Stevia ekstraksiyonunda santrifüj kuvvetinin steviol glikozitlerinin difüzyonu üzerine etkisi

Abstract

Tatlandırıcılar günlük hayatta kullanılan şekerlerin yerini almak üzere üretilen genellikle aynı miktarda şekerden daha tatlı olan ve daha az enerji içeren yapay veya doğal maddelerdir. Birçok tatlandırıcının yüksek düzeyde tüketilmesi bazı olumsuz sağlık etkilerine neden olmaktadır. Bu nedenle alternatif kaynaklara ihtiyaç duyulmuştur. Son yıllarda gıda maddelerinin üretiminde yapay tatlandırıcılar ve şeker alkollere alternatif olarak doğal tatlandırıcıların kullanılma eğilimi artmaktadır. Birçok gelişmiş ülkede "yeşil altın" olarak kabul edilen ve şeker otu olarak bilinen stevia bitkisinden (Stevia rebaudiana B.) üretilen doğal tatlandırıcıların şeker hastalığı (diyabet) ve obezite gibi kronik hastalıkların önlenmesinde kullanılabileceği düşünülmektedir. Steviol glikozitler sakarozdan 200-300 kat daha tatlıdır ve insan sağlığı üzerinde hiçbir olumsuz etkisi kanıtlanmamış olmakla birlikte kalorik değeri sıfır (0) kabul edilmektedir. Ayrıca stevia bitkisi steviol glikozitler dışında olumlu sağlık etkileri olan fenolik bileşikler gibi biyoaktif antioksidanlara da sahiptir. Endüstriyel üretimde steviol glikozitlerin ekstraksiyon aşamasını çeşitli saflaştırma aşamaları takip etmektedir. Bitkisel kaynaklardan besin değeri taşıyan bileşiklerin izole edilmesi için geleneksel yöntemler kullanılmaktadır. Bunun için literatürde birçok yöntem önerilmektedir. Bu yöntemlerden bazıları CO2 ve yardımcı çözücü olarak etanol kullanılarak süper kritik sıvı ekstraksiyonu (SFE), subkritik su ekstraksiyonu (SCW), ultrason uygulamaları, mikrodalga uygulamaları, ultrafiltrasyon ve yüksek basınçlı sıvı ekstraksiyonu (HPLE) olarak sıralanabilir. Bununla birlikte, günümüzde doğa dostu olarak bilinen sürdürülebilir ve uygulanabilir süreçler elde etme ihtiyacı hem gıda endüstrilerinin hem de gıda bilimcilerinin yeşil ekstraksiyon konseptiyle tam uyumlu yeni süreçler geliştirmesine yol açmıştır. Bu amaçla literatürde steviol glikozitlerin ekstraksiyonu ve tatlandırılmış ürünlerin üretiminde kullanımları ile ilgili devam eden birçok çalışma bulunmaktadır. Son zamanlarda steviol glikozitlerin (SGs) ekstraksiyonu için çevreye duyarlı yeni yaklaşımlar araştırılmıştır. Bunlar örneğin basınçlı sıcak su (PHWE), mikrodalga destekli (MAE) ekstraksiyon, ultrason destekli ekstraksiyon (UAE) ve yüksek performanslı ince katman kromatografisidir (HPTLC). Bu araştırmada, stevia yapraklarından majör steviol glikozitlerin ekstraksiyonu için çeşitli proses koşullarının etkisini belirlemek amacıyla çalışmalar yürütülmüştür. Üç adet ekstraksiyon parametresi kullanılarak denemeler yapılmıştır. Bu faktörler; seyreltme faktörü, ekstraksiyon sıcaklığı ve santrifüj kuvveti olarak seçilmiştir. Birinci denemede çözücü olarak su ve materyal olarak yaş stevia yaprağı kullanılmıştır. Santrifüjleme için 2400, 2900 ve 3400xG seviyelerinde santrifüj kuvveti uygulanmıştır. Ekstraksiyon sıcaklığı 40, 45 ve 50°C olarak seçilmiş ve seyreltme faktörleri 5 kat, 7,5 kat ve 10 kat olarak ayarlanmıştır. İkinci denemede, çözücü olarak su ve materyal olarak kurutulmuş stevia yaprakları kullanılmıştır. Üçüncü denemede ise çözücü olarak etil alkol ve materyal olarak kurutulmuş stevia yaprağı kullanılarak önceki koşullarda denemeler gerçekleştirilmiştir. Tüm denemelerde, örnekleme koşulları Yüzey-Yanıt Metodu (YYM) kullanılarak ve beş yanıt dikkate alınarak optimize edilmiştir. Stevia ekstraktlarından en yüksek miktarda rebaudiosit A izole etmek amacıyla Box-Behnken Tasarım (BBT) yöntemi tarafından öngörülen optimum koşullar oluşturulmuştur. Buna göre seyreltme faktörü olarak 7,69 kat, santrifüj kuvveti olarak 2915xG ve ekstraksiyon sıcaklığı olarak 44,77°C uygulanmıştır. Ayrıca, kurutulmuş stevia yaprağının sulu ekstraktlarına, maksimum rebaudiosit A ve steviosit veriminin sağlanması için 8,44 oranında seyreltme faktörü, 3399,99xG santrifüj kuvveti ve 40°C ekstraksiyon sıcaklığı uygulanmıştır. Etanollü ekstraktlardan maksimum rebaudiosit A ve steviosit ekstraksiyonu için 3002,36xG düzeyinde santrifüj kuvveti ve 40°C ekstraksiyon sıcaklığının uygun olduğu saptanmıştır. En yüksek steviol glikozit verimine çözücü olarak su kullanılan ekstraksiyon denemelerinde ulaşılmıştır.