Ekşi kara (Vitis vinifera L.) üzüm posası biyoaktif bileşenlerinin mikroenkapsülasyonu ve fonksiyonel yumuşak şekerleme üretiminde kullanımı
Microencapsulation of bioactive components of ekşi kara (Vitis vinifera L.) grape pomace and their use in functional soft confectionery production
Yazar: SERDAR YEŞİL
Danışman: PROF. DR. MEHMET AKBULUT
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Fonksiyonel besinler = Functional foods ; Meyve posası = Fruit pomace ; Üzümsü meyveler = Small fruit

Özet:
Bu çalışmada Konya-Karaman bölgesinde özellikle Hadim Göksu Vadisi gibi mikroklimatik alanlarda yetişen Ekşi Kara üzüm çeşidi kullanılmıştır. Ekşi Kara üzüm posası biyoaktif bileşenlerinin enkapsüle edilerek fonksiyonel toffe tip yumuşak şekerleme matrisinde kullanımı ile şıra üretiminde arta kalan çekirdekli üzüm posasının değerlendirilmesi ve bunun yanında yumuşak şekerlemelerin sağlığa faydalı bileşenlerle besleyicilik değerinin artırılması amaçlanmıştır. Ekşi Kara üzüm posası kurutularak biyoaktif bileşenleri ekstrakte edilmiş ve Maltodekstrin (MD), Gam Arabik (GA) ve Maltodekstrin:Gam Arabik (MD:GA) kombinasyonu duvar materyalleriyle karıştırılmış ardından dondurarak kurutma yöntemiyle toz haline getirilerek enkapsüle edilmiştir. Enkapsüle edilmiş ve enkapsüle edilmemiş Ekşi Kara üzüm posası biyoaktif bileşenleri toffe tip yumuşak şekerleme hamuruna %2 oranında ilave edilmiş ve üretilen şekerlemeler 4 ay boyunca 20, 30 ve 35 °C'ta depolanarak her ay sonunda şekerlemelerin toplam monomerik antosiyanin (TMA), toplam fenolik madde (TFM), antioksidan aktivite (DPPH), reflektans renk ve tekstür profili analizleri (TPA) yapılmıştır. TMA miktarı analizlerinde elde edilen veriler kullanılarak antosiyaninlerin depolama süresince oluşan degradasyon kinetiğini belirlemek için hız sabiti (k), yarılanma ömrü (t1/2), sıcaklık katsayısı (Q10) ve aktivasyon enerjisi (Ea) gibi parametreler hesaplanmıştır. Ayrıca posada toplam kuru madde, kül, ham yağ ve reflektans renk analizleri, enkapsüle edilmiş ve enkapsüle edilmemiş toz ekstraktlarda ise enkapsülasyon etkinliği (EE), TMA, TFM, DPPH radikal süpürme aktivitesi, mineral madde ve reflektans renk analizleri yapılmıştır. Toz ekstraktlarda enkapsülasyon etkinliği en yüksek %93.6 ile MD:GA örneğinde bulunurken ardından GA'da %93.2 ve MD'de %41.9 olarak tespit edilmiştir. Yumuşak şekerlemelerde 4 aylık depolama süresince sıcaklık ve süre arttıkça genel olarak TMA, TFM ve antioksidan aktivite değerlerinde azalma meydana gelmiştir. Dört aylık depolama sonunda antosiyaninlerin parçalanma seviyelerine göre 20 °C'ta antosiyaninlerin % olarak en az parçalandığı örnek MD:GA örneği olurken, 30 ve 35 °C'ta ise GA örneğinde en az parçalanma düzeyi hesaplanmıştır. Depolama süresi ve sıcaklığı arttıkça L*, b* ve ho renk değerlerinde genel olarak artış, a* ve C* renk değerlerinde ise azalma meydana gelmiştir. Şekerlemelerde depolama boyunca sıcaklık ve süre artışı ile ters orantılı olarak TPA'dan sertlik ve yapışkanlık değerleri azalmıştır. Diğer tekstür özelliklerinden elastikiyet, iç yapışkanlık, sakızımsılık, çiğnenebilirlik ve esneklik değerlerinde ise depolama süresince artış meydana gelmiştir. Kinetik sonuçlarına göre depolama süresince Ekşi Kara üzüm posası antosiyaninlerinin degradasyonu birinci dereceden reaksiyon kinetiğine uygun olarak gerçekleşmiştir. Süre ve sıcaklık arttıkça Ekşi Kara antosiyaninlerinin degradasyon hızlarında artış gerçekleşmiştir. Depolanan şekerlemelerdeki antosiyaninlere ait hız sabitleri 20 °C'ta Kontrol, MD, GA ve MD:GA örneklerinde sırayla 6.1, 15.1, 5.8 ve 4.2 x10-3 gün-1 olarak, 30 °C'ta 11.5, 19.1, 11.2 ve 11.0x10-3 gün-1 olarak ve 35 °C'ta ise 15.1, 19.0, 11.1 ve 18.1x10-3 gün-1 olarak gerçekleşmiştir. Reaksiyon hız sabitlerine göre antosiyaninlerin 20 °C'ta MD:GA, 30 °C'ta MD:GA ve 35 °C'ta ise GA örneklerinde daha iyi korunduğu tespit edilmiştir. Ea ve Q10 değerlerine göre sıcaklık değişimlerinden en fazla etkilenen örnekler sırasıyla MD:GA, Kontrol, GA ve MD örnekleri olmuştur. Toffe tip yumuşak şekerlemelere renk vermek ve biyoaktif bileşenlerce zenginleştirerek fonksiyonel ürün elde etmek amacıyla eklenen Ekşi Kara üzüm posası ekstraktlarının enkapsüle edilerek kullanılmasının biyoaktif bileşenlerin stabilitesi açısından oldukça yararlı olacağı düşünülmektedir. Bu açıdan enkapsülasyonda test edilen duvar materyalleri arasında GA ve MD:GA kombinasyonunun tercih edilmesi önerilmektedir.

Abstract:
In this study, Ekşi Kara grape variety grown in microclimatic areas such as Hadim Göksu Valley in Konya-Karaman region was used. It was aimed to utilize the remaining seeded grape pomace in must production by encapsulating the bioactive components of Ekşi Kara grape pomace and using it in functional toffee type soft candy matrix and to increase the nutritional value of soft candy with health-beneficial components. Ekşi Kara grape pomace was dried, and its bioactive components were extracted and Maltodextrin (MD), Gum Arabic (GA) and Maltodextrin: Gum Arabic (MD:GA) combination was mixed with wall materials and then powdered by freeze drying and encapsulated. Encapsulated and non-encapsulated Ekşi Kara grape pomace bioactive components were added to the toffee type soft candy dough at a rate of 2% and the produced candies were stored at 20, 30 and 35 °C for four months and at the end of each month, total monomeric anthocyanin content (TMAC), total phenolic  (TPC), antioxidant activity (DPPH), reflectance color and texture profile analyses (TPA) of the candies were performed. Using the data obtained from the monomeric anthocyanin amount analyses, parameters such as rate constant (k), half-life (t1/2), temperature coefficient (Q10) and activation energy (Ea) were calculated to determine the degradation kinetics of anthocyanins during storage. In addition, total dry matter, ash, crude fat and reflectance color analyses were performed in the pomace, and encapsulation efficiency (EE), TMAC, TPC, DPPH radical scavenging activity, minerals and reflectance color analyses were performed in encapsulated and non-encapsulated powder extracts. While the highest encapsulation efficiency in powder extracts was found in the MD:GA sample with 93.6%, it was followed by GA with 93.2% and MD with 41.9%. In soft candies, as temperature and time increased during the 4-month storage period, a general decrease occurred in TMAC, TPC and antioxidant activity values. According to the anthocyanin degradation levels at the end of 4-month storage, the sample with the least degradation of anthocyanins in terms of percentage at 20 °C was the MD:GA sample, while the least degradation level was calculated in the GA sample at 30 and 35 °C. As storage time and temperature increased, there was a general increase in L*, b* and ho values, and a decrease in a* and C* values. In candies, hardness and adhesiveness values from TPA decreased inversely proportional to the increase in temperature and time during storage. Other texture properties such as elasticity, internal adhesiveness, gumminess, chewiness and flexibility increased during storage. According to the kinetic results, the degradation of Ekşi Kara grape pomace anthocyanins during storage occurred in accordance with first-order reaction kinetics. As time and temperature increased, the degradation rates of Ekşi Kara anthocyanins increased. The rate constants (k) in stored confectionery were 6.1, 15.1, 5.8 and 4.2 x10-3 day-1 at 20 °C in control, MD, GA and MD:GA samples, respectively, 11.5, 19.1, 11.2 and 11.0 x10-3 day-1 at 30 °C and 15.1, 19.0, 11.1 and 18.1 x10-3 day-1 at 35 °C. According to the reaction rate constants, it was determined that anthocyanins were better preserved in MD:GA at 20 °C, in MD:GA at 30 °C and in GA samples at 35 °C. According to Ea and Q10 values, the samples most affected by temperature changes were MD:GA, control, GA and MD samples in decreasing order. It is thought that encapsulating sour black grape pomace extracts, which are added to toffee-type soft candies to provide color and to enrich them with bioactive compounds for a functional product, would be highly beneficial for the stability of bioactive components. In this regard, it is recommended to prefer GA and MD:GA combinations among the wall materials tested for encapsulation.