Gıda sanayiinde kullanılan uçucu yağların mikroenkapsülasyon uygulamaları

Öz

Aromatik, esans veya eteri yağlar olarak da adlandırılan uçucu yağlar, bitkilerden elde edilen güçlü kokulu yağa benzer sıvılardır. Son yıllarda tüketicilerin doğal ürünlere artan talebi doğrultusunda uçucu yağlar, sentetik katkı maddeleri yerine doğal, çevre dostu ve birçok anlamda faydası olan alternatif bir seçenektir. İçerdikleri uçucu bileşenlerin kolayca çevre koşullarından etkilenerek kaybolması mikroenkapsülasyon teknolojisi ile çözüm bulmuştur. Mikroenkapsülasyon uçucu yağlara bir kalkan oluşturarak stabilitesinin korunması, raf ömrünün artması, kontrollü salınımının sağlanması, tat ve kokunun maskelenmesi, taşınma kolaylığı, besinsel kaybının azaltılması gibi birçok avantaj sağlamaktadır. Püskürtmeli kurutucu, koaservasyon, ekstrüzyon, akışkan yatakta kaplama, süperkritik akışkan yöntemi gibi çeşitli tekniklerle uygulanan mikroenkapsülasyon gıda sanayii başta olmak üzere tekstil, eczacılık, kimya, yem, veterinerlik, biyoteknoloji, tıp gibi birçok alanda kullanımı yaygındır. Bu derleme, uçucu yağların önemini belirtirken mikroenkapsülasyon sayesinde kazanılan artılara dikkat çekerek mikrokapsüllerin hazırlanma tekniklerini ve kaplama materyallerinin seçimini, gıda sanayiindeki uygulamaları gözler önüne sererek açıklamaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Mikroenkapsülasyon,Uçucu yağlar,Mikroenkapsülasyon yöntemleri

Microencapsulation applications of essential oils used in food industry

Abstract

Essential oils, also called aromatic, essential or ether oils, are liquids similar to strong scented oils obtained from plants. In line with the increasing demand of consumers in natural products in recent years volatiles oils, which are natural, environmentally friendly and useful in many ways, are an alternative option to synthetic additives. It founded a solution with the microencapsulation technology that the volatile components they contain are easily affected by environmental conditions. Microencapsulation provides many advantages such as preservation of stability by stabilizing the essential oils, increasing shelf life, ensuring controlled release, masking taste and odor, ease of transport, reduction of nutritional loss. Microencapsulation applied by various techniques such as spray drying, coacervation, extrusion, fluid bed coating, supercritical fluid method is widely used in many fields such as mainly food industry, textile, pharmaceutical, chemical, feed, veterinary, biotechnology, medicine. This review axioms the importance of essential oils, highlighting the benefits gained by microencapsulation, explaining the preparation techniques of microcapsules and the selection of coating materials, taking into account applications in the food industry.

Keywords

• Microencapsulation,Essential oils,Microencapsulation techniques

References

1. Dağcı EK, İzmirli M, Dığrak M. “Kahramanmaraş ilinde yetişen bazı ağaç türlerinin antimikrobiyal aktivitelerinin araştırılması”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5(1) 38-46, 2002.
2. Walker M. “Biodiversity update”. New Scientist, 170(2288) 24-26, 2001.
3. Aslan N. Kekik Tarımı ve Kullanım Alanları. Lisans Bitirme Tezi, Dicle Üniversitesi, Diyarbakır, Türkiye, 2005.
4. Yoğunoğlu A. “Tunceli Ekonomik Değeri Olan Bitkiler Raporu”. Tunceli, Türkiye, 2011.
5. Başyiğit M, Baydar H. “Tıbbi Adaçayı (Salvia officinalis L.)’nda farklı hasat zamanlarının uçucu yağ ve fenolik bileşikler ile antioksidan aktivite üzerine etkisi”. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(1), 131‐137, 2017.
6. Tanker M, Şarer E, Tanker N. “Salvia triloba L. f. bitkisinin uçucu yağı üzerinde gaz kromatografisiyle araştırmalar”. Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi, 5, 198-206, 1976.
7. Kırbağ S. “Hypericum perforatum L.’un değişik ekstraktlarının antimikrobiyal etkileri”. Journal of Qafqaz University, 2(1), 102-108, 1999.
8. Ellialtıoğlu Ş, Sevenger S, Sezik E. “Şanlıurfa‟da Nane tarımının geliştirilmesi üzerinde çalışmalar”. GAP GİDEM Bilgilendirme Toplantısı, Şanlıurfa, Türkiye, 8-9 Nisan 2007.

9. Keshani S, Daud WRW, Nourouzi MM, Namvar F, Ghasemi M. “Spray drying: An overview on wall deposition, process and modeling”. Journal of Food Engineering, 146, 152-162, 2015.
10. Bakkalı F, Averbeck S, Averbeck D, Idaomar M. “Biological effects of essential oils-a review”. Food and Chemical Toxicology, 46(2), 46-475, 2008.
11. Mimica-Dukiš N, Bugarin D, Grboviš S, Mitiš-Šulafiš D, Vukoviš-Gačiš B, Orčiš D, Jovin E, Couladis M. “Essential oil of Myrtus communis L. as a potential antioxidant and antimutagenic agents”. Molecules, 15, 2759-2770, 2010.
12. Çelik E, Çelik GY. “Bitki uçucu yağlarının antimikrobiyal özellikleri”. Orlab On-Line Mikrobiyoloji Dergisi, 5(2), 1-6, 2007.
13. Biçer A, Özkan G, Ergen A. “Lavanta bitkisi çiçeklerinden süperkritik CO2 ile uçucu yağların ekstraksiyonuna basıncın etkisi”. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 16(4), 717-723, 2003.
14. Ceylan A. Tıbbi Bitkiler II (Uçucu Yağ İçerenler). 1. Baskı. İzmir, Türkiye, Ege Üniversitesi Basımevi, 1987.
15. Başer KHC, Kırımer N, Koşar M, Tunalıer Z. Farmakognozi III Uygulamaları El Kitabı. Eskişehir, Türkiye, 2005.
16. Bayaz M. “Esansiyel yağlar: antimikrobiyal, antioksidan ve antimutajenik aktiviteleri”. Akademik Gıda, 12(3), 45-53, 2014.
17. Dimitrios B. “Sources of natural phenolic antioxidants”. Trends in Food Science & Technology, 17, 505-512, 2006.
18. Göktürk Baydar N, Ozkan G, Yaşar S. “Evaluation of the antiradical and antioxidant potential of grape extracts”. Food Control, 18(9), 1131-1136, 2007.
19. Siger A, Nogala-Kalucka M, Lampart-Szczapa E. “The content and antioxidant activity of phenolic compounds in cold-pressed plant oils”. Journal of Food Lipids, 15(2), 137-149, 2008.
20. Evren M, Tekgüler B. “Uçucu yağların antimikrobiyel özellikleri”. Elektronik Mikrobiyoloji Dergisi, 9(3), 28-40, 2011.
21. Kılıç A. “Uçucu yağ elde etme yöntemleri”. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 10(13), 37-45, 2008.
22. Beristain CI, Garcia HS, Carter VEJ. “Spray dried encapsulation of cardamom (Elettaria cardamomum) essential oil with mesquite (Prosopis juliflora) Gum”. Food Science and Techology, 34, 398-401, 2001.
23. Jackson LS, Lee K. “Microencapsulation and the Food Industry”. Food Science and Techology, 24, 289-297, 1991.
24. Venkatesan P, Manavalan R, Valliappan K. “Microencapsulation: A vital technique in novel drug delivery system”. Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 1(4), 26-35, 2009.
25. Umer H, Nigam H, Tamboli AM, Nainar MSM. “Microencapsulation: Process, techniques and applications”. International Journal of Research in Pharmaceutical and Biomedical Sciences, 2(2), 474-481, 2011.
26. Sri J, Seethadevi A, Prabha KS, Muthuprasanna P, Pavitra P. “Microencapsulation: a review”. International Journal of Pharma and Bio Sciences, 3(1), 509-531, 2012.
27. Zuidam NJ, Shimoni E. 2010. “Overview of microencapsulates for use in food products or processes and methods to make them”. Encapsulation Technologies for Active Food Ingredients and Food Processing, 2, 3-26, 2010.
28. Koç M, Sakin M, Kaymak-Ertekin F. “Mikroenkapsülasyon ve gıda teknolojisinde kullanımı”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 16(1), 77-86, 2009.
29. Eyüpoğlu Ş, Kut D. “Mikrokapsülasyon teknolojisi ve tekstil sektöründe kullanımı”. İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 29, 9-28, 2016.
30. Paulo F, Santos L. “Design of experiments for microencapsulation applications: A review”. Materials Science and Engineering C, 77, 1327-1340, 2017.
31. Ezhilarasi PN, Karthik P, Chhanwal N, Anandharamakrishnan C. “Nanoencapsulation techniques for food bioactive components: a review”. Food and Bioprocess Technology, 6(3), 628-647, 2013.
32. Andrade B, Song Z, Li J, Zimmerman SC, Cheng J, Moore JS, Harris K, Katz JS. “New frontiers for encapsulation in the chemical industry”. ACS Applied Materials & Interfaces, 7(12), 6359-6368, 2015.
33. Gökmen S, Palamutoğlu R, Sarıçoban C. “Gıda endüstrisinde enkapsülasyon uygulamaları”. Electronic Journal of Food Technologies, 7(1), 36-50, 2012.
34. Sayıt G. Mikrokapsül ve Lipozom Teknolojisi Kullanarak Kozmetik-Tekstil Üretimi. Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, İzmir, Türkiye, 2015.
35. Dubey R, Shami TC, Rao KUB. “Microencapsulation technology and applications”. Defence Science Journal, 59(1), 82-95, 2009.
36. Ünal E, Erginkaya Z. “Probiyotik mikroorganizmaların mikroenkapsülasyonu”. Gıda, 35(4), 297-304, 2010.
37. de Prisco A, Mauriello G. “Probiotication of foods: A focus on microencapsulation tool”. Trends in Food Science and Technology, 48, 27-39, 2016.
38. Arslan-Tontul S. Erbaş M. 2018. “Biyoaktif gıda bileşenlerinin püskürterek dondurma yöntemi ile mikroenkapsülasyonu”. The Journal of Food, 43(1), 11-20, 2018.
39. Drusch S. “Sugar beet pectin: A novel emulsifying wall component for microencapsulation of lipophilic food ingredients by spray-drying”, Food Hydrocolloids, 2, 1223-1228, 2007.
40. Ghosh SK. “Functional Coatings and Microencapsulation: A General Perspective”. Functional Coatings by Polymer Microencapsulation, 289(1-3), 1-28, 2006.
41. Özer Ö, Gökçe EH, Özcan İ, Tanrıverdi ST, Gökçe G, Tekmen İ. “Antioksidan Yüklü Mikropartiküller İçeren Dermal Matriks Sistemlerden Doku Onarımı Üzerine Sinerjik Etkilerinin İncelenmesi”. Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Proje Final Raporu, İzmir, Türkiye, 001, 2014.
42. Gharsallaoui A, Roudaut G, Chambin O, Voilley A, Saurel R. “Applications of spray-drying in microencapsulation of food ingredients: An overview”. Food Research International, 40, 1107-21, 2007.
43. Weinbreck F, Vries R, Schrooyen P, Kruif CG. “Complex coacervation of whey proteins and gum arabic”. Biomacromolecules, 4, 293-303, 2003.
44. Yang ZM, Peng Z, Li JH, Li SD, Kong LX, Li PW, Wang QH. “Development and evaluation of novel flavor microcapsules containing vanilla oil using complex coacervation approach”. Food Chemistry, 145, 272-277, 2014.
45. Holme I. “Versatile technology comes of age”. International Dyer, 188, 9- 13, 2003.
46. Sutaphanit P, Chitprasert P. “Optimisation of microencapsulation of holy basil essential oil in gelatin by response surface methodology”. Food Chemistry, 150, 313–20, 2014.
47. Almeida AP, Rodr´ıguez-Rojo S, Serra AT, Vila-Real H, Simplicio AL, Delgadilho I, Beir˜ao da Costa S, Beir˜ao da Costa L, Nogueira ID, Duarte CMM. “Microencapsulation of oregano essential oil in starch-based materials using supercritical fluid technology”. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 20, 140-5, 2013.
48. Krasaekoopt W, Bhandarı B, Deeth H. “Evaluation of encapsulation techniques of probiotics for yoghurt: a review”. International Dairy Journal, 13(1), 3-23, 2003.
49. Sarier N, Onder E. “Organic phase change materials and their textile applications: An overview”. Thermochimica Acta, 540, 7-60, 2012.
50. Sun-Waterhouse D, Zhou J, Miskelly GM, Wibisono R, Wadhwa SS. “Stability of encapsulated olive oil in the presence of caffeic acid”. Food Chemistry, 126, 1049-56, 2011.
51. Soliman EA, El-Moghazy AY, El-Din MSM, Massoud MA. “Microencapsulation of essential oils within alginate: formulation and in vitro evaluation of antifungal activity”. Journal of Encapsulation and Adsorption Sciences, 3, 48-55, 2013.
52. Arshady R. “Microcapsules for food”. Journal of Microencapsulation, (10), 413-435, 1993.
53. Anwar SH, Kunz B. “The influence of drying methods on the stabilization of fish oil microcapsules: comparison of spray granulation, spray drying, and freeze drying”. Journal of Food Engineering, 105, 367-78, 2011.
54. Wojtowicz E, Zawirska-Wojtasıiak R, Adamiec J, Wasowicz E, Przygońskii K, Remiszewski M. “Odor active compounds content in spices and their microencapsulated powders measured by SPME”. Journal of Food Science, 75(8), 441-445, 2010.
55. Topbaş Ö. Mikroenkapsülasyon Tekniği ile İyileştirici Bandaj Üretimi. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir, Türkiye, 2011.
56. Gökbulut, İ. “Nane uçucu yağının enkapsülasyonu için zein-kazein mikrokapsüllerinin geliştirilmesi”. Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(1), 31-40, 2017.
57. Siow LF, Ong CS. “Effect of pH on garlic oil encapsulation by complex coacervation”. Journal Food Process Technology, 4(1), 199-204, 2013.
58. Başyiğit B, Çam M. 2017. “Püskürtmeli kurutucu ile nane (Mentha piperita ve Mentha spicata) esansiyel yağı mikroenkapsülasyonu”. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 21(1), 24-34, 2017.
59. Dima C, Pătraşcu L, Cantaragiu A, Alexe P, Dima S. “The kinetics of the swelling process and the release mechanisms of Coriandrum sativum L. essential oil from chitosan/alginate/inulin microcapsules”. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 195, 39-48, 2016.
60. Dima C, Cotârlet M, Alexe P, Dima S. “Microencapsulation of essential oil of pimento [Pimenta dioica (L) Merr.] by chitosan/k-carrageenan complex coacervation method”. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 22, 203-211, 2014.
61. Martins IM, Rodrigues SN, Barreiro MF, Rodrigues AE, “Polylactide-based thyme oil microcapsules production: evaluation of surfactants”. Industrial and Engineering Chemistry Research, 50, 898-904, 2011.
62. Fernandes RVB, Borges SV, Bortel DA. “Gum arabic/starch/maltodextrin/inulin as wall materials on themicroencapsulation of rosemary essential oil”. Carbohydrate Polymers, 101, 524-532, 2014.
63. de Matos EF, Scopel BS, Dettmer A. “Citronella essential oil microencapsulation by complex coacervation with leather waste gelatin and sodium alginate”. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6, 1989-1994, 2018.
64. de Barros Fernandes RV, Marques GR, Borges SV, Botrel DA. “Effect of solids content and oil load on the microencapsulation process of rosemary essential oil”. Industrial Crops and Products, 58, 173-181, 2014.
65. Noppakundilograt S, Piboon P, Graisuwan W, Nuisin R, Kiatkamjornwong S. “Encapsulated eucalyptus oil in ionically cross-linked alginate microcapsules and its controlled release”. Carbohydrate Polymers, 131, 23-33, 2015.
66. Duman F, Kaya M. “Crayfish chitosan for microencapsulation of coriander (Coriandrum Sativum L.) essential oil“. International Journal of Biological Macromolecules, 92, 125-133, 2016.
67. Sutaphanit P, Chitprasert P. “Optimisation of microencapsulation of holy basil essential oil in gelatin by response surface methodology“. Food Chemistry, 150, 313-320, 2014.