Kinoa ve buğday unları karışımından üretilen hamurların doğrusal olmayan bölgedeki reolojik özelliklerinin belirlenmesi
Rheological properties of doughs obtain from quinoa/wheat flour mixtures within non-linear region
Yazar: AYŞE ASENA KURNAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE KARADAĞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Ekmek gibi fırıncılık ürünleri yapımında, buğday unuyla farklı miktarlarda karıştırılarak, yüksek proteinli fakat gluten içermeyen kinoa unu kullanılabilmektedir. Ancak hiç gluten içermeyen ürünlerin bazı özeliklerinin istenilen düzeyde olmamasından dolayı bu çalışmada, buğday ununu tamamen çıkarmak yerine hamur yapısının bozulmadığı %40 oranına kadar buğday ununun kinoa unuyla ikamesi, hazırlanan hamurların doğrusal olmayan reolojik özelliklerinin ve bu hamurlardan elde edilen ekmeklerin teknolojik özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla hamur örneklerine yüksek genlikte salınımlı kayma testi (LAOS) uygulanmış, sadece buğday unu içeren kontrol hamurunun ve %10, %20, %30 ve %40 oranlarında kinoa unuyla ikame edilmiş olan hamurların doğrusal olmayan davranışları incelenmiştir. Örneklere 10 rad/s frekansta %0.005 ten %200'e kadar gerinim uygulanmış ve elastik modülü (G') ve viskoz modülü (G") değerleri elde edilmiştir. Ayrıca, e3/e1, v3/v1 (elastik ve viskoz Chebyshev katsayıları) Chebyshev polinomları ve Fourier dönüşümü kullanılarak hesaplanmıştır.  Daha sonra bu un karışımlarından ekmek üretilmiş, ve bu ekmeklerin ağırlık, hacim, renk, tekstür ve duyusal analizleri gerçekleştirilmiştir.
Farinograf analizi sonucuna göre kinoa ununun artışıyla su kaldırma kapasitesinin arttığı görülmüştür. LAOS ile yapılan reolojik analizler ile kinoa oranı arttıkça düşük gerinimlerde G' ve G" değerlerinin yükseldiği, artan gerinim değeriyle beraber tüm hamurların bu modüllerinin düşmeye başladığı gözlenmiştir. Başlangıçta elastik modülü değerleri, viskoz modülü değerlerinden yüksek olup belli bir gerinim değerini aştıktan sonra bu durum tersine dönmüştür. Bütün örneklerin davranış özellikleri gerilimin %0,05 olmasıyla birlikte doğrusal olmayan bölgeye geçmiş ve e3>0  gerinim katılaşması davranışı göstermiştir. v3 değerleri ise % 1,26 gerinime kadar sıfırdan büyük olup kayma koyulaşması özelliği gösterirken daha sonra v3<0 olup kayma incelmesi davranışı göstermiştir. Yüksek genlikte yapılan çalışma sayesinde değişen reolojik davranışlar gözlemlenebilmiştir.  
Ekmek hacimleri artan kinoa unuyla birlikte azalma göstermiştir. Tekstürel analiz sonucu ekmeklerin sertliğinde bariz bir fark olduğu görülmüş, artan kinoa oranıyla orantılı olarak sertlik artmıştır. Renk analizi sonucu en yüksek L* değerinin (en açık ekmek rengi) kinoa içermeyen buğday unu (kontrol) hamurunda olduğu, en düşük L* değerinin ise (en koyu renk) %40 kinoa unu içeren ekmekte olduğu gözlenmiştir. Duyusal analiz sonucunda da ekmekler 5 üzerinden ortalama 3,5 puan alarak kabul edilebilir bulunmuştur. En fazla beğenilen ekmek %40 kinoa içeren ekmek olmuştur.
Sonuç olarak bu çalışmada kinoa içeren buğday hamurunun yüksek deformasyonlardaki davranışı ekmekçilik teknolojisine bir katkı sağlamak açısından değerlendirilmiştir. Kinoa unu buğday ununa ikame edilmiş ve reolojik ve teknolojik açıdan kabul edilebilir olduğu ortaya çıkmıştır.

Abstract:
High-protein but gluten-free quinoa flour which mixed with wheat flour in different amounts can be used in baking products such as bread. However, gluten-free products do not have the same textural quality as wheat flour products. For this reason, in this study it was aimed to determine the non-linear rheological properties of wheat flour which is substituted up to 40% with the quinoa flour, instead of completely removing wheat flour and to determine the technological properties of the breads produced from these doughs. For this reason, Large Amplitude  Oscillatory Shear test (LAOS) was applied; non-linear behaviors of  wheat flour and 10%, 20%, 30% and 40% quinoa flour containing dough were investigated. A deformation (from %0,005 to %200) was applied to the dough samples at 10 rad/s frequency to obtain storage and loss modulus (Gʹ and Gʺ, respectively) values. Also, elastic (e3/e1), and viscous (v3/v1) Chebyshev coefficients were calculated using the Chebyshev polynomials and Fourier transformation (FT-rheology). Then doughs were baked and weight, volume, color, texture and sensory analysis of these breads were carried out. 
Farinograph analysis showed that water absorbtion capacity increased with the increase of quinoa flour. With rheological analysis carried by LAOS, it was observed that as the quinoa ratio increased, G'and G" values increase. These modules of all doughs began to fall, with increasing values of strain. Initially, the elastic modulus values were higher than the viscous modulus values but this situation was reversed after increasing a certain strain value. The FT rheology results of all samples showed non-linear zone and strain stiffening behavior with a strain of 0,05%. Also v3 values showed v3>0 (shear thickening) up to a point where strain was 1,26% and at higher values, it transformed to v3<0 (shear thinning), as could be observed by the use of LAOS module.
The bread volumes showed a decrease with increasing quinoa content. Textural analysis showed that there was an obvious difference in the hardness of the breads, and the hardness increased in proportion to the increased ratio of quinoa. The color analysis demonstrated that the highest L* value (the lightest bread color) was in the wheat flour (control), and the lowest L* value (darkest color) was in the bread containing 40% quinoa flour. As a result of the sensory analysis, breads were found to be acceptable by taking an average score of 3,5 out of 5.
In conclusion, in this study, the behavior of the dough with high deformation was evaluated in terms of contributing to baking technology. Wheat flour was substituted with quinoa flour up to %40, and it showed that its rheological and technological properties are acceptable in terms of producing the products with desired quality characteristics.