Mikrobiyal kaynaklardan gıdaya uygun renk maddesi (biocolor) üretimi
Production of food colorants (biocolor) from microbial sources
Yazar: CELAL BAYRAMOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EVREN ALTIOK
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosüreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Enkapsülasyon = Encapsulation ; Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation ; Püskürtmeli kurutucu = Spray dryer ; Renklendiriciler = Chromophore ; Süreç optimizasyonu = Process optimization

Özet:
Monascus türleri geleneksel olarak fermente ürünlerin, farmasötik bileşenlerin üretimlerinde ve gıdaları renklendirilmesinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, farklı üretme ortamlarında katı hal fermantasyonuyla Monascus purpereus kültürü kullanılarak kırmızı renk pigmentinin üretilmesi hedeflenmiştir. Patates proses atıklarından elde edilen ortamda, pH 6,0 değerinde, 14 gün inkübasyon süresinde stabilitesi yüksek yoğun kırmızı renk pigmentleri üretilmiştir. Monascus kırmızısının sprey kurutma yöntemi kullanılarak mikroenkapsülasyonu ile fiziksel ve kimyasal özelliklerinin iyileştirilmesi, raf ömrünün uzatılması ve endüstriyel uygulamada kullanım kolaylığı amaçlanmıştır. Enkapsülasyonda kaplama malzemesi olarak maltodekstrin (MD) ve pektin (P) kullanılmış olup, polimer oranları, polimer konsantrasyonları gibi işlem parametreleri ile besleme hızı, hava giriş ve çıkış sıcaklıkları gibi kurutma koşullarının enkapsülasyon üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Parametrelerin etkilerini ortaya koymak için 2k tam faktöriyel tasarım uygulanmış ve tek yönlü varyans analizi (ANOVA) analizi yapılmıştır. Çalışmalarda %59 ile en yüksek verim MD'nin kullanıldığı kurutmada 160 °C'de elde edilmiştir. P, MD ile kullanıldığında verim %45,6 değerine kadar yükselmiştir. Polimer tipi, konsantrasyonu ve besleme hızının fizikokimyasal özellikler üzerine istatistiksel olarak önemli etkileri olduğu ortaya konulmuştur. Çözünürlük değerleri polimer tipi ve konsantrasyonuna göre %60 ila %99 arasında tespit edilmiştir. P çözünürlüğü azaltırken MD ile değer iyileşmektedir. Monascus pigmentlerinin yüksek sıcaklık ve farklı pH koşullarında stabilitelerini koruyor olmaları, enkapsülasyon ile de fizikokimyasal özelliklerinin iyileştirilmesi enkapsüle Monascus pigment tozlarının doğal renklendirici olarak gıda sektöründe alternatif gıda renk katkı maddesi olarak değerlendirilebileceğine işaret etmektedir. 

Anahtar Kelimeler: Mikrobiyal renklendiriciler, püskürtmeli kurutucu, enkapsülasyon, biyorenk, matematiksel modelleme

Abstract:
Monascus species are traditionally used in the manufacture of fermented products, pharmaceutical ingredients, and for coloring foods. In this study, it was aimed to produce red monascus pigments with Monascus purpureus by using different media in solid state fermentation. Stable, intense red color pigments were successfully produced during a 14-day incubation period at pH 6,0 in the medium obtained from potato process wastes. It is also aimed to improve the physical and chemical properties of Monascus red by microencapsulation using the spray drying method, to extend its shelf life and to provide ease of use in industrial application. Maltodextrin (MD) and pectin (P) were used as coating materials in encapsulation and the effects of process parameters such as polymer ratios, polymer concentrations and drying conditions such as feed rate, air inlet and outlet temperatures on encapsulation were also investigated. To reveal the effects of the parameters, 2k full factorial design was applied and one-way analysis of variance (ANOVA) analysis was performed. In the trials, the highest efficiency was obtained at 160 °C as 59% in the drying experiment using MD. Efficiency was achieved up to 45,6% when P was used with MD. It has been revealed that polymer type, concentration and feed rate have statistically significant effects on physicochemical properties. Solubility values were determined between 60% and 99% according to polymer type and concentration. While only P decreases the solubility, the addition of MD increases the value. The fact that Monascus pigments maintain their stability in high temperature and different pH conditions and that their physicochemical properties are improved by encapsulation indicate that encapsulated Monascus pigment powders can be evaluated as an alternative food color additive in the food industry as a natural colorant.

Key words: Microbial colorants, spray dryer, encapsulation, biocolor, mathematical modeling