Çöven ekstraktının kurutulması ve dondurmada emülgatör olarak kullanılmasının araştırılması
Investigation of drying of soapwort extract and its utilization as an emülsifier in ice cream
Yazar: AYŞE KOCACIK
Danışman: PROF. DR. ZEKAİ TARAKÇI ; PROF. DR. HASAN TEMİZ
Ordu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Çöven (Gypsophila arrostii), yüzey aktif özelliklerinden dolayı sulu çözeltilerde kararlı ve sabun benzeri köpük oluşturan saponin maddesini yüksek miktarda içermektedir. Bu çalışmanın amacı, farklı kurutma yöntemlerinin saponin bazlı çöven ekstraktının fizikokimyasal ve arayüzey özellikleri üzerindeki etkisini belirlemek ve çöven ekstraktı tozunu dondurmada emülgatör olarak kullanabilme imkanını araştırmaktır. İlk olarak, çöven köklerinden su ile kaynatılarak üretilen çöven ekstraktı farklı kurutma yöntemleri (dondurarak kurutma, vakum etüv, püskürtmeli kurutma) kullanılarak toz forma dönüştürülmüştür. Uygulanan kurutma yöntemleri, tozların su aktivitesi, nem içeriği, yığın yoğunluğu, renk, suda çözünürlük, partikül boyut dağılımı, zeta potansiyel ve FESEM morfolojileri gibi bazı fizikokimyasal özellikleri üzerinde etkili olmuştur. FTIR spektrumları ve X-ışını difraktomları ise farklı kurutma yöntemlerinin çöven tozlarının kimyasal yapılarında herhangi bir değişikliğe yol açmadığını göstermiştir. Çöven tozlarının sulu çözeltileri, yüksek köpük kapasitesi ve stabilitesi göstermiştir. Çöven tozlarından %0.75 konsantrasyonla hazırlanan emülsiyonlar, emülsiyon oluşturma aktivitesi ve stabilitesi, kremalaşma indeksi gibi bazı emülsiyon özellikleri bakımından pH 6'da optimum performans göstermiştir. Ayrıca emülsiyonlar, nispeten yüksek negatif yüzey potansiyeline (ζ = -49.76 mV) sahip bulunmuştur. Ancak, floresan mikroskop görüntüleri, emülsiyonların pH 2-3'te koalesansa karşı stabil olmadıklarını göstermiştir. İkinci olarak, emülgatör olarak mono-digliserit yerine farklı düzeylerde çöven tozu kullanılarak dondurma örnekleri üretilmiştir. Dondurma mikslerinin çöven tozu konsantrasyonu arttıkça, reolojik özelliklerinden görünür viskozite ve kıvam katsayısı değeri artarken, akış davranış indeksi değerinde azalma meydana gelmiştir. Çöven tozu kullanımının dondurmaların mikroyapısı üzerindeki etkileri ise SEM ile araştırılmıştır. Çöven tozunun yüksek konsantrasyonlarda ilave edildiği dondurmalarda genellikle buz kristallerinin boyutu ve bulunma sıklığı azalmıştır. Çöven tozunun dondurmada mono-digliserit yerine kullanılması, örneklerin erime, donma ve camsı geçiş gibi termal özellikleri üzerinde istatistiksel olarak bir farklılık oluşturmamıştır (p>0.05). Son olarak, dondurmalar 2 ay boyunca -22°C'de depolanmış ve depolama süresi ve çöven konsantrasyonunun dondurmanın bazı fizikokimyasal ve duyusal özellikleri üzerine etkileri periyodik olarak analiz edilmiştir. Sonuç olarak, çöven ekstraktı tozunun dondurmada doğal bir emülgatör kaynağı olarak başarıyla kullanılabileceği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Çöven tozu, Dondurma, Emülgatör, Gypsophila arrostii, Kurutma yöntemleri, Saponin

Abstract:
Soapwort (Gypsophila arrostii) contains saponin, which creates a stable soap-like foam in its aqueous solutions owing to its surface-active properties, in high amounts. The objective of this study is to determine the effect of different drying methods on the physicochemical and interfacial properties of saponin-based soapwort extract and to investigate the potential of soapwort extract powder utilization as an emulsifier in ice cream. Firstly, the soapwort extract, produced by boiling the soapwort roots with water, was converted into powder form using different drying methods (freeze-drying, vacuum oven, spray drying). The applied drying methods were effective on some physicochemical properties of the powders such as water activity, moisture content, bulk density, color, water-solubility, particle size distribution, zeta potential, and FESEM morphologies. FTIR spectra and X-ray diffractograms showed that different drying methods did not lead to any changes in the chemical structures of soapwort powders. The aqueous solutions of soapwort powders exhibited high foam capacity and stability. The emulsions prepared with 0.75% concentration from the soapwort powder presented an optimum performance at pH 6 in terms of emulsifying properties such as emulsifying activity, emulsifying stability, and creaming index. Furthermore, these emulsions were found to have a relatively high negative surface potential (ζ = -49.76 mV). However, fluorescent microscope images showed that the emulsions were not stable against coalescence at pH 2-3. Secondly, ice cream samples were produced using different levels of soapwort powder instead of mono-diglyceride, the emulsifier. The increase of soapwort powder concentration in the ice cream mixes affected the rheological properties; the apparent viscosity and consistency coefficient value increased, while the flow behavior index value decreased. The effects of using of soapwort powder on the microstructure of ice creams were investigated by SEM. The size and frequency of ice crystals generally decreased in ice creams to which soapwort powder was added at high concentrations. The utilization of soapwort powder, as a replacer of mono-diglyceride, in ice cream samples did not affect the thermal characteristics such as melting, freezing, and glass transition significantly (p>0.05). Finally, the ice creams were stored at -22°C for 2 months and the effects of storage time and soapwort powder concentration on some physicochemical and sensory properties of the ice cream were analyzed periodically. As a conclusion, it was determined that soapwort powder can be used successfully as a natural emulsifier source in ice cream.

Keywords: Drying methods, Emulsifier, Gypsophila arrostii, Ice cream, Saponin, Soapwort powder