Farklı tekniklerle modifiye edilen susam proteininin tahinde faz ayrımı üzerine etkisi
Effect of sesame protein modified by different techniques on phase separation in tahini
Yazar: MELİKE ŞEYDA ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. OSMAN GÜL
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Tahin yağ içinde protein içeren hidrofilik partiküllerin oluşturduğu konsantre kolloidal bir süspansiyon olmasından dolayı depolama sırasında yoğunluk farkı nedeniyle yağ fazının ayrılması ve yapıyı oluşturan partiküllerin zamanla çökelmesi gibi fiziksel bozulmalara maruz kalmaktadır. Katı partiküllerin sedimentasyonu ve yağ fazının ayrılması doğal bir olay olmasına rağmen tüketiciler tarafından arzu edilmemekte, ürünün bozuk veya kalitesiz olarak algılanmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada termal olmayan yeni işleme teknikleri ile modifiye edilmiş susam protein izolatının tahinde meydana gelen faz ayrımı ve oksidasyon problemlerinin giderilmesinde ve depolama stabilitesinin iyileştirilmesinde kullanım potansiyelinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda susam küspesinden ekstrakte edilen modifiye edilmeyen susam protein izolatı ile yüksek basınçlı homojenizasyon (YBH), ultrases (US) ve yüksek hidrostatik basınç (YHB) ile modifiye edilen susam protein izolatı tahine ilave edilmiş ve tahinin fizikokimyasal, reolojik ve duyusal özellikleri ile depolama stabilitesi belirlenmiştir. Modifiye edilmemiş ve modifiye edilmiş susam portein izolatlarının fiziksel ve teknolojik özelikleri de araştırılmıştır. 
Protein izolatının partikül boyutu 65,73 μm'den 1,48 μm'ye kadar azalmış, zeta potansiyeli ise yaklaşık 18 mv düzeyinde artış göstermiştir. Başlangıçta %58,03 olan proteinin suda çözünürlüğü modifikasyonla birlikte %88,18'e kadar ulaşmıştır. Örneklerde en yüksek yağ bağlama kapasitesi ile emülsiyon aktivite indeksi (EAI) ve emülsiyon stabilite indeksi (ESI) YBH ile modifiye edilen protein izolatlarında tespit edilmiştir. 
Tahine susam proteini ilavesi genel olarak kurumadde ve protein içeriğinde artışa neden olmuş, protein ilaveli örnekler arasında önemli bir fark gözlenmemiştir. Susam proteini ilavesi, protein ilavesi yapılmayan tahin örneğine (kontrol) kıyasla tahinde hızlandırılmış faz ayrılmasını %48'e kadar azaltmış ve ayrıca tahin örneklerinin zeta potansiyelini, sertliğini ve sürülebilirliğini önemli ölçüde iyileştirmiştir. Ancak peroksit ve serbest yağ asitliği değerlerinde kısmi bir artışa neden olmuştur.  
Susam proteininin tahine ilavesi ve modifikasyon işleminin renk farklılığına neden olmasına rağmen gözle görülür fark algılanamamaktadır. Modifiye protein ilavesi ile tahin örneklerinin mikroyapıları kontrol örneğine kıyasla daha yoğun ve kompakt bir görünüm kazanmış, daha az topaklanma meydana gelmiştir. Duyusal açıdan tahine protein ilavesi önemli bir değişikliğe neden olmamıştır. Tahin örneklerinin akış özellikleri Herschel-Bulkley modeline tam uyum (R2>0,9999) sağlamıştır. Protein ilavesi ve ilave edilen proteinin farklı yöntemlerle modifikasyonu da tahin örneklerinin akış özelliklerinin iyileştirilmesinde önemli rol oynamıştır. Susam proteini ilavesiyle viskoelastik karakterde önemli iyileşme tespit edilmiştir. Hızlandırılmış yağ ayrılması analizi sonucu ile uyumlu olarak 4°C, 25°C ve 40°C'de depolanan örneklerde en fazla yağ ayrılması kontrol örneğinde gözlenmiş, tahine protein ilavesi yağ ayrılmasını azaltmıştır. Genel olarak değerlendirildiğinde, modifiye susam proteinin tahinde faz ayrımını depolama süresince en az %20 oranında azaltmıştır. Buna karşılık YBH teknolojisiyle modifiye edilmiş susam proteininin tahinin kalitesini artırma ve faz ayrılmasını önleme konusunda önemli bir potansiyele sahiptir.

Abstract:
Since tahini is a concentrated colloidal suspension consisting of hydrophilic particles containing protein in oil, it is exposed to physical deterioration, such as separation of the oil phase due to density difference during storage and precipitation of the particles forming the structure over time. Although sedimentation of solid particles and separation of the oil phase is a natural phenomenon, it is not desired by consumers and causes the product to be perceived as defective or of poor quality. In this study, it was aimed to determine the potential for use of sesame protein isolate modified with new non-thermal processing techniques in eliminating phase separation and oxidation problems in tahini and improving storage stability. In this context, unmodified sesame protein isolate extracted from sesame cake and sesame protein isolate modified with high-pressure homogenization (HPH), ultrasonication (US) and high hydrostatic pressure (HB) were added to tahini and the physicochemical, rheological and sensory properties and storage stability of tahini were determined. The addition of sesame protein to tahini generally caused an increase in the dry matter and protein content, and no significant difference was observed between the protein-added samples. Compared to the sample without protein addition (control), protein addition significantly reduced the phase separation in tahini. However, it caused an increase in peroxide and free fatty acid values. The physical and technological properties of unmodified and modified sesame protein isolates were also investigated. 
The particle size of the protein isolate decreased from 65.73 μm to 1.48 μm, and the zeta potential increased by approximately 18 mV. The water solubility of the protein, which was initially 58.03%, reached up to 88.18% with modification of sesame protein. In the samples, the highest oil binding capacity, emulsion activity index (EAI) and emulsion stability index (ESI) were detected in protein isolates modified with HPH.
The addition of sesame protein to tahini generally caused an increase in the dry matter and protein content, however, no significant difference was observed between the protein-added samples. Sesame protein addition reduced accelerated phase separation in tahini by up to 48% compared to the tahini sample without protein addition (control). It also significantly improved the zeta potential, firmness, and spreadability of the tahini samples. However, it caused a partial increase in peroxide and free fatty acid values (P>0.05).
Although adding sesame protein to tahini and the modification process cause a color difference, no visible difference can be detected. With the addition of sesame protein isolate, the tahini samples formed a denser and more compact appearance, and had fewer lumps than the control sample. From a sensory perspective, adding protein to tahini did not cause a significant change. The flow characteristics of tahini samples were better fitted by the Herschel-Bulkley model (R2>0.9999) by the other models, and adding protein and modifying the added protein with different methods also played an essential role in improving the flow properties of tahini samples. Significant improvement in viscoelastic character was detected with the addition of sesame protein. Consistent with the accelerated oil separation analysis results, the highest oil separation in the samples stored at 4 °C, 25 °C, and 40 °C was observed in the control sample, and adding protein to tahini reduced the oil separation. Overall, modified sesame protein reduced phase separation in tahini by at least 20% during storage. the results indicated that sesame protein modified with HPH technology has a significant potential to improve the quality of tahini and prevent phase separation.