Theses supervised by Prof. Dr. Ayhan Topuz
16 theses · Akdeniz University
Dilimlenerek dondurulan kırmızıbiberin bazı fiziksel ve kimyasal kalite özellikleri üzerine ön işlem olarak uygulanan ozmotik kurutmanın etkisi
Bu çalışmada dondurulmuş kırmızıbiber (Capsicum annuum L.) üretiminde ozmotik ve sıcak hava ile kısmi kurutmanın biberin bazı kalite özellikleri ile işlemin enerji verimliliği üzerindeki etkisinin araştırılmıştır. Bu amaçla doğrudan, dondurulan kırmızıbiberler ile ozmotik ve sıcak hava ile kurutulduktan sonra dondurulan kırmızıbiberler -18±2°C sıcaklıkta 60 gün süreyle depolanmış ve depolamanın 0., 15., 30.ve 60. günlerinde örneklerde bazı fiziksel (su aktivitesi, renk, tekstür) ve kimyasal (nem, askorbik asit, antioksidan aktivite, karotenoid, peroksidaz ve lipoksigenaz enzim aktivitesi) analizler gerçekleştirilmiştir. Kırmızıbiberlerin ozmotik kurutma optimizasyonu sıcaklık (25°C, 40°C, 55°C), sorbitol/NaCl (1:1, 2:1, 3:1) ve çözelti/hammadde (5:1, 10:1, 15:1) oranı değişkenleri yanıt yüzey metodu kullanılarak Box-Behnken deneme desenine göre oluşturulmuştur. Bu değişkenler maksimum su kaybı ve minimum katı kazanımı olacak şekilde optimize edilerek optimum işlem koşulları belirlenmiştir. Yapılan bu çalışma sonucunda optimum ozmotik kurutma şartları 25°C sıcaklık, 2,41 sorbitol/NaCl oranı ve 15:1 çözelti/hammadde oranı olarak belirlenmiştir. Araştırma sonucunda doğrudan dondurulan örneklerin depolama boyunca nem değerlerinin %87,05-88,12, ozmotik ve sıcak hava ile kritik nem içeriğine kadar (≈ %70) kurutulduktan sonra dondurulan kırmızıbiber örneklerinin nem değerlerinin ise %66,27-73,41 arasında değiştiği belirlenmiştir. Bu nem içerikleri ile ilişkili olarak en düşük su aktivitesi değeri (0,92) ozmotik kurutma sonrası dondurulan kırmızıbiberlerde, en yüksek su aktivitesi değeri (0,99) ise doğrudan dondurulan kırmızıbiberlerde tespit edilmiştir. Uygulanan işlemlerin ve depolama süresinin biberlerin L, a ve b renk değerleri üzerinde belirgin bir etkisinin olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Örneklerin yapısal özelliğini belirlemek için ölçülen kabuk delme kuvveti uygulamalara bağlı olarak depolama başlangıcında 16,15-17,83 N arasında bulunmuştur. Bu değer tüm örneklerde depolama süresine bağlı olarak azalmıştır. Kısmi olarak kurutulduktan sonra dondurulan örneklerin askorbik asit miktarının doğrudan dondurulan örneklere göre daha düşük olduğu ve bu değerlerin depolama süresine bağlı olarak azaldığı belirlenmiştir. İki farklı yöntemle (DPPH ve ORAC) gerçekleştirilen antioksidan aktivite testlerinin sonuçlarına göre doğrudan dondurulan örneklerin antioksidan aktivitelerinin kısmi olarak kurutulduktan sonra dondurulan örneklere göre daha yüksek olduğu bulunmuştur. Haşlama işlemi ile birlikte örneklerin peroksidaz enzim inaktivasyonu tamamen sağlanırken, lipoksigenaz enzim inaktivasyonu kısmen başarılmıştır. Depolamanın 60. günü sonunda başlangıca göre biberlerin toplam karotenoid miktarındaki azalmalar doğrudan dondurulan, ozmotik kurutma sonrası dondurulan ve sıcak hava ile kısmi kurutulduktan sonra dondurulan kırmızıbiberlerde sırasıyla %57,97, %47,48 ve %46,93 olarak belirlenmiştir. Kısmi ön kurutma işlemlerinde harcanan enerji miktarları birbiriyle karşılaştırıldığında ozmotik kurutma için herhangi bir ısıtma gerekmediğinden, bu işlem için harcanan enerji miktarı (947,2 kJ/kg) diğerine (23.034,5 kJ/kg) nazaran oldukça düşük bulunmuştur. Elde edilen donma grafiklerine göre doğrudan dondurulan biberlerin sıcaklığı -25ºC'ye yaklaşık 270 dakikada ulaşırken, kısmi ön kurutulduktan sonra dondurulan biberler -25ºC'ye yaklaşık 105 dakikada ulaşmıştır. Böylece ön kurutma işlemi dondurma sırasında enerji sarfiyatı açısından 1/3 oranında avantaj sağlamıştır. Araştırma sonuçları birlikte değerlendirildiğinde, dondurulmuş kırmızıbiber üretiminde dondurma işleminin enerji sarfiyatını azaltmak ve ürün kalitesini daha iyi muhafaza etmek amacıyla uygulanan ön kurutma işlemlerinin olumlu sonuçlar verdiği görülmüş ve endüstriyel uygulamalar için kırmızıbiberin belirlenen koşullarda ön kurutma işlemi uygulandıktan sonra dondurularak muhafaza edilmesinin tercih edilebilir yaklaşım olduğu anlaşılmıştır. Bu yaklaşımla dondurulmuş kırmızıbiber üretiminde kısmi kurutma uygulamalarıyla doğrudan dondurma karşılaştırıldığında kısmi kurutma uygulamalarıyla enerji girdilerinde azalma ve işlem süresinde kısalma sağlanmıştır.
Ön işlemlerle kombine uygulanan kapalı döngü modifiye atmosfer kurutmanın bazı meyvelerin karakteristik özellikleri üzerine etkisi
Bu çalışmada vakum altında kurutma işlemlerine alternatif olarak kapalı döngü modifiye atmosfer kurutma (KADMAK) yönteminin geliştirilmesi ve ön işlemlerle kombine olarak uygulanabilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla normal kurutma koşullarında rengini ve besin özelliklerini çok hızlı bir şekilde kaybeden çilek, kivi ve muz meyveleri materyal olarak seçilmiştir. Araştırma, sıcak hava akımında kurutma ve yüksek kalitede ürün elde etmeyi sağlayan donuk kurutma yöntemleri ile kıyaslamalı olarak yürütülmüştür. Çilek meyvesinin doğrudan ve ön işlemleri (ozmotik ve sıcak hava ile ön kurutma) takiben, muz ve kivi meyvelerinin ise doğrudan kapalı döngü modifiye atmosfer kurutulması (KADMAK) gıdalarda uygulanabilecek özgün bir kurutma yaklaşımı olarak ele alınmıştır. Bu tez çalışmasında Akdeniz Bölgesi gibi yüksek nemli bölgelerde faaliyet gösteren firmaların kurutma ihtiyaçlarına cevap verebilecek KADMAK sistemi tasarlanmış ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen bu sistem, güneş enerjisi desteğiyle çalıştırılarak doğrudan ve ön işlemlerle kombine olarak dilimlenmiş meyvelerin kurutulmasında test edilmiştir. Sıcak hava ve donuk kurutmayla kıyaslanarak yürütülen bu denemelerde sistemin kurutma hızı, enerji verimliliği, elde edilen ürünlerin kurutma sonrası ve depolama sürecindeki kalite özellikleri, kurutulmuş gıdalara özgü parametreler üzerinden analiz edilmiştir. Geliştirilen KADMAK sisteminde kurutma havasının nemini almak için nem tutucu absorbanların kullanımı öngörülmüş, uygun absorban seçimi ve seçilen absorbanın çalışma koşullarında dinamik olarak testlerinin yapılması sonucu kurutucu sistem imalatı tamamlanmıştır. Piyasada endüstriyel kullanıma yönelik mevcut olan Silika Jel (Orange Gel moisture indicator), Zeolit 4A (2,5-5 mm), Zeolit 5A (2,5-5 mm), Zeolit 13X (1,6-2,6 mm) ve Aktif Karbon (CPure) adsorbent olarak test edilmiştir. Her bir adsorbentin adsorpsiyon testleri 60-70°C sıcaklıklarda (kurutma sıcaklıkları) ve 2-3 m/s hava hızlarında; desorpsiyon testleri ise yine aynı hava hızlarında 110-120°C sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon ve özellikle de desorpsiyon deney sonuçlarına göre en uygun adsorbentin silika jel olduğu değerlendirilmiştir. KADMAK sisteminde Box-Behnken deneme desenine göre sıcaklık, hava hızı ve oksijen miktarı değişkenleri, üründe minimum askorbik asit kaybı, minimum antosiyanin kaybı ile minimum esmerleşme indeksi ve kuruma süresi parametreleri kullanılarak cevap yüzey metoduna göre optimize edilmiştir. Buna göre optimum sıcaklık 60°C, optimum hava hızı 3 m/s ve optimum oksijen miktarı %9,5 olarak belirlenmiştir. KADMAK sistemi, seçilen meyveleri doğrudan ve ön kurutmalarla kombine olarak başarılı bir şekilde kurutmuştur. Kıyaslamalı olarak yürütülen tüm bu yöntemlerin kuruma hızları belirlenmiş, elde edilen ürünlerde doğrudan uygulanan KADMAK yönteminin, kurutma sırasındaki askorbik asit ve toplam monomerik antosiyanin kayıplarını belirgin düzeyde azalttığı ve bu bileşenler açısından donuk kurutmaya emsal sonuçlar sağladığı tespit edilmiştir. Buna ilaveten, çileklerin kurutma işleminde KADMAK yönteminin aynı üretim kapasitesinde donuk kurutmaya nazaran, onda bir maliyetle gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ancak, bu sistemde ürünlerin renk özellikleri bakımından kayda değer bir üstünlük sağlanamamıştır. Geliştirilen KADMAK sisteminin farklı ürünlerin kurutulmasında denenmesi, yaygınlaştırılması ve ülke ekonomisine kazandırılması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Ultrases pastörizasyon ve membran konsantrasyon yöntemlerinin karadut (Morus nigra L.) suyu konsantresi üretiminde uygulanabilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada meyve suyu işlemede kullanılan klasik termal pastörizasyon ve konsantrasyon yöntemlerine alternatif olarak ultrases pastörizasyon ve ozmotik distilasyon yöntemlerinin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Karadut suyunda pastörizasyon normlarının belirlenmesi amacıyla E. coli ATCC 25922'nin inaktivasyon verilerinin birinci derece, Weibull, log-logistic, biphasic linear ve modified Gompertz modellerine uygunluğu değerlendirilmiştir. Modified Gompertz modeli termal pastörizasyon verilerine göre en uygun model olarak belirlenirken, ultrasonik pastörizasyon verileri için ise en uygun modelin Weibull olduğu tespit edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler doğrultusunda termal pastörizasyon 59 °C'de 40 sn ve 80°C'de 1 dk (Ticari şartları temsilen), ultrases pastörizasyon ise 30 °C'de, 1,63 Akustik güç yoğunluğunda (W/mL) sürekli modda 14,5 dk süreyle uygulanmıştır. Bu uygulamalar sonrası örneklerin uçucu bileşenleri, renk ve bulanıklık değerleri dışında analiz edilen paramatrelerde önemli farklılıklar gözlenmemiştir. Termal konsantrasyonla ozmotik distilasyon yöntemi karşılaştırıldığında karadut suyu konsantrelerinde pH, titrasyon asitliği, antioksidan aktivite ve renk değerleri açısından önemli farklılıklar gözlenmemiştir. Bununla birlikte, termal yöntemle konsantre edilen örneklerin bulanıklık ve polimerik renk oranı değerlerinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ayrıca bu değerlerin konsantrasyon artışıyla da arttığı tespit edilmiştir. Ozmotik distilasyon ile 65 Bx'e konsantre edilen örneklerde tespit edilen uçucu bileşen sayısı ve miktarı (miktarı 1,49 µg/mL olan 15 adet bileşen) termal yöntemle konsantre edilen örneklerden (miktarı 0,50 µg/mL olan 7 adet bileşen) daha fazla bulunmuştur. Ozmotik distilasyonla konsantre edilen örneklerdeki toplam monomerik antosiyanin içeriği termal yöntemle konsantre edilen örneklerden daha yüksek miktarda bulunmuştur. Nitekim termal yöntemle 65 Bx'e konsantre edilen örneklerde antosiyanin degradasyonu %16,2 olarak belirlenirken ozmotik distilasyonla konsantre edilen örneklerde antosiyanin degradasyon oranı %6,5 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca her iki yöntemde de konsantrasyon seviyesi arttıkça örneklerin antosiyanin miktarı azalmıştır. Genel olarak antosiyaninlerin, uygulanan ısıl işlem ve depolama sürecindeki değişimleri değerlendirildiğinde birinci derece kinetik modele uygun bir degradasyon seyri izlediği belirlenmiştir. 4, 25 ve 35 °C'deki depolamaya bağlı olarak polimerik renk oranı ve bulanıklık değerleri artarken antioksidan aktivite ise genel olarak azalmıştır. 25 ve 35 ºC'de depolanan örneklerde depolama sürecinde HMF oluşumu tespit edilmiş, ayrıca HMF miktarının depolama süresi ve sıcaklığının artışıyla da arttığı belirlenmiştir. Meyve sularında istenmeyen koku oluşumunun göstergesi olarak kabul edilen furfural 25 ºC (termal yöntemle elde edilen konsantrelerde) ve 35 ºC'de (her iki yöntemle elde edilen konsantrelerde) depolanan konsantrelerde 0,050-0,660 µg/mL düzeyinde tespit edilmiştir. Depolama süresince pH, titrasyon asitliği ve renk değerlerinde ise kayda değer bir değişim seyri görülmemiştir.
Çözünür kuşburnu çayı üretiminde ekstraksiyon ve kurutma optimizasyonu
Askorbik asit içeriği açısından en zengin kaynaklardan birisi kuşburnu meyvesidir. Kuşburnu meyvelerinden marmelat ve nektar üretilmekte veya meyveler bütün halde kurutulduktan sonra doğrudan su içerinde kaynatılarak veya ticari formdaki süzen poşetlerde hibiskus ile birlikte çay olarak tüketilmektedir. Ancak meyvedeki askorbik asit ısı, ışık gibi çevresel etmenlere karşı oldukça hassas olup, bu ürünlerin işlenmesi, depolanması ve tüketime hazırlanması aşamalarında hızla bozulmaktadır. Özellikle mevcut şekliyle çay olarak tüketilmesi sırasında askorbik asit ve hibiskus etken maddesi olan antosiyaninlerden yeterince faydalanılamamaktadır. Bu çalışmada kuşburnu meyveleri ile hibiskus taç ve çanak yapraklarının mevcut ticari orandaki karışımları ekstraksiyon, konsantrasyon ve püskürterek kurutma işlemleriyle çözünür kuşburnu çayına dönüştürülmüştür. Bu işlemlerin her birisi maksimum etken madde elde edilecek şekilde optimize edilerek, optimum işlem koşulları hesaplanmış ve deneysel olarak doğrulanmıştır. Optimum ekstraksiyon koşullarının %5.3 hammadde, 64°C sıcaklık ve 5.4 dk süre olduğu, optimum püskürterek kurutma koşullarının ise 130°C giriş sıcaklığı, 85°C çıkış sıcaklığı ve %18.44 maltodekstrin ilavesi olduğu belirlenmiştir. Optimum koşullarda üretilen kuşburnu çaylarının askorbik asit ve toplam monomerik antosiyanin içeriği kurumaddede sırasıyla 0.92 g/100 g ve 1.11 g/100 g olarak belirlenmiştir. Buna ilaveten, optimum koşullarda üretilen çözünür kuşburnu çayı 4 ve 20°C sıcaklıkta ve %55-65 nem değerinde, 90 gün boyunca depolanmış ve bu süre içerisinde, 4°C'de depolanan örneklerin askorbik asit ve toplam monomerik antosiyanin kayıpları 25 °C'dekine kıyasla belirgin bir şekilde düşük bulunmuştur. Ayrıca çözünür kuşburnu çayı ile kurutulmuş kuşburnu meyvelerinin fenolik madde kompozisyonunun birbirine yakın olduğu tespit edilmiştir. Geliştirilen yeni ürünün aktif madde içeriği yüksek olmasına karşın, depolama süresine bağlı olarak kekleşme problemi olduğu ve duyusal panelde olumsuz olarak değerlendirilen bulanıklık, renk ve aroma özelliklerinin geliştirilmesi gerektiği anlaşılmıştır.
Nar suyu ve ada çayı ekstrakt tozu üretiminde kekleşme probleminin çözümüne yönelik alternatif uygulamalar
Püskürterek kurutma sıvı formdaki ürünlerin kurutularak, toz ürünlerin eldesi amacıyla yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Kurutulan ürünün yüksek sıcaklıklara kısa süreli olarak maruz kalması, üretim kolaylığı, ekonomik olarak uygulanabilir olması ve altyapı masraflarının kısmen düşük olması gibi sebepler bu tekniğin yaygınlaşmasında rol oynamıştır. Her ne kadar üretim yöntemi açısında ürünler birçok avantaja sahip olsa da ürünlerin fizikokimyasal özellikleri çevresel faktörlere bağlı olarak büyük değişimler gösterebilmektedir. Kekleşme toz formdaki ürünlerin depolanması aşamasında karşılaşılan en yaygın problemlerden biri olup, ürünün teknolojik özelliklerini değiştirmekte ve kullanımını sınırlamaktadır. Bu çalışmada, toz ürünlerin kalite karakteristiklerini olumsuz yönde etkileyen kekleşme probleminin giderilmesi ve ürünün akış özelliklerinin geliştirilebilmesi amacıyla kekleşme önleyici ajan kullanımı ve akışkan yatak kurutucuda aglomerasyon uygulamaları ayrı ayrı ele alınmıştır. Model gıda olarak ada çayı ekstraktının ve nar suyunun püskürterek kurutulmuş tozları seçilmiş olup her iki ürün için de hem belirlenen kekleşme önleyici ajan kullanım oranları hem de aglomerasyon şartlarının optimize edilmesi çalışılmıştır. Çalışmada kekleşme önleyici ajan olarak silikon dioksit, tri-kalsiyum fosfat ve kalsiyum karbonat kullanılmış olup, bu ajanların en uygun kombinasyonu karışım deneme deseni yardımıyla optimize edilmeye çalışılmıştır. Maksimum kekleşme önleyici ajan kullanım oranı yasal düzenlemeler sebebiyle %2 olarak belirlenmiştir. Test edilen kekleşme önleyici ajanların ve kullanım oranlarının her iki üründeki hedef özellikler olan kekleşme derecesi ve akış özellikleri üzerinde etkisi, test edilen optimizasyon modelleri açısından önemsiz bulunmuş ve kullanılan kekleşme önleyici ajanlar arasında etki açısından bir farklılık belirlenememiştir. Bu sebeple tez çalışmasında kekleşme önleyici ajan olarak hammadde maliyetleri de göz önüne alınarak silikon dioksit tercih edilmiştir. Gerçekleştirilen aglomerasyon çalışmalarında ada çayı ekstraktı tozlarının aglomerasyonu sadece sıcaklığa bağlı değişim göstermiş olup, bağlayıcı sıvı olarak test edilen Arabik gam ve maltodekstrin (DE 18) çözeltileri kullanılarak aglomerasyon sağlanamamış ve bağlayıcı ajan olarak sadece su kullanımıyla, 75°C kurutma sıcaklığında aglomerasyon gerçekleştirilebilmiştir. Nar suyu tozlarının optimum aglomerasyon şartları ise merkezi kompozit deneme desenine göre 78.5 °C kurutma sıcaklığı ve bağlayıcı sıvı olarak %25 Arabik gam çözeltisi olarak belirlenmiştir. Gerçekleştirilen analizlerinde püskürterek kurutulmuş, kekleşme önleyici ajan eklenmiş ve aglomere edilmiş ada çayı ekstraktı tozlarının kekleşme dereceleri sırasıyla %35.6, %34.8 ve %7.6 olarak belirlenmiş ve kekleşme derecesi üzerinde aglomerasyon uygulamasının yaklaşık 5 kat ve azaltıcı yönde etki gösterdiği, kekleşme önleyici ajan kullanımının ise çalışmada test edilen oranlarda bir etkisi olmadığı belirlenmiştir. Püskürterek kurutulmuş, kekleşme önleyici ajan eklenmiş ve aglomere edilmiş nar suyu tozlarının kekleşme dereceleri ise sırasıyla %71.7, %46.5 ve %17.9 olarak belirlenmiş olup, kekleşme önleyici ajan kullanımının ve aglomerasyon uygulamasının ürünlerin kekleşme eğilimlerini sırasıyla yaklaşık 1.5 ve 4 kat azalttığı tespit edilmiştir. Akış özellikleri üzerinde ise uygulanan proseslerin sadece nar suyu tozları üzerinde önemli seviyede etkili olduğu ve akış özelliklerini iyileştirdiği belirlenmiştir. Ayrıca aglomere edilmiş örneklerin dış etkenlerden daha az etkilendiği ve buna bağlı olarak depolama süresi boyunca daha az higroskopik özellik gösterdiği, biyoaktif bileşenlerinin daha iyi korunduğu belirlenmiştir. Tez kapsamında elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde test edilen ürünlerin kekleşme derecesinin önlenmesinde akışkan yatak kurutucuda aglomerasyon uygulaması diğer yöntemlere kıyasla daha başarılı bulunmuştur. Ürünlerin stabilitesi açısından ise düşük sıcaklıkta depolamanın daha uygun olacağı değerlendirilmiştir.
Kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma sisteminde yüksek kaliteli soğan tozu üretimi
Soğan (Allium cepa L.), biyoaktif bileşikler açısından çok zengin olan ve dünya çapında farklı gıdaların hazırlanmasında kullanılan önemli bir tarımsal üründür. Bu ürün taze olarak tüketiminin yanı sıra kurutulmuş, yarı kurutulmuş ve dondurulmuş olarak endüstriyel hazır gıda üretiminde ana girdilerden biri olarak kullanılmaktadır. Bu amaçla uygulanan geleneksel kurutma yöntemleri çevresel kontaminasyonlara ve oksidasyona sebep olduğu için üründe önemli renk, aroma ve besin kayıplarına yol açmaktadır. Ayrıca tüm dünyada karbon salınımını ve enerji girdilerini düşürmeye yönelik tedbirleri içeren uluslararası yeşil mutabakata hizmet edebilecek yeni kurutma yöntem ve yaklaşımları önem kazanmıştır. Bu amaçla geleneksel ve modern kurutma tekniklerini birleştiren yenilikçi hibrit kurutma yaklaşımları öne çıkmaya başlamıştır. Bu çalışmada, pirometre kontrollü kızılötesi lamba kullanılarak yenilikçi kurutma yöntemlerinden biri olan kırınım pencereli kurutma sistemi hibrit bir teknolojiye dönüştürülmüştür. Projenin hedef ürünü olan yüksek aroma içerikli soğan tozu püre haline getirilmiş soğanın kontrollü koşullarda kızılötesi destekli kırınım pencereli hibrit kurutma sistemiyle kuruma koşulları optimize edilmiştir. Bu optimum kurutma koşullarında ayrıca püreye taşıyıcı ekleyerek kurutma ve köpük kurutma yaklaşımları denenmiştir. Optimizasyon çalışmasında Design-Expert sürüm 13 yazılımında (Design-Expert for Windows, Stat-Ease Inc., ABD) Box-Behnken deney tasarımı kullanılmış olup, bağımsız değişkenler olarak sirkülasyon suyu sıcaklığı (75-95°C), püre yüzey sıcaklığı (30-40°C) ve hava hızı (0-1.2 m/s) seçilmiştir. İstenilen aroma bileşen miktarı (maksimum toplam alan), istenmeyen aroma bileşen miktarı (minimum toplam alan), kuersetin miktarı (maksimum), esmerleşme indeksi (minimum) ve kurutma süresi (minimum) bağımlı değişkenler olarak seçilmiş ve Yanıt Yüzey Metodolojisi ile optimize edilmiştir. Optimum koşullarda soğan püresinin daha hızlı bir şekilde kurutulurken istenen biyoaktif bileşenlerin korunması ve istenmeyenlerin bileşenlerin ve değişimlerin azaltılması hedeflenmiştir. Tüm örnekler, 2 mm kalınlığında serilerek %3.5 ± 0.5 son nem içeriğine ulaşana kadar kurutulmuş olup, kuruma süreleri kaydedilmiştir. Optimum kurutma koşulları; 89.71°C sirkülasyon suyu sıcaklığı, 30°C püre yüzey sıcaklığı ve 1.2 m/s hava hızı olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda kuruma süresi 14 dk. olarak kaydedilmiştir. Soğan püresinin geliştirilen hibrit kurutucuda kurutulmasına yönelik belirlenen optimum koşullarda taşıyıcı eşliğinde karışım kompozisyon optimizasyonu da gerçekleştirilmiştir. Bu optimizasyon çalışması Design-Expert sürüm 13 yazılımı (Design-Expert for Windows, Stat-Ease Inc., ABD) kullanılarak Karışım Optimal Deneysel tasarımıyla yürütülmüştür. Püre kuru maddesinin %50'si kadar (4 g) olacak şekilde taşıyıcı karışım kullanılması planlanmış ve bu karışım bileşenlerinin β-siklodekstrin (0-1 g), Na-aljinat (0-1 g), Maltodekstrin (0-4 g) ve Arap gamı (0-4 g) olması kararlaştırılmıştır. Yanıt olarak istenilen aroma bileşen miktarı (maksimum toplam alan), istenmeyen aroma bileşen miktarı (minimum toplam alan), kuersetin miktarı (maksimum), esmerleşme indeksi (minimum) ve kurutma süresi (minimum) seçilmiş ve optimum karışım içeriği 2.08 g maltodekstrin ve 1.92 g Arap gamı olarak tespit edilmiştir. Ancak optimum karışım eşliğinde gerçekleştirilen kurutma işleminde kuruma süresi 24 dk. olarak kaydedilmiştir. Köpük püre kurutma yaklaşımı için öncelikle farklı miktarlarda çöven ekstraktı eklenerek farklı köpürtme sürelerinde oluşturulan soğan püresi köpüklerinin yoğunluğu ve stabilitesi incelenmiş, köpük oluşturma koşulları optimize edilmiştir. Minimum köpük yoğunluğunun ve maksimum köpük stabilitesinin %0,5 çöven ekstraktı eklenmiş pürenin 3 dk. boyunca köpürtülmesiyle elde edildiği tespit edilmiştir. Çöven ekstraktı eklenmeden önce soğan 1 dk. boyunca parçalanmış böylece hem enzim aktivitesine izin verilmiş hem de çöven ekstraktının parçalayıcı haznesinde kalması engellenmiştir. Köpük püre kurutma yaklaşımında kuruma süresi 10 dk.'ya düşmüştür. Optimum koşullarda üretilen soğan tozu örneği, ticari olarak piyasada bulunan ithal ve yerli muadilleriyle farklı model gıda denemeleri yapılarak kıyaslanmıştır. Duyusal analiz sonuçları; geliştirilen hibrit teknoloji kullanılarak yerli soğandan üretilen soğan tozlarının ticari örneklerden daha çok beğenildiğini ortaya koymuştur. Konvektif kurutma ve dondurarak kurutma yöntemleriyle kıyaslandığında; tez çalışmasındaki kurutma yaklaşımlarının hem kurutma süresinin saatlerden dakikalara düşürerek önemli ölçüde kısalttığı tespit edilmiş, hem de istenilen niteliklere uygun, yüksek kalitede soğan tozu elde edildiği görülmüştür. Özellikle katkısız sade soğan tozu üretimi için yeni geliştirilen hibrit sistem olan pirometre kontrollü kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutucu, çoğu fiziksel ve kimyasal kalite özellikleri bakımından yaygın kullanılan geleneksel yöntem olan konvektif kurutmayla üretilen soğan tozundan daha nitelikli ürün elde edilmesini sağlamıştır. Elde edilen sonuçlar geliştirilen hibrit kurutma yöntemiyle kısa sürede daha yüksek kalitede ve yüksek aroma içeriğinde soğan tozu üretiminin sağlandığını göstermiştir.
Farklı kurutma yaklaşımlarıyla aroma ve lezzet açısından zengin sarımsak tozları geliştirilmesi
Sarımsak (Allium sativum L.), içerdiği zengin aroma bileşenleri ve biyoaktif bileşenler nedeniyle tüm dünyada hem lezzet ve aroma verici bir gıda hem de bitkisel ilaç olarak, taze, konserve püre, sarımsak yağı ve toz formda yaygın bir şekilde tüketilmektedir. Özellikle sarımsağın kurutulmasıyla elde edilen toz form, toz gıda formülasyonlarına ve baharat karışımlarına eklenmesinin yanında yemeklere doğrudan katılabilecek uzun ömürlü ve katma değerli bir ürün olması açısından önem arzetmektedir. Bu çalışmada endüstriyel kullanımı yaygınlaşan ve tüketici talepleri artan sarımsak tozunun nitelikli olarak üretiminde Pirometre Kontrollü Kızılötesi Destekli Kırınım Pencereli Kurutma (PKD-KPK) yönteminin yeni yaklaşımlarla kullanımı ile endüstride yaygın uygulanan farklı kurutma yöntemleri karşılaştırmalı olarak test edilmiştir. Bu teknoloji sarımsak tozu üretiminde ilk kez kullanılmıştır. Biyoaktif bileşenlerce zengin, yüksek aroma içerikli sarımsak tozu üretimi amacıyla öncelikle püre haline getirilmiş sarımsağın kontrollü koşullarda PKD-KPK sisteminde kuruma koşulları optimize edilmiştir. Elde edilen optimum kurutma koşullarında püreye uygun taşıyıcılar ekleyerek kurutma yapılmış, bu kurutma için eklenen taşıyıcı kompozisyonu optimize edilmiştir. Ayrıca en iyi kurutma yaklaşımının belirlenebilmesi için optimum kurutma koşullarında köpük kurutma işlemi gerçekleştirilmiş, bu işlemin uygulama koşulları da optimize edilmiştir. Sarımsak tozunun aroma ve biyoaktif bileşenler açısından zengin bir yapıda üretilebilmesi amacıyla farklı kurutma yöntemleri sistematik olarak karşılaştırılmış; özellikle pirometre kontrollü kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma (PKD-KPK) sisteminin etkinliği detaylı biçimde değerlendirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında sarımsak püresi, PKD-KPK sisteminde optimize edilmiş koşullarda kurutulmuştur. Box-Behnken deney tasarımı ile gerçekleştirilen optimizasyon çalışması sonucunda en uygun kurutma koşulları 0.9 m/s hava akış hızı, 60 °C kurutma suyu sıcaklığı ve 30 °C püre yüzey sıcaklığı olarak belirlenmiş; bu koşullarda kuruma süresi 50 dakika olarak kaydedilmiştir. İkinci aşamada taşıyıcı kompozisyonu I-Optimal deney tasarımı ile optimize edilmiş ve optimum taşıyıcı oranları 1.841 g Arap zamkı ile 3.159 g maltodekstrin olarak tespit edilmiştir. Bu koşullarda kuruma süresi 33.6 dakika'ya düşmüştür. Sonraki aşamada kurutma hızını artırmak ve ürün niteliğini geliştirmek amacıyla köpük kurutma uygulaması da denenmiştir. Bu işlemde köpürtme ajanı olarak seçilen çöven ekstraktının optimum kullanım oranı %0.33 ve köpürtme süresi 2.25 dakika olarak belirlenmiş, bu koşullarda köpürtülen sarımsak püresinin PKD-KPK sisteminde kurutulmasıyla nihai nem oranına 28 dakikada ulaşılmıştır. Optimizasyon çalışmalarının ardından, farklı kurutma yöntemleriyle (PKD-KPK, sıcak hava kurutma, donuk kurutma) ve çeşitli sarımsak formlarıyla (püre, diş, dilim) elde edilen toz ürünler, duyusal, fiziksel ve kimyasal kalite parametreleri ile depolama özellikleri açısından karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Fiziksel özellikler açısından, esmerleşme indeksi en düşük değeri 6.56 ± 0.02 ile dondurarak kurutulan püre formundaki örnekte göstermiştir. Buna karşılık, fırında püre formunda kurutulan örnek 24.31 ± 0.29 esmerleşme indeksi ile bu parametre bakımından en yüksek değerlere sahip olmuştur. Partikül boyutu analizinde, en düşük D4,3 değeri 8.39 ± 0.25 ile püre formunda dondurarak kurutulmuş örnekte belirlenirken bu değer PKD-KPK sisteminde taşıyıcı eklenerek kurutulmuş örnekte 17.27 ± 1.29'a kadar çıkmıştır. Kimyasal analiz sonuçlarına göre, toplam fenolik içeriğinin (TFİ) 3.31 ± 0.01 mg GAE/100 g KM değeri ile en iyi PKD-KPK sisteminde köpük kurutulan örnekte korunmuş, en fazla kayıp ise 1.71 mg GAE/100 g KM değeri ile fırında püre halinde kurutulan örnekte belirlenmiştir. Antioksidan aktivite PKD-KPK sisteminde kurutulan örnek için 21.93 ± 0.11 g TEAA/kg KM ölçülürken dondurarak kurutulan örnekler için ise ortalama 18.26–11.64 g TEAA/kg KM aralığında kalmıştır. Allisin içeriği açısından PKD-KPK sisteminin koruyucu etkisi oldukça belirgin olmuştur. Bu sistemde kurutulan örneklerin allisin miktarları 6.72–4.60 mg/kg KM aralığında değişirken fırında kurutulan örnkelerde bu değer oldukça düşük olarak 1.40–0.10 mg/kg KM aralığında tespit edilmiştir. Toplam aroma PKD-KPK sisteminde taşıyıcı eklenerek kurutulan örnekte en yüksek düzeyde korunurken (4.10E+08 ± 1.96E+05 pik alanı), en yüksek aroma kaybı ise 2.72E+08 ± 4.02E+05 (pik alanı) değeri ile dilim formda dondurarak kurutulan örnekte belirlenmiştir. Duyusal analizlerde, PKD-KPK sisteminde taşıyıcılı ve taşıyıcısız olarak kurutulan örnekler genel olarak panelistler tarafından yüksek (4.6 ve 4.3) puanlar almıştır. Depolama süresi boyunca izlenen parametrelerde, 90 gün sonunda tüm örneklerde genel olarak azalma eğilimi saptanmıştır. Ancak PKD-KPK sisteminde kurutulan örneklerde bu kayıplar minimal düzeyde kalmıştır. Örneğin, taşıyıcı kullanılan örnekte allisin içeriği depolamanın başlangıcında 6.33 mg/kg KM iken, 90. gün sonunda %24'lük bir kayıpla 4.81 mg/kg KM'ye gerilemiş; aynı sürede TFİ değeri 2.81'den 2.37 mg GAE/100 g KM'ye, antioksidan aktivite ise 13.47'den 11.64 g TEAA/kg KM'ye düşmüştür. Sıcak hava kurutmalı dilim örneğinde allisin miktarı %50'ın üzerinde kayba uğramış ve 0.67 mg/kg KM seviyesine inmiştir. Aroma değerlerinde ise izlenen diğer parametrelerdeki değişimin aksine tüm örneklerde artış belirlenmiştir. Dondurarak kurutulan örneklerde %50 üzerinde bir aroma artışı tespit edilmiş olup PKD-KPK sisteminde kurutulan örneklerde bu artış %14-16 arasında belirlenmiştir. Sonuç olarak, PKD-KPK kurutma sisteminin, gerek ürün kalitesi gerekse biyoaktif ve aromatik bileşen stabilitesi açısından diğer kurutma yöntemlerine göre daha başarılı olduğu belirlenmiştir. Bu sistemin, enerji verimliliği, ürün kalitesi ve raf ömrü parametrelerinde sunduğu avantajlar sayesinde endüstriyel uygulamalarda tercih edilebilirliği yüksek bir alternatif olabileceği düşünülmektedir.
Tarhananın kurutulmasında yenilikçi kurutma uygulamaları: Ürün özellikleri üzerine etkisi
Tarhana özellikle ülkemizde bilinen ve yaygın olarak tüketilen sağlıklı ve geleneksel bir üründür. Başta Ege Bölgesi olmak üzere pek çok bölgede üretilen tarhana; temel bileşen olarak yoğurt, un, maya ile birlikte sebze püreleri ve/veya salça içermektedir. Bu içeriklerle hazırlanan hamur fermentasyon sonrasında kurutulup öğütülmekte ve uzun raf ömrü kazandırılmış, besleyici bir ürün elde edilmektedir. Türkiye'nin her yöresinde sevilerek tüketilen toz tarhana ürünleri endüstriyel olarak da üretilmekte ve kurutma işleminin gerçekleştirilmesi için sıcak havalı kurutma sistemleri kullanılmaktadır. Yüksek enerji girdisiyle uzun sürede gerçekleştirilen bu kurutma işlemlerinde ürünün besin içeriği azalmakta ve kalitesi olumsuz yönde etkilemektedir. Bu çalışmada, tarhana hamurunun kurutulması için kırınım pencereli kurutma (KPK), kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma (KDKPK), sıcak hava kurutma (SHK) ve geleneksel (sergen) kurutma (GK) yöntemleri kullanılmış ve elde edilen toz ürünlerin karakteristik fizikokimyasal ve mikrobiyolojik özellikleri karşılaştırmalı olarak belirlenmiştir. Bu amaçla önce kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma işlem koşulları Design-Expert paket programında Yanıt Yüzey yönteminde Optimal Özel Tasarım Deneme deseni (Response Surface Methodology, Optimal Custom Design) ile optimize edilmiştir. Deneme deseninin bağımsız değişkenleri, serme kalınlığı (1-3 mm), ürün yüzey sıcaklığı (32-40 °C) ve sirkülasyon suyu sıcaklığı (60-90 °C)'dır. Bağımlı değişkenler olarak da minimum kuruma süresi, maksimum suda çözünür toplam vitamin (Askorbik asit ve B3, B6, B9 vitaminleri) miktarı ve minimum esmerleşme indeksi seçilmiştir. Bu koşullarda gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları sonucunda, 1.5 mm serme kalınlığı, 36 °C yüzey sıcaklığı ve 85 °C sirkülasyon suyu sıcaklığı optimum koşullar olarak belirlenmiştir. Ayrıca KPK yönteminde, kızılötesi desteğinin etkinliğini de test edebilmek için KDKPK yönteminde belirlenen optimum koşullar (Serme kalınlığı, sirkülasyon suyu sıcaklığı) kullanılarak kızılötesi lamba desteği olmadan kurutma denemeleri gerçekleştirilmiştir. SHK yöntemi için ise literatürde tarhana kurutmak için kullanılan veriler dikkate alınarak 3 mm serme kalınlığı, 1.86 m/sn hava hızı ve 80°C kurutma sıcaklığı kurutma parametreleri olarak belirlenmiştir. Geleneksel üretimi temsilen ise tarhana hamurları temiz bir beyaz pamuklu bez üzerine parça parça halinde serilerek kurutulmuştur. Tüm kurutma yöntemlerinden elde edilen tarhanaların karakteristik fizikokimyasal ve mikrobiyolojik özellikleri 90 gün boyunca 5 periyotta karşılaştırmalı olarak belirlenmiştir. Tez kapsamında gerçekleştirilen kurutmalarda tarhana hamurunun kuruma süresi, kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma sistemi için 43 dakika, kırınım pencereli kurutma sistemi için 55 dakika iken, sıcak hava kurutma yönteminde 220 dakika ve geleneksel kurutma yöntemine 96 saat olarak tespit edilmiştir. Kurutma süreleri dikkate alındığında, kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma yönteminin kuruma süresini önemli ölçüde kısalttığı belirlenmiştir. Tez kapsamında elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde, yenilikçi kurutma uygulamalarının (kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma sistemi- kırınım pencereli kurutma sistemi) tarhananın kuruma süresini önemli ölçüde azalttığı, biyoaktif bileşenlerin bu kurutma yöntemlerinde daha iyi korunduğu belirlenmiştir. Kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma yöntemi ile elde edilen ürünlerin toz akış özelliklerinin ve renk özelliklerinin diğer yöntemlerde üretilen tarhanalara göre daha iyi olduğu, diğer fiziksel analizlerde de bu yöntemin üstünlükleri bulunduğu tespit edilmiştir. En yüksek protein miktarı, serbest aminoasit miktarı, Askorbik asit ve niasin miktarı, toplam fenolik madde, antioksidan aktivite ve karotenoid içeriği kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma yönteminde elde edilen tarhanalarda belirlenmiştir. Geleneksel kurutma yöntemi ile elde edilen tarhanalarda daha fazla sayıda uçucu bileşen tespit edilmesine rağmen yenilikçi yöntemlerinde daha az sayıda tespit edilen aynı bileşenlerin pik alanları daha yüksek belirlenmiştir. Ayrıca geleneksel kurutma yönteminde üretilen tarhanaların mikrobiyal aktivitesinin daha yüksek olduğu, yenilikçi yöntemlerde özellikle kızılötesi desteği ile gerçekleştirilen kurutmalarda mikrobiyal aktivitenin sınırlandığı belirlenmiştir. Sonuç olarak tarhananın kurutulması için seçilen yenilikçi kurutma yöntemlerinin ürün kalitesi ve stabilitesi açısından daha başarılı sonuçlar ortaya koyduğu uygun bir alternatif kurutma yöntemi olduğu değerlendirilmiştir.
Yenilikçi kurutma yöntemleriyle domates tozu eldesi, toz ürünün kalite özelliklerinin belirlenmesi ve depolama stabilitesinin araştırılması
Bu tez çalışması kapsamında, yenilikçi kurutma teknolojilerinden olan kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma (KDKPK) ve ultrases destekli kırınım pencereli kurutma (UDKPK) sistemleri ile domates salçası tozu üretimi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle bölümümüzde mevcut halde bulunan kırınım pencereli kurutma (KPK) sistemine pirometre kontrollü kızılötesi lamba (IR) desteği eklenmiştir. Literatürde domates salçasının KDKPK sisteminde kurutulmasına ilişkin bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu tez çalışmasında serilebilir kıvama getirilen salça 4 farklı kurutma yaklaşımıyla optimize edilmiş koşullarda (sıcak hava kurutma hariç) kurutularak karşılaştırılmış ve salçadan domates tozu üretimi için en uygun kurutuma yöntem ve yaklaşımı belirlenmiştir. KDKPK'ya ait optimum işlem koşullarının belirlenmesi amacıyla bağımsız değişkenler olan sirlüle edilen su sıcaklığı (60-90 ºC), salça serme kalınlığı (2-3 mm) ve ürün yüzey sıcaklığı (30-36 ºC) optimize edilmiştir. Bu amaçla Design Expert paket programı kullanılarak oluşturulan deneysel tasarımda (Yanıt Yüzey Optimal Özel Tasarım) elde edilen bağımlı değişken olarak likopen içeriği, esmerleşme indeksi ve kuruma süresi test edilmiş, bağımsız değişkenlerin optimum değeri en yüksek likopen içeriği, en düşük esmerleşme indeksi ve en kısa kuruma süresini sağlayacak şekilde optimize edilmiştir. Optimum sirkülasyon suyu sıcaklığı, salça serme kalınlığı ve IR lambanın çalışması için gerekli yüzey sıcaklığı sırasıyla 82 ºC sıcaklık, 2 mm serme kalınlığı ve 32 ºC olarak belirlenmiştir. KDKPK yönteminde kuruma süresini kısaltmak için optimize edilen kurutma koşularında köpük kurutma (KK-KDKPK) yaklaşımıyla da salça kurutulmuştur. Köpük formunda kurutma yapabilmek için köpük yapıcı ajan olarak soya ve bezelye protein izolatları seçilmiş ve bu protein izolatları salça içerisinde toplamda % 1.5 olacak şekilde kullanılmıştır. Köpürtme amaçlı çırpma işleminin süresiyle birlikte bu protein izolatlarının en uygun oranları Design Expert paket programı yardımıyla oluşturulan kombine karışım tasarımı (optimal combined mixture design) kullanılarak maksimum köpük stabilitesi ve köpük kapasitesi oluşturan oran optimize edilmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon sonucunda en uygun çırpma süresi 1 dk, salçaya katkılanacak en uygun protein oranları ise % 0.4 soya protein izolatı ve %1.1 bezelye protein izolatı olarak belirlenmiştir. KDKPK sisteminde domates tozunun esmerleşme reaksiyonlarını engellemek, aroma kayıpları azatmak ve uçucu bileşenlerin stabilitesini arttırmak amacıyla iki ayrı deneme daha gerçekeştirilmiştir. Bu denemelerin ilkinde serilen domates salçasına askorbik asit (% 0.5), ikincisindinde ise ß-siklodekstrin (%1) ilave edilerek optimum kurutma koşullarında domates tozu üretilmiştir. Kızılötesi lamba desteğinin etkisini değerlendirebilnmek amacıyla IR lamba açılmadan da kırınım pencereli kurutma (KPK) sisteminde bir kontrol denemesi gerçekleştirilmiştir. UDKPK sistemi için de mevcut halde bulunan ultrases su banyosunun üzeri Mylar film ile kapatılarak, KDKPK sisteminde belirlenen optimum sıcaklık (82ºC) ve serme kalınlığında (2mm), 37-38 kHz ultrases gücünde salça kurutulmuştur. Yenilikçi kurutma yöntemlerinin yanı sıra halihazırda kullanılan konveksiyonel kurutma (SHK) ile de salça kurutulmuş olup tez çalışması kapsamında uygulanan tüm kurutma yöntemleriyle elde edilen domates tozlarının bazı fizikokimyasal özellikleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca 7 farklı uygulama ile elde edilen salça tozları 2 farklı sıcaklıkta (4 ve 25°C) depolanarak ürünlerin nem miktarı, su aktivitesi, renk, 5-hidroksimetilfurfural (HMF), toplam fenolik madde, likopen, antioksidan aktivite, pH-titrasyon asitliği, toplam şeker miktarı, askorbik asit ve uçucu bileşen kompozisyonu analizlerindeki değişimler izlenmiştir. KDKPK, KK-KDKPK, UDKPK, KPK ve SHK yöntemlerinde kurutma süreleri sırasıyla 40 dk, 20 dk, 50 dk, 55 dk ve 180 dk olarak hesaplanmıştır. Domates tozlarının likopen içeriği 157.54 ve 257.53 mg/100 g KM arasında değişmiş olup en yüksek likopen içeriği KK-KDKPK ve UDKPK yöntemleriyle üretilen domates tozlarında belirlenmiştir. Domates tozlarına ait en düşük esmerleşme indeksi KK-KDKPK ve UDKPK yöntemleri ile üretilen tozlarda hesaplanmıştır. Domates tozlarında en yüksek antioksidan aktivite KDKPK sisteminde % 0.5 askorbik asit ilaveli olarak kurutulan örneklerde belirlenmiştir. Salça tozlarının çözünürlük, titrasyon asitliği ve toplam şeker miktarları üzerine kurutma uygulamalarının önemli bir etkisi olmadığı görülmüştür. Salça tozlarının toplam fenolik madde içeriği ise KDKPK ile KPK ile elde edilen ürünlerde daha yüksek belirlenmiştir. Farklı sıcaklıklarda depolanan domates tozlarının depolama süresi boyunca likopen ve askorbik asit içeriği ile antioksidan aktivitelerinde istatistiksel olarak önemli düzeyde azalışlar meydana gelmiş, özellikle 25 °C'de depolanan örneklerde bu azalış daha belirgin olmuştur. Depolama süresi boyunca örneklerin HMF ve toplam fenolik madde içerikleri artış göstermiştir. Karşılaştırılan kurutma uygulamaları ile elde domates tozlarında en fazla pik alanına sahip aroma bileşeninin 6-metil-5-hepten-2-on olduğu tespit edilmiştir. Depolama boyunca bu aroma bileşenlerinin pik alanları azalmış, özellikle 25℃'de depolanan örneklerde bu azalışın daha fazla olduğu belirlenmiştir. ß-siklodekstrin katkısı domates tozlarının aroma bileşenlerin tutulması ve stabilitesini sağlamada yetersiz kalmıştır. Köpük kurutma yaklaşımı ile KDKPK sisteminde kurutulan örneklerin aroma aktif bileşenleri diğer kurutma yaklaşımlarına göre daha yüksek ve enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarının bir göstergesi olan HMF içeriği ise daha düşük düzeyde tespit edilmiştir. Köpük kurutma yaklaşımı aroma stabilitesi açısından daha başarılı bulunmuştur. KDKPK ve UDKPK sistemlerinde salçadan domates tozu üretiminde kurutma kinetiğinin belirlenmesi ve kuruma modellemesi ilk kez gerçekleştirilmiş olup her iki kurutma yönteminde de domates salçasının kurutulmasını en iyi ifade eden kurutma modelinin Newton modeli olduğu tespit edilmiştir. Tez kapsamında elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde KPK sistemine IR lamba entegrasyonu ile salçanın kuruma süresi kısalmıştır Bununla birlikte, IR lambanın neden olabileceği olumsuz renk değişimlerini sınırlamak amacıyla askorbik asit ilavesi ve köpük kurutma yaklaşımı uygulanmış olup bu yaklaşımlar ile daha yüksek kaliteli domates tozu üretilmiştir.
Nar kabuğu kaynaklı ellajik asitin biyoyararlılığını artırmaya yönelik mikroenkapsülasyon çalışmaları
Nar (Punica granatum L.) biyoaktif maddelerce zengin bir meyvedir. Nar genellikle taze meyve olarak, çoğunlukla da meyve suyuna işlenerek tüketilmektedir. Nar suyu işleme atığı olan nar kabuğu ise tüm meyvenin yaklaşık olarak %50'sini oluşturmakta olup, bu atıkta narın kendisine kıyasla daha yüksek oranda ellajik asit bulunmaktadır. Polifenolik bir bileşik olan ellajik asitin oksidatif strese bağlı olan kanser, diyabet, otoimmün ve kardiyovasküler hastalıklar, obezite ve nörodejeneratif bozukluklar gibi çeşitli hastalıkların tedavisinde etkili bir bileşen olduğu belirlenmiştir. Ellajik asit ile yapılan in vivo ve in vitro çalışmaların birbirleriyle uyumlu olmadığı gözlemlenmiş ve sebepleri arasında bu bileşiğin sudaki çözünürlüğünün düşük olması, emiliminin sınırlı olması ve bireyler arasındaki mikroflora farkına bağlı olarak biyolojik etkinliğinin farklılık göstermesi belirtilmiştir. Yapılan çalışmalar ile ellajik asitin kolon mikroflorası tarafından ürolitin adı verilen bileşiklere metabolize edildiği görülmüş ve potansiyel sağlık etkilerinden ürolitin ve türevlerinin sorumlu olduğu öne sürülmüştür. Nitekim ürolitinlerin antioksidan, östrojenik, antienflamatuar ve antikanserojenik özellikler dahil olmak üzere, nörodejeneratif ve kardiyovasküler rahatsızlıklara karşı da etkilerinin olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada nar kaynaklı ellajik asitin farklı polaritelere ve emülsiyon kapasitesine sahip taşıyıcılar ile mikroenkapsülasyonu yoluyla sudaki çözünürlüğünün arttırılması ve alt sindirim sisteminde probiyotik mikroorganizmalar tarafından metabolize edilerek ürolitinlere dönüştürülmesinin sağlanması ile biyoyararlılığının arttırılması amaçlanmıştır. Ellajik asidin biyoyararlılığını arttırmak için püskürterek kurutma sistemiyle gerçekleştirilen mikroenkapsülasyon işeminin optimizasyonunda bağımsız değişkenler olarak taşıyıcı materyal konsantrasyonu ve giriş havası sıcaklığı seçilmiştir. Taşıyıcı materyal olarak arabik gam, maltodekstrin ve inülin karışımı kullanılmıştır. Hava giriş sıcaklığının sınır değerleri olarak 130-190 °C belirlenmiş ve toz mikrokapsüller üretilmiştir. Kullanılacak optimum taşıyıcı madde konsantrasyonları ve giriş sıcaklığı mikrokapsüllerin yüzde suda çözünürlüğü ve ellajik asit konsantrasyonu üzerinden hesaplanmış ve doğrulanmıştır. Bunun sonucunda optimum taşıyıcı materyaller ve oranları %20 maltodekstrin ve %10 inülin ve optimum giriş sıcaklığı ise 158°C olarak bulunmuştur. Ayrıca %1.5 oranında β-siklodekstrin (β-SD) varlığının da optimum koşullar içerisinde olması gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Belirlenen optimum formülasyonda üretilen mikrokapsüller kontrol örnekleriyle birlikte in vitro gastrointestinal sistemde sindirim testlerine tabi tutulmuş, Bifidobacterium pseudocatenulatum ile ellajik asitin mikrobiyal fermantasyonu gerçekleştirilmiştir. Ticari ellajik asit ve mikroenkapsüle ellajik asitin ürolitin A ve ürolitin B'ye dönüşümü ve dönüşüm sonrası konsantrasyonları kıyaslanmıştır. Ayrıca optimum koşullarda üretilen toz formdaki ellajik asit mikrokapsülleri 45 gün süreyle 4ºC ve 25ºC olmak üzere iki farklı sıcaklıkta depolanmış ve depolamanın 0., 15., 30., 45. günlerinde ürünün fizikokimyasal özelliklerinde meydana gelen değişimler gerekli analizler (nem, su aktivitesi, çözünürlük, yığın yoğunluk, sıkıştırılmış yoğunluk, toplam fenolik madde, antioksidan aktivite, ellajik asit, renk) yapılarak incelenmiştir. Optimum koşullarda üretilen ellajik asit mikrokapsüllerinin ellajik asit miktarı ve yüzde çözünürlük değerleri sırasıyla 12.77 g/100g KM ve % 10.77 olarak belirlenmiştir. İki farklı depolama sıcaklığında ve depolama süresince mikrokapsüllerin ellajik asit miktarları 12.77-10.40 g/100g ve çözünürlük oranları ise %10.77-%7.11 arasında değişmiştir. Araştırma sonuçlarına göre ellajik asidin biyoyararlılığını artırmak amacıyla optimize edilmiş koşullarda uygulanan enkapsülasyon tekniği ile elde edilen ellajik asit mikrokapsüllerinin suda çözünürlük değerinin ticari ellajik asite kıyasla 21.54 kat arttığı görülmüştür. Bu çözünürlük artışı kapsüllenmiş ellajik asidin model mide ve bağırsak sistemindeki salınımını ticari ellajik aside göre 1.74 kat arttırdığı tespit edilmiştir. Optimum koşullar altında üretilen ellajik asit mikrokapsülleri ile ticari ellajik asidin B. pseudocatenulatum varlığında gerçekleştirilen inkübasyon sonucunda inkübasyon süresi ve B. pseudocatenulatum'un mikrobiyal yüküne bağlı olarak ellajik asidin farklı düzeylerde ürolitin A ve ürolitin B'ye dönüşümleri gerçekleşmiştir. Ellajik asidin suda çözünürlüğünü destekleyen enkapsülasyonu yaklaşımı ile bu dönüşüm belirgin bir şekilde artmıştır.
Gıdaların fitosterollerce zenginleştirilmesine yönelik kontrollü salınım sağlayan mikrokapsül üretiminin araştırılması
Fitosteroller bitkilerde bulunan lipofilik bileşiklerdir ve kimyasal yapısı kolesterole oldukça benzemektedir. Bitki sterolleri insanlarda toplam serum ve düşük yoğunluklu lipoprotein konsantrasyonlarını düşürmektedir. Fitosterollerin erime sıcaklıklarının yüksek, suda çözünürlüklerinin düşük ve kirecimsi tada sahip olmaları nedenleriyle kullanımı kısıtlanmaktadır. Ayrıca yapısı gereği kolayca oksitlenip insan vücudu tarafından emilimi ve biyoyararlılığı azalmaktadır. Bu nedenlerle fitosterol karışımı elektropüskürtme ve püskürterek kurutma yöntemiyle kapsüllenmiştir. Bu yöntemlerin çeşitli parametreleri optimize edilerek elde edilen kapsüllerin mide-bağırsak sisteminde salınımı incelenmiştir. Fitosterollerden maksimum faydanın sağlanabilmesi amacıyla bağırsak sisteminde açılabilen kapsüller elde edilmiştir. Elektropüskürtme ve püskürterek kurutma işleminin optimizasyonu sonucunda en uygun kaplama materyali kompozisyonu sırasıyla; 7.19 g PSP/100 mL saf su, 9.03 g IN/100 mL saf su, 3.78 g DN/100 mL saf su ve 9.21 g PSP/100 mL saf su, 7.13 g IN/100 mL saf su, 3.66 g DN/100 mL saf su, 120°C giriş sıcaklığı olarak belirlenmiştir. Elektropüskürtme işleminde optimum koşullarda fitosterol kapsüllerinin mide ortamında 115.19 mg/kg ve bağırsak ortamında 312.49 mg/kg salındığı, püskürterek kurutma işleminde optimum koşullarda fitosterol kapsüllerinin mide ortamında 102.63 mg/kg ve bağırsak ortamında 319.73 mg/kg salındığı gözlenmiştir. Her iki yöntemle optimum koşullarda üretilen toz ürünler 4 ve 25°C sıcaklıklarda 60 gün boyunca depolanmış olup, depolamanın 0., 15., 30. ve 60. günlerinde nem, su aktivitesi ve oksidasyon stabilite testleri (peroksit, p-anisidin ve hekzanal) gerçekleştirilmiştir. Ayrıca elektropüskürtme yöntemiyle karışım desenine göre üretilen toz ürünlere morfolojik görüntü analizi, bileşik deneme desenine göre püskürterek kurutma yöntemiyle elde edilen toz ürünlere de partikül boyutu analizi yapılmıştır. Elektropüskürtme yöntemiyle elde edilen kapsüllerin peroksit değerlerinin depolamanın 60. gününde 4°C'de depolanan örneklerde %65, 25°C'de depolanan örneklerde %70 oranında artış gerçekleştiği ve ayrıca peroksit değerlerinin tüketim açısından güvenli sınırın oldukça üzerinde olduğu görülmüştür. Püskürterek kurutma yöntemiyle bileşik deneme desenine göre üretilen kapsüllerin D[4,3] değerlerinin 13.11-23.78 μm, D[3,2] değerlerinin 10.07-16.38 μm, açıklık değerleri nin 1.2-1.74 μm ve elektropüskürtme yöntemiyle karışım desenine göre elde edilen kapsüllerin partikül boyutunun 0,199 ile 3,984 μm arasında değiştiği tespit edilmiştir. Elektropüskürtme ve püskürterek kurutma yöntemleriyle partikül boyutu küçük, stabil ve bağırsakta açılabilen kapsüller elde edilmiştir. Elde edilen fitosterol kapsülleri hem doğrudan gıda takviyesi olarak hem de çeşitli gıda formülasyonlarına katkılanabilecek ticarileşebilir fonksiyonel bir gıda katkısı olabilecek potansiyeldedir.
Farklı kurutma yöntemleri ile biyoaktif bileşenlerce zengin portakal tozu üretimi
Bu çalışmada portakal (Citrus sinensis L.) tozu üretiminde portakal püreleri hem köpük formunda hem de püre formunda kırınım pencereli ve sıcak hava kurutma sistemlerinde kurutularak elde edilen bu toz ürünlerin bazı kalite özellikleri üzerine kurutma işlemlerinin etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, kırınım pencereli ve sıcak hava kurutma sistemlerinde püre ve köpük yapılarının kurutulması ile elde edilen toz ürünler 4 ve 25ºC sıcaklıklarda 90 gün süre ile depolanmış, depolamanın 0., 15., 30., 60., ve 90., günlerinde bazı fiziksel (renk, su aktivitesi, yığın yoğunluk, sıkıştırılmış yoğunluk, akabilirlik, partikül boyut dağılımı, çözünürlük) ve kimyasal (nem, askorbik asit, toplam fenolik, toplam karotenoid, antioksidan aktivite, fenolik bileşen kompozisyonu, uçucu bileşen kompozisyonu ve HMF miktarı) analizler gerçekleştirilmiştir. Portakal pürelerinin köpük formda kurutulması için köpük yapıcı ajan olarak belirlenmesine yönelik gerçekleştirilen optimizasyon çalışmasında, karboksimetil selüloz, peyniraltı suyu proteini tozu ve soya protein izolatı kullanılmıştır. Köpük yapıcı ajanların oranı maksimum köpük stabilitesi ve köpük kapasitesi olacak şekilde yanıt yüzey metodu kullanılarak Box-Behnken deneme desenine göre belirlenmiştir. Karboksimetilselüloz, peyniraltı suyu proteini tozu, soya proteini tozunun optimum oranları %1.5-%3-%1.5 olarak hesaplanmıştır. Portakal pürelerinin kurutma optimizasyonunda, kırınım pencereli kurutma sisteminde serme kalınlığı için ön denemeler sonucunda en uygun aralıklar olan 2-4 mm arası değerler seçilmiştir. Sıcaklık parametreleri için ise benzer kurutma çalışmalarında uygulanan 60-90 ºC aralıkları seçilmiştir. Optimizasyon yanıt yüzey metodu kullanılarak Merkezi Kompozit deneme desenine göre gerçekleştirilmiştir. Bu değişkenler en yüksek askorbik asit miktarı olacak şekilde optimize edilerek optimum işlem koşulları belirlenmiştir. Bu çalışma sonucunda optimum kurutma sıcaklığı ve püre serme kalınlığı sırasıyla 90ºC sıcaklık 2 mm serme kalınlığı olarak belirlenmiştir. Portakal pürelerinin sıcak hava kurutma sisteminde kurutma optimizasyonu için serme kalınlığı 2-4 mm, sıcaklık 60-90ºC, hava hızı 1-3 m/s aralıkları seçilmiştir. Optimizasyon yanıt yüzey metodu kullanılarak Box-Behnken deneme desenine göre gerçekleştirilmiştir. Bu değişkenler en yüksek askorbik asit miktarı olacak şekilde optimize edilerek optimum işlem koşulları belirlenmiştir. Optimizasyon sonucunda optimum noktalar 90ºC, 2 mm serme kalınlığı ve 3m/s hava hızı olarak bulunmuştur. Optimum koşullarda gerçekleştirilen kurutma işlemleri sonrasında iki farklı sıcaklık ortamında depolamaya alınan örneklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenen aralıklarda gerçekleştirilmiştir. Araştırma sonucuna örneklerin nem oranlarının depolama boyunca %3.47-2.16 arasında değiştiği ve kırınım pencereli kurutma sisteminde üretilen ürünlerin daha düşük nem oranına sahip olduğu belirlenmiştir. en düşük su aktivitesi değerlerinin nem oranına paralel şekilde kırınım pencereli kurutma sisteminde üretilen örneklere ait olduğu ve tüm ürünlerin su aktivitesi değerlerinin 0.3506-0.2066 arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Renk sonuçları incelendiğinde ise kırınım pencereli kurutma sisteminde köpük kurutma yöntemi ile elde edilen ürünlerin L, a, b, ton açısı ve doygunluk değerleri açısından en iyi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. En yüksek askorbik asit, antioksidan aktivite, toplam fenolik madde, toplam karotenoid madde miktarları ile en düşük HMF içeriğinin kırınım pencereli kurutma sisteminde köpük kurutma yöntemi ile elde edilen ürünlere ait olduğu belirlenmiştir. En yüksek HMF içeriğinin ise sıcak hava kurutma sisteminde kurutulan portakal tozlarına ait olduğu belirtilmiştir. Depolama boyunca tüm ürünlerin analiz edilen bileşenlerinde azalma meydana gelirken, ürünlerin HMF içeriğinde artış gözlemlenmiştir. En yüksek uçucu bileşen içeriğine sahip ürünlerin sıcak hava kurutma sisteminde köpük kurutma yöntemi ile elde edilen ürünler olduğu, kırınım pencereli kurutma sisteminde üretilen ürünlerin ise en düşük uçucu bileşen içeriğine sahip olduğu belirlenmiştir. Araştırma sonuçları birlikte değerlendiğinde, köpük kurutma yönteminin kuruma süresini kısaltıp ürün kalitesini olumlu yönde etkilediği anlaşılmaktadır. Portakal tozu elde etmek için kırınım pencereli kurutma sisteminde köpük kurutma yöntemi metodunun tercih edilebilir bir yaklaşım olduğu belirlenmiştir.
Farklı kurutma yöntemleri ile kurutulan pektinlerin fizikokimyasal özellikleri ve jel performanslarının karşılaştırılması
Pektin reçel, marmelat, jöle, çeşitli soslar ve süt ürünleri gibi birçok gıdada kıvam arttırıcı, jelleştirici ve stabilizatör olarak kullanılmaktadır. Pektin daha çok meyve suyu sanayisinin atığı olan turunçgil kabuklarından ve elma posasından üretilmektedir. Ayrıca ayçiçeği tablası ve şeker pancarından da pektin elde edilmektedir. Üretilen pektinin bazı ticari kalite kriterleri bulunmakta olup bu kalite kriterleri gerek hammadde gerekse üretim koşullarına göre farklılık göstermektedir. Bu çalışmada pektin üretim basamaklarından biri olan kurutma işlemi için ürünün kalite özelliklerini destekleyen uygun kurutma yönteminin belirlenmesi amaçlanmıştır. Farklı kurutma yöntemleriyle elde edilen portakal pektinlerinin bazı kalite özellikleri karşılaştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle portakal kabuklarından pektin ekstrakte edilmiş ve elde edilen ekstrakt sırasıyla ayırma, çöktürme ve alkol ile yıkama işlemleriyle saf pektin lapası üretilmiştir. Üretilen pektin lapaları püskürterek, vakum, kırınım pencereli, sıcak hava ve dondurarak kurutma uygulamaları olmak üzere 5 farklı kurutma yöntemine tabi tutularak kurutulmuştur. Tez çalışması kapsamında elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde; portakal kabuğu pektinlerinin kurutma uygulamalarına bağlı olarak esterleşme dereceleri % 79.30 ile 84.84 değerleri arasında değiştiği ve esterleşme derecesi en yüksek pektinin kırınım pencereli kurutma sistemi ile üretilen pektin örnekleri olduğu belirlenmiştir. Elde edilen pektinlerin viskozite, jel gücü ve jel dereceleri kırınım pencereli ve dondurarak kurutma yöntemleri ile kurutulan pektinlerde diğer kurutma yöntemlerine tabi tutulan pektinlere göre yüksek bulunmuştur. Galakturonik asit ve kül miktarları üzerine kurutma yöntemlerinin bir etkisi olmadığı görülmüştür. Dondurarak ve püskürterek kurutma yöntemleri ile kurutulan pektinler en yüksek çözünürlüğe sahip olmuştur. Sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde kırınım pencereli kurutma ve dondurarak kurutma yöntemleri ile üretilen pektinler benzer özellikler göstermiştir. Bu tespitler doğrultusunda kırınım pencereli kurutma yönteminin pektin üretimi için daha uygun bir yöntem olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Karadut meyvesinin sıcak havada ve kapalı döngü modifiye atmosferde kurutulması
Bu çalışmada, karadut (Morus nigra L.) meyvesine uygulanan atmosferik sıcak havada kurutma (ATMK) ve kapalı döngü modifiye atmosfer kurutma (KADMAK) işlemlerinin son ürünün kalite özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda, ATMK ve KADMAK (%9 ve %15 O2) yöntemleri ile üç farklı sıcaklıkta (70, 80 ve 90 ºC) ve üç farklı hava hızı (1, 2 ve 3 m/s) uygulanarak elde edilen kuru meyvelerin nem, su aktivitesi, antosiyanin profili (HPLC ile), renk değişimi, esmerleşme indeksi, pH, rehidrasyon kapasitesi ve toplam monomerik antosiyanin değişimleri (TMA) incelenmiştir. Karadut meyvesinin optimum kurutma koşulları yanıt yüzey metodu kullanılarak Box-Behnken deneme desenine göre belirlenmiştir. Kurutulan meyvelerin analiz sonuçlarında anlamlı bulunan farklılıklar t testi ile ortaya konmuştur. Optimum kurutma koşulları 80°C sıcaklık, 3 m/s hava hızı ve %9 oksijen seviyesi olarak bulunmuştur. Bu koşullarda kurutulan meyveler oda sıcaklığında polietilen poşetler içinde 60 gün boyunca depolanmıştır. Depolamanın 0., 30. ve 60. günlerinde örneklerde nem, su aktivitesi, esmerleşme indeksi, rehidrasyon kapasitesi ve TMA analizleri yapılarak test edilen bu parametrelerdeki kurutma işlemlerine bağlı değişimler belirlenmiştir. Bu çalışmada, başlangıçta %82.55 su içeriğine sahip olan karadut meyvesi yaklaşık %10 nem içeriğine kadar kurutulmuş olup, kurutma işlemi sonucunda meyvelerin su aktivitesi değerleri 0.36 ve 0.41 olarak bulunmuştur. Kurutulmuş meyvelerde su aktivitesi değeri depolamanın 30. gününde 0.41 ve 0.46 olarak, 60. gününde ise, 0.37 ve 0.42 olarak değişim göstermiştir. Taze meyvelerin ortalama pH değeri 3.66 iken, kurutma işleminden sonra pH değeri 3.76 ve 3.97 olarak ölçülmüştür. Kurutulmuş ürünlerde önemli bir kalite göstergesi olarak bilinen ve yüksek olması istenen rehidrasyon kapasitesi KADMAK yöntemi ile elde edilen ürünlerde daha yüksek bulunurken, antosiyanin miktarındaki kayıp ile TMA kaybı KADMAK yöntemi ile elde edilen ürünlerde daha az bulunmuştur. Karadut meyvesinde yüksek oranda bulunan antosiyaninler; delfinidin-3-glikozit (1623.06 mg/kg kuru madde/taze meyve), siyanidin-3-glikozit (316.52 mg/kg) ve pelargonidin-3- glikozit (322.23 mg/kg) olarak tespit edilmiştir. ATMK ve KADMAK yöntemleriyle kurutulmuş karadut meyvelerinde ise, delfinidin-3-glikozit 403.64-1451.60 mg/kg aralığında, siyanidin-3-glikozit 140.38-242.64 mg/kg aralığında ve pelargonidin-3-glikozit 285.02-289.76 mg/kg aralığında belirlenmiştir. KADMAK yöntemiyle kurutmada delfinidin-3-glikozit kaybı %10.56, siyanidin-3-glikozit kaybı %23.34 ve pelargonidin-3-glikozit kaybı ise %10.08 olarak tespit edilmiş olup, bu kayıplar ATMK yönteminde sırasıyla %75.13, 55.65 ve 11.55 olarak belirlenmiştir. KADMAK ve ATMK yöntemleri ile kurutulan örneklerin TMA kaybı sırasıyla %45.07 ve 55.62 olarak tespit edilmiştir. 30 gün boyunca depolanan kurutulmuş karadut örneklerinin TMA kaybı %63'ün üzerinde bulunmuş olup, 60 gün sonunda TMA kaybı %71'in üzerine çıkmıştır. Bu çalışma sonucunda, nem ve su aktivitesi değerlerinin her iki kurutma yönteminde de mikrobiyal gelişimin yavaşladığı değerlere düşürüldüğü, rehidrasyon kapasitesinin KADMAK kurutma yöntemiyle kurutulan karadutlarda daha yüksek bulunduğu ve kalite özellikleri bakımından KADMAK yönteminin ATMK yöntemine göre daha üstün olduğu, KADMAK yöntemiyle kurutulan karadut meyvelerinde antosiyanin kayıplarının daha az olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Kırınım pencereli (refractance window) ve mikrodalga destekli sıcak hava kurutma teknikleri ile fonksiyonel bileşenlerce zengin nar pestili üretimi
Bu çalışmada fonksiyonelliği artırılmış nar pestili üretimi için formülasyon optimizasyonu, kurutma şartlarının belirlenmesi ve zenginleştirme faaliyetleri yürütülmüştür. Formülasyon optimizasyonu çalışmalarında soğukta jelleşen hidrokolloidler (keçiboynuzu zamkı, prejelatininze nişasta ve ksantan zamk) karışım desenine göre belirlenen üçlü kombinasyonlar şeklinde denenerek pestil üretiminde kullanılmış ve fizikokimyasal olarak en iyi ürünü sağlayan optimum oranlar hesaplanmıştır. En uygun kurutma şartlarının belirlenmesi çalışmalarında tez kapsamında belirlenen optimum formülasyon ve geleneksel formülasyonla hazırlanan karışımlar sıcak hava akımında kurutma (50, 60 ve 70ºC), iki farklı güçte (90 ve 180W) mikrodalga destekli sıcak hava akımında kurutma (50, 60 ve 70ºC) ve kırınım pencereli kurutma yöntemleri (90, 95 ve 98ºC) ile kurutulmuş ve pestillerin kuruma kinetiği ve fizikokimyasal özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Zenginleştirme çalışmalarında ise nar pestil formülasyonlarına üç farklı oranda (%1, 3 ve 5) nar kabuğu fenolikleri ve nar çekirdek yağı ilave edilerek bu katkıların pestilin renk, tekstür ve duyusal özellikleri üzerine etkileri belirlenmiştir. Son aşamada ise 4 farklı ürün 3 farklı sıcaklıkta depolanarak ürünün fizikokimyasal özelliklerindeki değişimler izlenmiştir. Karışım deseni sonuçlarına göre fizikokimyasal özellikler açısından en iyi pestil üretimini sağlayan karışımının kurumadde bazında %7.5 keçiboynuzu zamkı ve %2.5 prejelatinize nişasta olduğu belirlenmiştir. Optimum formülasyonla ısıl işlem uygulanmadan üretilen pestillerin biyoaktif bileşenler ve tekstürel özellikler açısından konsantreden geleneksel yöntemle üretilen pestillerden daha üstün olduğu ve duyusal olarak benzer değerlendirildiği tespit edilmiştir. Kurutma şartlarından bağımsız olarak pestillerin kurutulmasını en iyi ifade eden kurutma modelinin Midilli modeli olduğu tespit edilmiştir. Fenolik maddeler açısından en iyi kurutma yöntemi mikrodalga destekli sıcak hava kurutma yöntemleri olarak belirlenmişken, antosiyanin miktarları, askorbik asit miktarı, HMF miktarı, uçucu bileşenler ve tekstürel özellikler açısından sıcak hava akımında kurutma ve kırınım pencereli kurutma ile üretilen pestiller daha üstün olmuştur. Zenginleştirme amacıyla kullanılan nar çekirdek yağının pestilin duyusal olarak kabul edilebilirliğini azalttığı, nar kabuğu fenoliklerinin ise konsantrasyondan bağımsız olarak kontrol pestiller ile benzer duyusal özelliklere sahip olduğu bulgulanmıştır. Zenginleştirilmiş pestillerin toplam fenolik madde ve toplam flavonoid madde miktarlarının kontrol örneklerine göre 1.5 kat daha fazla olduğu belirlenmiştir. HMF ve ellajik asit dışındaki tüm kimyasal bileşenler depolama süresince kademeli olarak azalmıştır. Bu azalmalardan toplam monomerik antosiyaninler ve bireysel antosiyaninlerin degradasyonunun ikinci derece kinetiğe uygun olarak, askorbik asit kaybının ise sıfırıncı derece kinetiğe uygun olarak gerçekleştiği belirlenmiştir. Özellikle 35 ve 22ºC'de depolanan örneklerde sıfırıncı dereceden kinetiği uygun olarak HMF artışının gerçekleştiği tespit edilmiştir. Pestillerin ellajik asit miktarları ellajitanenlerin depolama süresince muhtemelen degrade olması sonucu serbest forma dönüşen ellajik asitten dolayı artış göstermiştir. Depolama süresince özellikle enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarının ürünü olan uçucu bileşenlerin oluştuğu tespit edilmiştir. Uçucu bileşenlere uygulanan istatistiksel analizler 35ºC'de kısa süreli depolamaların, düşük sıcaklıklarda uzun süre depolamalara eşdeğer olduğunu göstermiştir. Depolanan örneklerin duyusal analizine göre kontrol ve zenginleştirilmiş pestillerin benzer duyusal özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca tekstür dışında kırınım pencereli kurutma ile üretilen pestiller ile sıcak hava akımında kurutma ile üretilen ürünler benzer duyusal özellikler göstermiştir. Depolama sırasında tüm duyusal özelliklerde beğeni kayıpları meydana gelmiştir. Tez kapsamında elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde hidrokolloidler kullanılarak hem fonksiyonel bileşenlerce zengin hem de HMF ve furfural gibi toksik bileşikleri içermeyen pestil üretimi gerçekleştirilebilmiştir. Ayrıca çalışma sonuçları kırınım pencereli kurutmanın sürekli pestil üretimi için önemli bir alternatif üretim prosesi olduğunu göstermiştir. Nar kabuğu fenolikleri ile zenginleştirme nar pestilinin duyusal özelliklerini değiştirmeden fonksiyonel özelliklerini arttırmaktadır. Pestilin fonksiyonel özelliklerini daha uzun süre muhafaza edebilmesi için düşük sıcaklıkta depolanmasının uygun olacağı belirlenmiştir.
Karanfil çiçeğinden antosiyanin ekstraktı eldesi ve doğal gıda renklendiricisi olarak stabilitesinin incelenmesi
Bu çalışmada atık karanfil çiçeklerinden (Dianthus caryophyllus L.) antosiyanin ekstraktı elde edilmiş ve bu ekstraktın doğal gıda renklendiricisi olarak stabilitesi ve kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla "Osiris", "Radiant" , "Euforia", "Hot Pink" ve "Chateau" çeşitlerine ait atık karanfil çiçeklerinin antosiyanin miktarı belirlenmiştir. Diğer çeşitlerdeki karanfil çiçeklerine kıyasla çok yüksek (kuru maddede 143,21 mg/kg çiçek) toplam monomerik antosiyanin içeriğine sahip olduğu belirlenen mor renkli "Osiris" çeşidi karanfil çiçeğinin kullanılmasına karar verilmiştir. Karanfil çiçeğinden antosiyanin bazlı renklendirici elde etmek için zorlamalı konveksiyonlu katı-sıvı ekstraksiyonu ve ultrason destekli katı-sıvı ekstraksiyonu üzerinde optimizasyon çalışması yapılmıştır. Atık karanfil çiçeklerinin taç yapraklarından 0,1 N HCl ile asitlendirilmiş etanol kullanılarak antosiyanin ekstrakte edilmiştir. Ekstraksiyon optimizasyonu yanıt yüzey metodu kullanılarak Box-Behnken deneme desenine göre gerçekleştirilmiştir. Optimum ekstraksiyon koşulları, maksimum toplam monomerik antosiyanin içeriği sağlanacak şekilde belirlenmiştir. Ekstraksiyon çalışması sonunda, seçilen değişkenlerin ve ekstraksiyon yönteminin ekstraksiyon verimine istatistiki olarak önemli bir etkisinin olmadığı (p>0,05) tespit edilmiştir. Yapılan ek çalışmalar ile, parçalama etkinliği (p<0,001), etanol oranı (p<0,05) ve ekstraksiyon süresinin (p<0,001) ekstraksiyon verimi üzerine etkisinin istatistiki olarak önemli olduğu görülmüştür. Ekstraksiyon yöntemi olarak zorlamalı konveksiyonlu katı-sıvı ekstraksiyonu yöntemi seçilmiş, ekstraksiyon 30 °C sıcaklıkta ve 178 d/dk dairesel hızda çalışan çalkalamalı su banyosunda gerçekleştirilmiştir. Optimum ekstraksiyon koşulları 1/20 katı-sıvı oranı, %80 etanol – 0,1 N HCl oranı, 3 kez 5 saniye mekanik parçalama işlemi ve 20 dakika ekstraksiyon süresi olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda elde edilen ekstrakt bir döner buharlaştırıcıda 10 °Brikse kadar konsantre edilmiştir. Bu ekstraktın toplam monomerik antosiyanin miktarının siyanidin-3-glikozit cinsinden kuru maddede 404,13 mg/kg ekstrakt olduğu belirlenmiştir. Ekstrakta, son konsantrasyon 20 °Briks olacak şekilde taşıyıcı (maltodekstrin-DE12) eklenmiştir. Taşıyıcı eklenen ekstrakt püskürtmeli kurutucuda ve donuk kurutucuda kurutularak toz gıda renklendiricisi elde edilmiştir. Sıvı ve toz formda elde edilen doğal gıda renklendiricilerinin bazı fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Püskürtmeli kurutulmuş örneğin; toz verimliliği % 61,30, su aktivitesi 0,41, nem değeri %6,33, çözünürlüğü %80,39, yığın yoğunluğu 244,19 kg/m3, bulanıklığı 14,85 NTU ve renk değerleri L* 55,38, a* 46,71, b* 6,28, h° 7,65, C* 47,12 olarak hesaplanmıştır. Donuk kurutulmuş örneğin ise; toz verimliliği %91,56, su aktivitesi 0,24, nem değeri %4,34, çözünürlüğü %81,01, yığın yoğunluğu 500,10 kg/m3, bulanıklığı 14,95 NTU ve renk değerleri L* 47,07, a* 37,03, b* 5,66, h° 8,69, C* 37,46 olarak hesaplanmıştır. Sıvı ve toz formda elde edilen doğal gıda renklendiricilerinin stabiliteleri ticari olarak piyasada bulunan antosiyanin bazlı sıvı gıda renklendiricisiyle model gıda denemeleri yapılarak karşılaştırılmıştır. Model gıda olarak, aynı miktarda toplam monomerik antosiyanin içerecek şekilde şeker hamuru, dondurma ve gazlı içecek hazırlanmıştır. Şeker hamuru örneklerinin toplam renk değişimi değerlerinin; tüm varyasyon kaynaklarından (renklendirici çeşidi, depolama koşulu, depolama süresi) ve bunların interaksiyonlarından istatistiki olarak p<0,001 düzeyinde etkilendiği görülmektedir. Karanfil çiçeğinden elde edilen sıvı ve toz renklendirici ile hazırlanan şeker hamuru örneklerinin kendi arasında istatistiki olarak önemli bir fark bulunmazken; antosiyanin bazlı ticari sıvı gıda renklendiricisi ile hazırlanan şeker hamuru örneği ile bu iki şeker hamuru örneği arasındaki fark istatistiki olarak önemli bulunmuştur. Dondurma örneklerinin toplam renk değişimi değerlerinin renklendirici çeşidi varyasyon kaynağından istatistiki olarak p<0,05 düzeyinde etkilendiği belirlenmiştir. Karanfil çiçeğinden elde edilen sıvı renklendirici ve antosiyanin bazlı ticari sıvı gıda renklendiricisi ile hazırlanan dondurma örneklerinin kendi arasında, ticari sıvı gıda renklendiricisi, karanfil çiçeğinden elde edilen püskürtmeli kurutulmuş toz ve donuk kurutulmuş toz renklendirici ile hazırlanan dondurma örneklerinin kendi arasında istatistiki olarak önemli bir fark bulunmazken; antosiyanin bazlı ticari sıvı gıda renklendiricisi ve karanfil çiçeğinden elde edilen sıvı renklendirici ile hazırlanan dondurma örnekleri arasındaki fark istatistiki olarak önemli bulunmuştur. Gazlı içecek örneklerinin toplam renk değişimi değerlerinin; tüm varyasyon kaynaklarından (renklendirici çeşidi, depolama süresi) ve bunların interaksiyonlarından istatistiki olarak p<0,001 düzeyinde etkilendiği görülmektedir. Karanfil çiçeğinden elde edilen sıvı renklendirici ve antosiyanin bazlı ticari sıvı gıda renklendiricisi ile hazırlanan gazlı içecek örnekleri arasındaki fark istatistiki olarak anlamlı bulunmuştur. Tüm model gıdalarda karanfilden elde edilen sıvı ve toz formda renklendiricilerin uygun miktarlarda eklendiğinde antosiyanin bazlı ticari sıvı renklendiriciye alternatif olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca karanfil çiçeği antosiyaninlerinin degradasyon kinetiği parametreleri hesaplanmıştır. Karanfil çiçeği antosiyaninlerinin sıcaklığa bağlı degradasyonunun birinci dereceden reaksiyon kinetiğine göre gerçekleştiği belirlenmiştir. Reaksiyon hız sabitleri (k) ve yarılanma süreleri (sa) 70, 80, 90 ve 100 °C'sıcaklıklarda sırasıyla 0,42 x 10-3 dk-1; 0,71 x 10-3 dk-1; 1,68 x 10-3 dk-1; 3,68 x 10-3 dk-1 ve 27,57 sa; 16,31 sa; 6,90 sa; 3,14 sa olarak hesaplanmıştır. Tepkimeye ait aktivasyon enerjisinin (Ea) 78,37 kJ/mol olduğu tespit edilmiştir.