Çölyak hastalarına yönelik kısmi pişirilerek dondurma yöntemi ile glutensiz ekmek üretimi ve kalitesinin araştırılması
Production of frozen gluten-free bread for celiac patients effects of the use of quinoa and method part-baked frozen on the quality of gluten free bread
Yazar: FATMA HAYIT
Danışman: DOÇ. DR. HÜLYA GÜL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yanıt yüzey yöntemi kullanılarak çölyak hastaları için glutensiz ekmek formülasyonunun oluşturulması ve bu formülasyondan üretilen glutensiz ekmeklerin kısmi pişirilip dondurulması işlemi ile tüketiciye taze ekmek olanağının sunulması amaçlanmıştır. Üretilen ekmeğin lif ve mineraller açısından zenginleştirilmesi amacıyla, belirlenen formülasyona yer değiştirme prensibine göre %5, %10, %20 ve %30 oranlarında kinoa unu ilave edilerek üretilen ekmekler, kısmi pişirildikten sonra dondurma işlemi aşamasında 5, 10, 15, 30 ve 45 gün süre ile depolanmıştır. Ekmeklerde fiziksel, kimyasal, tesktürel ve duyusal analizler yapılarak ekmek kalitesi incelenmiştir. Optimizasyon sonuçlarına göre en uygun glutensiz un formülasyonu için %12.32 patates nişastası, %24.53 nohut unu, %5 mısır unu, %5 mısır nişastası ve %53.15 pirinç ununun kullanılması gerektiği belirlenmiştir. Oluşturulan formülasyonla üretilen glutensiz ekmeklerin diyet lif, protein, kalsiyum, demir, magnezyum, fosfor ve çinko miktarları özellikle nohut unu ve mısır unu ile önemli miktarda artmıştır. 

Ekmeklik buğday ununundan yapılan "Kontrol-1" grubu ekmeklerinin hacmi, ilk gün üretilen glutensiz ekmek örneklerinin hacminden istatistiki olarak önemli derecede (P<0.01) yüksek bulunmuştur. Glutensiz ekmeklerde formülasyona %5 kinoa unu ilave edilmesi hacim üzerinde önemli bir etki göstermezken; %10 ve daha fazla oranlarda kinoa unu ilavesi ekmek hacminin önemli derecede (P<0.01) azalmasına sebep olmuştur. Kontrol-1 ekmeklerinde en düşük ekmek hacminin 45 gün depolama sonrasında olduğu belirlenmiştir. Glutensiz un formülasyonu ile üretilen Kontrol-2 ve glutensiz un formülasyonuna kinoa ilavesiyle yapılan ekmeklerin ilk 10 gün hacimlerinde istatistiki olarak önemli bir değişim olmadığı belirlenmiştir. Kontrol-2 örneklerinin 10 gün boyunca hacimde değişiklik olmadan depolanabileceği belirlenmiştir. Glutensiz un formülasyonuna % 20 ve % 30 kinoa ilaveli dondurulmuş örneklerde hacim azalmasının 15 günden sonra olduğu belirlenmiştir.

Kontrol-2 gurubu ekmeklerin protein değeri ve diyet lif miktarı sırasıyla %11.48 ve %15.29 olarak belirlenmiştir. Formülasyonda nohut ununun kullanımının protein ve lif miktarının yüksek olmasında etkili olmuştur. Kinoa ilavesinin çalışmada oluşturulan glutensiz un formülasyonuna eklenmesinin bu değerler üzerinde etkisi olmamıştır. Elastikiyet, kohezif yapışkanlık ve esneklik değerleri kontrol-1 grubu örneklerinde en yüksek değeri alırken depolama süresi ekmek örneklerinde bu değerin azalmasına sebep olmuştur. Kısmi pişirilerek dondurulmuş depolama, ekmek örneklerinde sakızımsılık değerinin artmasına sebep olurken, çiğnenebilirlik üzerinde etkili olmamıştır. Kinoa ilavesi elastikiyet değerinin azalmasına, sertliğin ve çiğnenebilirliğin artmasına sebep olmuştur. Kontrol-1 grubu ekmeklerinin kabuk rengi L* değeri ile (56.91) %10 kinoa ilaveli glutensiz ekmek örneklerinin L* değerinin (56.69) benzer olduğu gözlemlenmiştir. Ekmek örneklerinin kabuk renk değerlerinden a* değeri incelendiğinde en yüksek değeri kontrol-1 ekmeklerinin (8.57) aldığı belirlenmiştir. Bu değere en yakın değeri alan ekmek örnekleri %20 ve %30 kinoalı glutensiz ekmekler olmuştur. Örneklerin b* değeri için kontrol-1 grubu ekmek örneklerine en yakın değeri %5 ve %10 kinoa ilaveli glutensiz ekmek örnekleri almıştır.

Hastaların en büyük sorunlarından olan taze ekmeğe ulaşım probleminin kısmi pişirerek dondurma yöntemi ile çözülebileceği sonucuna varılmıştır. Kısmi pişirilerek dondurulan glutensiz ekmeklerin 45 güne kadar kalitelerinde büyük problemler olmadan depolanabiliceğine tesktürel ve duyusal değerlendirme sonucunda karar verilmiştir. Çalışma sonucunda belirlenen un formülasyonunun ekmek örneklerinin hacim değerlerini olumlu etkileyecek farklı katkı maddeleri ile geliştirilerek kullanılması gerekmektedir. Glutensiz ürünlerin, çölyak hastalarının ihtiyaçlarının karşılanması açısından kısmi pişirilerek dondurulup depolanması, tüketiciye taze olarak ulaştırılması tavsiye edilebilir. Optimizasyonla belirlenen formülasyonun da daha sonraki yapılacak olan glutensiz ürünler içinde öncü olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
This study aimed to obtain a gluten-free bread formulation for celiac patients by using the response surface methodology and thus offer such consumers fresh bread alternatives through part-baking and freezing of the bread produced with this formula. To produce bread rich in fiber and minerals, quinoa flour was added as replacement to the formula at varying rates (0%, 5%, 10%, 20%, 30%), and after part-baking gluten-free breads were put in frozen storage for different periods ranging from 5, 10, 15, 30 to 45 days. The bread quality was investigated through physical, chemical, textural, and sensory analyses. Based on the optimisation results, it was determined that the optimum gluten-free flour formulation could be prepared with the mixture of 12.32% potato starch, 24.53% chickpea flour, 5% corn flour, 5% corn-starch and 53.15% rice flour. The dietary fiber, protein, calcium, iron, magnesium, phosphorus and zinc content of the gluten-free breads produced with our formulation increased significantly, especially with the addition of chickpea flour and corn flour.

The volumes of the "Control-1" breads made from wheat flour were found to be significantly higher (P<0.01) than those of gluten-free bread samples produced on the first day. The addition of 5% quinoa flour to the formulation did not show any significant effect on volume in gluten-free breads, while the addition of quinoa flour at 10% or more resulted in a significant decrease in bread volume (P<0.01). The lowest bread volume in the Control-1 breads was observed after 45 days of storage. There was no statistical volume change in the first 10-day volumes of the Control-2 breads made from gluten-free flour and the breads using gluten-free flour formulation with the addition of quinoa. It was found that the Control-2 breads could be stored for ten days without any change in their volume, and the volume reduction in frozen breads using gluten-free flour formulation with the addition of 20% and 30% quinoa flour occurred only after 15 days of storage.

The protein value and dietary fiber content of Control-2 breads were determined as 11.48% and 15.29%, respectively, and the use of chickpea flour in the formulation caused this high protein and fiber content. However, the addition of quinoa to the gluten-free flour formulation did not have any significant effect on these values. The highest values of elasticity, cohesiveness, and springiness were seen in the Control-1 breads, but the storage time was found to cause a reduction in these values. While frozen storage after part-baking increased gumminess in bread samples, it did not affect chewiness. The addition of quinoa resulted in reduced elasticity but increased hardness and chewiness. It was observed that the Control-1 breads had a crust colour L value (56.91) similar to the L value (56.69) of the gluten-free breads made with 10% quinoa replacement. Of the other crust colour parameters, the a* value was observed to be the highest in the Control-1 breads (8.57). The samples showing the closest values to this value were the gluten-free breads with 20% and 30% quinoa. As for the b* value, on the other hand, the gluten-free breads with 5% and 10% quinoa replacement showed the closest values to those of the Control-1 breads.

We concluded that the problem of finding fresh bread, one of the biggest issues for celiac patients, could be solved by partial baking and freezing method. Partially baked and frozen gluten-free breads can be stored for up to 45 days without any major deterioration in quality, as shown by the evidence from the analysis of textural and sensory properties. The flour formulation created in the study could be further improved by the addition of different additives that will enhance the volume of gluten-free breads. Besides, partial baking and freezing method can be adopted in various bakery products, as well as gluten-free breads, to offer better alternatives for celiac patients. Once supported by further studies, the formulation found through optimization will be a pioneer in producing a range of different gluten-free bakery products.