Ultrases pastörizasyon ve membran konsantrasyon yöntemlerinin karadut (Morus nigra L.) suyu konsantresi üretiminde uygulanabilirliğinin araştırılması
Investigation of applicability ultrasound pasteurization and membrane concentration techniques for production of black mulberry (Morus nigra L.) juice concentrates
Yazar: CÜNEYT DİNÇER
Danışman: PROF. DR. AYHAN TOPUZ
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada meyve suyu işlemede kullanılan klasik termal pastörizasyon ve konsantrasyon yöntemlerine alternatif olarak ultrases pastörizasyon ve ozmotik distilasyon yöntemlerinin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Karadut suyunda pastörizasyon normlarının belirlenmesi amacıyla E. coli ATCC 25922'nin inaktivasyon verilerinin birinci derece, Weibull, log-logistic, biphasic linear ve modified Gompertz modellerine uygunluğu değerlendirilmiştir. Modified Gompertz modeli termal pastörizasyon verilerine göre en uygun model olarak belirlenirken,  ultrasonik pastörizasyon verileri için ise en uygun modelin Weibull olduğu tespit edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler doğrultusunda termal pastörizasyon 59 °C'de 40 sn ve 80°C'de 1 dk (Ticari şartları temsilen), ultrases pastörizasyon ise 30 °C'de, 1,63 Akustik güç yoğunluğunda (W/mL) sürekli modda 14,5 dk süreyle uygulanmıştır. Bu uygulamalar sonrası örneklerin uçucu bileşenleri, renk ve bulanıklık değerleri dışında analiz edilen paramatrelerde önemli farklılıklar gözlenmemiştir.
Termal konsantrasyonla ozmotik distilasyon yöntemi karşılaştırıldığında karadut suyu konsantrelerinde pH, titrasyon asitliği, antioksidan aktivite ve renk değerleri açısından önemli farklılıklar gözlenmemiştir. Bununla birlikte, termal yöntemle konsantre edilen örneklerin bulanıklık ve polimerik renk oranı değerlerinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ayrıca bu değerlerin konsantrasyon artışıyla da arttığı tespit edilmiştir. Ozmotik distilasyon ile 65 Bx'e konsantre edilen örneklerde  tespit edilen uçucu bileşen sayısı ve miktarı (miktarı 1,49 µg/mL olan 15 adet bileşen) termal yöntemle konsantre edilen örneklerden (miktarı 0,50 µg/mL olan 7 adet bileşen) daha fazla bulunmuştur. Ozmotik distilasyonla konsantre edilen örneklerdeki toplam monomerik antosiyanin içeriği termal yöntemle konsantre edilen örneklerden daha yüksek miktarda bulunmuştur. Nitekim termal yöntemle 65 Bx'e konsantre edilen örneklerde antosiyanin degradasyonu %16,2 olarak belirlenirken ozmotik distilasyonla konsantre edilen örneklerde antosiyanin degradasyon oranı %6,5 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca her iki yöntemde de konsantrasyon seviyesi arttıkça örneklerin antosiyanin miktarı azalmıştır. Genel olarak antosiyaninlerin, uygulanan ısıl işlem ve depolama sürecindeki değişimleri değerlendirildiğinde birinci derece kinetik modele uygun bir degradasyon seyri izlediği belirlenmiştir. 4, 25 ve 35 °C'deki depolamaya bağlı olarak polimerik renk oranı ve bulanıklık değerleri artarken antioksidan aktivite ise genel olarak azalmıştır. 25 ve 35 ºC'de depolanan örneklerde depolama sürecinde HMF oluşumu tespit edilmiş, ayrıca HMF miktarının depolama süresi ve sıcaklığının artışıyla da arttığı belirlenmiştir. Meyve sularında istenmeyen koku oluşumunun göstergesi olarak kabul edilen furfural 25 ºC (termal yöntemle elde edilen konsantrelerde) ve 35 ºC'de (her iki yöntemle elde edilen konsantrelerde) depolanan konsantrelerde 0,050-0,660 µg/mL düzeyinde tespit edilmiştir. Depolama süresince pH, titrasyon asitliği ve renk değerlerinde ise kayda değer bir değişim seyri görülmemiştir.

Abstract:
In this study, applicability of the ultrasound pasteurization and osmotic distillation methods were investigated as alternative method to classic thermal pasteurization and concentration for juice processes. The inactivation data of E. coli ATCC 25922 was evaluated at First order, Weibull, log-logistic, biphasic linear and modified Gompertz models with the aim of determining pasteurization standards in black mulberry juice. According to the thermal pasteurization data, Modified Gompertz model were found to provide the best fit, when the best fitting model for ultrasound pasteurization data was determined as Weibull. Through this evalution; thermal pasteurization was applied at 59 °C for 40 sec and at 80°C for 1 min (Representative commercial conditions), ultrasound pasteurization was applied at 30 °C, at 1,63 acoustic energy density for 14,5 min on continuous-mode. After the treatments, no differences were observed in analyzed parameters except for volatile components, color and turbidity values. 
When the thermal concentration method was compared with the osmotic distillation, no significantly differences were observed in pH, titratable acidity, antioxidant activity and color value of the black mulberry juice concentrates. However, turbidity and polymeric color ratio values were determined to be higher in the thermally concentrated samples. Additionally, these values also increased by increasing concentration. The number and concentration of volatile components of the samples (15 components, total amount 1,49 µg/mL) which were concentrated to 65Bx by osmotic distillation was found to be higher than the samples (7 components, total amount 0,50 µg/mL) which were concentrated by thermal method. Total monomeric anthocyanin content of samples, which were concentrated by osmotic distillation, was found to be higher than the samples which were concentrated by thermal method. Moreover anthocyanin degradation ratio of the samples, which were concentrated to 65 Bx by thermal method, was found to be 16,2% whereas anthocyanin degradation ratio of the samples, which were concentrated by osmotic distillation was 6,5%. Furthermore, anthocyanin content of the samples decrased by incraesing concentration level on both methods. In general when anthocyanin content changes were evaluated during heat treatment and storage, anthocyanin degradation followed a first-order reaction model. Generally antioxidant activity decreased whereas polymeric color ratio and turbidity values increased depending on the storage at 4, 25 and 35 °C.  HMF formation was determined in the samples storaged at 25 and 35 ºC, furthermore, amount of HMF also increased by increasing storage time and temperature. Furfural which is accepted as an off-flavor indicator in juice was determined as 0,050-0,660 µg/mL in concentrates storaged at 25 ºC (concentrates produced by thermal concentration) and 35 ºC (both concentrates). No remarkable changes were observed in pH, titratable acidity and color value during storage.