Beta-glukan katkılı fonksiyonel kahvaltılık gevrek üretiminin yanıt yüzey metodu ile optimizasyonu
Optimization of beta-glucan-enriched functional breakfast cereal production by response surface methodology
Yazar: AYŞEGÜL ÇALIŞKAN
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL YAĞCI
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Mısır irmiği (%47,5), buğday irmiği (%47,5) ve mısır nişastası (%5) karışımına farklı oranlarda β-glukan (%3-7) ilave edilmiş ve sonra çift vidalı ekstrüder kullanılarak ekstrüde edilmiştir. Deney tasarımında vida hızı, kalıp sıcaklığı ve β-glukan miktarı bağımsız değişkenler olarak belirlenmiştir. Yanıt yüzey yöntemi, vida hızı (300-500 rpm), kalıp sıcaklığı (120-170°C) ve β-glukan miktarı (%3-7) gibi bağımsız proses değişkenlerinin ekstrüde ürünlerin fiziksel (genleşme oranı, görünür yoğunluk, renk, su absorblama ve suda çözünme indeksleri) ve besinsel özellikleri (toplam nişasta, nişasta sindirilebilirliği ve β-glukan içeriği) üzerine etkilerinin modellenmesinde kullanılmıştır. Deney tasarımı merkezi kompozit ile üç değişken ve beş seviyede yapılmıştır. Üretim süresince kovan içi nem (%17) ve besleme hızı (2 kg/saat) sabit tutulmuştur. Ekstrüde kahvaltılık gevreklerin ürün özellikleri çoğunlukla vida hızından etkilenmiştir. Vida hızı arttıkça genleşme oranı ve gevreklik artmış, görünür yoğunluk ve sertlik azalmıştır. Sıcaklığın artması ile genleşme oranı artarken, sertlik azalmıştır. β-glukan miktarı arttıkça toplam nişasta miktarı azalmıştır. Kahvaltılık gevrek üretimi için optimum proses koşulları; 435 rpm vida hızı, %5,1 β-glukan içeriği ve 170°C kalıp sıcaklığı olarak belirlenmiştir. Optimum, kontrol ve ticari kahvaltılık gevrek numuneleri yarı eğitimli panelistler tarafından duyusal olarak tat, görünüş, tekstür ve genel kabul edilebilirlik açısından değerlendirilmiştir. Duyusal analiz sonucunda panelistler tarafından en çok beğenilen ürün 435 rpm vida hızı, %5,1 β-glukan içeriği ve 170°C kalıp sıcaklığında üretilen optimum ürün olmuştur. Optimum kahvaltılık gevrek numunesinde 1,43±0,02 g/100 g β-glukan, 67,59±0,46 g/100 g toplam nişasta ve 196,47±0,19 mg maltose/g örnek nişasta sindirilebilirliği bulunmuştur. Optimum karışımda 65,423±0,577 mg maltose/g örnek nişasta sindirilebilirliği bulunmuştur. Ekstrüzyon ile nişasta sindirilebilirliği artırılmıştır. Ekstrüde edilmemiş ham karışımla kıyaslandığında ekstrüde ürünlerde β-glukan kaybı gözlemlenmiştir. Optimum ekstrüde üründe karışıma oranla %41,58 β-glukan kaybı olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Corn semolina (47,5%), wheat semolina (47,5%), corn starch (5%) and various ratios of β-glucan were blended and then breakfast cereals were produced by using twin screw extruder. Screw speed, die temperature and β-glucan amount were chosen as independent variables for design of the experiment. Response surface methodology was used to determine the effects of independent process variables such as screw speed (300-500 rpm), die temperature (120-170°C) and β-glucan amount (3-7%) on physical (expansion ratio, bulk density, color, water absorption and water solubility index) and nutritional (total starch, starch digestibility and β-glucan content) properties of extruded products. The design of the experiment was made in three variables and five levels with the central composite design. Moisture content (17%) and feed rate (2 kg/ h) were kept constant during production. Characteristics of extruded breakfast cereals were mostly affected by screw speed. Expansion ratio and crispiness increased, bulk density and hardness decreased as the screw speed increased. As the temperature increased, the expansion ratio increased and the hardness decreased. As the amount of β-glucan increased, total starch amount decreased. Optimal process conditions for breakfast cereal production were determined 435 rpm as screw speed, 170°C as die temperature and 5,1 % as β-glucan amount. For sensory analysis, optimal, control and commercial breakfast cereal samples were evaluated by semi-trained panelists in terms of taste, appearance, texture and overall acceptability. As a result of sensory analysis, the top-rated product by the panelists was the optimum product produced at 435 rpm screw speed, 5,1 % β-glucan content and 170 °C die temperature. In the optimum breakfast cereal sample the amount of β-glucan as 1,43 ± 0,02 g /100 g, starch digestibility as 196,46±0,19 mg maltose/g sample and total starch as 67,59±0,46 g/100 g were found. 65,423±0,577 mg maltose/g sample was found for optimum mixture. Starch digestibility was increased by extrusion. β-glucan loss was observed for extruded products compared to unextruded raw mixture. β-glucan loss was determined as 41,58 % for optimum extruded product compared to the pre-extrusion mixture.