Moleküler modifikasyon yöntemleri ile çözünürlüğü geliştirilen patates kabuğu, ayçekirdeği küspesi ve kahve posası ekstrelerinin antioksidan etkinliklerinin belirlenmesi

Bu çalışmada, kahve posası (KP), ayçekirdeği küspesi (AÇ) ve patates kabuğu (PK) gibi klorojenik asit açısından zengin üç farklı atıktan elde edilen fenolik ekstraktların, üç farklı modifikasyon yöntemi (moleküler hibridizasyon, metilasyon ve dekarboksilasyon) ile yapısal olarak değiştirilmesi ve bu ekstraktların çeşitli model lipit ortamlarında (linoleik asit, keten tohumu yağı, tereyağ ve emülsiye aspir yağı) antioksidan etkinliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Yapılan modifikasyon işlemleriyle ekstraktların çözünürlükleri artırılmış ve lipit ortamlarında kullanım potansiyelleri değerlendirilmiştir. Çalışmada, modifiye ekstraktların toplam fenolik madde (TFM) içerikleri, UHPLC ile fenolik bileşik profili, lipofilisite derecesi ve DPPH radikal giderici etkisi analiz edilmiştir. Ek olarak, ekstraktların dört farklı lipit modelinde oksidasyonu geciktirici etkileri peroksit değeri, K232 ve K270 özgül absorbans katsayıları, linoleik asit/β-karoten ağartma yöntemi ve Rancimat cihazı ile ölçülen indüksiyon süresi gibi parametrelerle detaylı olarak incelenmiştir. Sonuçlar, moleküler modifikasyon işlemlerinin ekstraktların lipofilisitesini artırarak yağ sistemlerine uyumunu ve antioksidan aktivitesini anlamlı düzeyde geliştirdiğini ortaya koymuştur. Özellikle moleküler hibridizasyon yöntemi ile modifiye edilen ekstraktların, hem emülsiyon hem de doymamış yağ asitleri içeren sistemlerde en yüksek oksidasyon geciktirme performansını gösterdiği belirlenmiştir. Tüm ekstraktlar arasında, PK kaynaklı ekstraktların modifikasyona en iyi yanıtı verdiği ve linoleik asit ortamında en uzun indüksiyon süresi ile oksidatif stabilite sağladığı gözlenmiştir. Metilasyon işlemiyle elde edilen ekstraktların özellikle keten tohumu yağı ve tereyağ gibi sistemlerde daha iyi çözünebildiği ve bu ortamlarda daha dengeli bir antioksidan etkinlik sergilediği tespit edilmiştir. Dekarboksilasyon ise, fenolik bileşiklerin yapısında karboksil gruplarının iv uzaklaştırılmasıyla lipofilikliği artırmış; ancak bazı sistemlerde antioksidan etkide moleküler hibridizasyona kıyasla daha sınırlı başarı göstermiştir. Öte yandan, β-karoten ağartma analizlerinde, özellikle emülsiyon sistemlerinde hibridizasyonla modifiye edilen ekstraktlar en düşük renk kaybını göstererek serbest radikal gideriminde daha etkili olmuştur. Bu bulgular, fenolik bileşiklerin yalnızca içeriğiyle değil, kimyasal yapıları ve içinde bulundukları ortamla etkileşimleriyle birlikte değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir. Çalışma sonucunda, modifiye edilmiş ekstraktların doğal antioksidan olarak kullanımı açısından özellikle yağ içeren gıda ürünlerinde, işlevsel katkı maddesi olarak güçlü bir potansiyele sahip olduğu ortaya konmuştur. Ayrıca, tarımsal atıkların katma değerli ürünlere dönüştürülmesi yoluyla hem ekonomik hem de çevresel sürdürülebilirliğe katkı sağlanmıştır. Bu yönüyle çalışma, doğal antioksidan üretiminde yeni bir yol haritası sunmakta ve modifiye fenolik bileşiklerin fonksiyonel gıdalardaki kullanımına bilimsel dayanak oluşturmaktadır.

This research aimed to evaluate the antioxidant potential of phenolic extracts derived from three chlorogenic acid-rich agri-food by-products spent coffee grounds (KP), sunflower meal (AÇ), and potato peel (PK) after undergoing structural improvement through three different molecular modification techniques: molecular hybridization, methylation and decarboxylation. The modified extracts were tested across four different lipid model systems (linoleic acid, flaxseed oil, butter and emulsified safflower oil) to determine their antioxidant performance in lipid-rich environments. Analytical assessments included total phenolic content (TPC), phenolic composition via UHPLC, lipophilicity measurements, and DPPH radical scavenging activity. The antioxidant effectiveness was further evaluated through peroxide value, specific UV absorbance (K232 and K270), β-carotene bleaching assay, and induction period (Rancimat) analyses. The findings revealed that structural modifications significantly enhanced the lipophilicity and lipid compatibility of the extracts, leading to improved antioxidant function in different lipid matrices. Among all the tested extracts, those modified via molecular hybridization demonstrated the highest antioxidant activity, particularly in emulsified and polyunsaturated lipid systems, indicating strong interfacial activity and enhanced radical inhibition. Potato peel (PK) extracts responded most positively to modification, showing the longest induction times and highest oxidative stability in linoleic acid environments. Extracts modified via methylation showed moderate-to-high antioxidant activity and exhibited better solubility in flaxseed oil and butterfat systems, contributing to consistent antioxidative behavior. Decarboxylated extracts, though improved in lipophilicity, showed slightly lower radical scavenging capacity in certain vi systems compared to hybridized forms. In β-carotene bleaching assays, hybridized extracts again outperformed others, particularly in emulsified oil systems, by exhibiting the least discoloration and strongest inhibition of lipid peroxidation. These results underscore the importance of considering not only the phenolic content of an extract but also its structural configuration and interaction with lipid environments. Overall, this study demonstrates that chemically modified phenolic extracts especially those processed through molecular hybridization hold significant potential as natural antioxidants in fat based food systems. The work also contributes to the valorization of agricultural by products, offering a sustainable, cost-effective approach for clean-label functional ingredient development. By linking molecular structure to functional behavior, the study provides new insight into the design of bioactive compounds suitable for food, cosmetic, and pharmaceutical applications.