Theses supervised by Prof. Dr. Mustafa Karhan
13 theses · Akdeniz University
Mersin (Myrtus communis L.) meyvesinin değerlendirilmesi üzerine araştırma
Mersin, Myrtus communis L., ülkemizde Akdeniz Bölgesinde yoğun olarak yetişen Myrtaceae familyasına ait, siyah veya beyaz meyveli, çok yıllık bir bitkidir. Bu çalışmada siyah mersin meyvelerinin değerlendirilmesi amacıyla, meyvelerin konsantre ve marmelat üretimine uygunluğu ile uygun üretim parametrelerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada meyveler farklı oranlarda su ile karıştırılarak mayşe elde edilmiş ve mayşe farklı sıcaklık ve sürelerde ısıtılarak konsantre hammaddesi olarak ekstrakt ve marmelat hammaddesi olarak pulp üretimi gerçekleştirilmiştir. Verim ve suda çözünür kuru madde (SÇKM) değerleri esas alınarak meyve:su karışımının 1:1, mayşe ısıtma sıcaklık ve süresi olarak ekstraktlarda 75°C'de 45 dakika, pulplarda ise 85°C'de 15 dakika olmasının uygun olduğu belirlenmiştir. Normal atmosferik koşullarda ve farklı mutlak basınç değerlerinde uygulanan evaporasyon sonucunda 68 70°Bx SÇKM'ye sahip konsantre ve 58 60°Bx SÇKM'ye sahip marmelat üretilmiştir. Üretim sürecinde ekstrakt ve pulpların fiziksel ve kimyasal bileşimindeki en önemli değişim mayşe ısıtma ile gerçekleşmiştir. Meyvede 1970,55 mg GAE/100 g olarak belirlenen toplam fenolik madde miktarı, 1:1 meyve:su karışımındaki ekstraktta 323,06 mg GAE/100 g olarak belirlenmiş ancak mayşe ısıtma ile birlikte bu miktar 823,90 mg GAE/100 g'a yükselmiştir. Toplam antosiyanin miktarı ise aynı örnekler için sırasıyla 164,54, 10,07 ve 94,88 mg Mal3Glu/kg olarak belirlenmiştir. Mayşe ısıtma sonucunda fenolik bileşiklerde de önemli değişim görülmüş; meyvede 2684,45 mg/kg ve 2111,06 mg/kg olan baskın bileşikler kuersetin-3- glikozit ve mirisetin-3-ramnozit sırasıyla 915,8-4342,4 mg/kg ve 391,12-2063,4 mg/kg aralığında değişmiştir. Pulplarda ise mayşe ısıtma sonucu toplam fenolik madde miktarı 424,10-869,07 mg GAE/100 g, toplam antosiyanin ise 50,07-100,89 mg Mal3Glu/kg aralığında değişmiştir. Konsantre üretiminde mayşe ısıtma haricinde enzimatik fermentasyon da gerçekleştirilmiş ancak mayşe ısıtma uygulanmış örnekler ile mayşeleme enzim uygulanmış örnekler arasında önemli bir fark görülmemiştir. Normal atmosferik koşullar ile farklı sıcaklık ve mutlak basınçların uygulanan konsantrasyon işleminin ürünlerdeki bileşimine etkisi araştırıldığında; normal atmosferik koşullarda üretilen konsantrelerde önemli kalite kayıplarının yaşandığı görülmüştür. Toplam fenolik madde vakum altında üretilen konsantrelerde 2064,75-2403,10 mg GAE/100 g aralığında değişirken açık ortamdaki konsantrasyonda bu miktar 1767,86 mg GAE/100 g'a kadar gerilemiştir. Benzer şekilde toplam antosiyanin miktarı da 139,22 202,89 mg Mal3Glu/kg'dan 21,45 Mal3Glu/kg'a düşmüştür. Konsantrelerin şeker kompozisyonundaki değişim önemsiz bulunurken organik asit bileşimi açık ortamda üretilenlerde daha yüksek bulunmuştur. Fenolik bileşikler ise toplam fenolik madde miktarında olduğu gibi vakum altında üretilenlerde düzensiz bir dağılım gösterirken açık ortamda üretilenlerde bileşiklerin konsantrasyonlarının azaldığı tespit edilmiştir. Marmelat üretiminde 45:55, 55:45 ve 65:35 olmak üzere 3 farklı oranda pulp:şeker karışımı denenmiş, pulp miktarı arttıkça marmelattaki toplam fenolik, toplam antosiyanin ve antioksidan aktivite değeri ile fenolik bileşik konsantrasyonu artmıştır. Vakum altında üretilen marmelatların açık ortamda üretilenlere göre bu bileşikler açısından daha zengin olduğu saptanmıştır. Duyusal analizde ise en fazla tüketici beğenisi kazanan ürün 55:45 meyve:şeker karışımına sahip, vakum altında üretilen marmelat olmuştur. Sonuç olarak fenolik bileşik ve antosiyanin içeriği zengin olan siyah mersin meyvesinin konsantre ve marmelat üretimine uygun olduğu ve üretilen ürünlerin tüketici beğenisini kazandığı belirlenmiştir.
Stevia (Stevia rebaudiana) bitkisinin tatlı bileşiklerinin dekantör ekstraksiyonu yöntemiyle elde edilmesi
Bu çalışmada stevia bitkisinin yapraklarından steviol glikozidlerin ekstraksiyonu için ekonomik ve hızlı bir yöntem olan dekantör ekstraksiyonunun uygunluğunun saptanması amaçlanmıştır. Yöntemde ekstraksiyon çözgeni olarak patentli yöntemlerdeki organik çözücüler yerine su kullanılması çevreci bir yaklaşımın yanında prosesin ekonomik olmasını sağlamıştır. Elde edilen sulu ekstrakttan steviosidlerin zenginleştirme ve saflaştırma çalışmalarında bilinen fiziksel metotlar dışında farklı ayırma sınırındaki membranlardan yararlanılmıştır. Steviol glikozidler stevia yapraklarından yaygın olarak kesikli ekstraksiyon sistemlerinde etanol ile ekstrakte edilmektedir. Bu çalışmada ise dünyada ilk defa steviol glikozidlerin ekstraksiyonunda çözgen olarak su kullanılan dekantör ekstraksiyonu denenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında dekantör ekstraksiyonu sıcaklık, süre, bitki/su oranı ve dekantör devir hızı parametreleri kullanılarak Cevap Yüzey Metodu ile optimize edilmiştir. Optimizasyon çalışmaları sonunda en uygun kombinasyon 25 °C sıcaklık, 1/27.6 bitki/su oranı, 105 dakika ekstraksiyon süresi ve 5280 devir/dak dekantör devir hızı olarak belirlenmiştir. Bir sonraki aşamada ise enzim ve adsorber uygulanan örneklerin ultrafiltrasyonu 50, 30, 10 ve 5 kDa olmak üzere 4 farklı ayırma sınırına sahip filtre kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Araştırma sonuçları PVPP uygulamasının ekstraktın steviosid ve rebaudiosid A açısından saflık düzeyini arttırdığını göstermiştir. Ultrafiltrasyon işleminin hedef steviol glikozidlerin miktarı üzerine etkisi istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Steviosid ve rebaudiosid A'nın saflık oranlarının en yüksek olduğu ekstrakt, lakkaz ve % 2 dozajında PVPP uygulandıktan sonra 30 kDa ayırma sınırına sahip filtre ile ultrafiltrasyon sonrası elde edilmiştir. Bu örneğin steviosid ve rebaudiosid A açısından saflık oranları sırasıyla % 26.39 ve % 19.80 olarak belirlenmiştir. Bu örneğin toplam fenolik madde miktarı 187.51 mg GAE/L, antioksidan kapasitesi ise 117.42 TE/L olarak belirlenmiştir. Lakkaz ve PVPP uygulanan tüm örneklerin toplam fenolik madde ve buna bağlı olarak antioksidan kapasite miktarlarında kontrole göre önemli seviyede azalma meydana gelmiştir. UF işlemi gerçekleştirilen örneklerde transmittans değerleri 5 kDa'a kadar ayırma sınırı küçüldükçe artmıştır. Ekstraktların renginde açıklık-koyuluk düzeyini ifade eden L değeri ultrafiltrasyon sonrası artış göstermiştir. Lakkaz uygulanan örneklerde kırmızılığı ifade eden a değeri daha yüksek olurken, PVPP uygulanan örneklerde sarılığı gösteren b değeri daha yüksek olmuştur.
Kakao tozuna keçiboynuzu tozu ilavesi ile yapılan tağşişinin belirlenmesi amacıyla yeni bir metodun geliştirilmesi
Bu çalışmada kakao tozuna keçiboynuzu tozu ilavesi ile yapılan tağşişin belirlenmesi için yeni bir yöntemin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla kakaoda bulunmayan ancak keçiboynuzunda bulunan D-pinitol adlı şeker alkol işaretleyici olarak kullanılmıştır. Genel olarak gıda analizlerinde örnek hazırlama aşamalarında kullanılan Carrez çözeltileri, aktif kömür, PVPP ve perlit örneklere farklı konsantrasyonlarda uygulanmıştır. Kromatogramın pürüzsüzlüğü yönünden en uygun kromatogram elde edilmeye çalışılmıştır. Ayrıca, her bir maddenin diğer maddelerin farklı konsantrasyonları ile kullanıldığında sonuçlarının ne olacağı incelenmiştir. Denemeler sonucunda en uygun örnek hazırlama yöntemi olarak örneğe 0,05 mL Carrez I ve 0,05 mL Carrez II çözeltilerinin uygulanmasını takiben 0,50 g/L aktif kömür, 0,50 g/L PVPP uygulanması bulunmuştur. Diğer yandan, aktif kömürün karbonhidratları tutuğu göz önüne alınırsa şeker kompozisyonunun belirlenmesinin amaçlanmadığı durumlarda artan miktarlarda aktif kömür uygulanmasının da olumlu sonuçlar verebileceği gözlenmiştir. Perlit uygulamasının ise örnek hazırlamada etkili olamadığı görülmüştür. Farklı konsantrasyonlarda keçiboynuzu tozu ile katkılandırılmış ve belirlenen koşullarla muamele edilmiş örnekler HPLC metodu ile analiz edilmiştir. Farklı tağşiş oranlarındaki örneklerden elde edilen kromatogramların D-pinitol piki alanlarına göre bir doğru denklemi elde edilmiştir. Elde edilen kalibrasyon denkleminden yararlanılarak piyasadan satın alınan kakao tozu örneklerinde keçiboynuzu tozu tağşişinin varlığı ve tağşiş oranı belirlenmeye çalışılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, piyasadaki örneklerde keçiboynuzu tozu tağşişine rastlanmazken, ticari örneklerden bir tanesinin azotlu organik bileşen içeriğinin diğer örneklere göre yaklaşık % 50 daha az olduğu gözlenmiştir. Ancak bu tağşişin niteliği belirlenememiştir. Sonuç olarak kakao tozuna keçiboynuzu tozu katkısının belirlenebileceği bir örnek hazırlama yöntemini de içeren kromatografik bir yöntem tanımlanmıştır. Bu yöntemin ticari örneklerin kontrolünde başarılı bir şekilde kullanılabileceği düşünülmektedir.
Geleneksel yöntemlerin optimizasyonuyla renksizleştirilmiş elma suyundan ticari şeker şurubu üretimi
Gıda endüstrisinde yaygın bir şekilde kullanılmakta olan ticari şeker şurubundan içecek, pastacılık ürünleri ve marmelat üretimi gibi birçok alanda yararlanılmaktadır. Son yıllarda endüstride tüketicilerin talepleri nedeniyle şeker şurubu yerine elma suyu konsantresi kullanımı giderek yaygınlaşmaya başlamıştır. Ancak elma suyu konsantresinin sahip olduğu koyu renk nedeniyle açık renkli ürünlerde koyulaşma meydana gelmekte ve bu durum da elma suyu konsantresinin şeker şurubuna alternatif olarak kullanılabilme olanağını kısıtlamaktadır. Bu çalışmada meyve suyu endüstrisine ek maliyet getirmeksizin elma suyundan renksizleştirilmiş ticari şeker şurubu üretim olanaklarının ortaya konulması hedeflenmiştir. Bu amaçla elma suyundaki toplam fenolik madde düzeyi ve renk üzerine lakkaz enzimi, aktif kömür ve polivinilpolipirrolidon (PVPP) gibi adsorbentlerin ve ultrafiltrasyon işlemi gibi farklı uygulamaların etkisi incelenmiştir. Elde edilen bulgulara göre; 10.5 g/L düzeyinde aktif kömür ilavesiyle yapılan filtrasyon işleminin renksizleştirme üzerine en başarılı uygulama olduğu görülmüştür.ANAHTAR KELİMELER: Elma suyu, aktif kömür, PVPP, lakkaz, ultrafiltrasyon
Keçiboynuzu ekstraktı kullanılarak tekrarlanan-kesikli fermentasyon yöntemiyle biyofilm reaktörde etanol üretimi
Lignoselülozik materyallerin ve tarımsal ürünlerin/atıkların biyoteknolojik proseslerde kullanımı, yüksek şeker içeriğine sahip olmaları nedeniyle gün geçtikçe artmaktadır. Dolayısıyla enzimler, organik asitler ve biyoyakıtlar gibi katma değeri yüksek ürünlerin üretimi ekonomik açıdan önemli görülmektedir. Bu çalışmada Saccharomyces cerevisiae mayası ile biyofilm reaktörde etanol üretmek amacıyla tekrarlanan-kesikli fermentasyon yöntemi kullanılmıştır. Öncelikle biyofilm oluşumunda mayanın yüzeye tutunmasını sağlayan biyofilm materyali belirlenmiş ve sonrasında cevap yüzey metodunun belirlemiş olduğu koşullarda keçiboynuzu ekstraktından etanol üretimlerinin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Buna ilaveten belirlenen optimum koşullarda besiyeri bileşiminde bulunan azot kaynaklarının farklı kombinasyonları kullanılarak fermentasyon üzerine etkisi belirlenmiştir. Ayrıca kontrol amaçlı en iyi şartlarda zenginleştirilmemiş besiyerinde etanol fermentasyonu yapılmıştır. Bununla beraber sterilizasyonun etkisini belirlemek amacıyla steril olmayan zenginleştirilmiş ve zenginleştirilmemiş besiyerinde etanol fermentasyonları gerçekleştirilmiştir. Biyofilm reaktörde mayaların yüzeye tutunmasını sağlayarak biyofilm oluşumuna neden olan Plastik Kompozit Destek (PKD) materyali kullanılmıştır. Bu amaçla etanol üretiminde en iyi olan biyofilm materyalini belirlemek için dört farklı PKD (SH-SF-YE-SALTS, SH-SF-YE-BA-SALTS, SH-SF-SALTS, SH-SF-YE-RBC-SALTS) kullanılmıştır. En yüksek etanol üretimi SH-SF-YE-BA-SALTS bileşenlerinden oluşan biyofilm materyali kullanılarak elde edilmiştir. Daha sonra biyoreaktörün şaftına belirlenen PKD materyali bağlanarak biyofilm oluşumu sağlanmış ve keçiboynuzundan etanol üretimlerinin optimizasyonu cevap yüzey metodunun belirlemiş olduğu koşullarda gerçekleştirilmiştir. Bu koşullar; başlangıç şeker içeriği (4, 7, 10ºBx), besiyerinde pH değeri (pH 5.0, 5.5, 6.0) ve karıştırma hızı (100, 150, 200 rpm) olarak seçilmiştir. Fermentasyon denemelerinden sonra optimum koşullar 7.71ºBx, 5.18 pH ve 120 rpm olarak bulunmuştur. Optimum koşullar belirlendikten sonra besiyeri bileşiminde bulunan azot kaynaklarının farklı kombinasyonları kullanılarak fermentasyon üzerine etkisi araştırılmıştır. Elde edilen fermentasyon sonuçlarına göre besiyerinde azot kaynağı kullanımının verim, maksimum tüketim hızı ve maksimum üretim hızı gibi kinetik parametreler üzerine önemli etkisinin olduğu belirlenmiştir. Ayrıca steril zenginleştirilmemiş, steril olmayan zenginleştirilmiş ve zenginleştirilmemiş besiyerlerinde gerçekleştirilen fermentasyonların sonucunda optimum koşullara göre daha düşük verim ve üretim hızı elde edilmiştir. Bu çalışma sonucunda, Saccharomyces cerevisiae mayası kullanılarak biyofilm reaktörde keçiboynuzu ekstraktından etanol üretimleri başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Biyofilm reaktörde bulunan yüksek hücre yoğunluğu ve Plastik Kompozit Destek (PKD) materyali yüzeyine tutunan biyofilmler nedeniyle ürün verimi ve üretkenliği artırılmış ve fermentasyon süresi 12 saat olarak belirlenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Keçiboynuzu ekstraktı, etanol, biyofilm reaktör, tekrarlanan-kesikli fermentasyon, cevap yüzey metodu
Keçiboynuzu (Ceratonia siliqua L.) meyvesinden d-pinitol ekstraksiyonu üzerine araştırmalar
İnsülin benzeri bir etkisi olan D-pinitol, son yıllarda insülin mekanizmasıyla ilişkilendirilen birçok hastalığın tedavisinde kullanılabileceği belirtilen, umut vadeden fonksiyonel bileşiklerinden birisi olarak görülmektedir. Bu nedenle, D-pinitolün zenginleştirilmesi ve saflaştırılmasına yönelik bilimsel çalışmalar popüler hale gelmeye başlamıştır. D-pinitolü gıda takviyesi olarak üreten firmalar esas olarak bu bileşiği içeren gıda matrikslerinden uygun saflaştırma teknikleriyle ayrıştırmakta ve yüksek saflıkta D-pinitol elde etmektedir. Hâlihazırda bu amaca yönelik en çok tercih edilen yöntemler olan iyon değiştirici reçineler, aktif kömür kromatografileri ve solvent ekstraksiyonu yöntemleridir. Ancak bu tekniklerin uygulanabilirlik açısından zor ve yüksek maliyetli oluşu üreticileri bu amaçla kullanılabilecek yeni teknikler aramak zorunda bırakmıştır. Son yıllarda, yüksek oranda D-pinitol içeriğine (% 5-7) sahip olan keçiboynuzu (Ceratonia siliqua L.) meyvesinden bu bileşiğin elde edilmesine yönelik birçok araştırma yapılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada enzim uygulama, sıcak durultma, CaO uygulama, ultrafiltrasyon, etanol fermentasyonu ve kristalizasyon gibi teknikler uygulanarak Dpinitolün keçiboynuzu ekstraktında zenginleştirilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca proje kapsamında yer almayan kademeli ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon ve solvent ekstraksiyonu teknikleri de uygulanarak bu tekniklerin D-pinitol konsantrasyonu üzerine etkileri araştırılmıştır. Elde edilen bulgulara göre; keçiboynuzu ekstraktından D-pinitolün zenginleştirilmesinde özellikle etanol fermentasyonu öncesinde uygulanan invertaz enziminin Saccharomyces cerevisiae mayasının metabolik faaliyetlerini artırdığı, dolayısıyla bu metabolik faaliyet sonucu açığa çıkan serbest D-pinitol molekülünün konsantrasyonunda da artış meydana geldiği görülmüştür. Öte yandan, kademeli ultrafiltrasyon ve etanolik solvent ekstraksiyonu ile kombine edilen zenginleştirme tekniklerinin tez kapsamında belirtilen diğer tekniklere göre daha başarılı olduğu ve keçiboynuzu ekstraktında bulunan D-pinitolün konsantrasyonunun başlangıç seviyesine göre yaklaşık 3.5 kat arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan küçük bir membran filtrasyon deneyi ile de, ultrafiltrasyondan ziyade nanofiltrasyon tekniğinin kullanılmasının bu matriksten D-pinitolün zenginleştirilmesinde daha etkili olduğu ortaya konulmuştur. Nitekim 5 kDa ayırma sınırındaki membran filtre kullanıldığında filtrasyon sonunda elde edilen keçiboynuzu ekstraktının permeat (21.69 g/L) ve retentat (22.35 g/L) kısımlarında D-pinitol konsantrasyonu açısından önemli bir farklılık meydana gelmemiştir. 2 kDa'luk membran i filtre kullanıldığında ise keçiboynuzu ekstraktında bulunan D-pinitolün önemli bir kısmının retantat (17.69 g/L) kısmında kaldığı, çok az bir kısmının da permeat kısmına geçtiği (5.79 g/L) görülmüştür. Sonuç olarak; tez kapsamındaki zenginleştirme metotlarına ilave olarak farklı metotların da kullanılmasıyla yapılan denemelere göre keçiboynuzu ekstratındaki başlangıçta bulunan D-pinitol seviyesi 2-3.5 kat oranında artırılmıştır.
Stevia (Stevia rebaudiana B.) bitkisi ekstraktında bulunan steviol glikozitlerin saflaştırılmasında bazı fiziksel ayırma tekniklerinin uygulanması
Günümüzde, tatlandırıcıların gıda formülasyonlarında kullanımının giderek arttığı görülmektedir. Bu tatlandırıcıların ilavesiyle gıdaların enerji içerikleri düşürülmektedir. Özellikle de obezite ve diyabet ile mücadeleye uygun enerjisi azaltılmış gıdalar elde edilebilmektedir. Fakat, yaygın olarak kullanılan bazı tatlandırıcıların sentetik olması tüketicide güvensizliğe neden olmaktadır. Bu durum tüketiciyi doğal kaynak arayışına sevk etmekte ve doğal kaynaklara olan yönelimi artırmaktadır. Şeker alkoller her ne kadar doğal kaynaklardan elde edilebiliyor olsa da laksatif etki göstermeleri nedeniyle çeşitli gıda formülasyonlarında kullanımı sınırlı seviyede kalmaktadır. Bu nedenlerle sentetik tatlandırıcılara ve şeker alkollere alternatif olarak stevia (şeker otu) bitkisinden elde edilen doğal tatlı bileşikler gelişmiş toplumların oldukça ilgisini çekmektedir. Steviol glikozitler olarak adlandırılan bu tatlı bileşiklerin yaklaşık sıfır (0) kalori enerjiye sahip olduğu belirtilmektedir. Ayrıca bağıl tatlılığının da sakkaroza göre 200-300 kat olduğu ifade edilmektedir. Stevia ekstraktları üzerine yapılan birçok toksikolojik çalışmada da bu bileşiklerin sağlık açısından olumsuz bir etkiye neden olmadığı ve bazı hastalıkların gelişmesini de engellediği bildirilmektedir. Stevia ürünlerinin dünyada yaygın olarak üretiminde bazı ekstraksiyon ve saflaştırma metotlarından yararlanılmaktadır. Steviol glikozitler özellikle kromatografik yöntemlerle yüksek oranda saflaştırılabilmektedir. Fakat kromatografik yöntemlerin zor ve maliyetli olması elde edilen son ürünün çok yüksek fiyatlara satılmasına yol açmaktadır. Ayrıca, steviol glikozitlerin saflaştırılmasında halihazırda uygulanan yöntemlerde etil alkol ve benzeri kimyasallar kullanılmaktadır. Bu nedenle steviol glikozitlerin zenginleştirilmesi ve saflaştırılmasına yönelik kullanılan diğer yöntemlerin etkinliğinin araştırılması önemlidir. Patent altına alınmış yaygın saflaştırma tekniklerine alternatif olabilecek uygun maliyetli fiziksel ayırma yöntemlerinin potansiyelini araştırmak ve ortaya koymak dikkate değer bulunmuştur. Bu tez çalışması kapsamında fiziksel ayırma metotları kullanılarak sulu stevia ekstraktlarından steviol glikozitlerin kabul edilebilir saflıkta (% 90) elde edilmesi amaçlanmıştır. Saflaştırmada elektrokoagülasyon (EK), adsorpsiyon ve membran filtrasyon tekniklerinden yararlanılmıştır. Elektrokoagülasyon sisteminde elektrot olarak alüminyum (Al) ve 304L paslanmaz çelik (Ç) levhalar anot (+) ve katot (-) olarak kullanılmış; böylece dört farklı elektrot kombinasyonu elde edilmiştir. Elektrik kaynağı olarak ise doğru akım (DC) uygulanmıştır. Ham stevia ekstraktı sırasıyla elektrokoagülasyon [Al(+)/Ç(-)], adsorpsiyon (polivinil polipirrolidon-PVPP), elektrokoagülasyon [Al(+)/Al(-)], ultrafiltrasyon (30 kDa Permeat-P), nanofiltrasyon (5 kDa Retentat-R) ve karışık yatak reçine sistemleri kullanılarak işlenmiştir. Uygulamada bir prosesten elde edilen ekstrakt sırasıyla diğer prosese beslenmiştir. Araştırma kapsamında öncelikle elektrot cinsi, elektrot aralığı, akım yoğunluğu, gerilim ve süre parametrelerine bağlı olarak elektrokoagülasyon sisteminin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ayrıca elde edilen veriler kullanılarak sistemin etkinliği matematiksel modelleme ile ifade edilmiştir. Ön denemeler sonunda en uygun elektrot kombinasyonunun Al(+)/Ç(-) elektrot kombinasyonu olduğu belirlenmiştir. Sonraki aşamada cevap yüzey metodu (CYM) kullanılarak toplam steviol glikozit (TSG) konsantrasyonunun maksimum olduğu noktadaki EK parametrelerine ait optimum değerler belirlenmiş; 1 cm elektrot aralığı, 100 mA/cm2 akım yoğunluğu, 30 V gerilim, 60 dakika uygulama süresi optimum koşullar olarak saaptanmıştır. En uygun PVPP konsantrasyonu ise % 0,02 olarak belirlenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde saflaştırılmış son örnekte toplam kuru madde (TKM) 1,86 g/100 g (ham ekstraktta 2,10 g/100 g), toplam mineral madde 0,22 g/100 g TKM (ham ekstraktta 12,02 g/100 g TKM) ve toplam steviol glikozit konsantrasyonu da 81,21 g/100 g TKM (ham ekstraktta 42,70 g/100 g TKM) olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte renk ölçümü yapılmış olup L (açıklık-koyuluk) değeri 99,21 (ham ekstraktta 0,08), a (kırmızılık ve yeşillik) değeri -1,02 (ham ekstraktta -0,01) ve b (sarılık ve mavilik) değeri de 4,09 (ham ekstraktta 0,03) olarak tespit edilmiştir. Ayrıca proses ara basamaklarından alınan stevia ekstraktı örneklerinde toplam fenolik madde ve toplam asitlik içerikleri ile bulanıklık değerinde önemli düzeyde azalma sağlandığı görülürken transmittans değerinde önemli seviyede artış olduğu belirlenmiştir. Bunlara ilave olarak her bir uygulamanın bir önceki prosese göre steviol glikozitleri saflaştırmadaki etkinliği belirlenmiştir. Bu kapsamda belirlenen saflaştırma etkinlikleri sırasıyla; EK [Al(+)/Ç(-)] % 34,52, adsorpsiyon (% 0,02 PVPP) % 4,83, ikinci EK [Al(+)/Al(-)] % 2,18, membran filtrasyon (5 kDa R) % 20,51 ve karışık yatak reçine % 21,05 olarak hesaplanmıştır. Ham stevia ekstraktının TSG konsantrasyonu 42,70 g/100 g TKM olarak bulunmuştur. Bu miktar üzerinden, kullanılan tekniklerin saflaştırma etkinliklerine göre TSG konsantrasyonlarına bakıldığında; EK [Al(+)/Ç(-)] uygulaması sonunda 57,44 g TSG/100 g TKM, % 0,02 PVPP uygulaması sonunda 60,21 g TSG/100 g TKM, EK [Al (+)/Al(-)] uygulaması sonunda 61,52 g TSG/100 g TKM, membran filtrasyon (5 kDa R) uygulaması sonunda 74,14 g TSG/100 g TKM ve karışık yatak reçine uygulaması sonunda 89,75≈90,0 g TSG/100 g TKM değerine ulaşıldığı görülmüştür.
Keçiboynuzu meyvesinin sulu ekstraktlarından D-pinitolünayrılması ve saflaştırılmasında fermentasyon, elektrokoagülasyon ve membran filtrasyon uygulamalarının etkinliğinin belirlenmesi
Keçiboynuzu meyvesi doğal olarak yetiştiği gibi eski çağlardan günümüze kadar yetiştiriciliği de yapılan ağaç formunda bir bitkidir. Zengin besleyici içeriğine ilave olarak biyoaktif bir bileşen olan D-pinitol açısından da bilinen en zengin kaynaktır. D-pinitolün insan sağlığına olumlu etkileri ve izolasyonu üzerine bazı araştırmalar gerçekleştirilmiş ve tedavi edici ve hastalık önleyici etkilerine dikkat çekilmiştir. Bunlardan en önemlisi çağımızın insan sağlığını tehdit eden en önemli hastalıklarından biri olan ve gün geçtikçe yaygınlaşan tip-2 diyabet hastalığı üzerine olan olumlu etkileridir. Aynı zamanda göğüs kanseri ve alzheimer üzerine etkisinin de araştırıldığı ve umut verici sonuçların elde edildiği çalışmalar da mevcuttur. D-pinitol laboratuvar koşullarında sentezlenebilen bir bileşiktir ancak bu prosesin zorluğu yanında yüksek maliyetli olması doğal kaynaklarından izolasyonunu ön plana çıkartmıştır. D-pinitolün doğal kaynaklarından izolasyonunda farklı metotlar uzun yıllardır araştırılmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı ülkemizde önemli miktarda bulunan ve düşük maliyetli bir D-pinitol kaynağı olan keçiboynuzu meyvesinden kabul edilebilir yüksek saflıkla (%90-99) D-pinitol elde etmektir. Çalışmada, ana proses olarak genellikle atık suların arıtılmasında kullanılan bir yöntem olan elektrokoagülasyon uygulaması membran filtrasyon ve adsorbent uygulamalarıyla desteklenerek kullanılmıştır. Araştırmada öncelikli olarak D-pinitol ile birlikte majör bileşenler olan sakkaroz, glukoz ve fruktoz fermentasyonla etil alkole dönüştürülüp buharlaştırılarak ekstrakt ortamından uzaklaştırılmıştır. Fermentasyonda Saccharomyces cerevisiae (ATCC 36858) kullanılmıştır. Şekerler uzaklaştırıldıktan sonra elektrokoagülasyon denemeleri gerçekleştirilmiştir. Denemelerde elektrot olarak alüminyum ve çelik plakalar [katot (-) ve çelik plakalar (+) anot] kullanılmış; elektrik kaynağı olarak ta doğru akımdan (DC) yararlanılmıştır. Bu işlemler fermentasyon, elektrokoagülasyon, membran filtrasyon ve adsorpsiyon sıralamasıyla uygulanmıştır. Her işlemin sonunda elde edilen ekstraktlar sonraki işlemin besleme akımını oluşturmuştur. Elektrokoagülasyon işleminde bir optimizasyon yöntemi olan Box Behnken deneme deseni kullanılmış ve elektrot aralığı, akım yoğunluğu, gerilim ve süre bağımsız değişkenler olarak seçilmiştir. Gerçekleştirilen analizler sonucunda model uygunluğu yakalanamamıştır. Bu sebeple deneme desenindeki koşullardan en yüksek D-pinitol miktarına ulaşılan denemelerden ilk üçü sonraki basamaklarda kullanılmıştır. Sonuç olarak başlangıç materyali olan 5°Bx keçiboynuzu ekstraktının fermentasyon sonrasında 29.95 g/100g kuru madde olan D-pinitol miktarı prosesin son basamağı olan adsorpsiyon işleminden sonra 98,62 g/100g kuru madde miktarına ulaşmıştır. Buna ek olarak Başlangıç materyalinin bulanıklık değeri 383 NTU iken son ürünün bulanıklık düzeyi 0.5 NTU değerine düşmüştür. Toplam fenolik madde ve mineral madde değerleri ise son üründe tespit edilememiştir
Stevia ekstraktlarının saflaştırma aşamalarında fonksiyonel bileşiklerin değişiminin saptanması
Literatürde aynı miktardaki şekerden daha az enerjili olan ve şeker yerine kullanılabilen bileşikler tatlandırıcı olarak adlandırılır. Tatlandırıcıların yüksek oranda kullanılmasının insan sağlığı üzerinde olumsuz etkileri hakkında birçok görüş bulunması insanları alternatif kaynaklara yöneltmiştir. Doğal tatlandırıclardan biri olan ve şeker otu olarak bilinen stevia bitkisi sakkarozdan 200-300 kat daha tatlı olup, insan sağlığı üzerinde birçok olumlu etkisi bulunmaktadır. Obezite ve şeker hastalığı gibi hastalıkların tedavisinde düzenli tüketilmesi durumunda kan şekeri ve kolesterol düzeyini düşürdüğü belirlenmiştir. Vücutta hücre yenilenmesini geliştirmekte ve kan basıncını düşürmektedir. Ayrıca, steviol glikozitlerin vücuttaki antioksidan miktarını artırmakla beraber herhangi bir karsinojenik veya mutajenik etkisi görülmemiştir. Günümüze kadar stevia ekstraktlarının tatlandırıcı özellikleriyle ilgili birçok formülasyon çalışmaları yapılmış olmakla beraber içerdikleri diğer fonksiyonel bileşiklerin antioksidan ve antimikrobiyel etkisi üzerinde de durulmuştur. Bu çalışmada steviol glikozit konsantrasyonu açısından zengin ekstraktlarda önemli fonksiyonel bileşiklerin devamlılığının tespit edilmesi, saptanacak optimum işleme tekniğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bağıl tatlılığı yüksek ekstraktlarda sağlığa faydalı olan bileşiklerin korunması durumunda insan sağlığı açısından önemli bir fonksiyonel ürün elde edilmesi hedeflenmiştir. Çalışmada öğütülmüş ve kurutulmuş stevia yaprakları kullanılarak ekstraksiyon işlemi yapılmış ve ekstraktlar ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon işlemleri ile zenginleştirilmiştir. Ekstraksiyon "1:15 yaprak:su ve "1:15 yaprak: etil alkol" oranında 20℃'de 30 dakikada yapılmıştır. Santrifüj işlemi ise 2900xg kuvvetinde 20℃'de 15 dakikada gerçekleştirilmiştir. Berraklaştırma aşamasında ekstraktlara sırasıyla durultma enzimi, jelatin, bentonit ve kizelzol eklenerek durultma işlemi yapılmıştır. Ultrafiltrasyon için 30 kDA ayırma sınırına sahip polietersülfon (PESU) membran, nanofiltrasyon işlemi için 5 kDa ayırma sınırına sahip hydrosart membran (HYDRO) kullanılmıştır. Ultrafiltrason sonucunda elde edilen permeat akısına nanofiltrasyon uygulanmıştır. Elde edilen ara ürünler ve son üründe suda çözünür kuru madde analizi (Briks), pH tayini, titrasyon asitliği tayini, steviol glikozit kompozisyonu tayini, renk analizi, antioksidan kapasitesi tayini ve fenolik madde dağılımı için gerekli analizler yapılmıştır.
Apiterapi karışımlarında kullanılan arı sütünde 10-HDA'nın termal degradasyonunun belirlenmesi ve arı sütünün fonksiyonel gıda üretiminde kullanımı
Arı sütü ilaç ve gıda endüstrisinden kozmetik ve imalat endüstrisine kadar birçok sektörde kullanılmaktadır. Ancak bu ürün ülkemizde yeterince tüketilmemekte ve değerlendirilmemektedir. Dolayısıyla, değişik fonksiyonel ürünlerin üretiminde kullanılması farklı yaş gruplarındaki tüketicilerin tüketim düzeyini ve ürüne olan talebi artıracaktır. Arı sütünün saf halde tüketiminde veya apiterapi ürünlerinin üretiminde geleneksel işleme yöntemleri kullanıldığı görülmektedir. Uygulanan bu yöntemler de arı sütünün fiziksel ve kimyasal özelliklerini olumsuz yönde etkilemektedir. Özellikle arı sütünün saf olarak piyasaya sunulması esnasında depolama koşullarının (sıcaklık, ışık) arı sütünün kimyasal kompozisyonunun bozulmasına yol açacak durumda olduğu gözlenmektedir. Yıllar boyunca arı sütünün çeşitli farmakolojik özelliklerine ait birçok çalışma yapılmıştır. Arı sütünün gerçeklik ve saflığının rutin testinde 10-HDA en yaygın kullanılan indikatör bileşiktir. Apiterapi karışımlarında kullanılan arı sütü ve farklı arı ürünlerinin içerdiği 10-HDA'nın termal degradasyon kinetiği ve arı sütünün fonksiyonel gıda üretiminde kullanımının incelendiği bu çalışmada ısıl işlem örneklerinde 10-HDA değişimi dikkate alınarak reaksiyon derecesi, linear regresyon denklemleri, reaksiyon hız sabitleri, aktivasyon enerjisi, Q10 değerlerinin hesaplanması ve elde ürünlerde in vitro biyoerişilebilirlik özellikleri (ağız, mide ve bağırsak koşullarında) incelenmiştir. Saf arı sütüne bal, polen, propolis katkılanması ile elde edilen fonksiyonel gıda karışımlarında fiziksel ve kimyasal analizler yapılmıştır. Saf arı sütü ve karışımlarının nem içerikleri % 12,4536 ile % 62,9208 arasında değişmiştir. Buna ek olarak elde edilen karışımların pH değerleri 3,88 ile 5,85 arasında değişmiştir ve bu değerlerin tüketim açısından uygun olduğu saptanmıştır. Elde edilen karışımların asitlik değerlerinin sitrik asit cinsinden % 3,4848 ile % 42,1344 arasında değiştiği tespit edilmiştir. Saf arı sütünün ve elde edilen karışımların sakkaroz içerikleri 3,8 ile 13,14 g/100g, glukoz içerikleri 8,87 ile 32,57 g/100g, fruktoz içerikleri 10,06 ile 40,56 g/100g arasında toplam şeker içerikleri ise 22,56 ile 85,04 g/100g arasında değişmiştir. Viskozite değerleri ise 1944,4444-21466,6667 mPa.sn arasında değişmektedir. Viskozite değerleri incelendiğinde ise polen içeriğinin viskozite değerini artırdığı ve arı sütü+bal+polen+propolis karışımının dilatant akışkan özelliği gösterdiği saptanmıştır. Ürünlerin renk değerleri incelendiğinde ise L değerlerinin 25,9475-55,3275, a değerlerinin -4,2725-4,8650, b değerlerinin 0,5375-11,72 ve kroma değerlerinin de 1,01-12,47 arasında değiştiği görülmüştür. Bu değerlerin ürün tüketimi ve literatür açısından uygun olduğu saptanmıştır. Ürünlerin protein içerikleri ise 9,2591-37,5082 g/L arasında değişmiştir ve en fazla protein içeriği saf arı sütünden elde edilmiştir. Ürünlerin 10-HDA içerikleri %0,0851-1,9429 arasında tespit edilmiştir ve çalışmada kullanılan saf arı sütünün 10-HDA içeriğinin TSE arı sütü standardına uygun olduğu görülmüştür. Elde edilen ürünlere uygulanan ısıl işlem testlerinde ise tüm değişimlerin birinci dereceden reaksiyon kinetiğine uyduğu tespit edilmiştir. Buna ek olarak 10-HDA içeriğinin zamana ve sıcaklığa bağlı olarak logaritmik olarak azaldığı görülmüştür. Saf arı sütünün ve elde edilen karışımların aktivasyon enerjilerinin 7,77-29,27 kj/mol arasında, k değerlerinin 0,0031-0,0966 1/dk arasında ve Q10 değerlerinin ise 0,74-1,58 arasında değişim gösterdiği belirlenmiştir. Ürünlerin 10-HDA içeriklerinin gastrointestinal sistemdeki değişimlerine bakıldığında ağızdaki azalmanın % 51,43-53,62 arasında, midedeki azalmanın % 12,07-26,58 arasında, bağırsaktaki azalmanın ise % 17,39-57,14 arasında değiştiği tespit edilmiştir. Duyusal analiz sonuçları değerlendirildiğinde görünüş-renk, kıvam, aroma-koku, lezzet ve ağızda bıraktığı his bakımından en çok arı sütü+propolis içeren pastilin beğenildiği görülmüştür. Satın alma tercihi açısından ise en çok tercih edilenin arı sütü+propolis içeren pastil, en az tercih edilenin ise arı sütü+propolis+polen içeren yumuşak şekerleme olduğu belirlenmiştir. Elde edilen verilerin apiterapi alanında yapılan Ar-Ge çalışmalarına referans olması bakımından literatüre önemli bir katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Stevia ekstraksiyonunda santrifüj kuvvetinin steviol glikozitlerin difüzyonu üzerine etkisi
Tatlandırıcılar günlük hayatta kullanılan şekerlerin yerini almak üzere üretilen genellikle aynı miktarda şekerden daha tatlı olan ve daha az enerji içeren yapay veya doğal maddelerdir. Birçok tatlandırıcının yüksek düzeyde tüketilmesi bazı olumsuz sağlık etkilerine neden olmaktadır. Bu nedenle alternatif kaynaklara ihtiyaç duyulmuştur. Son yıllarda gıda maddelerinin üretiminde yapay tatlandırıcılar ve şeker alkollere alternatif olarak doğal tatlandırıcıların kullanılma eğilimi artmaktadır. Birçok gelişmiş ülkede "yeşil altın" olarak kabul edilen ve şeker otu olarak bilinen stevia bitkisinden (Stevia rebaudiana B.) üretilen doğal tatlandırıcıların şeker hastalığı (diyabet) ve obezite gibi kronik hastalıkların önlenmesinde kullanılabileceği düşünülmektedir. Steviol glikozitler sakarozdan 200-300 kat daha tatlıdır ve insan sağlığı üzerinde hiçbir olumsuz etkisi kanıtlanmamış olmakla birlikte kalorik değeri sıfır (0) kabul edilmektedir. Ayrıca stevia bitkisi steviol glikozitler dışında olumlu sağlık etkileri olan fenolik bileşikler gibi biyoaktif antioksidanlara da sahiptir. Endüstriyel üretimde steviol glikozitlerin ekstraksiyon aşamasını çeşitli saflaştırma aşamaları takip etmektedir. Bitkisel kaynaklardan besin değeri taşıyan bileşiklerin izole edilmesi için geleneksel yöntemler kullanılmaktadır. Bunun için literatürde birçok yöntem önerilmektedir. Bu yöntemlerden bazıları CO2 ve yardımcı çözücü olarak etanol kullanılarak süper kritik sıvı ekstraksiyonu (SFE), subkritik su ekstraksiyonu (SCW), ultrason uygulamaları, mikrodalga uygulamaları, ultrafiltrasyon ve yüksek basınçlı sıvı ekstraksiyonu (HPLE) olarak sıralanabilir. Bununla birlikte, günümüzde doğa dostu olarak bilinen sürdürülebilir ve uygulanabilir süreçler elde etme ihtiyacı hem gıda endüstrilerinin hem de gıda bilimcilerinin yeşil ekstraksiyon konseptiyle tam uyumlu yeni süreçler geliştirmesine yol açmıştır. Bu amaçla literatürde steviol glikozitlerin ekstraksiyonu ve tatlandırılmış ürünlerin üretiminde kullanımları ile ilgili devam eden birçok çalışma bulunmaktadır. Son zamanlarda steviol glikozitlerin (SGs) ekstraksiyonu için çevreye duyarlı yeni yaklaşımlar araştırılmıştır. Bunlar örneğin basınçlı sıcak su (PHWE), mikrodalga destekli (MAE) ekstraksiyon, ultrason destekli ekstraksiyon (UAE) ve yüksek performanslı ince katman kromatografisidir (HPTLC). Bu araştırmada, stevia yapraklarından majör steviol glikozitlerin ekstraksiyonu için çeşitli proses koşullarının etkisini belirlemek amacıyla çalışmalar yürütülmüştür. Üç adet ekstraksiyon parametresi kullanılarak denemeler yapılmıştır. Bu faktörler; seyreltme faktörü, ekstraksiyon sıcaklığı ve santrifüj kuvveti olarak seçilmiştir. Birinci denemede çözücü olarak su ve materyal olarak yaş stevia yaprağı kullanılmıştır. Santrifüjleme için 2400, 2900 ve 3400xG seviyelerinde santrifüj kuvveti uygulanmıştır. Ekstraksiyon sıcaklığı 40, 45 ve 50°C olarak seçilmiş ve seyreltme faktörleri 5 kat, 7,5 kat ve 10 kat olarak ayarlanmıştır. İkinci denemede, çözücü olarak su ve materyal olarak kurutulmuş stevia yaprakları kullanılmıştır. Üçüncü denemede ise çözücü olarak etil alkol ve materyal olarak kurutulmuş stevia yaprağı kullanılarak önceki koşullarda denemeler gerçekleştirilmiştir. Tüm denemelerde, örnekleme koşulları Yüzey-Yanıt Metodu (YYM) kullanılarak ve beş yanıt dikkate alınarak optimize edilmiştir. Stevia ekstraktlarından en yüksek miktarda rebaudiosit A izole etmek amacıyla Box-Behnken Tasarım (BBT) yöntemi tarafından öngörülen optimum koşullar oluşturulmuştur. Buna göre seyreltme faktörü olarak 7,69 kat, santrifüj kuvveti olarak 2915xG ve ekstraksiyon sıcaklığı olarak 44,77°C uygulanmıştır. Ayrıca, kurutulmuş stevia yaprağının sulu ekstraktlarına, maksimum rebaudiosit A ve steviosit veriminin sağlanması için 8,44 oranında seyreltme faktörü, 3399,99xG santrifüj kuvveti ve 40°C ekstraksiyon sıcaklığı uygulanmıştır. Etanollü ekstraktlardan maksimum rebaudiosit A ve steviosit ekstraksiyonu için 3002,36xG düzeyinde santrifüj kuvveti ve 40°C ekstraksiyon sıcaklığının uygun olduğu saptanmıştır. En yüksek steviol glikozit verimine çözücü olarak su kullanılan ekstraksiyon denemelerinde ulaşılmıştır.
Stevia ekstraktları katkılanarak hazırlanan nektar ve meyveli içeceklerin bazı kalite özelliklerinin belirlenmesi
Tatlandırıcılar günlük yaşamda yaygın kullanılan şekerlerin yerini almak üzere üretilen, aynı miktardaki şekerden daha tatlı olan ve daha az enerji içeren yapay veya doğal bileşiklerdir. Birçok tatlandırıcının yüksek oranlarda tüketimi laksatif etkiye neden olduğu ve sağlık üzerine olumsuz etkilerinin olması şüphesi ile alternatif kaynaklara gereksinim duyulmuştur. Sakkarozdan 200-300 kat daha fazla tatlı olması, insan sağlığı üzerine olumsuz bir etkisinin bulunmaması, düşük kalorili ve doğal olması, obezite, şeker hastalığı gibi hastalıklarla mücadelede destekçi olması nedeni ile Şeker otu olarak da bilinen Stevia rebaudiana bitkisi alternatif doğal tatlandırıcı olarak pek çok ülkede gıda formülasyonlarında yer almaktadır. Literatürde stevia ekstraktları ile tatlandırılmış ürünlerin üretimi ile ilgili çalışmalar mevcuttur. Çoğu araştırma genellikle çikolata, bisküvi, kurabiye, yoğurt, süt ve kahve formülasyonları üzerine yapılmıştır. Bu çalışmada farklı olarak saflaştırılmış rebaudiosit A yerine, daha düşük maliyetle ve daha sağlıklı olduğu düşünülen, su ile ekstrakte edilmiş ve ultrafiltrasyon ile zenginleştirilerek konsantre edilmiş bütün haldeki stevia ekstraktları kullanılarak uygun meyve bazlı içecek formülasyonlarının geliştirilmesi ve en iyi formülasyonun tespit edilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada öğütülmüş stevia yaprakları kullanılarak ekstraksiyon ve santrifüj işlemi yapılmış, ekstraktlar diafiltrasyon ve nanofiltrasyon işlemleri ile zenginleştirilmiştir. Meyve suyu üretimi için materyal olarak vişne, nar, portakal ve limon konsantreleri, zenginleştirilmiş stevia ekstraktı, şeker ve su kullanılmıştır. Stevia ekstraktının şeker eşdeğerliği hesaplanarak %50, %30, %10 ve %0 enerjisi azaltılmış ürün formülasyonu geliştirilmiştir. Üretilen içeceklerde; suda çözünür kuru madde, pH, titrasyon asitliği, renk analizi, duyusal analiz ve HPLC yöntemi ile steviosit ve reb A tayini yapılarak ürünlerin kimyasal kompozisyonu ve tüketici beğenisi belirlenmiştir. Elde edilen bulgular içecek formülasyonlarında kullanılan stevia ekstraktının otsu kokusunun ve acı tadının uzaklaştırılmasında diafiltrasyon ve nanofiltrasyon işlemlerinin başarılı olduğunu göstermiştir.
Stevia (Stevia rebaudiana B.) bitkisi ekstraktı kullanılarak enerjisi düşürülmüş yumuşak şeker üretimi
Gıda katkı maddeleri içerisinde yer alan tatlandırıcıların gerek içeceklerde gerekse de tatlı yiyeceklerde kullanımı hızla yaygınlaşmaktadır. Şekerler dışındaki tatlandırıcılar genel olarak diyabet ve obezite gibi hastalıklara maruz kalan kişilerin diyetine uygun gıdaların sağlanabilmesi amacıyla ve enerjisi azaltılmış ürünlerin hazırlanmasında kullanılmaktadır. Ancak uygulamadaki birçok tatlandırıcının yapay olması tüketicilerde güvensizlik meydana getirmektedir. Bu tatlandırıcıların uluslararası sağlık örgütleri ve gıda otoriteleri tarafından güvenli olarak kabul edilenlerin gıda formülasyonlarında belirli sınırlarda kullanımına izin verilse de sağlık açısından zararsız oldukları konusunda şüpheler devam etmektedir. Alternatif olarak bazı meyve ve sebzelerde doğal olarak bulunan birçok şeker alkol kullanılabilir. Şeker alkolleri bazı şekerlerin biyokimyasal dönüşümüyle bitkilerde üretilebilmektedir. Ancak şeker alkollerin şekerler kadar olmasa da önemli düzeyde enerjiye sahip olduklarından ve bağıl tatlılıkları yaklaşık olarak basit şekerler kadar olduğundan ve laksatif etki gösterdiklerinden formülasyonlarda belli düzeyin üzerinde kullanılamazlar.Şeker tüketimine bağlı birçok hastalığın gelişiminin çok erken yaşlardaki aşırı şeker tüketiminden kaynaklandığının sıkça vurgulandığı günümüzde, yapay tatlandırıcılar ve şeker alkollerine alternatif olarak doğal kaynaklı tatlı bileşiklerin kullanılmasına yönelik eğilim artış göstermektedir. Bu konuda modern toplumların en çok üzerinde durduğu kaynak ise stevia bitkisinden elde edilen ekstraktlar ve bunların şaflaştırılmış ürünleridir. Steviol glikozitler sakkaroza göre ortalama 300 kat bağıl tatlılığa sahipken yaklaşık 0 (sıfır) kalori enerji sağlarlar. Stevia ekstraktlarıyla ilgili günümüze kadar yapılan birçok toksikolojik çalışmada bu bileşiklerin insan sağlığını olumsuz etkilediği yönünde herhangi bir sonuca ulaşılmamış olduğu gibi bu ekstraktların bazı sağlık sorunlarının gelişimini de engellediği bildirilmiştir.Şekerleme ürünlerinin çok tüketilmesi ve buna bağlı olarak gelişebilen obezite, günümüzde özellikle çocuklar için ciddi bir sağlık riski oluşturmaktadır. Bu nedenle birçok ebeveyn açısından, çocuklarındaki şekerleme tüketme isteği çözüm gerektiren bir sorun haline gelmiştir. Yakın gelecekte steviol glikozitler ile tatlandırılmış ürünlerin şeker tüketimine bağlı birçok sorunun çözümünde anahtar rol üstleneceği düşünülmektedir.Bu çalışmada, doğal tatlandırıcı içeren Stevia rebaudiana bitkisi ekstraktının kullanılmasıyla % 30-40 oranında enerjisi düşürülmüş yumuşak şeker üretimi amaçlanmıştır. Bal ve elma, siyah üzüm, keçiboynuzu ve vişne konsantresi katkılı yumuşak şekerler hem sadece şeker hem de stevia ekstraktı+şeker içermek üzere iki farklı şekilde üretilmiştir. Ayrıca bu yumuşak şekerlere ilave olarak stevia ekstraktı+sorbitol içeren bir yumuşak şeker de daha düşük enerjili ürün örneği elde etmek amacıyla üretilmiştir. Sadece şeker içeren bal ve elma, siyah üzüm, keçiboynuzu ve vişne katkılı yumuşak şekerler ise çalışmada kontrol grubu olarak kullanılmıştır. Yumuşak şekerlerin üretiminde ön denemeler ve buna göre oluşturulan deneme deseni sonucu belirlenen en iyi formülasyona göre su, stevia ekstraktı, jelatin, maltodekstrin, keçiboynuzu zamkı, gliserol ve ön denemelerle belirlenmiş şeker miktarına eş değer olacak şekilde elma, siyah üzüm, keçiboynuzu, vişne konsantreleri ve bal ile sorbitol kullanılmıştır. Formülasyonlarda kullanılmış olan stevia ekstraktları bizzat Akdeniz Üniversitesi Kampüsü'ndeki deneme alanlarında yetiştirilen stevia bitkilerinden elde edilmiştir. Elde edilen yumuşak şekerlerde; toplam kuru madde, suda çözünür kuru madde, asitlik, pH, şeker analizleri (HPLC ve DNSA yöntemleri ile) ve HPLC (Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi) ile steviosit ve rebaudiosit A tayini yapılarak ürünlerin kimyasal kompozisyonu belirlenmiş olup enerji değerleri de hesaplanmıştır. Bu analizlerin yanında tekstür analizi ve duyusal değerlendirme yapılarak da ürünlerin tüketici beğenisini karşılama durumu değerlendirilmiştir. Enerjisi düşürülmüş yumuşak şekerler duyusal ve tekstürel özellikleri açısından genel olarak beğenilmiştir. Stevia ekstraktı+şeker içeren ballı, elmalı, siyah üzümlü, keçiboynuzulu ve vişneli yumuşak şekerlerin kontrol grubuna kıyasla enerji azalımlarına bakıldığında sırasıyla % 40,0, % 46,62, % 46,56, % 43,04 ve % 51,17 olduğu görülmüştür. Ortalamalar dikkate alındığında ürünlerin enerjisinin, kontrol grubuna göre % 45,77 daha azaldığı sonucuna da ulaşılmıştır. Ayrıca enerjinin daha da azaltılabilmesi amacıyla üretilen stevia ekstraktı+sorbitol içeren yumuşak şekerin enerji değerinin, kontrol grubunun enerji değerleri ortalamasına kıyasla % 70,19 daha az olduğu da tespit edilmiştir.Farklı firmaların piyasada satılan şeker içeren benzer ürünleri ile çalışma kapsamındaki stevia ekstraktı+şeker içeren ürünlerin enerji değerleri ve stevia ekstraktı+sorbitol içeren ürünün enerji değeri karşılaştırıldığında, elde edilen ürünlerin enerji azalımlarının sırasıyla yaklaşık olarak % 60 ve % 78 olduğu görülmüştür. Elde edilen verilere göre projenin hedefi olan % 30-40'lık enerji azalımının yaklaşık olarak iki katına çıkıldığı sonucuna varılmıştır.