Aronya (Aronia melanocarpa) pestili üretiminde yanıt yüzey yöntemi ile bileşen optimizasyonu: Fizikokimyasal özellikleri ve in vitro biyoerişilebilirliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yeni bir formülasyon olarak sakkaroz ve stevya ile üretilen aronya pestilinde vakumla kurutma proses koşullarının yanıt yüzey yöntemi kullanılarak optimize edilmesi ve elde edilen ürünlerin toplam fenolik madde (TFM), toplam antioksidan kapasite (TAK) miktarlarının ortaya konularak, bu biyoaktif özelliklerin in vitro gastrointestinal sindirim süreci boyunca incelenmesi ve biyoerişilebilirliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Üretim koşullarının optimizasyonu için Box-Behnken deney tasarımı kullanılmış olup; bağımlı değişkenler TFM ve TAK (DPPH, CUPRAC, FRAP yöntemleri ile); bağımsız değişkenler ise sırasıyla kurutma sıcaklığı (60-70°C), vakum miktarı (200-300 mbar) ve pestil kalınlığı (2-4 mm) olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte bağımlı değişkenler ayrıca mide ve bağırsak sindirimi süreçlerinde analiz edilmiştir. Aronya meyvesi, pestil ürününe işlendiğinde genel olarak L*, a*, b*, Kroma ve Hue değerlerinde artış gözlenmiştir (p<0,05). Vakumla kurutma işleminin, TFM, TAK ve TMA üzerine olan etkisi fenolik bileşiklerin stabilitesine, gıda matrisinin fiziksel özelliklerine ve uygulanan parametrelere bağlı olarak değişim göstermiştir. Taze Aronya meyvesinin sindirim öncesi toplam fenolik madde (TFM) ve toplam antioksidan kapasite (TAK) değerleri, pestil örneklerine kıyasla daha yüksektir. Mide sindirimi sonrasında, hem taze Aronya meyvesinde hem de tüm pestil örneklerinde TFM miktarı azalmış, ancak bağırsak sindirimi sonrasında artış göstermiştir (p<0,05). Benzer bir şekilde, taze aronya meyvesinin TAK değerleri de mide sindirimi ile azalmış, fakat bağırsak sindirimi sonrasında artmıştır (p<0,05). Pestil örneklerinde ise DPPH değerleri mide sindirimi sonrasında azalmış, bağırsak sindirimi sonrasında artış göstermiştir. Buna karşın, CUPRAC ve FRAP değerleri pestillerde bağırsak sindirimi sonrasında da düşüş göstermeye devam etmiştir (p<0,05). Pestillerin sindirim öncesi toplam fenolik madde (TFM) içerikleri, 172,61-183,00 mg GAE/100 g k.a arasında değişim göstermiştir. Antioksidan kapasite parametreleri açısından değerlendirildiğinde, DPPH değerleri 46,45-51,39 µmol Troloks/g k.a, CUPRAC değerleri 209,07-391,95 µmol Troloks/g k.a ve FRAP değerleri 153,47-187,42 µmol Troloks/g k.a aralığında değişim göstermiştir. Mide sindirimi sonrasında pestilerdeki TFM değişimi 113,44-109,25 mg GAE/100 g k.a arasında, bağırsak sindirimi sonrası 166,57-139,73 mg GAE/100 g k.a değişiklik göstermiştir. Sindirim sonrası toplam antioksidan kapasite (TAK) değerleri, mide ve bağırsak sindirimi sonrasında önemli değişiklikler göstermiştir. Mide sindirimi sonrası DPPH yöntemi ile belirlenen TAK değerleri 2.53-2.92 µmol Troloks/g kuru ağırlık aralığında iken, bağırsak sindirimi sonrasında bu değerler 45.05-26.87 µmol Troloks/g kuru ağırlık arasında değişmiştir. CUPRAC yöntemi ile belirlenen TAK değerleri ise, mide sindirimi sonrası 104.68-241.71 µmol Troloks/g kuru ağırlık, bağırsak sindirimi sonrasında ise 53.13-104.20 µmol Troloks/g kuru ağırlık aralığında bulunmuştur. FRAP yöntemi ile elde edilen TAK değerleri mide sindirimi sonrasında 61.88-106.70 µmol Troloks/g kuru ağırlık, bağırsak sindirimi sonrasında ise 40.56-97.30 µmol Troloks/g kuru ağırlık arasında değişim göstermiştir. Yanıt yüzeyi yöntemi kullanılarak yanıtlar (TFM, TAK ve in-vitro biyoyararlanım) ile değişkenler arasındaki ilişki, yüksek R2 değerlerine sahip indirgenmiş kuadratik, indirgenmiş kübik ve 2FI modellerine en iyi şekilde uymuştur. Yapılan duyusal analizde sonuçlar istatiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Elde edilen pestillerin biyoaktif özelliklerini belirleyerek, farklı kurutma parametrelerinin polifenoller ve antioksidan kapasite üzerindeki biyoyararlanım etkisi belirlenmiş ve üretilen pestillerin sağlıklı bir atıştırmalık olarak değerlendirilme potansiyeli araştırılmıştır.

In this study, the aim was to optimize the vacuum drying process conditions for Aronia pestil, produced with sucrose and stevia as a new formulation, using the response surface methodology (RSM), and to evaluate the total phenolic content (TPC) and total antioxidant capacity (TAC), levels of the resulting products. Furthermore, the bioactive properties of these products were analyzed throughout the in vitro gastrointestinal digestion process to determine their bioaccessibility. The optimization of production conditions was carried out using a Box-Behnken experimental design, where the dependent variables were TPC and TAC (measured by DPPH, CUPRAC, and FRAP methods), and the independent variables were drying temperature (60-70°C), vacuum pressure (200-300 mbar), and pestil thickness (2-4 mm). Additionally, the dependent variables were analyzed during the gastric and intestinal digestion processes. When Aronia berries are processed into pestil products, significant increases in L*, a*, b*, Chroma, and Hue values were observed (p<0.05). The effect of vacuum drying on TPC, TAC, and TMA varied depending on the stability of phenolic compounds, the physical properties of the food matrix, and the applied parameters. The total phenolic content (TPC) and total antioxidant capacity (TAC) values of fresh Aronia berries before digestion were higher compared to pestil samples. After gastric digestion, the TPC decreased in both fresh Aronia berries and all pestil samples, but increased after intestinal digestion (p<0.05). Similarly, the TAC values of fresh Aronia berries decreased after gastric digestion but increased after intestinal digestion (p<0.05). In pestil samples, DPPH values decreased after gastric digestion but increased after intestinal digestion. However, CUPRAC and FRAP values continued to decrease after intestinal digestion in the pestil samples (p<0.05). The total phenolic content (TPC) of the pestils prior to digestion ranged between 172.61 and 183.00 mg GAE/100 g dry weight. In terms of antioxidant capacity parameters, DPPH values ranged from 46.45 to 51.39 µmol Trolox/g dry weight, CUPRAC values ranged from 209.07 to 391.95 µmol Trolox/g dry weight, and FRAP values ranged from 153.47 to 187.42 µmol Trolox/g dry weight. After gastric digestion, the TPC in the pestils ranged from 113.44 to 109.25 mg GAE/100 g dry weight, while post-intestinal digestion, it ranged from 166.57 to 139.73 mg GAE/100 g dry weight. Significant changes in total antioxidant capacity (TAC) were observed after both gastric and intestinal digestion. Following gastric digestion, TAC values determined by the DPPH method ranged between 2.53 and 2.92 µmol Trolox/g dry weight, while post-intestinal digestion these values ranged between 45.05 and 26.87 µmol Trolox/g dry weight. TAC values determined by the CUPRAC method were between 104.68 and 241.71 µmol Trolox/g dry weight after gastric digestion and between 53.13 and 104.20 µmol Trolox/g dry weight post-intestinal digestion. TAC values obtained using the FRAP method ranged from 61.88 to 106.70 µmol Trolox/g dry weight after gastric digestion, and from 40.56 to 97.30 µmol Trolox/g dry weight post-intestinal digestion. The relationship between responses (TPC, TAC, and in vitro bioavailability) and variables was best explained by reduced quadratic, reduced cubic, and 2FI models with high R² values using the response surface methodology. The sensory analysis results were not found to be statistically significant. By determining the bioactive properties of the produced pestils, the effect of different drying parameters on the bioavailability of polyphenols and antioxidant capacity was assessed, and the potential of the produced pestils to be evaluated as a healthy snack was explored.