Berrak ve pulplu meyve suyu üretiminde termal proses işleminin hmf oluşumu ve teknofonksiyonel özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of thermal processing on hmf formation and technofunctional properties in clear and pulpy fruit juice production
Yazar: DOĞAN KAYA
Danışman: PROF. DR. ARZU AKPINAR BAYİZİT
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasında, termal proses işleminin meyve suyunda istenmeyen bileşik olan hidroksi metil furfural (HMF) oluşumu ve meyve suyunun bazı teknofonksiyonel özellikleri üzerine etkisinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda berrak ve pulplu iki meyve suyu olarak elma suyu ve portakal suyu seçilmiştir. Örneklere 900C'de 40 sn, 950C'de 30 sn ve 1000C'de 25 sn olmak üzere üç farklı sıcaklık ve süre ile ısıl işlem uygulanmıştır. Elma suyu numunelerinde briks, pH, titrasyon asitliği, renk, viskozite, esmerleşme indeksi, askorbik asit, mineral madde, şeker bileşenleri, HMF, toplam fenolik madde ve antioksidan kapasite analizleri yapılmıştır. Portakal suyunda bu özelliklere ilave olarak kalıntı Pektin Metil Esteraz (PME) aktivitesi belirlenmiştir. Isıl işlemin etkisi elma suyunda klorojenik asit içeriği, portakal suyunda ise naringin ve hesperidin içeriğindeki değişimlerle izlenmiştir.
Yapılan analizler değerlendirildiğinde, briks, pH, asitlik, viskozite, mineral madde değerlerinin uygulanan ısıl işlemlerden etkilenmediği belirlenmiştir. HMF değerlerinin seçilen sıcaklıklara göre yükselmediği, ısıl işlem görmemiş numuneler ile ısıl işlem görmüş numunelerin değerlerinin birbirine yakın olduğu ve bu değerlerin yasal limitin oldukça altında olduğu tespit edilmiştir. Elma suyunda HMF değeri 1,313 ile 1,602 mg/L arasında, portakal suyunda ise 0,026 ile 0,099 mg/L arasında değişmiştir. Esmerleşme indeksi ısıl işlem ve uygulama süresinden etkilenmiştir. Elma suyunda ısıl işlem uygulanmamış numunede 0,136 iken, 900C'de 40 sn ısıl işlem uygulanan numunede en düşük değer 0,104 olarak bulunurken, portakal suyunda ısıl işlem ile esmerleşme indeksi yükselmiştir. Askorbik asit ısıl işlem ve süreden etkilenmiştir. Askorbik asit değeri elma suyu numunelerinde tespit edilememiş olup, portakal suyu numunelerinde de en yüksek P0000 numunesinde 498,348 mg/L, en düşük ise P10025 numunesinde 283,760 mg/L olarak saptanmıştır. Şeker bileşenleri ısıl işlem görmüş elma suyu numunelerinde birbirine yakın bulunurken, glikoz ve sukroz değerleri E0000'a göre ~%25, fruktozda ise ~%10 civarında daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Portakal suyunda en yüksek şeker değerleri ise P9040 numunesinde bulunmuştur. Şeker bileşenleri profilinde meydana gelen değişimlerin ısı ile şekerlerin inversiyonundan kaynaklandığı düşünülmüştür. TPC'nin ısıl işlem sıcaklığının artması ile düştüğü tespit edilirken, elma suyunda en yüksek TPC değeri E0000'da 164,746 mg GAE/kg, en düşük ise E10025 123,606 mg GAE/kg numunesinde bulunmuştur. Portakal suyunda da TPC değeri en yüksek P0000'da 1497,03 mg GAE/kg, en düşük ise P9530 numunesinde 1275,90 mg GAE/kg olarak belirlenmiştir. Elma suyunda DPPH ve CUPRAC yöntemiyle yapılan antioksidan kapasite analizinde ısıl işlem sıcaklığının artması ile azalma olduğu tespit edilmiştir. Uygulanan sıcaklığın artması ve ısıl işlem süresinin uzamasına göre antioksidan kapasite azalmaktadır. Portakal suyunda en düşük antioksidan kapasite P9530 numunesinde belirlenirken, ısıl işlem uygulaması antioksidan kapasiteyi azaltmıştır. Portakal suyunda kalıntı pektin metil esteraz (PME) aktivitesi ısıl işlem ve süre ile azalmış, P0000'da PME %12,95 iken P9040'da %5,78 olarak bulunmuştur.
Meyve sularının tüketicilere sunulması için halen en fazla kullanılan yöntem olan ısıl işlem uygulamasının meyve suyunun güvenilir gıda olarak tüketilmesinde herhangi bir olumsuzluğa neden olmadığı düşünülmüştür.

Abstract:
In this thesis, it was aimed to evaluate the effect of thermal processing on the formation of hydroxy methyl furfural (HMF), an undesirable compound in fruit juice, and some technofunctional properties of fruit juice. In this direction, apple juice and orange juice were selected as a clear and pulpy fruit juices. Heat treatment was applied to the samples at three different temperatures and times: 900C for 40 seconds, 950C for 30 seconds and 1000C for 25 seconds. Brix, pH, titration acidity, color, viscosity, browning index, ascorbic acid, mineral matter, sugar components, HMF, total phenolic matter and antioxidant capacity analyses were performed on apple juice samples. In addition to these properties, residual Pectin Methyl Esterase (PME) activity was determined in orange juice. The effect of heat treatment was monitored by changes in chlorogenic acid content in apple juice and naringin and hesperidin content in orange juice. When the analyzes were evaluated, it was seen that brix, pH, acidity, viscosity and mineral substance values were not affected by the applied heat treatments in terms of industrial practice. It was determined that the HMF values did not increase according to the selected temperatures, the values of the unheated and heat-treated samples were close to each other and these values were well below the legal limit. The HMF value in apple juice varied between 1.313 and 1.602 mg/L, and in orange juice it varied between 0.026 and 0.099 mg/L. The browning index was affected by heat treatment and application time. While it was 0.136 in the unheated sample in apple juice, the lowest value was found as 0.104 in the sample that was heat-treated for 40 seconds at 900C, and the browning index increased with heat treatment in orange juice. Ascorbic acid was affected by heat treatment and time. Ascorbic acid value could not be determined in apple juice samples, and in orange juice samples, the highest was 498,348 mg/L in P0000 sample and the lowest was 283,760 mg/L in P10025 sample. While sugar components were found to be close to each other in heat-treated apple juice samples, glucose and sucrose values were found to be ~25% higher than E0000, and fructose was ~10% higher. The highest sugar values in orange juice were seen in P9040 sample. Changes in sugar component profiles are thought to be caused by inversion of sugars with heat. 
The highest TPC in apple juice was found in E0000 as 164,746 GAE/kg, and the lowest in E10025 as 123,606 GAE/kg. In orange juice, the highest TPC value was found in P0000 as 1 497,03 GAE/kg, and the lowest in P9530 as 1 275,90 GAE/kg. It was observed that antioxidant capacity in apple juice decreased with increasing heat treatment temperature in the analysis performed with both methods. It was observed that increasing the applied temperature value was more effective in reducing antioxidant capacity than extending the heat treatment time. The lowest antioxidant capacity in orange juice was seen in the P9530 sample and it was observed that heat treatment and time decreased antioxidant capacity. It was determined that TPC decreased with increasing heat treatment temperature. Residual pectin methyl esterase (PME) activity in orange juice was observed to decrease with heat treatment and time, while PME was 12,95% in P0000, it was observed to be 5,78% in P9040.
It was observed that heat treatment application, which is still the most widely used method for presenting fruit juices to consumers, does not cause any negativity in consuming fruit juice as a safe food.