Vişne konsantresinin püskürtmeli kurutma işlemi ile enkapsülasyonu ve farklı proteinler kullanılarak enkapsülasyon veriminin arttırılması

Sağlık üzerine olumlu etkileri bilinen vişne konsantresi son yıllarda önem kazanmaktadır. Literatürden bilindiği üzere vişne diğer kırmızı renkli meyveler gibi fazlaca antioksidan ve fenolik madde içermektedir. Vişne bu biyoaktif bileşenler açısından iyi bir kaynaktır. Fakat bu bileşenler çevresel koşullardan kolayca etkilenmektedir. Özellikle antosiyaninin sağlık üzerine etkilerini birçok çalışma göstermektedir. Antosiyaninler, antienflamatuar hastalıkların korunmasını, dolaşım sisteminin bakımını, trombosit çökmesini önlemeyi, diyabet ve kemoprotektif ajanları kontrol etmeyi ve metabolik süreçleri koruyarak iyileştirirler. Bu bileşenlerin korunması ve iyileştirilmesi için enkapsülasyon üzerine son yıllarda birçok çalışma yapılmaktadır. Enkapsülasyon yöntemleri püskürterek kurutma, dondurarak kurutma, santrifüj ile suyun uzaklaştırılması, ekstrüzyon emülsiyon, faz ayrımı, moleküler kompleks oluşturma, hava süspansiyon kaplama olarak sayılabilir. En fazla kullanılan enkapsülasyon yöntemlerinden biri olan püskürterek kurutma yöntemi basit, kolay, düşük maliyetli ve prosesin daha az kompleks olmasından dolayı tercih edilmektedir. Dondurarak kurutma diğer bir tercih edilen enkapsülasyon yöntemi olup, proses verimi %95 gibi çok yüksek oranlarda olduğu halde işlemin maliyetli olması başlıca dezavantajıdır. Püskürterek kurutma prosesi optimum koşullar sağlanarak sıvı üründen toz elde edilmesi işlemini kapsamaktadır. Meyve ve sebze sularının toz haline getirilmesi kolay taşınması, raf ömrünün uzatılması ve ağırlık kaybı gibi avantajlarından dolayı cazip hale gelmektedir. Bu işlemi yaparken vişne gibi yapışkan özelliği olan gıdalarda bir kaplama materyali kullanılmalıdır. Kaplama materyalleri çok geniş bir skalaya sahip olup en çok kullanılanlar maltodextrin ve gum arabiktir. Bu çalışmada kaplama materyali olarak karbonhidratlardan maltodextrin, proteinlerden ise peynir altı suyu ve yumurta akı kullanılmaktadır. Geçmiş çalışmalarda peynir altı suyu kullanılmış olup yumurta akı kullanımı yaygın değildir. Bu çalışmadaki amaçlardan biri, yumurta akının enkapsülasyon materyali olarak vişne konsantresi için uygun olup olmadığını belirlemek ve diğer kaplama materyalleriyle kıyaslayabilmektir. Vişne konsantresi suda %11 Brix'e ayarlanmak üzere çözülmüş ve kurutma işlemi püskürtmeli kurutucuda gerçekleştirilmiştir. Vişnenin yapışkan yapısı nedeniyle, bir kaplama maddesi olarak maltodekstrin kullanılmıştır. 3 farklı konsantrasyon (%5-%10-%15), dekstroz eşdeğeri (6-12-18DE) ve giriş sıcaklıkları (110°C- 135°C- 160°C) seçilerek kurutma işlemi yapılmıştır. Öncelikle, maltodekstrinin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Buradaki amaç en verimli tozu bulmaktır. Bu amaçla 15 deneme gerçekleştirilmiş ve ikinci bir optimizasyon işlemi için 8 deneme daha yapılmıştır. İkinci kez yapılmasının nedeni ilkinde bazı parametrelerin yer almaması ve birbirine yakın değerlerin olmasıdır. %15 maltodextrin konsantrasyon, DE12 ve giriş sıcaklığı 110°C'de en verimli vişne tozu elde edildiği gözlemlenmiştir. Optimizasyon için tepki yüzeyi metodolojisi (RSM) kullanılmıştır. RSM parametreleri, giriş sıcaklığı, maltodekstrin konsantrasyonu ve maltodekstrin dekstroz eşdeğeridir (DE). İkincil olarak, iki değer sabit tutularak (110 ° C ve DE12) %15 MD konsantrasyonu, iki farklı protein (peynir altı suyu ve yumurta akı) konsantrasyonu %1 ve %0,5 ile karıştırılmıştır. Bu aşamada, proteinin verimi arttırıp arttırmadığı kontrol edilmiştir. Proteinin, toz verimini arttırmada etkili olduğunu kanıtladıktan sonra, maltodekstrin konsantrasyonu (%5-10) kademeli olarak azaltılmış ve peynir altı suyu proteini veya yumurta akı ile karıştırılarak numuneler püskürtmeli kurutucuya beslenmiştir. Vişneye sadece maltodekstrin eklendiğinde, elde edilen kurutulmuş toz verimi sadece %7,8 iken maltodextrin ve protein eklendiğinde verim %6,6 ile %14,8 arasında değişmiştir. %1 protein kullanımının %0,5 kullanımından daha yüksek verim elde edildiği gözlenmiştir. %15 maltodextrin konsantrasyonu en verimli olarak bulunmuştur. Peynir altı suyu proteininin yumurta akından daha verimli olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, peynir altı suyu ve yumurta beyazı karşılaştırılırsa, peynir altı suyu proteini, %10 MD konsantrasyonu dışında yumurta beyazı tozundan daha fazla toz elde edilmesini sağlamıştır. Buna ek olarak, püskürterek kurutmada, proteinlerin ve maltodekstrinin etkinliği karşılaştırıldığında, az miktarda proteinin (peynir altı suyu veya yumurta akı) maltodekstrinden daha verimli olduğu gözlenmiştir. Bu nedenle tozun artmasını etkileyen birden fazla faktörün olduğu söylenebilir. Bununla birlikte, diğer faktörler sabit tutulursa, yüksek sıcaklık, tozun daha fazla oluşmasına sebebiyet vermektedir. Ayrıca protein konsantrasyonuna göre, konsantrasyon arttıkça peynir altı suyu ve yumurta akı giderek artmaktadır. Püskürterek kurutma işleminden sonra, vişne tozlarının nem içeriği, toplam fenolik içeriği, antioksidan kapasitesi, toplam monomerik antosiyanin miktarı ve renk analizi yapılmıştır. Vişne tozunun nem içeriği %2,3 ile %4,1 aralığında hesaplanmıştır. Vişne tozunun toplam fenolik içeriği 2,10 ile 7,29 mg (GAE)/g kuru ağırlık olarak bulunmuştur. Sadece maltodextrin kullanıldığında, DPPH değerleri 0,8-12,2 mg trolox eşdeğeri (TE) / g kuru ağırlığa, protein ve maltodextrin karışımından elde edilen tozda ise DPPH değerleri 9,2-13,2 mg TE / g kuru ağırlık aralığında olduğu gözlenmiştir. Konsantrasyon düştükçe DPPH değerleri artmaktadır. En yüksek antioksidan kapasitesi peynir altı suyu ve maltodextrin kombinasyonuyla sağlanmış olup 5% MD konsantrasyonu olarak gözlenmiştir. CUPRAC değerleri 17,1-36,2 mg TE / g kuru madde olarak hesaplanmıştır. En yüksek antioksidan kapasitesinin yine 5% MD konsantrasyonunda hesaplandığı görülmüştür. CUPRAC analizindeki değerlerin DPPH sonuçlarına göre yüksek çıktığı literatürde de bahsedilmektedir. Bunun nedeni olarak kullanılan farklı metotların prensiplerindeki farklılıklar, ölçüm yapılan dalga boyu, kullanılan reaktifler içindeki çözünürlük farklılıkları gibi gerekçeler gösterilebilir. Proteinleri kıyaslarsak, yumurta beyazı proteinin peynir altı suyu proteinlerinden daha yüksek antioksidan kapasitesi içerdiği görülmektedir. Toplam antosiyanin pigmentleri pH diferansiyel yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır ve değerlerin 29-49,5 mg / L aralığında seyrettiği görülmüştür. Ayrıca tozun karakterizasyonunu belirlemek için renk, kolloidal kararlılık ve camsı geçiş sıcaklığı analizleri (DSC) yapılmıştır. Renk analizinde L *, a *, b * değerlerinin, maltodekstrin konsantrasyonu düştükçe azaldığı görülmektedir. Maltodekstrin konsantrasyonu %10 ile %15 arasında farklılık göstermezken, MD'nin %5 konsantrasyonunda daha düşük değer bulunmuştur. Ayrıca, peynir altı suyu ve yumurta akı artan protein konsantrasyonu, L * değeri artarken a * ve b * değerlerinde değişme görülmemektedir. L * değerlerinin 27,7 ile 56,4 arasında; a * sonuçlarının 6,7'den 14,2'ye; b * sonuçlarının ise 3,9 ile 6,8 arasında olduğu belirlenmiştir. Sonuçlara bakıldığında püskürtmeli kurutucuyla yapılan denemelerde maltodekstrine oranla protein ve maltodekstrin karışımının toz verimini arttırdığı tespit edilmiştir. Geçmiş çalışmalarda yer verilen peynir altı suyu tozu kadar yumurta akının da enkapsülasyon işleminde başarılı olabileceği ve vişne gibi meyvelerde toz verimini arttırabileceği düşünülmektedir. Yumurta akının çözelti içerisinde homojen hale gelmesi zaman almakta olduğundan bu konu dikkat edilmesi gereken bir unsurdur. Sadece yumurta akı kullanarak toz eldesi düşük verimde olup maltodekstrinle birlikte kullanımı MD miktarını aza indirgeyerek daha az katkılı bir toz elde etmede yardımcı olabileceği düşünülmektedir.