Mikrokapsüle karanfil uçucu yağının antioksidan ve antimikrobiyal etkisi üzerine farklı duvar materyal kombinasyonlarının etkisi

Abstract

Bu çalışmanın amacı farklı kabuk materyalleri kombinasyonu ile hazırlanan mikroenkapsüle karanfil uçucu yağının (KUY) antioksidan ve antimikrobiyal aktivitelerinde iyileşme sağlanıp sağlanamayacağının tespit edilmesidir. Bu amaçla maltodekstrin (M), sodyum kazeinat (S), gam arabik (G) ve jelatin (J) kullanılarak üç farklı duvar materyal formülasyonu (M:S, M:S:G ve M:S:J) hazırlanmıştır. Duvar materyal:KUY oranı 3:1 olacak şekilde hazırlanan emülsiyonlar dondurarak kurutulmuş ve toz haline getirilerek denemelerde kullanılmıştır. Elde edilen mikroenkapsüllerin karakterizasyonu yapılmış, antioksidan aktivitesi ile gıda sistemlerindeki antimikrobiyel aktivite özellikleri incelenmiştir. Karanfil uçucu yağını oluşturan bileşenler arasında öjenol (%71.86) ana fenolik bileşen olarak belirlenmiştir. En yüksek mikroenkapsülasyon etkinliği M/S (%86.22) mikrokapsüllerinde tespit edilmiştir. M/S mikrokapsülleri küresel bir yapı sergilerken, diğerleri çentikli ve kırık cam benzeri bir yapı gözlemlenmiştir. Gerçekleştirilen salınım testinde duvar materyallerin çözünürlüğünün mikroenkapsüllerin salınımına etki ettiği görülmüş ve MD/SK/J mikroenkapsülleri en düşük salınıma sahip olan mikrokapsül olarak belirlenmiştir. Antioksidan aktivite testlerinde KUY un antioksidan aktivitesinin mikroenkapsülasyon işleminden olumlu etkilendiği belirlenmiştir. Serbest formdaki KUY en yüksek antimikrobiyal etkiyi Streptococcus mutans (7 μg/mL) üzerinde gösterirken Gram negatif bakteriler ve mayalar üzerinde daha düşük bir etki saptanmıştır. M/S ve M/S/G mikroenkapsülleri birbirine yakın minimum inhibisyon konsantrasyonu değeri verirken, M/S/J mikroenkapsülleri en düşük antimikrobiyal etkiye sahip mikroenkapsül olarak belirlenmiştir. Mikrokapsül yapısındaki ve serbest formdaki KUY'un gerçek gıda sistemlerinde (vişne suyu, kayısı suyu ve tam yağlı süt) antimikrobiyal aktiviteler 24 saat boyunca takip edilmiştir. Belirlenen süre içerisinde KUY un, serbest formunun her üç gıda ortamında da tam inhibisyonu sağladığı, ancak mikroenkapsüle formun vişne ve kayısı suyu ortamlarında başarılı olduğu, bununla beraber tam yağlı sütte düşük antimikrobiyal etki gösterdiği saptanmıştır. Sonuç olarak, KUY'ın M/S ve M/S/G formülasyonları ile hazırlanan mikroenkapsüllerin M/S/J formülasyonuna kıyasla hem mikroenkapsül karakterizasyon testlerinde hem de antioksidan ve antimikrobiyal aktivitelerde daha başarılı olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Karanfil uçucu yağı, Mikroenkapsülasyon, Antioksidan, Antimikrobiyal

The purpose of present study was to determine whether improvement in antioxidant and antimicrobial activity of clove essential oil (CEO) microencapsulated by different wall material combinations could be achieved. For this purpose, maltodekstrin (M), sodium caseinate (S), gam arabic (G) and gelatine (G) were used to prepare three different wall formulations (M:S, M:S:G, M:S:G). Emulsions prepared with a wall material:CEO ratio of 3:1 were freeze-dried, powdered and used in the experiments. The characterization, antioxidant activity and antimicrobial activity properties in food system of the obtained microencapsules were investigated. Eugenol (71.86%) was determined as the major compound of clove essential oil. The highest microencapsulation efficiency was determined in M/S (86.22%) microencapsules. The M/S microencapsules exhibited a spherical structure, while the others exhibited a notched and broken glass-like structure. In the release test, it was observed that the solubility of the wall materials affected the release properties of the microencapsules and M/S/G microencapsules have the lowest release rate. In antioxidant activity tests, it was determined that the antioxidant activity of CEO was positively affected by the microencapsulation process. Clove essential oil in free form showed the highest antimicrobial activity on Streptococcus mutans (7 μg/mL), while it showed a lower effect on Gram-negative bacteria and yeasts. While M/S and M/S/G microencapsules have a minimum inhibition concentration value close to each other, M/S/G microencapsules were determined as the microencapsule with the lowest antimicrobial effect. Antimicrobial activities in real foods (cherry juice, apricot juice and whole milk) were monitored for 24 hours. It was determined that the free CEO provides complete microbial inhibition in all three food environments, while microencapsulated counterpart was successful in sour cherry and apricot juice environments, however, it had a low antimicrobial effect in whole milk at every test time of 24 h storage. As a result, it was determined that the microencapsules prepared with formulations M/S and M/S/G were better antioxidant and antimicrobial activity compared to wall material formulation of M/S/G. Keywords: Clove essential oil, Microencapsulation, Antioxidant, Antimicrobial