Ultrases prosesinin vişne suyunda serbest radikal oluşumuna ve ürün kalite özelliklerine etkisi

Bu tez çalışması kapsamında konsantreden üretilen vişne suyu ve su ortamı model olarak alınarak ultrases (US) prosesinin serbest radikal oluşturma durumunun, konsantreden üretilen vişne suyunun işlenmesinde ultrases prosesinin optimizasyonunun, geleneksel termal işleme kıyasla kullanılabilme potansiyelinin ve meyve suyu kalite özelliklerinin belirlenmesinde görüntü işleme teknolojisinin entegrasyonunun incelenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, ultrasonikasyon işlemi süresince serbest radikal oluşumunun gözlemlenebilmesi için dolaylı bir yöntem geliştirmek üzere antioksidan özelliğe sahip glutatyon (GSH) ve oksidasyon reaksiyonuyla floresan özellik kazanan tereftalik asit (TFA) indikatör ajanlar olarak kullanılmış, hem su hem de konsantreden üretilen vişne suyu model ortam olarak alınarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, ultrasonikasyon işleminin konsantreden üretilen vişne suyunda kullanımı için optimizasyon yapılmış ve bu optimum koşullarda üretilen vişne suyunda kalite özellikleri değerlendirilmiştir. Fiziksel kalite özelliklerinden birisi olan renk parametrelerinin belirlenmesi için ayrıca görüntü işleme teknolojisinden faydalanılmıştır. Serbest radikal oluşumu öncelikli olarak su ortamında GSH kullanılarak çalışılmış ve ve iki farklı çapta prob (13 mm ve 19 mm) kullanılarak %60 ve %80 genlik koşullarında 30 dakika süresince uygulanan sonikasyon işlemindebelirli aralıklarla alınan örneklerde GSH'nin oksidasyon düzeyi HPLC ile ölçülmüştür. Ultrases işlem süresi arttıkça GSH'nin oluşan serbest radikallerle reaksiyona girdiği ve buna paralel olarak GSH konsantrasyonunun azaldığı ve okside glutatyon (GSSG) konsantrasyonunun arttığı gözlenmiştir. Bu aşamada 19 mm prob ile oluşan GSSG düzeyinin 13 mm proba göre yaklaşık 5 kat daha fazla olması sebebiyle serbest radikal oluşumunun daha fazla olduğu tahminlendiği için daha zorlu koşulları temsil etmesi adına 19 mm prob seçimi yapılarak diğer aşamalarda 19 mm çaplı prob ile devam edilmiştir. Konsantreden üretilen vişne suyunda biyoaktif bileşiklerin korunması için ultrases proses koşulları 19 mm prob kullanarak ve merkezi kompozit deneysel tasarımı esas alınarak optimize edilmiştir. Genlik (%60-100) ve sürenin (2-15 dk) bağımlı değişkenler olarak; toplam monomerik antosiyanin (TMA) ve toplam fenolik madde içeriğinin (TFM) ise cevap değişkeni olarak kullanıldığı deneysel tasarımla TMA (R2=0.8427) ve TFM (R2=0.8887) içeriklerini maksimize eden %67 genlik ve 7 dakika işlem süresi optimum US koşulları olarak belirlenmiştir. Bu optimum koşullarda hem serbest radikal oluşum durumu hem de ürün kalite özellikleri incelenmiştir. Optimum genlikte sonikasyon işleminin serbest radikal oluşturma potansiyeli yine dolaylı bir yöntemle ölçülmüş olup bu amaçla TFA'nın oksidasyonla floresan özellik kazanma durumundan faydalanılmıştır. Bu kapsamda ultrases prosesi %67 genlikte 30 dakika süresince sulu TFA çözeltisine (80 mM) uygulanmış ve akabinde floresan spektrofotometresiyle ölçümler alınmıştır. Zamana bağlı olarak alınan örneklerde sonikasyon süresi arttıkça TFA'nın floresans şiddetinin arttığı gözlemlenmiş, bu durum sonikasyon sırasında oluşan serbest radikallerle gerçekleşen oksidasyon reaksiyonu ile ilişkilendirilmiştir. Sulu ortama ilave olarak vişne suyu ortamına aynı şekilde TFA ve GSH ilavesinin yapılması ve optimum genlikte (%67) 30 dakika sonikasyon işleminin yapılmasıyla model meyve suyu ortamında floresans özellikleri incelenmiş; ancak vişne suyunda önemli farklılıklar gözlemlenmemiştir. GSH ilaveli meyve suyunda yapılan LC-MS taramasında ise okside glutatyon (GSSG) tespit edilememiştir. Vişne suyunda TFA ve GSH indikatörleri için önemli bir oksidasyon sürecinin gözlemlenmemesi vişne suyunun suya göre daha kompleks yapıda olması ve yüksek antioksidan içeriği dolayısıyla serbest radikallerin indikatörler yerine bu bileşenlerle çok hızlı bir etkileşime girebilme durumuyla ilişkilendirilmiştir. Son kısımda ise optimum koşullardaki US işleminin (19 mm prob, %67 genlik, 7 dk) vişne suyunun fizikokimyasal kalite özellikleri ile biyoaktif bileşen içerikleri üzerine olan etkisi incelenmiş ve geleneksel termal işlem (90 °C, 1 dakika) ile kıyaslanmıştır. pH, suda çözünür madde içeriği ve titrasyon asitliği gibi özellikler açısından örnekler arasında önemli bir farklılık gözlemlenmemiştir (p>0,05). TMA ise işlenmemiş vişne suyu (kontrol) için 158,93 mg/L düzeyindeyken termal işlemle (154,39 mg/L) US prosesine (160,57 mg/L) kıyasla istatistiksel olarak önemli ölçüde azalmıştır (p<0,05). TFM ise kontrol meyve suyunda 417,89 mg/100 mL olarak belirlenmiş olup hem US (384,86 mg/100 mL) hem de termal işlemle (379,65 mg/100 mL) önemli ölçüde azalırken antioksidan aktivite, işlemden bağımsız olarak stabil kalmıştır. Renk özelliklerinin belirlenmesi için kolorimetrik ölçümün yanısıra yenilikçi bir teknoloji olan görüntü işleme teknolojisi kullanılarak MATLAB yardımıyla vişne suyunun renk değerlerinin ölçümü sağlanmış, gıda kalite analizleri açısından uygulanabilirliği incelenmiştir. Her iki yöntem de L* değerinin tüm örneklerde aynı olduğunu; a* ve b* değerlerinin ise ultrases işlemi boyunca korunduğu, ancak termal işlemin kontrole kıyasla anlamlı bir fark oluşturduğu sonucunu ortaya koymuştur (p<0,05). Bu anlamda uygulanan kolorimetrik yöntem ile görüntü işleme yönteminin çıkarımları birbiriyle uyumlu olmakla birlikte kolorimetrik olarak ölçülen renk parametreleri ile görüntü işleme ile tahminlenen renk parametreleri kıyaslandığında iki yöntemin belirlediği değerler arasında farklılıklar oluşabildiği görülmüştür. Elde edilen veriler, ultrases prosesinin ürüne spesifik olarak optimize edilmesi durumunda, ısıl işlemin kalite özellikleri üzerindeki olumsuz etkilerini minimize ederek, vişne suyunun antosiyanin içeriğini ve antioksidan kapasitesini koruyarak işlenmesine olanak sağladığını göstermiştir. Ultrases prosesi serbest radikal oluşturma konusunda bazı endişeler yaratsa da vişne suyunda bulunan güçlü antioksidanlar bu radikalleri etkisiz hale getirmekte ve geleneksel termal pastörizasyona kıyasla fenolik bileşik içeriğinde önemli bir kayba neden olmamaktadır. Ayrıca, sınıflandırma, kusur tespiti, mikrobiyal analiz, renk analizi gibi birçok alanda kullanım alanı giderek artan ve gıda endüstrisi için büyük potansiyel taşıyan görüntü işleme teknolojisinin, henüz kullanım durumu az olan meyve suyu endüstrisine entegrasyonu ve gıda kalitesinin değerlendirilmesi açısından umut verici sonuçlar elde edilmiştir.