Kenevir tohumundan protein izolasyonu ve ekstrüzyon yöntemiyle bitki bazlı et eldesi
Hemp seed protein isolation and plant-based meat development with extrusion method
Yazar: EMİNE YILMAZ
Danışman: PROF. DR. OSMAN SAĞDIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Bitki proteinleri = Plant proteins ; Fonksiyonel besinler = Functional foods ; Kıyma = Ground meat ; Yağlı tohumlar = Oilseeds ; Yerel tohum = Local seed ; İşlenmiş gıdalar = Processed foods

Özet:
Sağlıklı yaşam, iklim krizi ve sürdürülebilirlik konuları dünyada artan nüfus ile her gün daha fazla öne çıkmaktadır. Bu durum bitki bazlı proteinlere olan ilgiyi ve talebi arttırmaktadır. Bitki bazlı proteinler; yüksek besin değerleri ve antioksidanlarla tüketiciler için sağlıklı bir seçenektir. Bitki bazlı protein kaynaklarından kenevir; temel aminoasitlerin tamamını barındırması nedeniyle her yaştan bireyin beslenmesinde kullanılabilmektedir. Yüksek proteinli kenevir protein izolatı doğrudan tüketilebildiği gibi ekstrüde edilerek hayvansal gıdalara alternatifler olabilecek yeni nesil gıda ürünlerine dönüştürülebilmektedir. Bu çalışmada kenevir tohumundan alkali ekstraksiyon ve izoelektrik çöktürme yöntemleriyle protein izole edilerek bitkisel et geliştirilmesi amaçlanmıştır. Alkali ortamda çözünen kenevir protein izolatının protein miktarı %97,17 olarak tespit edilmiştir. Kenevir protein izolatının pH 5,0 derecesinde en düşük; pH 9,0 derecesinde en yüksek çözünürlüğe sahip olduğu gözlemlenmiştir. Kenevir protein izolatının en düşük köpük kapasitesinin pH 5,0 derecesinde olduğu ölçülmüştür. %10 konsantrasyona sahip kenevir protein izolatının DPPH radikalini %60 oranında inhibe ettiği görülmüştür. Kenevir proteini izolatının antioksidan gücünün belirlenmesinde ABTS analizinde IC50 değeri 6,96 mg/mL ve FRAP analizinde ise Trolox Eşdeğeri (TE) olarak 7,66 ± 0,03 µg TE/g ürün olarak tespit edilmiştir. Kenevir protein izolatının su ve yağ tutma kapasitesi sırasıyla ortalama 2,48 g/g ve 5,66 g/g olarak belirlenmiştir. Kenevir protein izolatının emülsiyon aktivite indeksinin 13,17 m2/g olduğuna ve emülsiyon stabilite indeksinin 23,4 dakika olduğuna ulaşılmıştır. Yüksek nemli ekstrüzyon yöntemi kullanılarak geliştirilen kenevir bazlı bitkisel etin, tekstür, renk ve koku özelliklerinin hayvansal et ile benzer özelliklere sahip olduğu gözlemlenmiştir. Son olarak pişirme testlerinde kenevir bazlı bitkisel ette, %16,7 çap ve %3,6 ağırlık kaybı olduğu tespit edilmiştir. Bitkisel et ürünleri, geleneksel et ürünlerine göre daha bağımsız bir sistemde üretilebilmektedir. Uzun raf ömrüne sahip kenevir tohumları stoklanarak; istenilen zamanda ve mekanda bitkisel et ürününe dönüştürülebilmektedir. Bu durum bitkisel bazlı et ürünlerinin sadece bugün değil; gelecekte de kıtlık, salgın, savaş gibi durumlarda stratejik birer gıda ürünü olabileceğini kanıtlar niteliktedir.

Abstract:
Healthy living, climate crisis and sustainability issues are becoming more and more prominent every day with the increasing population in the world. This situation increases the interest and demand for plant-based proteins. Plant-based proteins are a healthy option for consumers with their high nutritional values and antioxidants. As a plant-based protein sources hemp, can be used in the nutrition of individuals of all ages because it contains all the essential amino acids. High-protein hemp protein isolates can be consumed directly or extruded and transformed into new generation food products that can be alternatives to animal foods. In this study, it was aimed to develop plant-based meat by isolating protein from hemp seeds using alkaline extraction and isoelectric precipitation methods. The protein content of hemp protein isolate dissolved in alkaline medium was determined as 97,17%. It was observed that hemp protein isolate had the lowest solubility at pH 5,0 and the highest solubility at pH 9,0. It was measured that the lowest foam capacity of hemp protein isolate was at pH 5,0. It was observed that concentration of 10% hemp protein isolate inhibited the DPPH radical by 60%. In determining the antioxidant power of hemp protein isolate, the IC50 value was determined as 6,96 mg/mL in ABTS analysis and the Trolox Equivalent (TE) as 7.66 ± 0.03 µg TE/g product in FRAP analysis. The water and fat holding capacities of hemp protein isolate were determined as 2,48 g/g and 5,66 g/g on average, respectively. The emulsion activity index of hemp protein isolate was found to be 13,17 m2/g and the emulsion stability index was 23,4 minutes. It was observed that the texture, color and odor properties of hemp-based plant-based meat developed using the high moisture extrusion method had similar properties to animal meat. Finally, in cooking tests, it was determined that there was a 16,7% diameter and 3,6% weight loss in hemp-based plant-based meat. Plant-based meat products can be produced in a more independent system compared to traditional meat products. By stocking hemp seeds with a long shelf life; It can be converted into a plant-based meat product at any time and place. This proves that plant-based meat products can be strategic food products not only today but also in the future in situations such as scarcity, epidemics and war.