Yulaf unu ile üretilen ekmeklerde fenolik madde içeriği ve antioksidan aktivitesine proses etkisinin araştırılması
Effect of processing on the phenolic content and antioxidant activity of oat flour substituted breads
Yazar: BERNA TOPÇU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NİLÜFER DİLARA ERDİL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Dünyada popülasyon artışı ve azalan kaynaklar sebebiyle yararlı besin maddelerine
erişim zorlaşmıştır. Özellikle içeriğinde sağlığa yararlı etkileri, kanseri önleyici etkisi,
kalp ve damar rahatsızlıklarının riskini azaltıcı etkisi birçok çalışmayla kanıtlanmış,
antioksidan aktivitesi yüksek, fenolik bileşik açısından zengin gıdalara ulaşmanın
giderek kısıtlanması, alternatif yararlı gıdalara yönelimi tetiklemiştir. Yulaf tanesi bu
bağlamda hem kaynak sıkıntısı çekilmemesi hem de ulaşılabilir olması nedeniyle son
yıllarda çalışmalara konu olmuştur. Zengin diyet lifi ve fenolik bileşik içeriğinin
yanısıra antioksidan aktivitesi, yulafı diğer tahıllar arasında farklı kılan özelliğidir.
İçeriğinde E vitamini gibi antioksidanlar ve in vitro/in vivo olarak kuvvetli antioksidan
aktivite gösteren çok çeşitli fenolik bileşikler bulunur. Yulaf, diğer bütün tahıl
tanelerine göre, yüksek lipit ve protein içeriği ve lipolitik enzimlerinin 10-15 kat daha
aktif olması dolayısıyla özgündür.
Literatürde yulafın diğer tahıllara göre insan sağlığına yararlı bileşik içerdiğini
gösteren birçok çalışma vardır. Meyve-sebze gibi, fenolik bileşik açısından çok zengin
olan gıdalarda, fenolik bileşik içeriği ve antioksidan kapasitesi üzerine etki eden
ve/veya edebilecek işlemler araştırılmış olup, yulaf ununun bir ürün içerisinde
kullanılması esnasında, uygulanan işlemlerinin antioksidan aktivite ve fenolik bileşik
içeriğine etkisi hakkında çok az sayıda araştırma bulunmaktadır. Yapılan çalışmalarda;
buğday unundan üretilen ekmeklerde fermentasyon aşamasının, fenolik madde içeriği
ve antioksidan aktivite üzerine pozitif yönde etki ettiği söylenmektedir.
Ülkemizde ve dünyada en çok tüketilen gıdanın ekmek olduğu aşikardır. Geleneksel
buğday ekmeğini yüksek oranda yulaf unu ilavesi ile zenginleştirip, sağlığa yararlı
etkilerini arttırmak suretiyle endüstriye ve tüketici sağlığına yenilikçi bir yaklaşım
sağlanabileceği düşünülmüştür.
Bu çalışmanın amacı; buğday ununun %40'ı oranında (ekmeğin tadını ve de istenilen
reolojik özelliklerini bozmayan en yüksek düzey) yulaf unu ile ikame edilmesiyle
üretilen ekmeklerin yapımında uygulanan karıştırma, fermentasyon ve pişirme
aşamalarının fenolik bileşikler ve antioksidan aktivite üzerine nasıl etki ettiğini
araştırmaktır. Diğer bir amaç ise; yulaf unu ilavesiyle fırıncılık ürünlerinin fonksiyonel
etkilerinin geliştirilmesini sağlamaktır. Böylelikle endüstriye yulafın kullanım alanını
genişletecek bir fonksiyonel gıda sunmak da hedeflenmiştir.
Ekmek pişirme prosesinde; karıştırma, fermantasyon ve pişirme işlemlerinin sonundan
numuneler alınmıştır. Ekmek ve hamur numuneleri dondurarak kurutulduktan sonra
sıvı azot yardımı ile öğütücüde öğütülmüştür. Bütün sonuçlar kuru ağırlık bazında
ifade edilmiştir. Bütün analizler, 2 işlem tekrarı, 2 ekstraksiyon tekrarı ile elde edilen
numunelerde 3 analiz tekrarı olarak gerçekleştirilmiştir.
Ekstraksiyonlar yulafta mevcut olan serbest ve bağlı fenolikler için ayrı ayrı
yapılmıştır. Serbest fenolikler HCl içeren metanol ile, bağlı fenolikler ise serbest
fenolik ekstraksiyonundan kalan çökeltiye H2SO4 ve metanole ek olarak ısı
uygulaması yapılarak ekstrakte edilmiştir. Ekstraktlar analizlerde kullanılana kadar -
20°C'de muhafaza edilmiştir.

xx

Ekstraktların fenolik bileşik içeriği Folin-Ciocalteau metodu ile belirlenmiştir.
Standart kalibrasyon grafiği gallik asitin belli konsantrasyonları kullanılarak elde
edilmiştir. Analiz sonucunda, %40 yulaf unu içeren ekmeklerin geleneksel beyaz
ekmeğe göre serbest, bağlı ve toplam fenolik bileşik içerikleri daha yüksek çıkmıştır.
Her iki ekmek çeşidinde de fermentasyon işleminin fenolik bileşik içeriğini arttırdığı
pişirme işleminin ise düşürdüğü görülmüştür.
Toplam flavonoid analizi için standart kalibrasyon grafiği, yulaf içerisinde rutin
yüksek miktarlarda bulunduğu için, rutinin belli konsantrasyonları kullanılarak elde
edilmiştir. Analiz sonucunda; fermantasyon işleminin toplam flavonoid miktarını
pozitif olarak etkilediği görülmüştür. Pişirme işleminin ise, yulaf içeriğinde bulunan
flavonoidlerin ısıya hassas bileşikler olması nedeniyle, flavonoid miktarında önemli
düzeyde azalmaya sebep olduğu bulunmuştur.
Antioksidan aktivitesi 2 ayrı yöntemle test edilmiştir. DPPH ve CUPRAC metodları
için; standart eğrileri Troloksun belli konsantrasyonları kullanılarak elde edilmiştir.
İki analiz de birbirine paralel sonuçlar vermiştir. Antioksidan aktivitesi fermentasyon
ile artarken, geleneksel beyaz buğday ekmeğinin antioksidan aktivitesi yulaf ekmeğine
yakın sonuçlar vermiştir. Bunun sebebinin, beyaz ekmek üretiminde oksidan madde
olarak kullanılan C vitamininin katılması sonucunda antioksidan aktivitenin artışı
olarak düşünülmektedir.
Numunelerin fenolik bileşik profili HPLC/PDA ile belirlenmiştir. Yulaf unu ilave

edilen ekmek ve hamur numunelerinde; serbest halde ferulik, gallik, kafeik, p-
kumarik, vanilik, t-sinamik, p-hidroksibenzoik asit, şiringik ve rutin bileşenleri tespit

edilmiştir ve miktarları tanımlanmıştır. Buna ek olarak buğday ekmeği ve unu
numunelerinde, serbest halde ferulik, gallik, kafeik asit ve şiringik asit tespit edilmiş
ve miktarları tanımlanmıştır. Literatürde yulafta bahsi geçen avenantramidlerin yulaf
ekmeği ve unu numunelerinde de varlığı tespit edilmiştir. Yapılan fenolik profil analizi
sonucunda yulaf ununda en yüksek miktarda bulunan serbest fenolik asidin gallik asit
(34,46 mg/g), bağlı fenolik asidin ise şiringik asit (45,93 mg/g) olduğu tespit edilmiştir.
Buğday ununda ise; en yüksek miktarda bulunan serbest fenolik asidin şiringik asit
(21,31 mg/g), bağlı fenolik asidin ise gallik asit (5,15 mg/g) olduğu belirlenmiştir.
Serbest fenolik asit profilinde fermentasyonun değerlendirilen bütün fenolik asitler
için farklı oranlarda pozitif etki gösterdiği, pişirme işleminin ise farklı oranlarda
negatif etki gösterdiği belirlenmiştir. Yulaf unu numunelerinde bağlı halde; serbest
fenolik profilinden farklı olarak t-sinamik asit tespit edilmemiştir. Yulaf ununda bağlı
halde en yüksek miktarda bulunan fenolik asidin ferulik asit (16,54 mg/g) olduğu
belirlenmiştir. Buna ek olarak buğday ununda; en yüksek miktarda bulunan bağlı
haldeki fenolik asidin gallik asit (5,15 mg/g) olduğu belirlenmiştir. Yulaf ekmeği ve
buğday ekmeğindeki bağlı fenolik asit profilinde serbest fenolik asitlerden farklı
olarak bazı fenolik asitlerin fermentasyon sırasında artmadığı görülmüştür. Yulaf
ekmeği numunelerinde; bağlı formda bulunan vanilik asidin pişirme işlemi etkisiyle
13 kat arttığı belirlenmiştir. Buğday ekmeği numunelerinde ise; bağlı formda bulunan
gallik asidin 2 kat arttığı gözlemlenmiştir. Yulaf unu ile üretilecek ekmeğin fenolik
asit profilini en verimli şekilde arttırabilmek için ekmek yapım aşamalarındaki
parametrelerin ileriki çalışmalarda optimize edilmesi gerektiği düşünülmektedir.
Çıkan sonuçlar doğrultusunda; yulaf ununun %40 düzeyinde ilave edilmesi ile
ekmeğin fenolik madde ve antioksidan aktivitesi içeriği artmıştır. Üretilen yulaflı
ekmek; fenolik maddeler, flavonoid ve diyet lifi içeriği ile ve kabul edilebilir kalite
özellikleri ile fonksiyonel bir ürün olarak umut verici gözükmektedir.

Abstract:
With the increasing population of the World and decreasing sources, reaching to the
beneficial nutrients is getting harder. Especially, rich phenolic content foods of which
healthy, anticarcinogic and anti-atherosclerosis effects are proven with many studies a
tendency in consumers for alternative beneficial foods has occur. In this manner, oat
has been discussed in many articles and studies because of its availability and its
applicability in large variety of products. It is separated from other cereals by its high
dietary fiber and rich phenolic contents. The antioxidants like vitamin E and phenolic
contents which showed strong antioxidant activities both in vitro and in vivo is proven
to be available in oat grain. Oats are unique among other cereals because their lipolytic
enzyme is 10-15 times more active than wheat besides their high lipid and protein
contents.
In the literature there are many studies which states that oat contains many beneficial
compounds for human health with respect to other cereals. Although there are many
studies showing phenolic content and process effects on antioxidant capacity of fruits
and vegetables, there are very few studies for the antioxidant activity and phenolic
content of products which has oat flour. In a study; the effect of bread making
processes on wheat bread phenolics has been searched. As a result the researchers
reported that fermentation created positive effect on the antioxidant activity and
phenolic content in wheat breads.
When it is considered that the most consumed food is bread in our country and in the
world, an innovative contribution may be made for both the industry and consumers'
health by enrichment of traditional wheat bread with oat flour and enhance its health
beneficial effects.
The aim of this study is to understand how mixing, fermentation and baking stages
effects the phenolic content and antioxidant activities in a bread which is substituted
by 40% oat flour (to preserve the taste of bread reologic properties). In addition to that,
to develop an acceptable functional bakery product by the addition of oat flour is
another aim. By this way, an innovative functional food idea is presented to the
industry.
Sampling is done from 2 different treatments. Extractions were applied duplicately and
for each experiemt three replicates were analyzed. The data is the avergae results for
all those samples. Breads and dough samples are grinded under liquid nitrogen using
a grinder after they are freeze dried. All the results are expressed in dry weight basis.
Extractions are performed both for free and bound phenolics.Free phenolics are
extracted by HCl and methanol, bound phenolics are extracted after heat application
to the sediments from the free phenolic extraction in addition to the methanol and
H2SO4. Extracts are preserved in -20°C until they are used in analysis.
Phenolic content is determined by Folin-Ciocalteau method. Standard calibration
curve has been obtained by measuring the absorbances for the known concentrations
of gallic acid at a specific wavelength. As a result of analysis; free, bound and total
phenolic contents for 40% oat flour bread is found to be higher than traditional white
bread. In addition to this; while the fermentation process is increasing the phenolic

xxiv

content, ıt is observed that baking process decreased the phenolic content (free, bound
and total) for both of the breads.
The standard calibration graph for total flavonoid analysis is plotted by using rutin
because it is dominantly found in oat. In the result of analysis; while fermentation
process is increasing the total flavonoid content, baking process is decreasing the total
flavonoid content. The reason for this situation is probably because of their heat
sensitive properties.
Antioxidant activity is tested by two methods. The standard curves for DPPH and
CUPRAC methods are plotted by using Trolox. The standart calibration curves for
both have been obtained by measuring the absorbances for the known concentrations
of Trolox in a specific wavelength. The results of two analysis were close to each other.
While antioxidant activity was increasing by fermentation process, antioxidant activity
of traditional white bread was close to the oat bread as it is contrary to the expected.
The reason for this might be the addition of Vitamin C as an oxidant to wheat flour.
Phenolic profiles of the samples were also identified by HPLC/PDA. In the oat flour
and the oat flour added bread samples, free ferulic, gallic, caffeic, p-cumaric, vanilic,
t-cinammic, p-hydroxibenzoic acid, syringic and rutin have been detected by the
HPLC/PDA analyses. In addition; in the samples of wheat flour and wheat flour bread
free ferulic, gallic, caffeic acid and syringic has also been found. As it has been
mentioned in the literature; avenantramids have been detected at the oat flour and oat
bread samples. As a result of the phenolic profile analysis; it has been seen that in oat
flour the most abundant free phenolic acid was gallic acid (34,46 mg/g) and the highest
amount of bound phenolic acid was syringic acid (45,93 mg/g). In the wheat flour the
most abundant free phenolic acid was syringic acid (21,31 mg/g) and the most
abundant bound phenolic acid was gallic acid (5,15 mg/g). For the free phenolics; the
result of the phenolic profile analysis showed that; fermentation had a positive effect
at different rates on all the free phenolic acids and the baking prosess had a negative
effect at different rates. In the oat bread samples; it has been found that; unlike free
phenolic acid profile, there are no t-cinammic acid in the bound fraction. In the oat
flour samples; it has been seen that the most abundant bound phenolic acid was ferulic
acid (16,54 mg/g). Furthermore; it has been found that the wheat flour was rich in
gallic acid (5,15 mg/g) in the bound fraction. In the oat and wheat breads for the bound
fraction, in a contrast with the results of the free phenolic acid analyses, some of the
phenolic acids didn't increase with the fermentation prosess. In the oat bread samples;
bound vanilic acid increased 13-fold by the baking process. In addition to this; in the
wheat breads in the bound fraction gallic acid increased 2-fold with the baking process.
To determine the most efficient formula for producing oat bread with the highest
amount of the total phenolic acid profile, further studies should be done to optimize
the process parameters.
As a result, more healthy foods which is also acceptable by consumers can be produced
using functional ingredients in bread production. It is well known that oat has better
health benefits, compared to wheat. In this study; oat flour, wheat flour, oat and wheat
bread have been evaluated. Results showed that; oat bread, as it is expected, has better
phenolic acid content and profile compared to wheat bread. This study suggested that;
the use of oat flour in bread making will increase the health benefits of the most
popular food consumed in our country. Further studies should be done for optimizing
the conditions of the oat bread production.