Farklı tahılların çimlendirilmesi ve fermantasyonu ile üretilen fonksiyonel gıda bileşenlerinin ısıl işlem kontaminantları açısından değerlendirilmesi

Çimlendirilmiş taneler, son zamanlarda öne sürülen sağlık beyanları nedeniyle gıda bilimcilerinin ve gıda pazarının giderek daha fazla ilgisini çekmeye başlamıştır. Filiz uzunluğu tane boyunu geçmeden yaklaşık 2-3 gün boyunca çimlendirilen taneler çimlendirilmiş taneler olarak adlandırılmaktadır. Besinsel açıdan yetersiz olarak değerlendirilen tahıllar, çimlendirme ile uyarıldıklarında sağlığa faydalı bileşikler açısından zengin hale gelmektedir. Fakat ısıl işlem bulaşan öncüllerinin çimlendirmeyle artması sebebiyle insanlar için muhtemel karsinojen olan bileşiklere maruz kalma riskinin değerlendirilmesi oldukça önemlidir. Bu yüksek lisans tezi, çimlendirilmiş ve fermente edilmiş farklı tanelerden üretilen fonksiyonel gıda bileşenlerinin ısıl işlem kontaminantları açısından incelenmesini amaçlamaktadır. Bu çalışmada taneler; buğday, siyez, arpa, çavdar, yulaf ve karabuğday olarak belirlenmiştir. 36-72 saat boyunca çimlendirilen taneler Saccharomyces cerevisiae (SC) ile 20, 30 ve 40 ˚C'de 1, 2 ve 3 saat ve ayrıca ekşi maya (SD) ile 10, 20 ve 30 ˚C'de 12, 24 ve 36 saat fermente edilmiştir. İlk bölümde, söz konusu tahıllarda çimlendirme ve fermantasyon işlemlerinin, indirgen şekerler ve serbest amino asit kompozisyonu üzerindeki etkileri kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir. Ayrıca çimlendirilmiş ve fermente edilmiş tam tane unlarının 180 °C'de 5, 10, 15 dakika boyunca ısıtılması sırasında oluşan akrilamid ve 5-hidroksimetilfurfural (HMF) konsantrasyonları izlenmiştir. Karabuğday haricindeki tüm tanelerde, işlem görmemiş tanelere kıyasla asparajin miktarı 24-36 saat çimlenme sırasında %40'a kadar düşerken 48 saatin sonunda asparajin miktarı artmaya başlamıştır. Çimlenme sırasındaki kademeli glukoz artışı, kontrole kıyasla daha yüksek akrilamid ve HMF oluşumuna neden olmuştur. SC ile fermente edilen çimlendirilmemiş ve çimlendirilmiş tam tane unlarında akrilamid ve HMF oluşumu azalırken SD fermantasyonu sırasında düşen pH nedeniyle HMF oluşumu artmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde, çimlendirilmiş ve fermente edilmiş tam tane unlarının ısıtılmasıyla oluşan α-dikarbonil bileşikleri ve glikasyon ürünleri ölçülmüştür. Çimlendirme işlemi, indirgen şekerlerin artışı nedeniyle furozin olarak ölçülen Amadori ürününün, α-dikarbonil bileşiklerinin ve N-ε-karboksimetillizin (CML) oluşumunu önemli ölçüde artırmıştır (p<0.05). Özellikle 3-deoksiglukozon (3-DG) miktarı ısıtmadan sonra kontrole göre 29.6 kat artmıştır. SC fermantasyonu ile altı karbonlu α-dikarbonil bileşiklerinin oluşumu çimlenmiş çavdar hariç tüm örneklerde büyük ölçüde azalmıştır. Bununla birlikte kısa zincirli α-dikarbonil bileşikleri (glioksal, metilglioksal ve diasetil) halihazırda SC fermantasyonu sırasında oluştuğu için bu bileşiklerde söz konusu durum gözlenmemiştir. Fermantasyon sırasında indirgen şekerler, maya tarafından büyük ölçüde tüketilmelerine rağmen hamur gelişimi sırasında ortaya çıkan proteine bağlı yeni amino grupları, SC ile fermente edilen tam tane unlarında ısıtma sırasında furozin ve CML konsantrasyonlarının kontrole göre düşmemesine neden olmuştur. Laktik asit bakterilerinin pH'yı düşürdüğü SD ile fermente edilen tam tane unlarında biriken serbest amino asitler, altı karbonlu α-dikarbonil bileşiklerinin, özellikle 3-DG konsantrasyonlarının artışını engellemiştir. Amino asitlerin amino grupları, indirgen şekerler ve α-dikarbonil bileşiklerle reaksiyona girerek yüksek miktarda oluşması beklenen α-dikarbonil miktarını sınırlamıştır. Ayrıca bulgular, SD ile fermente edilen tam tane unlarındaki nişastadan kopan glukoz moleküllerinin Amadori ürününün oluşumuna katkıda bulunduğunu göstermiştir. Son bölümde ise pilot ölçekte çimlendirilmiş tam buğday unu ile hazırlanan SC ve SD ile fermente edilmiş tost ekmeği ve bisküvi üretimi gerçekleştirilmiştir. Çimlendirilmiş tam buğday unu ve unlu mamulleri, fiziksel özellikler, ısıl işlem bulaşanları ve duyusal açıdan değerlendirilmiştir. SC ile fermente edilen tost ekmeğinde %50'ye kadar çimlendirilmiş tam buğday unu kullanımının ekmek kalitesi üzerinde olumsuz bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Ancak çimlendirilmiş tam buğday unu kontrole göre ekşi mayalı tost ekmeğinin fiziksel özelliklerini olumsuz yönde değiştirmiştir. Son olarak, tost ekmeği ve bisküvide %50 çimlendirilmiş tam buğday unu ve fermente edilmiş çimlendirilmiş tam buğday unu, işlem görmemiş tam buğday unu ile ikame edildiğinde akrilamid, HMF ve AGE birikimi üzerinde kontrol ile kıyaslandığında önemli ölçüde risk taşımadığı ortaya konmuştur.