Theses supervised by Prof. Dr. Beraat Özçelik

Bakers yeastSour doughFruits+1

Kara havuç, kırmızı pancar, nar ve çileğin ekşi maya ekmeklerinde starter kültür kaynağı olarak değerlendirilmesi

In this study, investigations were carried out on the development of sourdough, derived from various fruits and vegetables, for the production of sourdough bread that meets the consumers demand for natural, tasty and healthy food. Strawberry, pomegranate, black carrot and red beet were preferred as starter culture source in preparation of sourdough. Sourdough preparation carried out in three-stage based on traditional procedure. For determining characteristics of sourdough; pH, total titratable acidity, lactic acid bacteria and yeast count analysis were performed. In evaluation of bread properties; bake loss, specific volume, color characteristic, moisture, pH, water activity and textural analysis were achieved. Furthermore, sensory analysis was conducted to determine consumer preferences in choice of bread. pH and total titratable acidity value of preferment used in sourdough preparation, varied according to substrate source (p<0.05). pH value ranged between 3.58 which is average value for pomegranate and 5.08 which is the pH of red beet. Titratable acidity was lowest for red beet (4.53 ml) and highest for black carrot (7.93 ml). Lowest pH value (5.15) for Dough I was measured in pomegranate samples as in used preferment. The titratable acidity of Dough I was found between 2.37 and 4.97 ml for red beet and pomegranate, respectively. Amoung the Dough I samples , the highest yeast counts (6.0*105 cfu/g) were determined for strawberry and the highest count of lactic acid (7.8*104 cfu/g) were obtained in the black carrot while the lowest cell counts were obtained in pomegranate samples. Afterwards refreshments steps, the measured pH and titratable acidity did not vary according to substrate for Sourdough III (p<0.05). pH and titratable acidity values were found between 3.90 (red beet) and 4.08 (pomegranate); 14.07 (strawberry and pomegranate) and 14.83 (red beet), respectively. Among the Sourdough III samples, the highest yeast counts (1.8*106 cfu/g) were determined for strawberry and the highest count of lactic acid (1.4*108 cfu/g) were obtained in the red beet while the lowest cell counts were obtained in black carrot samples. In this study, the addition level of sourdough and type of substrate, used as a starter culture source in sourdough preparation, did not led to significantly variation in bake loss (p<0.05). In wheat bread (control bread) and sourdough bread samples, loss of moisture during baking was found between 14.00 % (20 % strawberry sourdough usage) and 16.07 % (control and 10 % strawberry sourdough usage). For specific volume, sourdough bread samples prepared with 30 % black carrot sourdough had lowest value (6.19 ml/g) while control bread without sourdough application had highest value (7.58 ml/g). Sourdough application provides differentation in color properties of bread crumb and crust. In bread samples, the lighter color of crumb and crust structure was achieved with sourdough utilization. The parameter L* (lightness) value of bread crumb ranged between 71.17 which is average value for % 30 pomegranate sourdough usage and 76.20 which is for control bread. Sourdough breads prepared with pomegranate sourdough had the lowest parameter L* value (73.08). In case for bread crust, the L* parameter value was found between 44.41 (% 10 strawberry sourdough usage) and 54.89 (% 20 strawberry sourdough usage). The source of substrate did not significantly effect the parameter a* (redness) value of bread crumb whereas the addition of sourdough led to significantly increase in the parameter a* value of bread crust (p<0.05). The highest a* value (17.97) was observed in the sample prepared with %30 addition of sourdough originated from black carrot. The parameter b* (yellowness) value ranged from 23.69 (S-10) to 30.91 (RB-10 and S-20) in crust while in crumb from 12.24 (P-20) to 13.39 (BC-30). Moisture content of bread samples on first day was measured between 33.61 % (30 % strawberry sourdough usage) and 34.69 % (10 % strawberry sourdough usage) while afterwards the storage, a decrease in moisture content was observed.The moisture content of bread samples on the end of the storage ranged from 32.48 % (BC-30) to 34.19 % (RB-10). End of the storage black carrot originated sourdough samples exhibited lowest moisture content (33.07 %) in which maximum moisture loss occurred through storage. In terms of sourdough application, the highest moisture content change (2.64 %) observed in bread prepared with 30 % sourdough application. The water activity (aw) of control bread and sourdough bread was found to 0.94 in all samples and did not change throught storage. Fruits and vegetables, used in sourdough preparation, leads to differentiation in pH value of bread and also there was a decline in pH values with incremental sourdough application (p<0.05). The lowest value (5.05) was determined in bread prepared with 30 % red beet sourdough while this value was found in control bread as 5.58. Besides with storage a decrease in pH values was observed. Neither substrate type nor addition level of sourdough leaded to significantly variation in pH change throughout storage (p<0.05) Nevertheless, maximum change (%) was observed within the sourdough breads prepared by %30 application. In consequence of texturel analysis it was determined that firmness of bread was significantly varied depending on origin of sourdough and level of use (p<0.05). Firmer bread crumb was achieved with incremental sourdough application irrespective of sourdough variety. Firmness of bread on first day was determined between 217.90 (g) for control bread and 449.12 (g) for sourdough bread prepared with 30 % black carrot sourdough. Throughout to storage, change in firmness did not significantly vary in terms of utilization ratio or substrate type (p<0.05); yet black carrot-originated sourdough breads exhibited higher firming rate and significantly different from control bread As a result of sensory analysis carried out for bread samples, sourdough bread prepared with 10 % strawberry sourdough application exhibited highest score (41.10). In respect of sourdough addition, %10 sourdough application resulted in higher score (40.10) than control bread. The addition of sourdough provided an increase of the score in several attributes such as taste, odour and color whereas control bread was preferred mainly in respect to texture and appearance.Considering fruits and vegetables, strawberry sourdough breads had the highest score (38.30); followed by pomegranate (37.50), red beet (37.30) and black carrot (36.37). The exquisite flavour of strawberry provided to exhibit prominent taste and odour features in sourdough breads.

Ayça Ayfer Paslı

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

Gıda endüstrisiKekKek hamuru+2

Gıda atığı olan vişne, nar, kabak ve kayısı çekirdeklerinin kek üretiminde değerlendirilmesi

Gıda Endüstrisinde atık olarak ortaya çıkan bu zengin bileşimlerin geri dönüşümü gıdaların besinsel içeriklerinin arttırılması amacı ile ürün reçetelerine dahil edilerek gerek sağlıklı fonksiyonel ürünlerin üretimi gerekse çevre kirliliğinin azaltılması açısından önem kazanmaktadır. Bu çalışmada ülkemizde meyve suyu, reçel üretimlerinde kullanılan vişne, nar, kayısı ve balkabağı çekirdek unlarının buğday unun reolojik özellikleri üzerine etkileri incelenmiş, ayrıca kek üretiminde un ikamesi olarak kullanılarak kekin tekstürel ve duyusal özellikleri üzerine olan etkileri belirlenmiştir. Bu amaçla bileşim, reolojik, fiziksel,tekstürel ve duyusal analizler yapılmıştır. Nem içerikleri 6,78%(nar çekirdeği unu) ve 10,63% (buğday unu) ,kül miktarları 0,65% (buğday unu) ve 5,75% (kabak çekirdeği unu) arasında değişkenlik göstermektedir. En yüksek yağ miktarı %27,36 oranıyla vişne çekirdeği ununda tespit edilmiştir. Literatür araştırmalarına istinaden kayısı ve kabak çekirdeği yüksek oranda yağ içermesine rağmen bu çalışmada 15,21%(kabak çekirdeği unu) and 10,33%(kayısı çekirdeği unu) olarak bulunmuştur, bu farklılık çekirdek unu üretim aşamasında yağ ayırma işleminin uygulanmasından kaynaklanmaktadır. Kayısı çekirdeği unu yaklaşık %50, kabak çekirdeği ve vişne çekirdeği unları ise %45, nar çekirdeği unu %22,37 oranlarında protein ihtiva etmektedir. En yüksek karbohdirat içeriği ise %56,31 ile nar çekirdeği ununda bulunmaktadır. Ekstensograf, farinograf ve mixolab analizleri ile değerlendirilen hamur reoloji analizleri 5%,10% ve 15% oranlarında buğday unu ikamesi ile yürütülmüştür. 10% vişne çekirdeği unu ve 15% nar çekirdeği unu ikameleri su kaldırma kapasitesinde düşüş meydana getirmiştir. Kabak çekirdeği unu ve kayısı çekirdeği unu 15% oranında dahi su kaldırma kapasitesini etkilememiştir. Su kaldırma kapasitesi ve kompozisyon analizinde korelasyon tespit edilememiştir, bu durum ürün bileşiminde bulunan diyet lif, hemiselüloz ve protein karakterizasyonunun farklılığında kaynaklandığı öngörülmektedir. 45, 90 ve 135. dakikalardaki ekstensogram diyagramları değerlendirildiğinde hamur reolojisinde değişimler gözlenmiştir. Kabak çekirdeği ve nar çekirdeği unları maksimum direnci arttırma yönünde etki gösterirken vişne çekirdeği ve kayısı çekirdeği unları maksimum direnci düşürmüştür. Tüm meyve çekirdeği unları uzayabilme yeteneğini düşürücü yönde etki yapmıştır. Kek hamurunda analizlenen hava tutma kapasitesi meyve çekirdeği unu ilavesi ile herhangi bir değişim göstermemiştir. Tüm meyve çekirdekleri asidik etki göstermiş ve hamur pH'sını düşürmüştür. Kabak çekirdeği unu kek hacminde düşüş meydana getirirken diğer çekirdek unları kek hacmi üzerine olumlu yada olumsuz etki göstermemiştir. Fırın kaybı tüm keklerde hemen hemen aynıdır. 9 Puanlı Hedonik duyusal değerlendirme sonuçları doğrultusunda 5% vişne çekirdeği keki kontrol keki ile benzer puanlar almıştır. Nar çekirdeği unu ilavesi kek kabuk ve iç rengini değiştirmiş, 10% oranının üzerinde kekte çıtır yapılar hissedilmiştir, bu yapı genel değerlendirme ve satın alma eğişimi puanlarının düşmesinde etkili olmuştur. Kabak çekirdeği unu 10% oranına kadar kabul edilebilir bulunmuştur. Bu dozajın üzerinde yabancı tat ve yeşilimsi renk oluşumu gözlenmiştir. 5% kayısı çekirdeği unu kabul edilebilir skorlar almıştır. Bu oranın üzerinde ürüne kattığı karakteristik aroma tüketici tarafından beğenilmemiştir, 15% oranında satın alma eğilimi "Kesinlikle satın almam" olarak puanlanmıştır. Raf ömrü süresince vişne çekirdeği, nar çekirdeği, kabak çekirdeği kekleri kontrol keki ile kıyaslandığında kek sertliğini düşürme yönünde etki göstermiş, kayısı çekirdeği ununun ise etkisi tespit edilmemiştir. Vişne çekirdeği, kayısı çekirdeği, kabak çekirdeği kekleri kontrol keki ile kıyaslandığında kek elastikiyetini düşürmüş, nar çekirdeği ise değiştirmemiştir. 5,10,15 meyve çekirdeği ilavesi raf ömrü süresinde kekin su aktivitesi ve nem değerlerinde önemli değişiklik yaratmamıştır.

Halide Ezgi Tuna

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

AntioksidanlarHurmaMeyve çekirdeği

Endüstriyel bir atık olarak hurma çekirdeği; kavurma prosesinin hurma çekirdeği unu ve hurma çekirdeği kahvesinin antioksidan kapasitesi üzerine etkisi

Hurma, insanoğlunun yetiştirdiği en eski bitkilerden biridir. Kuzey Afrika ve Orta Doğu bölgelerinin ekonomisinde çok eski zamanlardan beri büyük rol oynar. Amerika'ya İspanyollar tarafından 19. yüzyılın başlarında getirilmiş ve Meksika civarında yetiştirilmiştir. Türkiye'de, Batı ve Güney Anadolu ve Akdeniz bölgesinde yetiştirilmekte ve yurdumuzun her bölgesinde yüksek miktarlarda tüketilmektedir. İlk defa Basra Körfezi'nde yetiştirildiği tahmin edilen hurma bitkisi, yaklaşık 18-24 m boyundadır. Meyveleri sarımsı kahve renkli, dış kabuk sarımsıdır. Orta kısım etli ve şeker bakımından zengindir. Çekirdeği silindirik, sert ve bir yüzü boyunca derin olukludur. Hurma çekirdeği çok zengin bir gıda lifi, fenolik madde ve antioksidan kaynağıdır. Çekirdekler beslenmede potansiyel ucuz lif ve antioksidan kaynağı olarak düşünülebilir. Bu itibarla tohumlar fonksiyonel gıda katkı maddesi olarak kullanılabilmektedirler. Araplarda çekirdekler öğütülüp kafeinsiz kahve olarak tüketilmektedir. Bunun dışında çekirdekler atık olarak kabul edilmekte ve hayvan yemi olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, mebrum türü hurma çekirdeğinin fenolik içeriği ve antioksidan kapasitesi incelenmiş ve aynı tür hurma çekirdeklerinin, farklı sürelerde kavurulup, öğütülmesiyle elde edilen kahvelerin ve bu kahvelerden elde edilmiş brewlerin (kahvelerin pişirilip telvesinden ayrılmış sulu kısmı) fenolik içeriği ve antioksidan kapasitesinin nasıl etkilediği araştırılmıştır. Bu amaç doğrultusunda Türkiye'de en çok tüketilen ve endüstriyel anlamda kullanılan mebrum türü hurmanın çekirdekleri kullanılmıştır. Çekirdekler hearthware precision coffee roaster yardımıyla sabit sıcaklıkta (200 0 C) 5,10 ve 15 dakika kavrularak öğütülmüştür. Kavurma işlemi uygulanmadan, un haline getirilmiş çekirdekler ve farklı sürelerde kavrulmuş çekirdek örneklerinin fenolik madde içerikleri ve antioksidan aktiviteleri çeşitli metotlar ile tespit edildikten sonra biyoyararlılığı incelenmiştir. Çalışmada kullanılan örneklerinin toplam fenolik madde ve toplam antioksidan aktivite tayinleri için uygulanan metotlarda kullanılmak üzere ekstratlar hazırlanmıştır. Uygun çözgen sisteminin hazırlanmasında literatürdeki çalışmalar esas alınarak %80'lik etanol kullanılmıştır. Örneklerin toplam fenolik madde içerikleri Folin-Ciocalteu yöntemi kullanılarak belirlenmiş ve sonuçlar mg gallik asit / 100 g kuru madde cinsinden ifade edilmiştir. Analiz sonunda hurma çekirdeği unu örneklerinin ortalama toplam fenolik madde miktarı 3616.1 mg GAE / 100 g kuru madde olarak tespit edilmiştir, hurma çekirdeği unundan elde edilmiş brew de ise ortalama 635.55 mg GAE / 100 g toplam fenolik madde bulunmuştur. 5, 10 ve 15 dk. kavurma işlemi uygulan çekirdeklerde sırasıyla 3237.12, 2080.93, 1583.66 mg GAE / 100 g kuru madde tespit edilmiştir. Bu çekirdeklerden, geleneksel Türk kahvesi yöntemi ile elde edilen kahvelerin, telvesi süzüldükten sonra kalan sulu kısımına, çekirdeklerden ne kadar fenolik madde geçişi olduğunu analiz etmek amacıyla hazırlanan brewlerde ise 334.20, 102.39, 85.08 mg GAE / 100 g kuru madde bulunmuştur. Toplam antioksidan aktivitesi tayininde DPPH ve CUPRAC yöntemleri kullanılmış̧ ve örneklerin antioksidan aktivitesi troloks eş değerliği antioksidan kapasite (TEAC) cinsinden ifade edilmiştir. DPPH metodu ile analiz sonuçlarında, kavrulmamış hurma çekirdeği örneklerinin ortalama toplam antioksidan kapasitesi 10315.06 g TEAC / 100 g kuru madde, kavrulmamış hurma çekirdeği brewlerinin ise 5131.56 g TEAC / 100 g kuru madde bulunmuştur. 5, 10 ve 15 dk kavrulmuş hurma çekirdeklerinin sırası ile ortalama sonuçları 5343.04, 4902.52, 3858.26 g TEAC / 100 g kuru madde iken bu çekirdeklerden elde edilen brewlerin sonuçları ortalama olarak 356.12, 86.52, 40.27 g TEAC / 100 g kuru madde bulunmuştur. CUPRAC metodu ile analiz sonuçlarında, kavrulmamış hurma çekirdeği örneklerinin ortalama toplam antioksidan kapasitesi 18514.19 g TEAC / 100 g kuru madde, kavrulmamış hurma çekirdeği brewlerinin ise 2313.62 g TEAC / 100 g kuru madde olarak bulunmuştur. 5, 10 ve 15 dk kavrulmuş hurma çekirdeklerinin sırası ile ortalama sonuçları 9189.92, 6275.11, 3919.6 g TEAC / 100 g kuru madde iken bu çekirdeklerden elde edilen brewlerin sonuçları ortalama olarak 945.71, 336.60, 247.80 g TEAC / 100 g kuru madde bulunmuştur. Yapılan analizler arasındaki korelasyon katsayıları hesaplanmış ve istatistiksel olarak önem dereceleri incelenmiştir. Kavrulmuş ve kavrulmamış hurma çekirekleri örneklerinde bulunan fenoliklerin biyoyararlılığı in vitro sindirim metodu kullanılarak mide ve ince bağırsak sindirimi fizyokimyasal ve biyokimyasal anatomi simüle edilerek incelenmiştir. İnsan ve hayvan gibi organizmalarda yapılan araştırmalar karmaşıklık, pahalılık ve etik sebeplerden dolayı tercih edilmemektedir. Diğer yandan, in-vitro metodu labaratuvar ortamında hızlı ve basit yöntem sunarak, değerlendirme olanağı sağlamaktadır. PG, IN, OUT fraksiyonları elde edilerek; toplam fenolik madde ve toplam antioksidan kapasitesi (DPPH ve CUPRAC) analizleri her bir fraksiyona uygulanmıştır. "Başlangıç" değeri sindirim öncesini, "PG (Post-gastric) mide çıkışını, "IN" ince bağırsağa geçen kısmı,"OUT" kolona geçen kısmı ifade etmektedir. Her cinsin % geri kazanım değerleri toplam fenolik madde ve toplam antioksidan kapasitesi analizleri sonuçlarına göre hesaplanmıştır. Genellikle, PG farksiyonlarının toplam fenolik içeriği ve antioksıdan kapasiteleri, IN ve OUT değerlerinden daha yüksek bulunmuştur. Bunun sebebi ise, mide ortamının asitliği polifenolik bileşikleri dengelemesi ve stabilize etmesidir. Çalışma sonunda, hurma çekirdeğinin literatürdeki sonuçlarıyla orantılı olarak yüksek fenolik içeriğine sahip olduğu görülmektedir. Ancak bu yüksek içerik kavurma işleminden etkilenmekte ve antioksidan kapasitesi ile fenonik madde içeriğinde azalmalar olmaktadır. Çekirdeklerden daha düşük sonuçlar veren brewlerde de kavurma sonucu toplam fenolik madde miktarında ve antioksidan kapasitesinde azalmalar olmaktadır.

Hatice Merve Kılıç

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

Influence of emulsifier type on the stabilization of palm olein double emulsion (W/O/W)-based delivery systems for reduced calorie foods

In this study, W/O/W double emulsion system is studied comparing the natural emulsifiers with synthetic ones to form a stable palm-based double emulsion which will be latter applied in bakery products to reduce the calorie by a physical method. While, lecithin and PGPR is examined for simple W/O emulsions, sodium caseinate and SSL is examined for double W/O/W emulsions. The simple emulsions are characterized by droplet size, droplet charge and interfacial tension measurements. On the other hand, the double emulsions are characterized in terms of droplet size, droplet charge, interfacial tension, gravitational stability, rheology, and emulsion efficiency. Finally, storage stability of the double emulsions are analyzed after 7 days.

Microemulsion

Gamze Hanbeyoğlu Aktürk

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

Pancar antioksidanlarının koaservasyon metodu ile enkapsülasyonu ve enkapsülasyon parametrelerinin kismi faktöriyel tasarim ile optimizasyonu

Çalışmaya Türkiye'de yerel marketlerden temin edilen pancar örneklerinden geleneksel yöntemlerle betalain ekstrakte edilerek başlanmıştır. Daha sonra elde edilen betalain ekstraktlarının enkapsülasyon koşullarının optimizasyonu amacıyla Tepki Yüzey Metodolojisi kullanılarak bir deney tasarımı hazırlanmıştır. Deney tasarımı kapsamında on beş farklı koşulda örnek içeren hazırlanmıştır. Deney tasarımı oluşturulurken dikkate alınan parametreler pH, ekstrakt oranı ve duvar malzemesi kompozisyonu olarak seçilmiştir. Örnek çözeltilerinin homojenizasyonu Ultrasound ile ve kurutma işlemi püskürtmeli kurutucu ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen toz örneklerin toplam fenolik bileşen miktarı ve antioksidan aktivitesi (DPPH ve CUPRAC) ölçülmüş sonuçlar doğrultusunda enkapsülasyon verimi hesaplanmıştır. Elde edilen enkapsülasyon verimi sonuçları Tepki Yüzey Metodolojisi'ne göre analiz edilmiştir. Sonuçların belirlenen güven aralığında anlamlı olmadığı, yani 15 farklı pH, ekstrakt oranı ve duvar materyali kompozisyonu kombinasyonuyla hazırlanan örneklerin enkapsülasyon verimlerinde anlamlı bir fark olmadığı bulunmuştur (p>0,05). Bu nedenle ikinci bir deney tasarımı oluşturulmuş bu kez Kısmi Faktöriyel tasarımdan faydalanılmıştır. Yine pH, ekstrakt oranı ve duvar materyali kompozisyonu olmak üzere aynı üç parametre dikkate alınmış; fakat bu kez daha önce pH 3-5 aralığı 3-8 olacak şekilde genişletilmiştir. Aynı şekilde ekstrakt oranı 0.2 % - 1% yerine 1% - 5% olarak denenmiştir. Duvar materyali kompozisyonunda bu kez peyni altı suyu protein konsantresi kullanılan ve kullanılmayan olmak üzere iki alternatif değerlendirilmiştir. Toplam sekiz örnek hazırlanmış, bu örneklerin enkapsülasyon verimi değerleri (%) toplam fenolik bileşen miktarına göre hesaplanmıştır. Elde edilen enkapsülasyon verimi değerleri Kısmi Faktöriyel Tasarım'a göre analiz edilmiş, çalışmada dikkate alınan enkapsülasyon parametrelerinin incelenen aralıkta enkapsülasyon verimi üzerinde istatistiksel olarak anlamlı etkisinin bulunmadığı gözlenmiştir (p>0.05).

Hande Nur Akhan

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

DoctorateOpen AccessEN

Spirulina platensis proteins: Functional and physicochemical properties, angiotensin-I converting enzyme inhibitory activity, bioavailability and encapsulation studies

Spirulina platensis is symbiotic, multicellular, and filamentous blue-green microalgae. It is a rich source of some high-value bioactive molecules containing essential amino acids, pigments like β-carotene and phycobiliproteins and polyunsaturated fatty acids such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). Moreover, it is one of the important protein sources with high protein content (60-70% in dry weight). The objectives of this Ph.D. thesis were (i) to optimize ultrasound assisted extraction of protein from Spirulina platensis by using Response Surface Methodology (RSM), to obtain the protein extract with high total phenolic content and antioxidant activity, and to evaluate protein digestibility after in vitro gastrointestinal digestion; (ii) to optimize extraction conditions for extraction of protein from Spirulina platensis by RSM, to obtain protein concentrates with improved functional properties, and to identify the functional groups, to determine of thermal properties and to examine the microstructure of protein concentrate isolated at optimum point; (iii) to evaluate the changes in angiotensin-I converting enzyme (ACE) inhibitory and antioxidant activities of Spirulina platensis tryptic protein hydrolysates obtained from enzymatic hydrolysis during a simulated gastrointestinal digestion; (iv) to determine the influence of pH and protein/chitosan ratio on the complex coacervation between Spirulina platensis protein concentrate and chitosan. To achieve these goals, four different experiments (Chapters 2-5) were conducted. In the first part of the thesis (Chapter 1); research framework and objectives of this Ph.D, and a review on Spirulina platensis and protein/peptides derived from it and coacervation as an encapsulation technique are presented. In the second part of the thesis (Chapter 2); chemical composition and fatty acid and sugar profiles of Spirulina platensis powder (SPP) was determined. Later, the protein extraction of Spirulina platensis by ultrasound assisted extraction (UAE) was optimized for obtaining product with high extraction yield, total phenolic content (TPC), antioxidant activity (AOA), and in vitro protein digestibility by using response surface methodology (RSM). A three factors Box-Behnken design (BBD) of experiments were performed at three levels of pH (7, 8, 9), temperature (25, 35, 45 °C) and time (60, 90, 120 min). The analysis of composition of SPP showed that it contained 65.6±0.12% protein, 14.2±0.62% lipid, 10.7% carbohydrate and 9.5±0.02% ash in dry weight. According to the result of gas chromatography (GC) analysis; the fatty acids of SPP were palmitic acid (56%) and linoleic acid (19.63%), linolenic acid (17.07%), oleic acid (2.98%), palmitoleic acid (2.78%) and stearic acid (1.49%). The sugar profile of SPP, which was determined by ultra performance liquid chromatography (UPLC), consisted of 4 sugars: rhamnose (56%), glucose (22%), galactose (8%), mannose (5%) and unknown sugar (9%). Analysis of variance (ANOVA) indicated that the models showed coefficients of determination (R2) values were 0.91, 0.84, 0.70, 0.46 and 0.72 for extraction yield, TPC, AOA by cupric reducing antioxidant capacity (CUPRAC) and antioxidant activity by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging assay and in vitro protein digestibility, respectively. According to particularly high R2 for the models (>0.80), except antioxidant activity by CUPRAC and DPPH (0.70, 0.46) and in vitro protein digestibility (0.72), the other polynomial models were suitable to represent the real relationships between variables. Based on the RSM analysis, optimum extraction conditions (temperature: 45 °C, pH: 8.55 and time: 60 min,) were obtained for extraction yield (28.45%), TPC (4.84 mg caffeic acid equivalent/g dry weight), antioxidant activity (12.23 mg Trolox equivalent/g dry weight) and in vitro protein digestibility (90.09%). To determine the optimum process conditions, the experiment was carried out at the optimal conditions generated from the model. The experimental scores were satisfactorily close to the values predicted by the model. In the third part of the thesis (Chapter 3), the optimization of ultrasound assisted extraction of protein from Spirulina platensis to obtain product with improved functional properties by using RSM and determination of physicochemical and thermal properties and characterization of microstructure of the protein concentrate obtained at optimum point were carried out. BBD of experiments was performed at levels of pH (7, 8, 9), temperature (25, 35, 45 °C) and time (60, 90, 120 min). Water absorption capacity (WAC), oil absorption capacity (OAC), foaming capacity (FC), foaming stability (FS), emulsifying activity (EA) and emulsifying stability (ES) were investigated. Additionally, identification of functional groups, determination of thermal properties and examination of microstructure of protein concentrate isolated at optimum point were carried out. Analysis of variance of the ﬁtted second-order polynomial model and R2 for each dependent variable were obtained. The R2 values were 0.87, 0.95, 0.57, 0.37, 0.49 and 0.79 for WAC, OAC, EA%, ES%, FC% and FS%, respectively. According to particularly high R2 for the models (>0.80), except EA % (0.57), ES % (0.37) and FC % (0.49), applied polynomial models were in accordance with experimental results. Based on the RSM analysis, at the optimum extraction conditions (time 60 min, temperature 43.87 °C and pH 7.16) the highest values for WAC (4.41g of water/g of protein), OAC (10.13g of oil/g of protein), FC (300%), FS (83.94%), EA (42.99%) and ES (92.50%) were obtained. In this study, functional properties of SPPC were found higher than other algae and plant proteins including soybean protein isolate as a commercial protein. To determine the optimum process conditions, the experiment was carried out at the optimal conditions generated from the model. The experimental scores were satisfactorily close to the values predicted by the model. Studies characterization of the SPPC obtained at the optimum point were performed. The nitrogen solubility and zeta potential (ζ-potential) of SPPC at a pH ranged from 2 to 10 were determined. The isoelectric point of SPPC was at pH ~3 where the minimum solubility (N×6.25= 11.38 % (w/w)) and nearly neutral charge (0.250 ± 0.29 mV) was observed. The maximum solubility (N×6.25= 59.06 % (w/w)) found at pH 10 among the pH range studied. At all the pH values above pH 3.0, the SPPC solutions remained negatively charged. The fourier transform infrared (FT-IR) spectra was used to determine the major functional groups in the structure illustrated interaction between amide II, amide Ι stretching (N-H) and carboxly group (C=O) for complex appeared at 1533 cm-1, 1631 cm-1 and 2920 cm-1 respectively. According to differential scanning calorimetry (DSC) thermography of SPPC, the peaks of denaturation temperatures were 159.45 and 165.72 °C and denaturation enthalpies of free SPPC were -3983 W/g and -3702 W/g. In the fourth part of the thesis (Chapter 4), the effects of hydrolysis time and enzyme to substrate ratio on the degree of hydrolysis (DH), antioxidant activity and angiotensin-I converting enzyme (ACE) inhibitory activity were determined in tryptic Spirulina platensis protein hydrolysates (SPPH). Moreover, an in vitro gastrointestinal digestion model was used to simulate the human gastrointestinal (GI) digestion system in order to investigate phenolic contents, antioxidant and ACE inhibitory activities of the digests. The initial DH of SPPHs varied between 18.57% and 25.03%. Obvious changes in initial DH were observed depending on the hydrolysis time and E/S ratio (p < 0.05). After pepsin digestion, the DH of the digests ranged from 21.39±0.62 to 29.22±1.48 (p < 0.05). On the other hand, the DH of pancreatic digests became 30.73±3.41-43.12±0.18 after intestinal digestion (p < 0.05). TPC ranged from 23.97±2.56 to 41.11±2.71 mg CAE/g dw was observed for the tryptic protein hydrolysates. The effects of hydrolysis time and enzyme to substrate ratio were found significant on TPC (p < 0.05). The cupric reducing antioxidant capacity of the tryptic SPPHs were ranged between 6.33±1.54 and 13.71±0.15 mg TE/g dw. The antioxidant activity of further digested SPPHs by gastric and intestinal proteases remained generally stable after in vitro treatment. The increase of E/S ratio and hydrolysis time resulted in an increase in the DH and in an improved ACE inhibitory activity of both initial and the GI digested samples (p < 0.05). The effect of stomach digestion on the ACE inhibitory activity of SPPHs was insignificant as a general trend (p > 0.05). However, further digestion in the intestine brought the ACE inhibitory activity of the final GI digests to 24.85±1.01-33.60±2.40 (p < 0.05), indicating that some peptides with stronger ACE inhibitory activity were produced during the simulated GI digestion. Finally, in the fifth part of the thesis (Chapter 5), the effects of pH (2.0-10.0) and protein:chitosan mass ratio (1:1, 2.5:1, 5:1, 7.5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1) were determined on the complex coacervation between SPPC and chitosan. Identification of functional groups and characterization of thermal properties of optimized coacervates were also investigated. According to ζ-potential results of individual SPPC and chitosan, the complex coacervation was formed at pH 6.0 for optimization of SPPC-chitosan mass ratio (1:1, 2.5:1, 5:1, 7.5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1). The coaservates prepared at ratio of 7.5:1 were nearly stoichiometric equivalence. Additionally, the turbidity of the complex coacervation, prepared at the SPPC-to-chitosan ratio of 7.5:1 and pH 6.0, was determined as the highest value (100-T% = 79.00±0.19, p < 0.05). Later, for further pH optimization, the coacervate mixtures were preparared with 7.5:1 ratio at pHs ranged from 2.5 to 9.5. The coacervate solution obtained at 7.5:1 ratio and pH 5.5, exhibited nearly neutral charge (0.79±0.41 mV) and the highest turbidity value (100-T% = 76.80±0.76, p < 0.05). Furthermore, the pH dependence of the yield of complex coacervate at the optimum ratio (7.5:1) was investigated. According to the results, the highest yield was obtained at pH 5.5 (77.74±0.32%). According to FT-IR spectrum of the coacervate, it had peaks of a combination of the peaks of SPPC and chitosan. The SPPC-chitosan coacervate displayed 1565 cm-1 and 1374 cm-1 attributed to –COO- and -NH3+ groups stretching vibration, indicating the electrostatic interaction between the carboxyl groups of SPPC (-COO-) and amine groups of chitosan (-NH3+). According to the DSC thermogram of SPPC-chitosan coacervate, its the peak denaturation temperature and denaturation enthalpy were 209.5 °C and -3.414 W/g, respectively.

Aysun Yücetepe

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

Şalgam suyu fermentasyonunun fenolik madde ve antosiyanin içeriği, antioksidan kapasitesi ve in vitro biyoyararlılık üzerine ekisi.

Shalgam beverage due to existing benefits to humanity health could be in the category of functional beverages. In order to put forth the potential bioavailabiltiy of shalgam which is characterized as functional fermented beverage by public, current study is conducted. In order to obtain sample during fermentation three different shalgam beverage were pickled by the instructions of Doganay Gıda in Adana, direct method. The raw materials for producing shalgam beverage in laboratory was also provided from Doğanay Gıda. Shalgams beverages, which is used in the scope of verification of laboratory made product, was taken from 3 different local markets in Istanbul. Phenolics of black carrot was extracted for experiments. pH analysis, dry matter analysis, total flavonoid analysis, total phenolic analysis (Folin-Ciocalteu method), anthocyanin analysis (pH differential method) and antioxidant analysis (DPPH and CUPRAC) were performed to the samples collected on 1st, 12th, and 24th days of the fermentation, three different commercial shalgam beverages, black carrot and bulgur extracts. DPPH - Diphenyl-1-pictylhydrazyl- method shows radical-scavenging capacity is directly related with antioxidant capacity, CUPRAC -Cupric Reducing Antioxidant Capacity- method is performed for determining antioxidants in terms of trolox equivalent. Folin-Ciocalteu method determines total phenolic content of samples. Bioaccessibility tests were conducted to the twelve-diffeent shalgam beverage samples. Furthermore, initial samples, mouth samples and intestine samples were analyzed in High Performance Liquid Chramatograph (HPLC) to discover the types of phenolics and anthocyanins in shalgam beverage samples. The pH of the shalgam beverage sample continuously decreased during lactic acid fermentation. Spectrophotometric experiments show that the total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and antioxidant capacity of black carrot are significantly higher compared to shalgam beverages before bioaccessibility tests. In general total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity of shalgam sample collected on the 1st days of fermentation and bulgur sample were observed to be at the lowest levels. As the fermentation progress total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity raised quickly at first twelve day and at end of the fermentation those compounds continues to increase with decreasing tendency ratio compared with first twelve days of fermentation. In vitro bioaccessibility tests demonstrate that containing high amounts of health benefit compound does not imply that those benefit substance can be utilized by our system. The bioaccessibility of total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity in mouth, stomach and intestine were observed to be lower compared to the initial samples. As the samples pass through from mouth to intestine, the percentage of bioaccessibility was decreased. For instance at the end of the mouth digestion recovery percent of black carrot, shalgam sample collected on 1st days of fermentation, 12th days of fermentation, 24th days of fermentation and commcercial shalgam samples changes between 43.9-56.0 % and statistically identical for flavonoid content. As the sample pass stomach and reach to intestine, the recovery percent of samples was decline, which changes between 6.7 to 13.9 %. Similar results were obtained in terms of phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity recovery percent. 16 different phenolics were detected from initial shalgam beverage samples namely; 3-4-dihydroxybenzoic acid, 4-hydroxybenzoic acid, caffeinne, catechin, chlorogenic acid, elagic acid, epicatechin, ethyl-3-4-dihydroxybenzoat, ferulic acid, fumaric acid, gallic acid, p-coumaric acid, quercetin, sinapic acid, syringic acid and vanilin. After performing bioaccessibility tests, no phenolic was detected from shalgam sample collected on 1st days of fermentation. On the other hand 5 different phenolics namely 3-4-dihydroxybenzoic acid, p-coumaric acid, chlorogenic acid, 4-dihydroxybenzoic acid and epicatechin were detected from shalgam sample collected on 12th, 24th days of fermentation and commercial shalgam samples. As anthocyanin, only cyanidin was detected except for mouth samples and intestine samples of 1st days of fermentation. It is revealed that fermentation process has positive effect on beneficial substance such as flavonoid, phenolic, anthocyanin and antioxidant. Besides, although the total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity of black carrot has the highest level among all samples; following the end of digestion it has proven with current study that the bioaccessible total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity of shalgam sample collected on 24th days of fermentation and commcercial shalgam beverage sample had elevated or identical value with black carrot extract samples. To sum up, it is possible to say that fermentation process has positive effect on bioaccessible total flavonoid content, total phenolic content, anthocyanin compound and total antioxidant capacity.

Betül Toktaş

Bitki fenolikleriMikroenkapsülasyon

Elma kabuklarından elde edilen fenolik bileşiklerin lipozom ile enkapsülasyonu

Fonksiyonel gıdalar gıdanın besin değerine ek olarak, sağlığa olumlu katkıda bulunan besinlerdir. Bu gıdaların yapısında doğal olarak bulunan, sağlığı geliştirici etkisi olan ve farmakolojik aktivite gösteren komponentler bulunmaktadır. Gıda atıkları gıda maddesindeki bu değerli maddeleri de içeren kompleks ingrediyenlerden oluşmaktadır. Bu maddeler fonksiyonel bileşikler veya biyoaktif bileşenler olarak da adlandırılmaktadır. Günümüzde tüketici tercihleri ve yasal düzenlemeler çerçevesinde gıdalara eklenen katkı maddelerinin daha doğal ve tüketici sağlığını tehdit etmeyen hatta sağlığa olumlu katkı yapabilecek maddelerden oluşması yönünde oluşan eğilim, yapay katkı maddeleriyle aynı işlevi ve etkiyi gösteren ve gıdalarda doğal olarak bulunan bu bileşenlerin kullanımını önemli kılmıştır. Bu bileşikler gıdalarda veya ilaçlarda renklendirici, antioksidan, korucuyu madde ve katkı maddesi olarak kullanılabilmektedirler. Fonksiyonel bileşikler daha özelde polifenoller olarak da adlandırılan fenolik bileşikler bitkilerde ve gıdalarda yoğun olarak bulunması, antioksidan, anti-enflamatuvar, antibakteriyal ve antiviral etkileri ile bir çok hastalığın önlenmesinde ve sağlığa olumlu etkileri nedeniyle insan ve hayvan diyetlerinde önemli bir yere sahiptir. Birçok klinik öncesi araştırma ve epidemiyolojik veri bitki polifenollerinin potansiyel bir kemo-preventif ve anti-kanser ajanı olarak hareket ederek bazı kanser türlerini yavaşlattığı, kardiyovasküler hastalık risklerini, nörodejeneretif hastalıkları, diyabet ve kemik erimesini azalttığını ortaya koymaktadır. Olumlu etkilerinin ve biyolojik aktivitelerinin yanında fenolik bileşikler gıda işleme aşamalarındaki proseslere karşı stabil değillerdir. Sıcaklık, oksijen ve ışık bu bileşiklerde bozulmalara neden olmaktadır. Bununla birlikte diğer nutrasetik bileşikler gibi fenolik bileşikler de gastrointestinal bölgedeki koşullarda ortam pH'sından etkilenmekte ve enzim ve diğer nutrientlerin varlığı da bu bileşiklerin potansiyel sağlık etkilerini ve aktivitelerini engellemektedir. Fenolik bileşiklerin çevresel etkilere karşı ve proses koşullarında, saklama ve hatta tüketim aşamalarında düşük stabiliteye sahip olmaları teknolojik zorlukları da beraberinde getirmiştir. Fonksiyonel bileşenlerin olumlu etkilerinin görülebilmesi için vücut tarafından yeterli düzeyde alınabilmesi sağlanmalıdır. Fonksiyonel bileşiklerden gerekli faydanın sağlanmasını etkileyen ve tüketim sırasında karşılaşılan sorunlardan biri de biyoyararlılık olarak tanımlanan ve alınan bileşenin vücut tarafından ne kadarının kullanılabildiğidir. Bu bileşenlerin düşük stabiliteye sahip olmaları gıda prosesleri aşamalarında ve tüketim sırasında biyoyararlılıklarını olumsuz yönde etkilemektedir. Vücut tarafından yeterli emilimin sağlanıp gerekli organlara veya dokulara ulaşmasını sağlanması için biyokullanılabilirliğinin arttırılması gereklidir. Üretim prosesleri sırasında veya tüketim aşamalarında bu biyoaktif bileşenlerin verimli bir şekilde korumanın yöntemlerinden biri de mikro veya nano kapsülleme (enkapsülasyon) tekniklerinin kullanılmasıdır. Çeşitli enkapsülasyon yöntemleri bulunmakla birlikte hidrofobik ve hidrofilik yapısı ve uygulanabilirliği bakımından kolay olan lipozom ile enkapsülasyon tekniği dikkati çekmektedir. Yapılan bu çalışmada hedeflenen; çok tüketilen ve çeşitli gıda proses işlemleri uygulanan elmanın atık olarak bertaraf edilen kabuklarının değerli bileşenlerini elde ederek bu bileşenlerle gıdanın fonksiyonel özelliklerini arttırmak ve bu bileşenlerin gıdalarda kullanılabilirliğini incelemek amacıyla enkapsülasyon tekniğinin etkinliğini ortaya koymaktır. Böylelikle gıda atıklarının geri kazanımı konusunda bir kapı aralamak, lipozomla enkapsülasyon yönteminin uygulanabilirliğini belirlemek ve kapsülleme yönteminin değerli fonksiyonel bileşenleri mide veya bağırsak gibi hedeflenen bölgeye kadar dış etkilerden ve bozulmalardan koruyup korumadığını ve bu bölgelerde salınımını sağlayarak biyokullanılabilirliğini arttırıp arttırmadığını tespit etmek hedeflenmiştir. Bu çalışmada elma kabuklarından kimyasal yöntemlerle ekstrakte edilen fenolik bileşikler (% 0,1 – 0,5 ekstrakt içerecek şekilde) mikrofludik teknoloji kullanılarak lipozomla enkapsüle edildi. Partikül boyutu ve zeta potansiyeli değerleri ölçülerek boyut analiziyle enkapsülasyon optimizasyonu gerçekleştirildi. Elde edilen kapsüllenmiş fenolik bileşiklerin miktarları enkapsülasyon verimliliğini belirlemek amacıyla, kapsülleme öncesi ve kapsülleme sonrası toplam flavonoid miktarı, Folin-Ciocalteu yöntemiyle toplam fenolik miktarı ve DPPH yöntemiyle antioksidan aktivite analizleri yapılarak incelendi. Uygun enkapsülasyon etkinliğini tespit etmek amacıyla yapılan optimizasyon sonucunda % 0,1'lik ekstrakt eklenerek hazırlanan lipozom çözeltisinde en büyük negatif zeta potansiyeliyle birlikte en büyük partikül boyutu elde edildi (-20,9 mV ve 225,4 nm). Partikül boyutunun büyük olması kaplamanın gerçekleştiğinin bir göstergesidir. Bununla birlikte toplam fenolik madde miktarı (% 32,5 kapsüllenme; % 78,5 verimlilik), toplam flavonoid madde miktarı (% 35,8 kapsüllenme; % 64,4 verimlilik) ve antioksidan aktivite (% 31,1 kapsüllenme; % 92,3 verimlilik) analizlerinden elde edilen sonuçlarla en yüksek kapsülleme oranı ve en uygun enkapsülasyon verimliliği yine % 0,1'lik ekstraktlar ile hazırlanan lipozom çözeltisiyle elde edilmiştir. En uygun kapsüllenmenin sağlandığı (% 0,1 ekstrakt içeren) oran ile enkapsülasyon işlemi yapılarak gıda ürünü içine katıldı. Gıda ürünü olarak kefir kullanıldı. Elma ekstrakları önce lipozomla kaplandı. Daha sonra pozitif yüklü kitosanla ikinci defa kaplanması sağlandı. Isısal işleme (kurutma işlemine) dayanıklılığının sağlanması için üçüncü bir katman olarak maltodekstrin ile de kaplanarak enkapsülasyon işlemi tamamlandı. Püskürtmeli kurutucuda kurutulup dayanıklılığının ve kullanılabilirliğinin arttırılması sağlandı. Daha sonra lipozomla kaplamanın ekstratların biyoyararlılığı üzerine etkisinin belirlenmesi amacıyla mide ve bağırsak ortamının simüle edildiği in vitro sindirim yöntemi uygulandı. Biyoyararlılık öncesi ve sonrası enkapsüle ekstrakt içeren kefir numunelerinin ve kefirsiz enkapsüle numunelerin spektrofotometrik yöntemlerle toplam flavonoid miktarı, toplam fenolik miktarı ve DPPH ve CUPRAC antioksidan aktivite analizleri yapıldı. Ayrıca HPLC ile de kromatografik analizleri gerçekleştirilerek fenolik bileşen kompozisyonları ve toplam miktarları incelenerek karşılaştırıldı. Biyoyararlılık öncesi kaplanmamış elma kabuğu ekstraklarının toplam fenolik madde analizi incelendiğinde, lipozom, kitosan ve maltodekstrinle kaplanan elma kabuğu ekstraktlarının kefir içine katıldıktan sonra fenolik madde miktarlarının 1,87 mg/g'dan 0,61 mg/g'a düştüğü, toplam flavonoid miktarının 0,30 mg/g'dan 0,30 mg/g olduğu ve değişmediği, antioksidan aktivite analizlerinde ise DPPH'te 0,55 mg/g'dan 0,06 mg/g'a düştüğü, CUPRAC analizinde 1,81 mg/g'dan 0,74 mg/g'a düştüğü ve HPLC'de yapılan analizlerde ise 147,71 mg/g'dan 61,90 mg/g'a değiştiği belirlenmiştir. Büyük oranlarda gerçekleşen azalmalara bakılarak lipozom enkapsülasyonun başarılı olduğunu ve fenolik bileşenleri etkin şekilde koruduğu söylenebilir. Spektrofotomektrik analizler ve kromatografik analiz incelendiğinde genel olarak boş lipozom ile yüzde 0,1 elma kabuğu ekstraktı içeren lipozomun sonuçlarının birbirine yakın olduğu ve aralarındaki farkın önemli olmadığı görülmektedir (p<0,05). Bununla birlikte elma kabuğu ekstraktlarının verileri incelendiğinde biyoyararlılık öncesinde enkapsüle örneklerden çok daha büyük değerler olduğu ve istatistiksel olarak önemli fark olduğu ancak biyoyararlılık sonrası arada önemli fark olmadığı (p<0,05) ve ölçülen değerlerin birbirine yakın olduğu görülmektedir. Sadece maltodekstrin ile kaplanan örneklerde de lipozomla kaplanan örneklere benzer sonuçlara ulaşıldığı görülmüştür. Enkapsüle numuneler ile kapsüllenmemiş numune arasındaki farkın önemli olduğu, bununla birlikte biyoyararlılık sonrası ölçümlerde fark olmadığı görülmüştür (p<0,05). Ağız ortamını, mide ortamını ve bağırsak ortamını laboratuvar ortamında simüle edilen ve bağırsak sonrasının analizlendiği in vitro sindirim metodu uygulandıktan sonra elde edilen sonuçların birbirlerine yakın olması lipozom ve kitosanla kaplamanın vücut tarafından emilimin gerçekleştiği bağırsak ortamında istendiği şekilde çözünerek aktif bileşenleri ortaya çıkardığının göstergesidir. Sonuç olarak, elma kabuğundan ekstrakte edilen fenolik bileşenlerin lipozom-kitosan-maltodekstrin ile kaplanarak tüketim sırasında stabilitelerinin arttırılabileceği ve vücut tarafından biyokullanılabilirliğinin arttırılabileceği savunulabilir.

Evren Demircan

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

Kara havuç ekstraktının kompleks koaservasyon metoduyla nanoenkapsülasyonu: Tepki yüzey metodu ile optimizasyonu

Gıdalar geleneksel besin maddelerinin yanı sıra birçok bileşik içerir. Bu bileşiklerin birçoğu enzimatik ve kimyasal reaksiyonları değiştirme kapasitesine sahiptir ve bu nedenle insan sağlığını hem olumlu hem de olumsuz etkileyebilir. Polifenoller olarak da adlandırılan fenolik bileşikler, bitki metabolitlerinin en bol ve en yaygın gruplarından biridir. Antioksidan, antiinflamatuar, antibakteriyel ve antiviral fonksiyonlar gibi yüksek biyolojik aktivite yelpazesine sahiptirler. Bu bileşiklerin dengeli bir diyetin parçası olarak tüketildiğinde insan sağladığına faydalarıyla bilinmektedir ve oksidatif stres ile ilgili kanser ve kardiyovasküler hastalık gibi çeşitli kronik hastalıkların üzerine pozitif etkileri vardır. Fenolik bileşenler ve özellikle de antosiyanin çevre koşullarından etkilenerek çabuk bozulabilmektedir. Alkali ortam, sıcaklık, oksijen vb. pek çok faktör bozunma etkeni olabilir. Ayrıca, fenolik bileşikler sindirim süresince gastrointestinal bölgedeki koş ullarda ortam pH'sından etkilenmekte ve enzim ve diğ er nutrientlerin varlığ ı da bu bileşiklerin potansiyel sağlık etkilerini ve aktivitelerini engellemektedir. Bu kapsamda, sağlık açısından değerli olan bu bileşenlerin korunması hedeflenerek enkapsülasyon teknolojisinden faydalınabilinir. Enkapsülasyon teknolojisinde çeşitli biyoaktif maddeler kapsüller içeresinde haspedilir, böylece çevresel faktörlerden korunmuş olur. Serbest bileşikler yerine kapsüllü polifenollerin kullanımı instabilitelerinin dezavantajlarının üstesinden gelebilir, hoş olmayan tatları telafi eder, ayrıca bileşiğin biyolojik olarak kullanılabilirliğini ve yarı ömrünü in vivo ve in vitro arttırır. Enkapsülasyon metodunda kapsüllerin olabileceği boyutlar çok geniş bir aralığa sahiptir. Nano-, mikro-, makro-enkapsülasyon çalışmaları mevcuttur. Ancak gıdaların biyoyararlılığın ve biyoulaşılabililirliğinin artması yani bağırsaklardaki sindiriminin arttırılması amacıyla nano boyutta yapılan enkapsüllerin daha ve etken olduğu görülmektedir. Halihazırda fenolik bileşenlerin ve antosiyanininlerin enkapsülasyonunda kullanılan pek çok metot vardır: püskürterek kurutma, dondurarak kurutma, emülsyon oluşturma vb. Ancak bununla beraber, yapılan literatür taramasına göre koaservasyon metodu ile fenolik zengini kara havuç ekstraktlarının enkapsülasyonuna dair herhangi bir çalışma yoktur. Kara havuç geleneksel olarak ılıman bölgelerde yetiştirilmektedir ve doğal gıda renklendiricilerinin en önemlilerinden biri olarak görülmektedir. İçerdiği yüksek oranda fenolik bileşenler ve en önemlisi de antosiyanin miktarı, kara havucun hem sağlık açısından pek çok faydasını hem de renk maddesi olarak kullanılabilirliğini sağlamaktadır. Kara havucun ana antosiyaninin bileşeni asilatlı ve sübstitüe edilmemiş siyanidin türevleridir. Kara havuçta çoğunlukla bulunan antosiyaninler, ferulik, sinapik ve p-kumar asitlerle daha monoasillenmiş siyanürleme-3-ksilosil- galaktoz ve siyanürleme-3-ksilosil-glukosil-galaktoz olarak tanımlanabilir. Antosiyaninlerin yanında, p-kumarik asit, kafeik asit, ferulik asit, 3-hidroksibenzoik asit türevleri ve 1quercetin glikozit, klorojenik asit, mono- ve dihidroksisinnamoilkinik asit kara havuçta belirlenen diğer fenoliklerdir. Koaservasyon metoduyla fenolik zengini kara havuç ekstraktlarının enkapsülasyonun optimum koşullarının belirlenmesi amacıyla tepki yüzey metodu (RSM) kullanılmıştır. RSM son yanıtın optimize edilmesini amaçlayan matematiksel ve istatistiksel tekniklerden oluşan bir kombinasyonu temsil eder. Enkapsülasyon koşulları belirlenirken koaservasyon sağlanabilmesi için gerekli koşullar ve kullanılan hammadde göz önünde tutularak karar verilmiştir. Koaservasyon için ana kriterlerden biri olan pH parametresi asidik koşullarda olmak üzere farklı değerlerde çalışılmıştır. Koaservatlar oluşturulurken farklı kaplama materyali kompozisyonları kullanılarak optimum oran belirlenmiştir. Deneme deseni merkezi kompozit tasarımı ile 3 faktör ve 3 seviyeli olarak hazırlanmıştır. Çalışmada 3 bağımsız değişkenin 5 farklı özelliğe/yanıta etkisi incelenmiştir. Ph için seçilen değer aralığı 3.0-5.0, % ekstraksiyon oranı için seçilen aralık 0,2-1,0 ve kaplama materyali olaran seçilen farklı formüllerde kullanılan peynir altı suyu proteini oranı % 0-20 olarak belirlenmiştir. Bu amaçla, enkapsülasyon verimliliği, toplam flavanoid miktarı, toplam antioksidan miktarı, partükül boyutu ve zeta potansiyeli analizleri uygulanmıştır. Toplam antioksidan analizleri yapılırken, antioksidan özelliğinin farklı bileşenler tarafından oluşmasından dolayı tek bir analiz yeterli görülmemiş ve iki farklı metodla belirlenmiştir. Antioksidan kapasitesi DPPH (Diphenyl-1pictylhydrazyl) metoduyla serbest radikal yakalam özelliği ve CUPRAC (Cupric Reducing Antioxidant Capacity) metodu ile bakır iyonlarının indirgeme özelliği analizlenmiştir. Bu çalışmada kara havuç kimyasal yöntemler ile ekstraksiyon edildikten sonra dondurucu kurutucuda kurutulmuştur. Enkapsülasyon işlemine hazır olan ekstraktlar, maltodekstrin, gam arabik ve formülasyona uygun whey protein çözeltileri (%10) ile karıştırılmış sonrasında homojinasyon ve partükül boyutu küçültme amaçlı Ultratrox ve Ultrasound cihazlarında muamele görmüştür. pH ayarlamaları HCl ve NaOH çözeltileri ile yapıldıktan sonra partikül boyutları ve zeta potansiyelleri anında ölçülüp sonrasında püskürtmeli kurutucuda kurutulmuştur. RSM desenine göre aynı prosedür 15 farklı formülasyona uygulanmıştır. Sonrasında tüm analizler her örnek için tekrarlı uygulanmıştır. Analiz sonuçlarına göre en düşük enkapsülasyon verimi %60 iken en yüksek enkapsülasyon verimi %89,36 bulunmuştur. Toplam antioksidan aktivitesini belirlemek amaciyla yapılan analizlerden DPPH analizi sonuçları 21,09 mg Trolox/100 mg `dan 68,09 mg Trolox/100 mg`a kadar, CUPRAC analiz sonuçları ise 27,50 mg Trolox/100 mg`dan 141,58 mg Trolox/100 mg`a kadar değişmektedir. Toplam flavanoid miktarı analiz sonuçları ise 2,51 mg Trolox/100 mg`dan 9,54 mg Trolox/100 mg`a kadar değişmektedir. Enkapsülasyon verimine kaplama materyali ve kaplama materyali*ph interaksiyonunun önemli derecede (p<0,05) etkisi olduğu bulunmuştur. Antioksidan aktivetisinin bellirlenmesi için yapılan analizlerden birincisi olan DPPH analizinde konsantrasyonun etkisi p<0,05 öneminde etkisi olduğu belirlenmiştir, ikinci antioksidan belirlenme analizi olan CUPRAC için ise kaplama materyalinin p<0,01 öneminde etkisi olduğu tespit edilmiştir. Flavanoid miktarının belirlenmesi için yapılan analizde ise ph etkisi p<0,05 derecesinde önemlidir. Partikül boyutu ve zeta potansiyeli üzerine bağımsız değişkenlerin etkileri incelendiğinde ise p<0,005 derecesinde kaplama materyalinin önemi belirlenmiştir. Peynir altı suyu proteinin kaplama materyali içeresindeki oranı arttıkça zeta potansiyeli küçülmüş, partikül boyutu büyümüştür. RSM deseni sonucunda istenilirlik derecesinin 0,84 olduğu optimizasyon elde edilmiştir. Bu değer, analizlerin istenilebilir oranda tekrar edilip istenilen optimum koşulların elde edilebileceğini göstermektedir. Tahmin edilen değerler, gerçek değerlerle kıyaslanmıştır ve hata payının %5'den daha küçük olduğu tespit edilmiştir. Optimum koşullarda üretilen koaservatlar farklı gıda matrislerin etkisinin incelenmesi amacıyla çeşitli ürünlerde mide ve bağırsak sindirimleri incelenmiştir. Protein zengini ve karbonhidrat zengini matrislerin etkisini belirlemek amacıyla yağsız süt ve elma suyu numunelerine fenolik zengini kapsüller ilave edilmiştir. Ayrıca, sıcaklığın kapsüllerin stabilitesi üzerine etkisini inceleyebilmek için çikolatalı içecek tozuna kapsüller eklenmiştir ve hazırlama talimatlarına göre yarım yağlı süt ile sıcak (85oC) ve soğuk (4oC) olarak hazırlanmıştır. Kapsüller ile zenginleştirilen farklı gıdalar daha sonra biyoyararlılık çalışması için in vitro analiz edilmiştir. Çalışmalar mide ve bağırsak ortamında gerçekleştirilip, mide ortamını taklit eden sıvıya (SGF) ve bağırsak ortamını taklit eden sıvıya (SIF) salınan fenolik maddelerin toplam fenolik ve antioksidan aktivitesinin spektrofotometrik yöntemlerle analizleri yapılmıştır. SGF ve SIF salınımlarının örnekte bulunun gerçek toplam fenolik madde miktarına ve örneğin antioksidan aktivitesine kıyaslanabilmesi için biyoyararlılık analizi yapılmadan önce örneklerin bir miktarında kapsüller parçalanarak fenolik ekstraksiyonu yapılmıştır. Ayrıca kapsülsüz ürünlere de in vitro biyoyararlılık analizi yapılmıştır ve böylece kapsül ile zenginleştirilmiş ürünlerin sindirim sonucunda daha fazla antioksidan özellik gösterdiği bulunmuştur.

Eda Nur Ayar

MikroenkapsülasyonSerum proteinleriSüt proteinleri+1

BAMLET proteini üretimi ve koaservasyon yöntemiyle stabilitesinin arttırılması

Enkapsülayon; gıda bileşenlerinin korunması, stabilizasyonu ve yavaş salınımı için kullanılan nispeten yeni bir teknolojidir. Bununla birlikte enkapsülasyon gıda dışında ilaç ve kozmetik gibi geniş bir kapsamda kullanılmaktadır. Bahsedilen alanlarda birçok çalışma mevcuttur. Ancak önemli terapötik etkiye sahip protein ve peptit kaynaklı ilaç etkin maddelerinin enkapsülasyonu ile ilgili çalışma sayısı fazla değildir. Bu tip ilaçların klinik kullanımı için üretim ve depolama koşulları gibi in vitro şartların kararlılığa etkisi yanında; in vivo koşulların (örn: enzimatik hidroliz) terapötik etki üzerine olumsuz sonuçları bulunmaktadır. Bu stabilite sorunlarını enkapsülasyon ile elimine etmek mümkündür. Bu tezde, terapötik etkiye sahip BAMLET proteini koaservatı oluşturularak stabilitesi arttırılmıştır (O7 w/w). Koaservasyonda pektin kullanılmış ve püskürtmeli kurutulmuştur. Proteinin stabilitesini etkileyen faktörler ve koaservasyon verimi incelenmiştir. Oral biyoyararlanımı arttırmak için yapılan çalışmada, mide asitliğine yakın bir pH seçilmek istenmiştir. Bu nedenle pH 3 koaservasyon için hedef pH değerini oluşturmuştur. Bağırsaklara gelindiğinde ilacın salınımı istenmektedir. Bu nedenle pH 7 ve sonrasında koaservasyonun yapısının bozulması ilacın salınması beklenmektedir. BAMLET (Bovine Alpha lactalbumin Made LEthal to Tumor cells) proteini tümorisidal etkiye sahip etkin bir proteindir. Memeli sütlerinden elde edilen ve α-laktalbuminin-oleik asit ile birleşiminden oluşan bu proteinin, ilaç etkin maddesi haline getirilme sürecindeki olumsuz koşullardan etkilenmesi önlenmeye çalışılmış hatta bu sayede ilaç haline getirilmesi olası hale gelmiştir. BAMLET proteinini üretmek için öncelikle inek sütünden α -laktalbumin elde edilmiştir. Literatüre uygun olarak 1 litre sütten 1.2 g α-laktalbumin elde edilmiştir. Proteinin oleik asit ile birleşimi sıcaklık uygulaması yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Alfa-laktalbumin ve BAMLET proteini, Ultra Performans Sıvı Kromatografisi (UPLC) ile tanımlanmıştır. Kromatogramda tek pik çıkmış ve literatürde tanımlandığı gibi 280 nm dalga boyunda sonuç elde edilmiştir. Elde edilen BAMLET için en uygun kaplama materyali pektin olarak belirlenmiştir. BAMLET proteini validasyonu için HPLC (yüksek performanslı sıvı kromatografisi) kullanılmıştır. Bunun için öncelikle doğrusal aralık ve kalibrasyon eğrisi oluşturulmuştur. Yöntemin doğruluğu ve kesinliği, standart sapma ve bağıl hata değerleri yaklaşık olarak % 4.3'den küçük olduğu verisi ile ispatlanmıştır. Ayrıca geri kazanım değeri BAMLET proteinini süt ve elma suyuna ilave edilerek hesaplanmıştır. Gıda preparatlarından elde edilen geri kazanım değerleri % 98.0 ile % 100.16 arasında olduğu belirlenmiş ve proteinin validasyonu sağlanmıştır. BAMLET proteininin pektin ile farklı oranlarda (O1-O7; protein:pektin) koaservatı oluşturulmuştur. Koaservasyon veriminin belirlenmesi için analitik yöntemlere başvurulmuş ve Flaş kromatografide absorbans ölçümleri yapılmıştır. En iyi verim, bulanıklık gözlemlerine paralel olarak O7 w/w Protein:pektin oranı olarak belirlenmiştir. Bu konsantrasyonda partikül büyüklüğü 335,6 nm ve ζ-potansiyeli -25,4 mV olarak ölçülmüştür ve koaservasyon veriminin moleküller arasında elektrostatik etkileşiminden büyük oranda etkilendiği belirlenmiştir. Daha sonra koaservat püskürterek kurutulmuş bu sayede kararlılığı arttırılmıştır. Fourier Transform Infrared (Kızılötesi) Spektroskopisi(FTIR) ile BAMLET, pektin ve koaservat (O7 protein:pektin w/w) üzerine yapılan analizde; BAMLET-pektin koaservatının 1653 cm ̄ ˡ ve 1572 cm ̄ ˡ 'aralığında oluştuğu gözlenmiştir. BAMLET (-COO ̄ ) karboksil grupları ile pektin amin grupları (-NH₃⁺) arasındaki elektrostatik etkileşimi bu aralıkta belirlenmiştir. FTIR koaservasyonun oluşum şeklini bağ yapıları ile ifade etmektedir. Püskürtülerek kurutulmuş BAMLET-pektin koaservatınn termal özelliklerinin belirlenmesi için diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) kullanılmıştır. Bu sayede püskürtülerek kurutulmuş koaservatın denatürasyon pik sıcaklığı ve denatürasyon entalpisinin (Td=163.57°C, ΔHd=261.6 j/g), hem BAMLET proteininin denatürasyon pik sıcaklığı ve denatürasyon entalpisinden (Td=136.33°C, ΔHd=35.95 j/g), hem de sıvı formadaki koaservatın denatürasyon pik sıcaklığı ve denatürasyon entalpisinden (Td=157.6°C, ΔHd=104.3 j/g) daha yüksek olduğu gözlenmiştir. BAMLET proteini dielektrik sabiti incelendiğinde (10.05 ±0.05) sıvı koaservatın polaritesinden (78.063 ±1.3) çok daha düşük olduğu görülmüştür. Solventin poleritesinin bir ölçütü olan dielektrik sabiti, BAMLET proteinin koaservatına göre daha az polariteye sahip olduğunu göstermiştir. Çözeltide daha büyük bir dielektrik sabiti olan solventin daha yüksek bir net yük yoğunluğuna sahip olduğu düşünülmektedir.

Reyhan Koyuncu

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

Demineralization of whey by electrodialysis

Whey is a green-yellow colored liquid obtained from cheese production. Whey can separated into sweet and acid whey, depending on the processing technique consequential in casein subtraction from fluid milk. Sweet (rennet) whey is obtained after chymosin treatment from the casein fraction of milk, which is the major fraction of milk proteins. After chymosin enzymatic reaction, colloidal solubility is lost. This leads to separation of coagulum from casein into the cheese curd and whey. Whey is made up of 93-94% of water and milk serum as lactose, soluble proteins, minerals, lactic acid and fats. In addition, whey can contains B group vitamins, citric acid and some non-protein nitrogen compounds (urea and uric acid), β-lactoglobulin, α-lactoglobulin, serum albumin, immunoglobulins and lactoferrin. The second type is acid whey, obtained from fermentation processes. For both of the sweet and acid wheys, lactose is the leading part, whey proteins and minerals follow subsequently. Acidity, whey protein composition and mineral content are the major differences between the two whey types. The chief difference between them is lactic acid content, acid whey can have more lactic acid than sweet whey, which can affect the processing of whey along with the nutritional properties. About whey production and processing techniques, there has been a significant development over the past three decays. Particularly separation and fractioning of whey constituents, has an increased commercial interest. Whey proteins have a high nutritional value and great functional properties. As a result of these properties, they are extensively used both in animal and human nutrition. Whey proteins have a great functionality and they can be used as emulsifiers, stabilizers, foaming and texturizing agents and also they can be part in infant formula, dairy and bakery products, meats and beverages as food additive. If whey proteins are purified and isolated from other constituents in whey, their functionality and nutritional value are increased. On the other hand, because of high salt content, application of whey constituents and whey are restricted. It is directly affect the functional and nutritional properties of whey, as well as its flavor and quality. Therefore, desalination process is precursor technique and should be applied effectively. For demineralization process; electrodialysis, ion exchange, nanofiltration, reverse osmosis and microfiltration are the main membrane techniques to be encounter, which differ, in their driving force and operation princibles. Electrodialysis with ion-exchange membranes is one of the most significant membrane separation processes where it separates ions from an aqueous solution with the help of electrically charged membranes influence of an electrical potential difference as a driving force. It can be used for many water treatments additionally; it is used in wine industry as stabilizer and in sugar industry for demineralization. There are ion exchange membranes in electrodialysis stack, which have two electrodes name as anode and cathode and consist of a chain of anion and cation exchange membranes settled in an alternating array. Under the influence of a direct current, an ionic solution is pumped through these membranes. Due to this driven force, positively charged cations pass easily through the negatively charged cation exchange membrane and move toward cathode and they retained by the anion exchange membrane. For anions situation take place contrarily. As a result of this process, one solution is concentrated conferring to ion content, named as brine or concentrate, whereas other solution is become depleted, name as diluate. For this purpose electrodialysis with anion-cation membranes is applied to rennet whey powder from Moravia Lacto a.s. company (Jihlava, Czech Republic) as four different percentage as 3.5, 7, 10 and 14 at negative and positive polarity. Before each experiment, electrodialysis stack was washed with distilled water. For the diluate part, whey solution was used with different concentration, for the concentrate part HNO3 solution was used with a pH 2, and the electrical solution was used a solution of NaNO3 at a concentration of 10 g.l-1. Before and after electrodialysis, in order to check the membranes working properly or not, a saline test for a model solution Na2SO4 was prepared and conducted. At the end of the test, Javg values are calculated by using macro excel document. During desalination process, changes in conductivity, pH, and temperature were recorded 5 minutes intervals. The experiment was conducted at a constant voltage of 16 V and terminated after reaching 95% desalination of the diluate. At the end of the each experiment 45 ml of diluate was collected in order to determine ash content and dry matter. In addition to electrodialysis, ultrafiltration is applied to 7% of whey solution unit from ARNO 700 with tubular ceramic TAMI-Industries membranes type Clover. Ultrafiltration was conducted at a constant pressure of 2 Bar with a 50 kDa membrane and it was terminated after obtaining 300 grams permeate. Concentration factor during experiment was 2, because of obtaining 3 liters of permeate and 3 liters of retentate from the 6 liters of feed.At the end of the each experiment 45 ml of feed, permeate and retentate were collected in order to determine ash content, dry matter and protein analysis. Correspondingly permeate and retentate samples collected ± 1000 ml for ED experiment. At the end of each experiment, datas are settled in to a macro excel document in order to assess the factors as Javg, CF, CD_DM, ΔmASH, α and W, which can influence efficiency and process of electrodialysis of whey. These factors are a novel parameters of electrodialysis process and can be used as a good source to optimize the desalination process especially for whey and whey products. It can assist to optimization of energy, quality, functional and nutritional properties of whey. It can be concluded, sweet rennet whey is treated by electrodialysis with ion exchange membranes and factors which influence efficiency and process of electrodialysis of whey are determined and calculated with a help of a macro excel document especial to this project. In addition, electrodialysis process of retentate and permeate solutions, which are obtained after ultrafiltration process are calculated. It is shown that retentate and permeate solution, successfully applied in electrodialysis. Without meeting any problem, retentate and permeate solutions can be desalinated. According to their W values, it can be said that ultrafiltration before electrodialysis can be effectively adapted to food industry and they are open to new research and development. Whey desalination is an essential and crucial process in food technology. On the other hand, it has been examined only for last few decays. Consequently, further research and examination is needed to apply. There are many features that have not been yet completely determined and some problems needed to be solved. Especially in dairy industry electrodialysis has an excessive potential because it is a safe, economic, fast and very effective method, that can be applied to remove salts even from highly salted wheys.

Cansu Gülseven

İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science

Monitoring the quality of potato crisps and occuring processing contaminants

Acrylamide is a carcinogenic, genotoxic and neurotoxic processing contaminant and usually found in foods that are rich in carbohydrates and are thermally processed such as; bread, coffee and potato chips. Maillard reaction with free asparagine as core precursor is the base pathway of acrylamide generation in foods. Choloropropanols are food-borne process contaminants, arising from acid-hydrolyzed vegetable protein. Monochloropropandiol (MCPD) esters and glycidyl esters are composed by being subjected to high temperature of oils and are process contaminants in foods. MCPD esters are carcinogenic in vitro, but in vivo it is evaluated as a non-genotoxic compound. In addition to that, fatty acid esters of glycidol are carcinogenic in in vivo studies and have genotoxic mechanism. Deodorization process in edible oil production is the main track of these heat-induced process contaminants formations. Also, glycidyl esters are generated in due course of refining of commercially available edible oils, besides it might be formed by the reason of other food processing techniques. 6 brands of potato crisps with different flavours and fried oils (according to their label descriptions) were bought from a local supermarket in Czech Republic. The used frying oils in the samples were sunflower oil, palm oil, rapeseed oil and specified or unspecified mixtures of vegetable oils. Fat extraction was performed in order to make 3-MCPD and glycidyl esters analysis by using HPLC-MS/MS and U-HPLC-HRMS, respectively. All samples were homogenized for acrylamide analysis and fat extraction. Also, fats were analyzed to observe chemical changes TAGs, phytosterols, FFAs and their oxidation products in fried oils by transmission-mode direct analysis in real time ionization coupled with high resolution mass spectrometry (TM-DART-HRMS). For statistical evaluation SIMCA 13.0 software package was used for PCA. There is no correlation between the type of oil and acrylamide content according to the results of the analysis. Besides, acrylamide concentrations diverged not only from brands to brands, but also within some producers. The data range of the analysis is between 205 and 1252 µg/kg, which is congruent with other studies 591–1999 µg/kg. According to the analysis the samples "VV 28/15" and "VV 360/15" have the highest acrylamide content. The lowest acrylamide content was in the samples "VV 31/15" and "VV 34/15". It is apparent that the amount of 3-MCPD fatty acid esters is relevant to the content of lipids in these products. Samples fried with sunflower and rapeseed oil contain much lower bound 3-MCPD esters than samples fried with palm oil or mixtures including palm oil. It was shown that potato crisps fat is largely composed of oil used for frying crisps. Our analysis proved that using palm oil for frying the potato crisps was a precursor for bound 3-MCPD esters formation. Similarly, another study also shows that bound 3-MCPD esters are contained in refined edible oils, particularly in refined palm oil. The study showed that "VV 29/15" has the highest amount of glycidyl esters. On the whole, glycidyl oleate is the highest amount of glycidyl ester amid the samples. The same sample has besides the highest amount of 3-MCPD. According to other studies, there was some correlation between the generation of 3-MCPD and glycidyl esters due to the direct correlation of between DAG content and those. In reference to DART analysis, the most prevalent ion effecting the separation of samples (VV26/15, VV29/15, VV31/15, VV33/15) fried in palm oil or in a mixture of 60% palm oil and 40 % sunflower oil was palmitic acid (m/z 255,2329). In the mass region of the spectra, molecular [M+NH4]+ adduct ions formed from TAGs can be observed. Depending on the accurate mass measurement and elemental formula estimations of selective ions were determined. According to the PCA plots obtained from SIMCA statistical software, dilinoleoyl-oleoylglycerols (LLO) was the selective ion for VV 360/15, VV 361/15 and VV 362/15 which were fried with sunflower oil. The samples which were fried with rapeseed oil linoleoyl-dioleoylglycerols (LOO) was the selective ion from other samples (VV 28/15 and VV 30/15). LOO is the primary TAG for rapeseed oil and LLO is primary TAG for sunflower oil. Another selective ion of the other group of samples (VV 23/15, VV 24/15, VV 27/15, VV 32/15, VV 34/15) which sunflower oil is used to fry, was trioleoglycerol (OOO). Moreover, LOO was the most oxidized TAG in the samples. Phytosterols are minor components of vegetable oils, but it is significant to find out possible adulteration since some vegetable oils have specific phytosterols such as brassicasterol is a specific phytosterol for rapeseed oil and it is clearly seen in our samples fried in rapeseed oil. Variations in the mass spectra of the oils through heat were caused mainly by increased intensities of FFAs. Linoleic acid was the selective ion for all 3 samples (VV 360/15, VV 361/15 and VV 362/15) which were fried with sunflower oil. It is clearly observed the intensities of FFAs and its oxidation products with the extent of oxidation in the plots. Furthermore, it is clearly seen that the samples fried in palm oil or its mixture have more palmitic acid than the other samples. In addition, linoleic acid was the most oxidized fatty acid generally among the samples. In short, there is no correlation between the type of used frying oil and acrylamide content of potato crisps according to the study. Seemingly, frying temperature is more determinant for acrylamide rather than oil composition. Yet, oil composition is very important in terms of 3-MCPD and glycidyl ester generation. Our 3-MCPD and glycidyl esters analyses were relevant to the literature and palm oil itself or in an oil mixture increases 3-MCPD and glycidyl ester generation. Thus, it could be suggested that during potato crisp processing, frying oil composition should be taken into consideration.

İsel Çiprut