Synergist effect of hydrocolloids on filling and filled-biscuit quality

Gıda sektöründe son yıllarda kullanılan içerikler, özellikle tüketici açısından oldukça önemli olmaya başlamıştır. Koruyucu veya yapay bileşenler giderek yerini doğal ve tüketici tarafından anlaşılır doğal bileşenlere bırakmaktadır. Hemen hemen her sektörde, farklı amaçlar için kullanılan hidrokolloidler araştırılmaya ve yaygınlaşmaya devam etmektedir. Hidrokolloidler, fırıncılık ürünlerinde kıvamlılaştırma, süspansiyon halinde tutma, jelleşme ve emülsifiye etme özellikleri ile stabilizasyonu arttırırlar. Genelde gamlar hidrokolloid olarak tercih edilirler. Gıda yasalarında, gamların kullanımında sınırlama yoktur. Ayrıca hidrokolloidler, raf ömrü uzatma, yağ ikamesi olarak kullanılma, yağ migrasyonunu düşürme, pahalı girdi tüketimini düşürme, ekstrüde ürün bütünlüğü sağlamanın yanısıra, yapısal ve lezzet kaybı olmadan kalorisi düşürülmüş diyet ürünlerin üretiminde de sık kullanılan ürünlerdir. Markette olan ürün çeşitliliğine bakıldığında, her gıdanın kendine has farklı özellikleri mevcuttur. Akışkan ürünler, akışkan olmayan daha yoğun kıvamda olan meyve suları, kaşıklanabilen dondurmalar, içi dolgulu kurabiyeler, depozit haldeki marmelatlar, jöleler, vb. Bu gıdalara yapısal farklılık ve eğlenceli yeme deneyimi kazandıran majör girdilerin başında hidrokolloidler gelir. Tek başına gıdaya yapı verebilen hidrokolloidler yerlerini birden çok hidrokolloidlerin kullanılması ile gıdaya farklılık kazandırmaya bırakmıştır. Örneğin, jelleşme özelliği göstermeyen bazı polimerler ilgi çekici bir şekilde, karıştırma sırasında farklı bir hidrokolloid ile beraber jelleşme özelliği gösterecektir. Bu etki "sinerjik" olarak adlandırılır. Sinerji etki birçok farklı yolla olabilir. En doğrudan olan mekanizma, iki polimer arasında kovalent bağların oluşması ile gerçekleşir. Hidrokolloidlerin üründe istenen veya istenmeyen; tekstür, stabilite, renk, lezzet gibi sonuçlara katkısı oldukça yüksektir. Bu girdiler bu etkilerin bir veya en az iki tanesini sağlamak için ilave edilirler. İstenen yapı çok iyi tanımlanmalıdır ve bu tanıma göre kullanılacak hidrokolloid doğru seçilmelidir. Akışkan olan bir yapıdan, katı olan, kaşıklanabilir yapıya kadar geniş bir aralığa sahip gıda yapısı tanımlanabilir. Hidrokolloidler kullanılarak geliştirilecek ürün reçetesinde bazı noktalardan emin olmak gerekmektedir. İlk olarak, gamların tamamen çözünebilen özellikte olması yeterli sıcaklık, katyonların etkisi gibi parametreler maksimum fonksiyonelliği sağlamalıdır. Karıştırma, ısıtma veya soğutma, katyonlar dikkat edilmesi gereken üç ana faktördür. Gamların çözünebilirliğini homojen olarak sağlamak adına sıcaklık ve katyonların etkinliği bilinmelidir. Hidrokolloidler tek başına kullanıldığı ve kombinasyon olarak kullanıldığı zamanlarda farklı etki gösterebilirler. Sıcaklık parametresi bu iki durum için değişkenlik gösterebilir. Düşük sıcaklıkta jelleşme özelliğini hemen gösterebilen bir kombinasyonun sıcaklığını artırmak ve yapıyı takip etmek önemlidir. Bir gıda ürününde kullanılan tek bir hidrokolloid etkisini anlamak zor olsa da genelde hidrokolloid kombinasyonları tercih edilmektedir. Bu kombinasyon kullanımının birden çok nedeni vardır. En sık sebepler; maliyet, sinerji ve ürün kalitesidir. Ürün maliyetine katkısı incelendiğinde; yüksek maliyetli bir girdi olarak kullanılması gereken bir hidrokolloid aynı etkiyi verebilecek ve maliyet olarak daha avantajlı başka bir gam ile beraber daha yüksek oranda kullanılarak istenen viskozite ve yapı elde edilmiş olur. Çoğu hidrokolloid birbirleriyle sinerjik etkiye sahiptir. İlave edilen reçetede daha güçlü bir yapı ve viskoziteye ulaşılmasını sağlarlar. 2 gam beraber kullanıldığında verdiği etki tek başına kullanılan ve elde edilen etkiden daha güçlü bir yapıya sahiptir. Gam kombinasyonları suyu kullanarak daha etkili 3 boyutlu bir yapı oluştururlar. Örneğin, ksantan gum, guar gum ve keçi boynuzu gamı ile sinerjik etkiye sahiptir. Aynı şekilde, konjac gam karagenan, ksantan ve aljinat ile sinerjik etkiye sahip en yaygın örneklerdir. Birden çok gamın beraber kullanımının kalitesel katkıları ise hem çok yönlü hem de daha pratik bir uygulama alanı yaratmasıdır. Ürün geliştirilmesi sırasında en ideal sonuca ulaşmak için maliyet, sinerji, istenen yapı gibi etkiler ve stabilite düşünülmesi gereken önemli noktalardır. Bu çalışmanın amacı, farklı hidrokolloidlerin sinerjik etkilerinin incelenmesi, değerlendirilmesi ve hem dolgu hem de dolgulu bisküvi üzerine olan etkilerinin araştırılmasıdır. Bu çalışmada; gıda endüstrisinde sıklıkla kullanılan nişasta ve ksantan gam ile karragenan ve keçiboynuzu gamının farklı konsantrasyonlarda karıştırılması ile elde edilen karışımların bisküvi üzerine etkisini belirlemek için farklı periyotlarda analitik olarak incelenmiştir. İlk olarak seçilecek nişasta tipi üzerine çalışma yapılmıştır. Baz dolgu reçetesine buğday nişastası, mısır nişastası, tapyoka nişastası ve pirinç nişastası %5 oranda ilave edilip dolgular hazırlanmış ve bisküvi üzerine depozit edip, paketlendikten sonra oda sıcaklığında (24-25°C) bekletilmiştir. Nem, su aktivitesi, pH değerlerine bakılmıştır. Ardından 2 haftalık süreçte takip edilip, aynı değerler kontrol edilmiş ve su tutma kapasitesine göre en uygun sonucu veren nişastanın mısır nişastası olduğu belirlenmiştir. Daha sonrasında mısır nişastası-ksantan gum kombinasyonu ve karagenan-keçiboynuzu gamı kombinasyonu çalışılmıştır. İlk kombinasyonda %5 nişasta, %0.2 ve %0.8 ksantan gum kullanılarak dolgular hazırlanıp ürüne depozit edilmiş; ikinci kombinasyonda %0.5 karagenan, %0.1 ve %0.2 keçiboynuzu gamı kullanılarak dolgular h.zırlanmış ve ürüne depozit edilmiştir. Depoalamanın 1., 15., 30., 45., 60., 75. ve 90. günlerinde dolgudaki nem, su aktivitesi, pH değişimi ve bütün üründe sertlik ve kırılganlık testleri yapılmıştır. Ayrıca, DSC cihazı ile jelleşme değerleri test edilmiştir. Ksanthan gum ve keçiboynuzu ilavesi ile ürün nemi ve su tutma kapasitesinin yükseldiği gözlemlenmiş, pH değişiminde su ile orantılı olarak bir azalma kaydedilmiş ancak, önemli ölçüde değişiklik olmamıştır. Bisküvi sertliğinde de artış ve kırılma test sonuçlarınde ürünün tekstürünün sertleştiği görülmüştür. DSC analizleri için numuneler %25 konsantrasyonda hazırlanmıştır. Aynı oranların karşılaştırması yapılması adına karagenan bazlı numuneler de nişasta bazlı dolgu ile aynı oranda çalışılmıştır. Nişasta %5, nişasta %5 + ksantan %0,2, nişasta %5 + ksantan %0,8 ve karagenan 5%, karagenan %5 + keçiboynuzu gamı %0,2, karagenan %5 + keçiboynuzu gamı %0,8 değerlerine göre hazırlanmıştır. İlk gün analiz sonrasında 14. gün tekrar analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, xanthan gum ilavesi nişastanın jelleşme sıcaklığında azalmaya neden olmuş ve retrogradasyon derecesini düşürme etkisi gözlemlenmiştir. Buna ek olarak da, suyu uzaklaştırma sıcaklığı da artış göstermiştir. Başka bir deyişle suyu tutma özelliği geliştirilmiştir. Karagenan tek başına daha yüksek sıcaklarda jelleşirken, keçiboynuzu gamı ilavesi ile jelleşme sıcaklığı düşmüş ve su tutma kapasitesi arttığından dolayı, suyu uzaklaştırma sıcaklığı artmıştır. Özetle bu çalışmada; nişasta-ksantan gam ve karagenan-keçiboynuzu gamı kombinasyonlarının su tutma kapasiteleri ve dolgu yapısı ve bisküvi kalitesi üzerine etkileri araştırılmıştır. Nişastalar, kalınlaştırıcı veya jelleşme özellikleri için dolgularda kullanılır. Ancak, dolguya ksantan gamı ilavesi dolgunun su tutma kapasitesini de etkiler. Bu özellik dolgulu bisküvilerde, nemin dolgudan bisküviye geçişi ile ortaya çıkan problemlerden dolayı önemlidir. Raf ömrünün sonunda, sonuçlar, ksantan sakızının eklenmesiyle dolgunun su aktivitesinin azaldığını göstermiştir. Nişasta ve ksantan gamı kombinasyonu birlikte dolguya güç ve viskozite kazandırmıştır. Suyun migrasyonu ile değişime uğrayan bisküviler için 30 gün sonundaki sertlik ve kırılganlık sonuçlarına göre sertlik azalmış ve daha sonra bisküviler sertleşmeye başlamıştır. Aynı durum, karagenan bazlı dolgu için de geçerlidir. Karagenan ve keçiboynuzu gamı, dolguda bir jel oluşturmuş ve su aktivitesine bağlı olarak ksantan gamı nişastası kombinasyonundan daha etkili olmuştur. Karagenan ve keçiboynuzu gamının, kombinasyon halinde veya tek başına su tutma özelliğine sahip olduğu görülmüştür. Bu çalışmanın sonucunda; hidrokolloidlerin sinerjik etkilerinin, maliyet, raf ömrünü uzatmaları ve arzu edilen dokuyu sağlamaları gibi avantajları ile dolguya üstünlük sağladıkları görülmüştür. Karagenan ve keçiboynuzu gamı kombinasyonunun, nişasta ve ksantan gamı kombinasyonundan daha fazla su tutmayı arttırdığı bulunmuştur. Ayrıca nişasta-ksantan gamı kombinasyonu, dolduruldukları bisküviler için daha yumuşak bir yapıya neden olmuşlardır. Bu nedenle, bu çalışma, hem bisküvi dolguları hem de diğer gıda ürünleri için hidrokolloid kombinasyonlarının problemleri çözebileceğini veya kaliteyi artırabileceğini göstermiştir. Birçok hidrokolloid mevcut olduğundan, sinerjik etkilerini anlamak için iki veya daha fazla kombinasyonlarını incelemek için yeni çalışmalar gereklidir.