bölgesine ait zeytin, zeytin yaprağı ve zeytinyağlarının element tayini ve metot validasyonu. Eurasian Journal of Biological and Chemical Sciences, 3(1), 48-54.
31. Kumar, K., Srivastav, S., Sharanagat, V. S. (2021). Ultrasound assisted extraction (UAE) of bioactive compounds from fruit and vegetable processing by-products: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 70, 105325.
32. Lama-Muñoz, A., del Mar Contreras, M., Espínola, F., Moya, M., de Torres, A., Romero, I., Castro, E. (2019). Extraction of oleuropein and luteolin-7-O-glucoside from olive leaves: Optimization of technique and operating conditions. Food chemistry, 293, 161-168.
33. Markhali, F.S., Teixeira, J.A., Rocha, C.M.R. (2020). Olive tree leaves-a source of valuable active compounds. Processes, 8: 1177, 1-18. doi:10.3390/pr8091177.
34. Medina, E., Romero, C., García, P., Brenes, M. (2019). Characterization of bioactive compounds in commercial olive leaf extracts, and olive leaves and their infusions. Food & function, 10(8), 4716-4724.
35. Najafi-Soulari, S., Shekarchizadeh, H., Kadivar, M. (2016). Encapsulation optimization of lemon balm antioxidants in calcium alginate hydrogels. Journal of Biomaterials science, Polymer edition, 27(16), 1631-1644.
36. Prommuak, C., De-Eknamkul, W., Shotipruk, A. (2008). Extraction of flavonoids and carotenoids from Thai silk waste and antioxidant activity of extracts. Separation and Purification Technology, 62(2), 444-448.
37. Salık, M. A., Çakmakçı, S. (2021). Zeytin (Olea Europaea L.) yaprağının fonksiyonel özellikleri ve gıdalarda kullanım potansiyeli. Gıda, 46(6), 1481-1493.
38. Santagapita, P. R., Mazzobre, M. F., Buera, M. P. (2011). Formulation and drying of alginate beads for controlled release and stabilization of invertase. Biomacromolecules, 12(9), 3147-3155.
39. Silva de Azevedo, E., Zapata Noreña, CP. (2021). External ionic gelation as a tool for the encapsulation and stability of betacyanins from Bougainvillea glabra bracts extract in a food model. J Food Process Preserv., 45:e15637.
40. Şahin, S. (2019). Farklı İllerden Temin Edilen Fındık Zarının Bileşimi ve Antioksidan Etkinliğinin Araştırılması. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9(1), 27-35.
41. Şahin, S., Şamlı, R. (2013). Optimization of olive leaf extract obtained by ultrasound-assisted extraction with response surface methodology. Ultrasonics Sonochemistry, 20(1), 595-602.
42. Şahin, S., Elhussein, E., Bilgin, M., Lorenzo, J. M., Barba, F. J., Roohinejad, S. (2018). Effect of drying method on oleuropein, total phenolic content, flavonoid content, and antioxidant activity of olive (Olea europaea) leaf. Journal of Food Processing and Preservation, 42(5), e13604.
43. Şahin, S., İlbay, Z., Kırbaşlar, Ş. İ. (2015). Study on optimum extraction conditions for olive leaf extracts rich in polyphenol and flavonoid. Separation Science and Technology, 50(8), 1181-1189.
44. Tarchoune, I., Sgherri, C., Eddouzi, J., Zinnai, A., Quartacci, M. F., Zarrouk, M. (2019). Olive leaf addition increases olive oil nutraceutical properties. Molecules, 24(3), 545.
45. Tavakoli, H., Hosseini, O., Jafari, S. M., Katouzian, I. (2018). Evaluation of physicochemical and antioxidant properties of yogurt enriched by olive leaf phenolics within nanoliposomes. Journal of Agricultural and food chemistry, 66(35), 9231-9240.
46. Temur, A., Temiz, M. A. (2018). Zeytin yaprağının (Olea europaea L.) diyabetik sıçanlarda bazı biyokimyasal ve hematolojik parametreler üzerine etkisi. Alinteri Journal Of Agriculture Science, 33(1), 13-19.
47. Türker, İ., Koç, B., İşleroğlu, H. (2018). Püskürtmeli-dondurarak kurutma işleminin maltodekstrinin fiziksel özellikleri üzerine etkisi. GIDA/The Journal of FOOD, 43(2).
48. Ünver, N., Çelik, Ş. (2022). Optımızatıon of ultrasound-assısted extractıon of olıve leaf (var. halhalı) extracts. Hacettepe Journal of Biology and Chemistry, 50(2), 173-184.
49. Vural, N., Cavuldak, Ö. A., & Akay, M. A. (2021). D-Optimal design and multi-objective optimization for green extraction conditions developed with ultrasonic probe for oleuropein. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, 20, 100279.
50. Xie, P. J., Huang, L. X., Zhang, C. H., You, F., Zhang, Y. L. (2015). Reduced pressure extraction of oleuropein from olive leaves (Olea europaea L.) with ultrasound assistance. Food and Bioproducts processing, 93, 29-38.
51. Yin, M., Jiang, N., Guo, L., Ni, Z., Al-Brakati, A. Y., Othman, M. S., Kassab, R. B. (2019). Oleuropein suppresses oxidative, inflammatory, and apoptotic responses following glycerol induced acute kidney injury in rats. Life sciences, 232, 116634.