Klorogeenihapon analytiikka ja rikastaminen perunankuoresta

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Kajaanissa kesällä 2016 Oulun yliopiston Kajaanin yliopistokeskukseen kuuluvassa Mittaustekniikan yksikössä. Työ liittyi hankkeeseen, jonka tarkoituksena on perunateollisuudesta tarpeettomaksi jäävien perunankuorijätteiden sisältämien yhdisteiden hyödyntäminen. Hankkeen yhtenä tavoitteena on etsiä perunankuorijätteiden raaka-aine-, prosessointi- ja uuttomahdollisuuksia klorogeenihapon rikastamiseen, joka on opinnäytetyöni aiheena.

Tavoitteena oli tutkia klorogeenihapon rikastamista perunankuoresta menetelmillä, joita tulevaisuudessa voidaan hyödyntää teollisuudessa. Tarkoituksena oli löytää ne käsittelymenetelmät perunalle, jotka edesauttavat klorogeenihappopitoisuuden säilymistä ja rikastamista perunankuorimassassa. Nestekromatogafinen analyysimenetelmä, jota käytettiin klorogeenihappojen määrittämiseen tuhtkimusnäytteistä validoitiin. Perunankuorimassan esikäsittelymenetelmänä testattiin erilaisia sulatus- ja kuorintamenetelmiä. Klorogeenihapon erottamiseen kuorimassasta tutkittiin elintarvikesovelluksissa hyväksyttäviä vesi- ja etanoliliuoksia. Vertailumenetelmänä käytettiin hapanta metanoliuuttoa, joka on tunnetusti tehokas ja yleisesti käytetty tekniikka fenolisten yhdisteiden uutossa. Klorogeenihapon rikastamista perunankuorimassauutteista tutkittiin pylväskromatografisilla ja kryokonsentraatioon sekä alipainehaihdutukseen perustuvilla tekniikoilla.

Tulosten perusteella paras säilyvyys klorogeenihapolle saadaan, kun kuorinta suoritetaan puolikypsälle perunalle. Pakastetun perunankuorimassan sulatuksessa mikroaaltouunin käyttö oli tutkituista menetelmistä säilyvyyden kannalta paras vaihtoehto. Validoinnissa saatujen parametrien perusteella voidaan todeta käytetyn HPLC-analyysimenetelmän olevan hyvin soveltuva käyttötarkoitukseensa. Sen sijaan klorogeenihapon konsentrointimenetelmät kaipaisivat vielä lisätutkimuksia, jotta löydetään teollisuusprosessissa parhaiten hyödynnettävä menetelmä.

This thesis was done in the University of Oulu, Kajaani University Consortium, Unit of Measurement Technology during the summer of 2016. This work was linked to a project which has a purpose to exploit valuable compounds in potato peel waste produced in the potato industry. The subject of the project is to search for possibilities in different type of potato peel raw materials and processing for enrichment of chlorogenic acid, which is the main subject of my thesis.

The purpose of this thesis was to investigate whether it is possible to enrich the chlorogenic acid from potato peels using methods that could be utilized in the industry in the future. The aim was to find those treatment methods for potatoes, which will contribute to the preservation of the chlorogenic acid content in potato peels. Pretreatment methods were studied in a variety of melting and peeling applications. The second aim was to find a food applicable extraction solutions (water and ethanol) for sample processing, whereas acidic methanol was used a reference solvent for quantitative analysis of chlorogenic acid. The method, which was used in the determination of chlorogenic acid was validated.

Results showed that the best stability of chlorogenic acid was obtained when the peeling was done to a medium rare potato. Using a microwave oven to melt frozen potato peel was the best studied method for extending preservation time of chlorogenic acid. On basis of the results obtained in the validation, it can be said that the used HPLC method was valid and reliable for determination of chlorogenic acid. More research is needed to find an efficient enrichment method of chlorogenic acid from potato peels that could be applied to the industrial scale.