Buğdaylara ozon gazı uygulamasının hammadde, hamur ve ekmeğin kimyasal bileşimi, reolojik ve tekstürel özellikleri ile duyusal kalite parametreleri üzerine olan etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of ozone gas application to wheats on the chemical composition, rheological and textural properties and sensory quality parameters of raw material, dough and bread
Yazar: ÇAĞLA KAYİŞOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SEÇİL UZEL
Hitit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Tahıllar, tarih boyunca insan beslenmesinde önemli bir yere sahip olmuş; buğday ise hem
Türkiye'de hem de dünya genelinde temel bir gıda kaynağı olarak öne çıkmıştır. Birleşmiş
Milletler Gıda ve Tarım Örgütü'nün (FAO) verilerine göre, dünya çapında her yıl yaklaşık 1,3
milyar ton gıda israf edilmektedir. Tahıllarda hasat sonrası kayıpların yaklaşık %55'e ulaştığı,
bu kayıpların %10-40'ının depo zararlılarıyla ilişkilendirildiği bildirilmektedir. Depolama
süreçlerinde depo zararlıları ve Aspergillus, Penicillium ve Fusarium gibi küf türlerinin
gelişimi sonucu mikotoksin oluşumunun yaygın olarak meydana geldiği vurgulanmaktadır.
Tahılların raf ömrünü uzatmak için gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan permanganat,
klordioksit ve flor gibi kimyasal ajanlar, insan sağlığı ve gıda güvenliği açısından risk teşkil
eden trihalo bileşikleri gibi parçalanma ürünlerinin oluşmasına neden olabilmektedir. Buna
karşın, doğal ve sağlıklı gıdalara yönelik artan talep, çevre dostu bir yöntem olarak ozon
kullanımını, yani "yeşil teknoloji" uygulamalarını, ön plana çıkarmaktadır. Bu tez kapsamında,
farklı protein miktarlarına sahip üç ekmeklik buğday çeşidine (kuvvetli, orta ve zayıf), farklı
ozon konsantrasyonlarında (14, 37 ve 65 ppm) ve sürelerde (45, 90 ve 150 dak) ozon
uygulaması gerçekleştirilmiştir. Uygulamanın aflatoksin B 1 (AFB 1 ) detoksifikasyonu
üzerindeki etkileri incelenmiş ve maksimum detoksifikasyonun 65 ppm konsantrasyonda,
150 dak'lık uygulama ile sağlandığı belirlenmiştir. Bu parametrelerle gerçekleştirilen
ozonlama işlemi sonrası kontrol ve ozonlanmış buğday örneklerinin bazı fiziksel (tane
ağırlığı, hektolitre ağırlığı, renk tayini) ve kimyasal özellikleri (protein, rutubet, kül, toplam
fenolik bileşen ve toplam antioksidan aktivite) analiz edilmiştir. Fizikokimyasal özellikler
kapsamında zeleny sedimantasyon, yaş gluten miktarı, gluten indeks ve düşme sayısı

6

analizleri yapılmış; hamur örneklerinin farinograf, ekstansograf ve reometre analizleriyle
reolojik özellikleri değerlendirilmiştir. Ayrıca, ekmek analizlerinde ağırlık, hacim, spesifik
hacim ve tekstür incelenmiş; un ve ekmek örneklerinin nişasta özellikleri için diferansiyel
taramalı kalorimetre (DSC) analizi, protein ve nişasta yapılarındaki oksidatif değişiklikler için
taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleme analizi ve ozonlamanın moleküler
düzeydeki etkileri için fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) analizi
uygulanmıştır. Sonuçlar, ozonlama işleminin buğdayın toplam protein, kül ve kuru madde
miktarında önemli bir değişikliğe yol açmadığını göstermiştir. Kuvvetli buğdayda zeleny
sedimantasyon değerinin azaldığı, orta buğdayda bu azalmanın daha sınırlı olduğu, zayıf
buğdayda ise anlamlı bir değişim olmadığı tespit edilmiştir. Yaş gluten miktarının kuvvetli ve
orta buğdayda değişmediği, ancak zayıf buğdayda azaldığı gözlemlenmiştir. Gluten indeks
değerleri kuvvetli buğdayda artış gösterirken, zayıf buğdayda azalma meydana gelmiştir.
Düşme sayısı tüm buğday çeşitlerinde ozonlama ile artmıştır. Ozonlama işlemi, hamurun
reolojik özelliklerini buğday çeşidine bağlı olarak genellikle olumlu yönde etkilemiş; ancak
ekmek analizlerinde önemli bir değişikliğe neden olmamıştır. SEM ve FT-IR analizleri,
ozonlamanın protein ve nişasta yapılarında belirgin oksidatif değişimlere yol açtığını ortaya
koymuştur.

Abstract:
Cereals have been a fundamental part of human nutrition throughout history, with wheat
serving as a primary food source both in Turkey and worldwide. According to data from the
Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), approximately 1.3 billion
tons of food is either lost or wasted globally every year. Post-harvest losses in cereals account
for about 55%, with 10-40% of these losses attributed to storage pests. During storage, the
activity of pests and the growth of molds such as Aspergillus, Penicillium, and Fusarium
species frequently lead to mycotoxin contamination. Chemical agents like permanganate,
chlorine dioxide, and fluorine are commonly used in the food industry to prolong the shelf life
of cereals.However, these substances can produce harmful by-products, such as trihalo
compounds, posing risks to human health and food safety. In contrast, increasing demand for
natural and healthy food has emphasized the use of ozone, a "green technology," as an
alternative solution. This study evaluated the effects of ozone treatment at different
concentrations (14, 37, and 65 ppm) and durations (45, 90, and 150 min.) on three bread
wheat varieties with varying protein content (strong, medium, and weak). The impact of
ozone on AFB1 detoxification was examined, and the optimal parameters (65 ppm for 150
min.) were identified. Wheat samples treated under these conditions were analyzed for
physical (grain weight, hectoliter weight, color) and chemical properties (protein, moisture,
ash, total phenolic content, and total antioxidant activity). Physicochemical characteristics,

8

including Zeleny sedimentation, wet gluten content, gluten index, and falling number, were
also assessed. Rheological properties were evaluated using farinograph, extensograph, and
rheometer analyses, while bread quality was analyzed in terms of weight, volume, specific
volume, and texture. Starch properties were examined through diferential scanning
calorimetry (DSC) analysis, and oxidative changes in protein and starch structures were
assessed with scanning electron microscopy (SEM) imaging and fourier transform infrared
spectroscopy (FT-IR). The results indicated that ozone treatment caused no significant
changes in total protein, ash, or dry matter content. Zeleny sedimentation values decreased in
strong wheat, slightly decreased in medium wheat, and remained unchanged in weak wheat.
Wet gluten content was unaffected in strong and medium wheat but decreased in weak
wheat. Gluten index increased in strong wheat but decreased in weak wheat. Falling number
values increased across all wheat varieties. Ozone generally improved dough rheological
properties depending on the wheat variety, while bread analyses showed no significant
changes. SEM and FT-IR analyses revealed distinct oxidative modifications in protein and
starch structures caused by ozone treatment.