Unun kalite parametrelerinin yakın ve orta kızılötesi spektroskopisi kullanılarak tahmin edilmesi
Prediction of quality parameters of flour by using near and mid infrared spectroscopy
Yazar: ESRA ZEYNEP ARSLAN
Danışman: PROF. DR. İSMAİL HAKKI BOYACI
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
İnsan beslenmesinde büyük bir öneme sahip olan hububat, hububat içerisinde de birinci sırada buğday yer almaktadır. Sanayide kullanılan buğday hammaddesinin kalitesi iklime, genetik farklılığa, çevre ve depo koşullarına bağlı olarak önemli değişiklikler göstermektedir. Buğdaydan elde edilen un özellikle ekmek, makarna
ve bisküvi üretiminde kullanılmaktadır. Elde edilen bu son ürünlerin kalitesi ise unun kalitesine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Unlarda kalite, unun belirli bir amaç için kullanmaya yarayışlılığını saptayan çok sayıda ölçülebilir parametreleri ifade etmektedir. Bu parametrelerin ölçülmesi fiziksel (hektolitre
ağırlığı, camsılık, tane sertliği vb), kimyasal (rutubet miktarı, kül miktarı vb.), fizikokimyasal (gluten indeksi, sedimentasyon ve beklemeli sedimentasyon değerleri vb.), reolojik (farinogram ve ekstensograf özellikleri) ve teknolojik (ekmek, makarna ve bisküvi analizleri) analizlerle yapılabilmektedir. Fakat bu analizlerin yapılması için uzman personele ihtiyaç duyulmaktadır. Aynı zamanda bazı analizlerin yapılması uzun süreli olup zararlı kimyasalların kullanımını gerektirmektedir. Kimyasal maddelerin kullanımına gerek olmadığı için yakın kızılötesi ve orta kızılötesi gibi spektrofotometrik yöntemler çevre kirliliğine neden olmamaktadır. Yapılan çalışmada elde edilen spektrumlar ve klasik yöntemlerle elde edilen parametreler arasındaki ilişki kemometrik veya matematiksel algoritmalar kullanılarak araştırıldı. Tez kapsamında ekmeklik buğday kırma ve un,
makarnalık buğday kırma ve un ve bisküvilik buğday un örnekleri ile çalışılmıştır. Her bir örnek matrisi için 19 parametre için kalibrasyon modelleri geliştirilmiştir. Geliştirilen kalibrasyon modelleriyle, geleneksel yöntemlere gerek kalmadan ve daha kısa sürede spektrometrik yöntemlerle unların kalite parametrelerinin
belirlenmesi amaçlanmıştır. En yüksek doğrulukta kalibrasyon modellerinin % protein, % rutubet ve % yaş gluten parametreleri için elde edildiği görülmüştür. % Protein değeri için ekmeklik buğday, makarnalık buğday, bisküvilik buğday ve sulu bölge ekmeklik buğday için elde edilen R2 değerleri sırasıyla 0,963, 0,979, 0,956 ve 0,983'dür. % Rutubet değeri için ekmeklik buğday, makarnalık buğday, ve sulu bölge ekmeklik buğday için elde edilen R2 değerleri sırasıyla 0,942, 0,941 ve 0,955'dir. % Gluten değeri için ekmeklik buğday, makarnalık buğday, ve sulu bölge ekmeklik buğday için elde edilen R2 değerleri sırasıyla 0,917, 0,934, 0,954 ve 0,962 olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Buğday, Un, Kalite, Kemometri, Yapay Sinir Ağları, Yakın Kızılötesi Spektrometresi, Orta Kızılötesi Spektrometresi.

Abstract:
Grain has a big importance in human diet and wheat is the first row among grains. Wheat, which is used in the industry, quality can show significant variance depending on climate, genetic difference, environment, and storage conditions. Flour, which is obtained from wheat, can be used to produce bread, pasta, and biscuit. The obtained these end-products quality depends on flour quality. Quality in flour can be stated as that measurable parameters determine the utility of flour for a certain aim. These parameters can be carried out by physical (hectoliter,
hardness etc.) chemical (moisture, ash, protein etc.) physicochemical (sedimentation, gluten index, gluten etc.) rheological (farinograph, extensograph etc.) and technological (bread, pasta, and biscuits) analysis. However experienced staff is needed to carry out these analysis. Also these analysis can take long time and cause usage of hazardous chemicals. Spectroscopic methods such as Near Infrared and Middle Infrared don't cause environmental pollution because not to use any chemicals. Relationship between spectra and reference analysis is researched by using chemometric and mathematical methods. This thesis is aimed at built calibration models which can be predict the quality flour parameters without reference analysis and with short-time spectroscopic methods. The most
accurate calibration models was obtained for protein, moisture and gluten parameters. R2 value of protein (%) parameter for bread wheat, durum wheat, biscuit wheat and watery region bread wheat was 0.963, 0.979, 0.956 and 0.983, respectively. R2 value of moisture (%) parameter for bread wheat, durum wheat, and watery region bread wheat was 0.942, 0.941 and 0.955, respectively. R2 value of gluten (%) parameter for bread wheat, durum wheat, biscuit wheat and watery region bread wheat was 0.917, 0.934, 0.954 and 0.962, respectively.

Key words: flour, wheat, chemometric, quality parameters, NIR, MIR, ANN.