Tahıllarda spektrofotometrik toplam antioksidan kapasite tayini ve antioksidan bileşenlerin kapiler elektroforezle saptanması

Abstract

Bu tez çalışmasında toplam antioksidan kapasite tayinine olanak sağlayan Bakır(II) İyonu İndirgeme Antioksidan Kapasite? (CUPRAC) yönteminin serbest ve/veya bağlı halde bulunan polifenoller ve fenolik asitlerce zengin tahıllara uygulanması amaçlanmıştır. Spektrofotometrik CUPRAC yöntemi ilk kez buğday, arpa, çavdar gibi tahıl çeşitlerine uygulanmıştır ve bu yöntem literatürde sıkça kullanılan antioksidan kapasite tayin yöntemleri (2,2?-azinobis(3-etilbenzotiazolin-6-sülfonik asit)-persülfat (ABTS-persülfat), 2,2?-difenil-1-pikril hidrazil (DPPH)) ile karşılaştırılmıştır. Tahıl ekstre ve hidrolizatlarının CUPRAC yöntemi ile ölçülen TAC değerleri (mmol TE kg-1)sırasıyla; buğday ruşeymi (35.66±0.60) > arpa (16.81±1.25) > çavdar (14.37±0.69) > sorgum (12.31±0.3) > buğday (10.13±0.55) > yulaf (7.41±0.38) olarak bulunmuştur. Bunun yanı sıra, kapiler elektroforez (CE) yöntemi kullanılarak tahıllarda mevcut olan fenolik antioksidanlar tespit edilip içerikleri µg/g cinsinden belirlenmiştir. Tahıl örneklerinde sinapik, gentisik, ferulik, pkumarik, vanilik ve 4-hidroksibenzoik asit tespit edilmiştir. Fenolik antioksidanlar arasında baskın tür olarak ferulik asit belirlenmiştir. Tahılların CE yöntemiyle ölçülen TAC değerleri (mmol TE kg-1) sırasıyla; buğday ruşeymi(15.89±1.7) > çavdar (8.47±0.45) > sorgum (7.16±0.85) > arpa (5.45±0.34) olarak bulunmuştur. Özellikle tahıl gibi örneklerde fenolik bileşiklerin hem serbest hem bağlı halde bulunması sebebiyle ayrı ayrı ekstraksiyon ve hidroliz işlemlerinin uygulanması, analiz süresi ve zorluğu, ekstraksiyon koşullarının optimizasyonu vb. durumlardan dolayı analiz için dezavantaj oluşturmaktadır. Bu eksiklikten yola çıkılarak gıda örneklerinin toplam antioksidan kapasitesini doğrudan tayin etmek için literatürdeki antioksidan kapasite tayin yöntemlerinin öğütülmüş katıörneklere uygulanabilmesini öngören bir işlem olan ?QUENCHER? (QUick, Easy, New, CHEap and Reproducible) yaklaşımı bu tez çalışmasında CUPRAC yöntemine adapte edilmiştir. QUENCHER yaklaşımı bağlı fenollerin çözünürlüğünü, TAC reaktifleriyle içiçe dengeler oluşturan redoks reaksiyonlarıaracılığıyla kolaylaştırır. ?QUENCHER-CUPRAC Yöntemi? olarak adlandırılan bu yöntemin reaksiyon süresi ve çözücü seçimi gibi çalışma parametreleri optimize edilerek, geliştirilen yöntem bazı tahıl örneklerine uygulanmıştır. QUENCHER-CUPRAC yöntemi ile elde edilen TAC değerleri literatürde mevcut QUENCHER prosedürü (ABTS ve DPPH reaktifleri kullanılarak) ilebulunan değerlerle karşılaştırılmıştır ve sonuçlar mmol troloks eşdeğeri (TE) kg-1)cinsinden hesaplanmıştır. Tahıl örneklerinin QUENCHER-CUPRAC yöntemi ile ölçülen TAC değerleri (mmol TE kg-1) sırasıyla; buğday ruşeymi (40.22±1.86) > arpa (26.35±0.61) > çavdar (16.21±0.25) > sorgum (13.55±0.55) > buğday (13.44±0.46) > yulaf (10.46±0.23) olarak bulunmuştur. QUENCHER-CUPRAC yöntemi ile diğer QUENCHER prosedürlerine oranla daha yüksek TAC değerleri elde edilmiştir.

In this thesis study, it was aimed to apply the cupric ion reducing antioxidant capacity (CUPRAC) assay -enabling total antioxidant capacity (TAC) determination of biological fluids, food materials and plant extracts- to cereals rich in polyphenols and phenolic acids in free or bound forms. The spectrophotometric CUPRAC method developed in our analytical chemistry laboratories was applied for the first time to cereals like wheat, barley, and rye, and this method was compared to the widely used TAC determination methods such as ABTS: 2,2?-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) and DPPH (2,2?-diphenyl-1-picrylhydrazyl). TAC (mmol TE kg-1)values of cereal extracts and hydrolysates measured by CUPRAC method were found in the following order; wheat germ (35.66±0.60) > barley (16.81±1.25) > rye (14.37±0.69) > sorghum (12.31±0.3) > wheat (10.13±0.55) > oat (7.41±0.38). In addition, phenolic antioxidants present in acereals were detected and quantified (in µg/g units) with capillary electrophoresis (CE). Phenolic compounds such as sinapic, gentisic, ferulic, p-coumaric, vanillic and 4-hydroxybenzoic acid have been identified in the cereal samples. The most abundant phenolic compound present in the cereal samples was ferulic acid. TAC (mmol TE kg-1)values of cereal samples measured by CE method were found in the following order; wheat germ (15.89±1.7) > rye (8.47±0.45) > sorghum (7.16±0.85) > barley (5.45±0.34).The presence of polyphenols in free and bound forms in complex samples like cereals gives rise to disadvantages in their analysis such as application of different extraction and hydrolysis procedures, length and difficulty of analysis, optimization of extraction conditions, etc. Arising from this inadequacy, the ?QUENCHER? (QUick, Easy, New, CHEap and Reproducible) method of TAC determination directly applicable to finely ground solid foodstuffs (cereals, vegetables and fruits, etc.) has been adopted to the CUPRAC antioxidant assay. The QUENCHER approach facilitates solubility of bound-phenolics in coexisting equilibria with redox reactions using TAC reagents. The operation principles of this so-called ?QUENCHER-CUPRAC? method such as reaction time and solvent selection have been optimized, and the developed method was xiv applied to certain cereal samples (wheat germ, sorghum, barley, rye, wheat and oat). The TAC values found with the QUENCHER-CUPRAC method were compared to those found by other similar methods in the literature (QUENCHER-ABTS and -DPPH), and the results calculated as mmol trolox equivalents (TE) per kg. TAC (mmol TE kg-1) values of cereal samples measured QUENCHER-CUPRAC method were found in the following order; wheat germ (40.22±1.86) > barley (26.35±0.61) > rye (16.21±0.25) > sorghum (13.55±0.55) > wheat (13.44±0.46) > oat (10.46±0.23). TAC values found by the QUENCHER-CUPRAC method higher than other QUENCHER procedures.