Süper-kritik akışkan ekstraksiyonu

Süper-kritik akışkan ekstraksiyonu; sıcaklık ve basınç değişimlerinin süper-kritik akışkan içindeki değişikliklerle karakterize edilmektedir. Süper-kritik ekstraksiyonunda;

ekstraksiyon hızlıdır, seçicidir, çevre kirliliğine sebep olmaz ve az miktarda bulunan örnekler de dahi uygulanabilmektedir (Oroian ve Escriche, 2015).

Süper-kritik akışkan ekstraksiyon yöntemi iki ana prensibe dayanmaktadır; kimyasal bileşiklerin çözünmesi ve ardından süper-kritik çözücü içinde birbirlerinden ayrılmalarıdır (Silva vd 2016).

34

Süper-kritik akışkanların adaptasyon yeteneği geliştirebildiği için, istenilen taşıyıcı özelliklerini gösterebilmektedir. Geleneksel ekstraksiyon metotlarında kullanılan çözücüler ile karşılaştırıldığında; süper-kritik akışkanlar, düşük viskozite özelliğindedirler. Bu özelliklerinden dolayı, karışım içinde hızlı ve kolay bir şekilde yayılabilmesi mümkündür.

Yoğunluğun, çözünürlük ile ilgili olan ilişkisinden dolayı ekstraksiyonun verimliliği doğrudan etkilenmektedir (Pouliot vd 2014). Süper-kritik akışkan ekstraksiyonunda, polar olmayan biyoaktif bileşikleri (karotenoidler ve lipitler) izole etmek için kullanılmaktadır. Flavonoidler gibi polar bileşiklerin ekstrakte edilmesi için etanol, metanol, su ve aseton gibi çözücüler ile modifiye edilmelidir (Herrero vd 2013).

2.5.2.2 Ultrasonik ses dalgası destekli ekstraksiyon (UAE)

Ultrasonik ses dalgaları 20kHz ile 100 MHz arasında olan, özel bir ses dalgası türüdür.

Ultrasonik ses dalgası destekli ekstraksiyon ile ekstraksiyon süresince; sıvı içinde kabarcıkların üretimi, büyümesi ve çökmesi için gereken kavitasyonun oluşması sağlanmaktadır (Azmir vd 2013). Ultrasonik ses dalgası destekli ekstraksiyon, (UAE) farklı tiplerdeki örneklerde yer alan çeşitli analitler için geniş bir spektrumda ekstraksiyon yapılmasını sağlayan etkili bir ekstraksiyon yöntemidir.

Ultrasonik dalgalar, uygulandığı yüzeyde oluşturduğu titreşim ile ortama hızlıca yayılırlar ve bir basınç dalgası meydana getirirler. Basınç etkisi ile sıvı içerisinde baloncuk oluşumu başlar ve baloncuklar çoğalıp, kendi aralarında birleşir ve kavitasyon oluştururlar (Virone vd 2006). Ultrasonik ses dalgası destekli ekstraksiyon iki temel fiziksel prensibe dayanır; hücre duvarından difüzyon ve hücre duvarı parçalandıktan sonra hücre içeriğini çalkalamaktır. Sıcaklık, basınç, uygulama frekansı ve sonifikasyon süresi gibi faktörler, ultrasonik ses dalgası destekli ekstraksiyonun (UAE) etkinliğini düzenlemektedir. Ultrasonik ses dalgası destekli ekstraksiyonu diğer ekstraksiyon teknikleri ile karşılaştırıldığında; kullanım kolaylığına ve düşük yatırım maliyetine sahiptir (Briones-Labarca vd 2015).

35

Çizelge 2.15 Kırmızı Üzüm ve Kırmızı Üzümden Elde Edilmiş Ürünlerde Ultrasound Uygulaması (Ses Ötesi Dalga Destekli Uygulama) ile Yapılmış Olan Literatür Çalışmaları:

Ürün Tipi:

Uygulama Koşulları:

İzlenilen Etkileri:

Uygulama

Alanı: Referanslar:

Kırmızı üzüm posasından üretilmiş ürün

25 kHz, 300 W, 20 ⁰C, 60 dk

Antiradikal aktivitenin artışı üzerine etki

Laboratuvar Ölçekte

Drosou ve ark., 2015

Kırmızı Üzüm ve Şarap

20 kHz, üzüm için; 3-5 dk, şarap için; 5 dk

Polifenolik maddelerin ekstraksiyonunu arttırıcı, klasik maserasyon periyodunu azaltıcı yönde

Laboratuvar Ölçekte

Ferraretto ve ark., 2013

Üzüm 40 kHz, 20 dk

Üzüm kabuğundaki aromatik maddelerin maserasyon boyunca

ekstraksiyonunun artması yönünde etki

Laboratuvar

Ölçekte Cui ve ark., 2012

Üzüm 35 kHz, 2000 W,

15 dk

Kırmızı şarap içindeki fenolik maddelerin artışı etkisi

Laboratuvar Ölçekte

Tudose-Sandu-Ville ve ark., 2012

Üzüm Suyu

20 kHz, 10 saniye periyodu; 5 saniye uygulama, 5 saniye duraklama

Renk indeksini ve değerini arttırıcı yönde etki

Laboratuvar Ölçekte

Tiwari ve ark., 2010

Üzüm suyu ve

Şarap 24 kHz, 20-75 W

Antosiyanidin etkisini arttırıcı yönde

Laboratuvar Ölçekte

Vilkhu ve ark., 2008

Şarap 20 kHz uygulama

frekansı

SO2 kullanımını kısıtlama

Laboratuvar Ölçekte

Jinarek ve ark., 2008

36

Çizelge 2.15 Kırmızı Üzüm ve Kırmızı Üzümden Elde Edilmiş Ürünlerde Ultrasound Uygulaması (Ses Ötesi Dalga Destekli Uygulama) ile Yapılmış Olan Literatür Çalışmaları: (Devam)

Üzüm 60 W/ cm², 20 kHz, 15 saniye

Üzüm suyundaki fenolik madde konsantrasyonunu arttırıcı yönde etki

Laboratuvar Ölçekte

Mokkila ve ark., 2004

Kırmızı üzüm, Şarap prosesinden gelen üzüm çekirdeği

24 kHz, 200 W

Tartarik ve malik asitin geri kazanımı

Laboratuvar Ölçekte

Palma&Barraso 2002

Şarap ve posası 48 kHz, 10 dakika uygulama

Kimyasal aromatiklerin ekstraksiyonunun geliştirilmesi

Laboratuvar Ölçekte

Cocito ve ark., 1995

37 2.5.2.3 Mikrodalga destekli ekstraksiyon

Mikrodalgalar, 300 MHz ile 300 GHz frekans aralığında elektriksel alana sahip olan polar moleküllerin ve yüklü iyoniklerin hızlı hareketi için uygun olan elektromanyetik dalgalardır (Yu vd 2016).

Mikrodalga destekli ekstraksiyon; yüksek ekstraksiyon etkinliği, düşük solvent tüketimi ve yüksek saflık oranında ekstraktların elde edilmesi ile biyoaktif bileşenlerin ekstraksiyon süresini kısaltıcı etkiye sahip yeni metotlar arasında yer almaktadır (Routray vd 2014).

Mikrodalga tabanlı ekstraksiyon kullanımı geleneksel ekstraksiyon yöntemlerine alternatif olan ve yeşil kimya hareketi kapsamında ekstraksiyon süresinin kısalmasına ve solvent kullanımının azalmasını sağlamaktadır.

Nkhili vd. (2009) tarafından yapılan çalışmada, mikrodalga tabanlı ekstraksiyon yöntemiyle çay fenollerinin ekstrakte edilmesinde, daha az zaman gereksinimi ile hem enerji hem de solvent tüketiminde yarattığı tasarruf geleneksel ekstraksiyon yöntemleriyle kıyaslanmıştır. Mikrodalga tabanlı ekstraksiyon koşullarında 80 ⁰C ve 30 dakika, geleneksel ekstraksiyondan ise; 80 ⁰C ve 45 dakika uygulandığında flavanol konsantrasyonunda mikrodalga tabanlı ekstraksiyon ile 97.46 (±0.08) mg kateşin eş değeri/g yeşil çay ekstraktı, geleneksel ekstraksiyonda ise, 83.06 (±0.08) mg kateşin eş değeri/ g yeşil çay ekstraktı elde edilmiştir. Epigallokateşin gallat (EGCG) için ise; mikrodalga tabanlı ekstraksiyon yönteminde 77.14 (±0.26) mg kateşin eş değeri/ g yeşil çay ekstraktı ve geleneksel ekstraksiyon yönteminde de 64.18 (±0.26) mg kateşin eş değeri/ g yeşil çay ekstraktı elde edilmiştir.

Kapari bitkisinde yapılan çalışmada ise; mikrodalga tabanlı ekstraksiyon ile geleneksel ekstraksiyon yöntemleri ekstraksiyon verimliliği ve ekstraksiyon süresi bakımından karşılaştırılmıştır (Sumnu vd 2013). Mikrodalga tabanlı ekstraksiyon koşulları 400 W ve katı/sıvı oranı 1:30 iken elde edilen ekstrakt miktarı ile geleneksel ekstraksiyon uygulandığında elde edilen ekstraktlar miktar bakımından

38

dikkate değer bir farklılık oluşturmamaktadır. Ekstraksiyon süresi bakımından değerlendirildiğinde mikrodalga tabanlı ekstraksiyon süresi 5 dakika, geleneksel ekstraksiyon yapıldığında ise 4 saattir.

2.5.2.4 Vurgulu elektrik alan (PEF) ekstraksiyonu

Vurgulu elektrik alan uygulamalarında, bir seri elektrot arasına yerleştirilen sıvı ve katı ürüne 1-100 µs aralığında, değişken sürelerde elektrik vurguları prensibine dayanır.

Gıda sanayisinde, vurgulu elektrik alan (PEF) uygulamaları ile ısıl işlem uygulanmaksızın yüksek kalitede ürün elde edilmesi amaçlanmaktadır (Zhang vd 1994). PEF uygulamalarıyla, özellikle gıdalarda optimum proses koşullarının belirlenmesi ve enerji tüketiminin azaltılması sağlanabilmektedir (Lebovka vd 2002).

Corrales vd. (2008) tarafından yapılan çalışmada, PEF uygulaması 3 kV/cm, 30 basınç, 10 kJ/kg olarak üzüm yüzeylerine uygulanmıştır. PEF uygulaması yapılmamış üzümler ile kıyaslandığında; PEF uygulaması olan üzümler toplam fenolik içeriği ve antosiyanin ekstraksiyonunda %100 ve %17 artış oluştuğu görülmüştür.

Bousetta vd. (2009) tarafından yapılmış olan çalışmada, Chardonnay üzümlerinin yüzeylerine PEF uygulaması (1 saniye, 1,3 kV/cm) sonrasında fenolik konsantrasyonu iki katına çıktığı tespit edilmiştir.

El Darra vd. (2016) tarafından yapılan çalışmada, Cabernet Sauvignon kırmızı şaraplarında soğuk Maserasyon ve alkol fermantasyonu sırasında PEF uygulaması ile oenolojik karakteristiğe etkisi incelenmiştir. Soğuk maserasyon sırasında, PEF uygulaması ile fenolik bileşiklerin ekstraksiyon verimliliğinde ve renk indeksinde artış olduğu tespit edilmiştir.

39

2.5.2.5 Yüksek hidrostatik basınç (HHP) ekstraksiyonu

Yüksek hidrostatik basınç (HHP) teknolojisi 100-800 MPa ve 20-50 ⁰C aralığında, değişkenlik gösteren süper yüksek basınç altında uygulanmaktadır. Bu uygulamanın sağladığı en büyük avantaj, ısıya duyarlı bileşiklerin ekstraksiyonunda denaturasyona uğramasını engellemektir. HHP uygulaması, Pascal ve Le Chatelier ilkelerine dayanmaktadır (He vd 2018).

HHP uygulamasının gıda endüstrisinde yer alması ile besin değerini, lezzetini ve rengini koruyan ürünler elde edilebilmektedir (Farkas vd 2000).

HHP uygulamalarının performansını etkileyen; basınç, sıcaklık, solvent tipi ve solvent konsantrasyonu gibi parametreler bulunmaktadır.

Plaza vd. (2006) İspanya’ da ‘gazpacho’ olarak bilinen bir çeşit domates çorbası olan çorbanın; karotenoid içeriği ve antioksidan kapasitesini depolama koşulları sırasında ısıl işlem ve yüksek hidrostatik basınç etkisinde (150-300 MPa, 60 ⁰C) oluşabilecek değişimini araştırmıştır. HHP uygulaması ile 40 gün boyunca +4 ⁰C’

de depolanan gazpacholarda karotenoid içeriği ve antioksidan aktivitesinin daha yüksek oranda olduğu tespit edilmiştir.

40

Çizelge 2.16 Geleneksel Olmayan (Modern) Alternatif Ekstraksiyon Metotları ile Yapılmış olan Çalışmalar

Yöntem:

(Geleneksel Olmayan)

Çalışma Materyali:

Uygulama

Koşulları: Referanslar:

Süper-kritik akışkan (SFE)

Fındık, kahve ve üzüm posası,

Süper kritik akışkan (CO2),

40-60 ⁰C, 350-500 bar

Manna vd.

2015.

Süper-kritik akışkan (SFE)

Trabzon hurması meyvesi, (Diospyros kaki L.)

Süper kritik akışkan (CO2),

40-60 ⁰C, 100-300 bar, EtOH (%5-%25), akış hızı (1-3 mL/dk), süre (30-110 dakika)

Zaghdoudi vd.

2016.

Ultrasound-destekli

Ekstraksiyon (UAE) Hindiba, 20 - 60 ⁰C, %60’lık EtOH, 0-100 W

Pradal vd.

2016.

Ultrasound-destekli

Ekstraksiyon (UAE) Üzüm meyvesi,

40 ± 2 kHz frekansında, sıcaklık parametresi sabit tutularak,

Garcia-Castello vd.

2015.

Mikrodalga-tabanlı Ekstraksiyon (MAE)

Soyulmuş portakal (Citrus sinensis) kabukları,

300-600 W, ekstraksiyon süresi (90-240 saniye), katı/sıvı oranı: 20/80

Nayak vd.

2015.

Mikrodalga-tabanlı

Ekstraksiyon (MAE) Havuç kabukları, Ev tipi mikrodalga, 850 W, 2450 MHz,

Hiranvarachat vd. 2014.

Vurgulu Elektrik Alan Uygulamaları (PEF)

Kaktüs meyvesi

(Opuntia dillenii), 3 kV/cm, 5 kJ/kg

Moussa-Ayoub vd.

2016.

Vurgulu Elektrik Alan

Uygulamaları (PEF) Domates suyu, 0.4-2 kV/cm, (5-30) titreşim

Vallverdu-Queralt vd.

(2013) Yüksek Hidrostatik

Basınç Uygulamaları (HHP)

Kırmızı meyvelerde, nar suyu,

500 MPa, 10 dakika, 50

0C; 400 MPa, 25 ⁰C, 5 dakika.

Ferrari vd.

2011.

Yüksek Hidrostatik Basınç Uygulamaları (HHP)

Domates posası, püresi

100-800 MPa, 1-30 dakika,

Strati vd.

2015.

Belgede FL A V AN OİDL ER (sayfa 47-55)