Optimization of Extraction Parameters by Response SurfaceMethodology in Handling Tea Extract From Fibrous Tea Waste

Lifli Çay Atıklarından Çay Özütü Eldesinde Yanıt Yüzey Metodolojisi ile Ekstraksiyon Parametrelerinin Optimizasyonu

Abstract

the last few years. The handled tea waste extract can be used for ice tea and teabag production as a flavor and color enhancer. Therefore,the industry needs to implement a more efficient and cost-effective extraction protocol. At this point, optimizing the extractionparameters is the main goal of the study. Eight different response factors (Extract yield-EY, color measurements L*, a*, b*, C (Chroma)and h (hue angle), total phenolic compounds-TTC, antioxidant activity by 2,2-diphenyl-1-picryl hydrazil radical (DPPH)- assay) wereused with three of process parameters (tea waste/water ratio, temperature and time) and its predictive power has been demonstrated. Inthe formed model, the mean values for eight different responses as EY, L*, a*, b*, C, h, TPC, DPPH were 2.37±0.83%, 1.42±0.35,0.77±0.51, 6.64±0.41, 96.42±5.75 mg gallic acid/100g, 49.99±21.74 mg Trolox/g, respectively. The prediction model using the availableresponses was determined to be suitable only for L* and TPC. As a result of the modeling, for the optimum estimation point, teawaste/water ratio, temperature, and time parameters were determined 8%, 94.95°C, and 60 minutes, respectively. Besides, thedesirability of the model was calculated by 0.839. Thus, the estimation of tea waste color and functionality parameters may aid in low cost tea extract production. However, the large amount of generated tea waste could be used to produce both cold tea and teabags.Keywords: Tea waste, Tea Extraction, Response Surface Methodology.

Özet

Türkiye’de yüksek miktarlarda çay üretimine bağlı olarak ortaya çıkan lifli çay atığının, ekstrakiyon işlemi ile çay özütü eldesindekiextraksiyon parametreleri son yıllarda önem kazanmaktadır. Elde edilen çay özütü ise buzlu çay üretiminde ve poşet çay üretiminderenk ve tad destekleyicisi olarak kullanılmaktadır. Bundan dolayı daha verimli ve maliyeti düşük bir ekstraksiyonun uygulanmasıendüstri açısından önemlidir. Bu noktada ise ekstraksiyon paramaterelerinin optimize edilmesi, çalışmanın ana hedefini oluşturmaktadır.Söz konusu parametrelerinden 3 tanesi (çay atığı/su oranı, sıcaklık ve süre) Yanıt Yüzey Metodolojisi kullanılarak sekiz farklı yanıtfaktörü (Ekstrakt verimi-EY, L*, a*, b*, C (Chroma) ve h (hue angle), toplam fenolik madde-TPC, antioksidan aktivite 2,2-diphenyl 1-picryl hydrazil radical (DPPH) üzerinde modellenerek tahmin gücü ortaya konulmuştur. Oluşturulan 20 deneme deseni özelindeparametrelerin değer aralıkları çay atığı/su oranı, sıcaklık ve süre için sırasıyla 0.5-10%, 50-95°C, 1-50 dakika şeklinde belirlenmiştir.Oluşturulan modelde sekiz farklı yanıt özelinde ortalama değerler ise EY, L*, a*, b*, C, h, TPC, DPPH için sırasıyla 2.37±0.83%,1.42±0.35, 0.77±0.51, 6.64±0.41, 96.42±5.75, 49.99±21.74 mg gallic acid /100g ve 35.89±17.82 mgTrolox/g şeklinde bulunmuştur.Mevcut yanıtların kullanıldığı tahminleme modeli sadece L* ve TPC için uygun olarak tespit edilmiştir. Modelleme sonucunda iseoptimum tahminleme noktası (R2 ) için çay atığı/su oranı 8%, sıcaklık, 94.95°C, süre 60 dakika olarak tespit edilmiş ve istenirliği 0.839olarak hesaplanmıştır. Böylece çay atığının ilgili değişkenler özelinde elde edilecek renk ve fonksiyonelliğinin tahmin edilmesi ilebirlikte daha az maliyet ve sürede çay özütü elde edilebilecektir. Böylece çay atığı rengi ve işlevsellik parametrelerinin tahmini, düşük maliyetli çay ekstresi üretimine yardımcı olabilir. Bununla birlikte, ortaya çıkan büyük miktardaki çay atığı hem soğuk çay hem depoşet çay üretimi için kullanılabilmektedir.