Fonksiyonel puding üretimi
Production of functional pudding
Yazar: MELİS AK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİBEL YİĞİTARSLAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Fonksiyonel besinler = Functional foods ; Modelleme = Modelling ; Optimizasyon = Optimization ; Özütleme = Extraction

Özet:
Canlı vücudunun savunma mekanizması olan bağışıklık sistemi, metabolik bir sistem olmasına rağmen dışarıdan yapılacak takviyeler ile güçlendirilebilmektedir. Günümüzde değişen çevresel ve psikolojik etkiler insanlarda serbest radikal oluşumuna bağlı oksidatif stresi meydana getirmekte ve hastalıklara neden olmaktadır. Bu etkiyi ortadan kaldırmak için bitkisel materyallerin ekstraksiyonu sonucu elde edilen antioksidanlar kullanılmaktadır. Günlük yaşantıda tüketilen besinlerin birçoğu yüksek antioksidan içeriğe sahiptir ancak kişinin bağışıklık sistemini desteklemeye yetecek kadar yüksek miktarına ulaşmak için antioksidan içeriği zenginleştirilmiş yeni gıda ürünlerine ihtiyaç duyulmaktadır.

Bu tez çalışmasında, yüksek antioksidan içeriğe sahip olduğu bilinen buğday çimi tozu, zerdeçal, karadut ve vişne materyallerinden yararlanılarak oluşturulan puding prototiplerinin üretimi, bileşenlerinin optimizasyonu ve pişirilmesinin modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla öncelikle buğday çimi tozu ve zerdeçala klasik ekstraksiyon işlemi uygulanmış ve elde edilen ekstraktların toplam fenolik madde ve indirgen şeker analizleri yapılmıştır. Ekstraksiyon verimine etki eden parametrelerin 40 ℃, 30 dakika, 90 rpm karıştırma hızı ve 1/40 g katı madde/çözücü miktarı olarak seçilmesi ise kısa süre, düşük sıcaklık ve minimum materyal ile doğal bitkisel içeriklerin ekstrakte edilebilirliğini göstermektedir. Karadut ve vişne bazlı pudinglerin üretiminde ise ekstrakt yerine bitki suları kullanılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, optimum koşullarda üretilen buğday çimi tozu, zerdeçal, karadut ve vişneden elde edilen ekstrakt ve bitki sularının sırası ile toplam fenolik madde miktarı 45,15 µg/ml, 19,749 µg/ml, 300,3015 µg/ml ve 20,832 µg/ml, indirgen şeker miktarları ise 45,6356 mg/ml, 17,0415 mg/ml, 21,9555 mg/ml ve 59,926 mg/ml olarak belirlenmiştir. Bu bilgilerle, günlük alınması gereken antioksidan miktarını sağlayan ekstrakt ve bitki sularının hacimleri hesaplanmıştır.

Puding bileşenlerinin Box-Behnken deney tasarımı ile çoklu optimizasyonu yapılmıştır. Kuadratik model ile ifade edilen yüzey grafikleri doğrultusunda optimum değerleri; buğday çimli, karadutlu ve vişneli puding için puding için 12 gram jelatin, 1,5 adet tatlandırıcı ve 100/100 ml süt/ml özüt, zerdeçallı puding için ise 16 gram jelatin 1,5 adet tatlandırıcı ve 130/70 ml süt/ml özüt olarak belirlenmiştir.

Puding numunelerinin pişirilmesinin modellenmesi sürecinde ilk olarak boş kabın pişirilmesi modellenmiş ve bu model eşitliği ile ısı iletim katsayısı hesaplanmıştır. Bir sonraki adımda su dolu kabın modellemesi yapılarak, ısı iletim hızı belirlenmiştir. Son olarak elde edilen tüm bu sonuçlar ile puding pişirme prosesine ait model denkliği türetilmiştir. Elde edilen denklikler, yapılan sıcaklık ölçümleri ile doğrulanmıştır.

Müşteri kabulünün incelenmesi için on beş kişilik panelist grubuna herbir puding örneği için sıralama testi analizi yaptırılmıştır. Bu analiz sonucunda renk, tat ve koku bakımından tercih edilebilirliğinin az olduğu görülen buğday çimli puding çıkartılarak kalan üç puding numunesi HPLC analizine gönderilmiştir. Ölçümleri yapılan; zerdeçallı puding içeriğinde 10,4 µg/g gallik asit, 0,2 mg/g glikoz ve 0,2 mg/g fruktoz, karadutlu puding içeriğinde 26,9 µg/g gallik asit, 0,2 µg/g rutin, 5,4 mg/g glikoz ve 4,8 mg/g fruktoz, vişneli puding içeriğinde ise 19,5 µg/g gallik asit, 6,1 µg/g klorojenik asit, 10,4 mg/g glikoz ve 8,5 mg/g fruktoz tespit edilmiştir.

Bu tez ile üretilen puding numuneleri, bireylerin günlük antioksidan ihtiyacını karşılamasına yardımcı olacak ve bunun yanı sıra farklı fenolik bileşenlerin vücuda alınmasını sağlayacaktır. Özellikle vişneli pudingin renk açısından kız çocuklarının beğenisini kazanan destekleyici bir gıda ürünü olacağı sonucuna varılmıştır. Pudinglerin, bitkisel materyallere yeni kullanım alanı açarak çiftçilere bu bitkisel kaynakları daha fazla üretim yapmaları için ek bir neden oluşturacağı düşünülmektedir. Ayrıca bu çalışma ile fonksiyonel gıda pazarında henüz yeri olmayan ülkemizin pazar içerisinde önemli bir yer edinmesine de destek olunacağı öngörülmektedir.

Abstract:
Although the immune system, which is the defense mechanism of the living body, is a metabolic system, it can be strengthened by external supplements. Today, changing environmental and psychological effects cause oxidative stress due to free radical formation in humans, and they cause diseases. To eliminate this effect, antioxidants obtained as a result of the extraction of herbal materials are used. Many of the foods consumed in daily life have antioxidant content, but new food products with enriched antioxidant content are needed to reach a high enough amount to support the immune system of the person. In this thesis, the production of pudding prototypes created by using wheatgrass powder, turmeric, black mulberry and cherry materials, which are known to have high antioxidant content, optimization of the components and modeling of the cooking of them were carried out.

For this purpose, firstly, classical extraction process was applied to wheatgrass powder and turmeric, and total phenolic content and reducing sugar analyzes of the obtained extracts were made. Choosing the parameters affecting the extraction efficiency as 40 ℃, 30 minutes, 90 rpm stirring speed and 1/40 g solids/solvent amount shows the extractability of natural herbal ingredients with short time, low temperature and minimum material. In the production of black mulberry and cherry based puddings, plant juices were used instead of extracts. As a result of the analyzes, the total phenolic content of wheatgrass powder, extracts and plant juices obtained from turmeric, black mulberry and cherry produced under optimum conditions was 45.15 µg/ml, 19.749 µg/ml, 300.3015 µg/ml and 20.832 µg/ml; and reducing sugar amounts were determined as 45.6356 mg/ml, 17.0415 mg/ml, 21.9555 mg/ml and 59.926 mg/ml, respectively. The volumes of the extract and plant juices, which provide the daily amount of antioxidants to be taken, were calculated from this knowledge.

Multiple optimizations of pudding components were realized by using Box-Behnken experimental design. Optimum values in line with the surface graphics expressed by the quadratic model was as follows: 12 grams of gelatin, 1.5 pieces of sweetener and 100/100 ml-milk/ml-extract for pudding made up of wheatgrass, black mulberry and cherry, 16 grams of gelatin, 1.5 pieces of sweetener and 130/70 ml-milk/ml-extract for pudding made up of turmeric. 

In the process of modeling the cooking of the pudding samples, the cooking period of the empty container was modeled first and from that model equation the heat conduction coefficient was calculated. In the next step, the heat conduction rate was determined by modeling the cooking process of the container filled with water. Finally, in line with the optimum values of pudding contents, the model equivalence of the pudding cooking process was derived. Obtained equations were confirmed by temperature measurements obtained via experimental period. 

In order to examine consumer acceptance, a sequencing test analysis was performed for each pudding sample in a group of fifteen panelists. As a result of this analysis, wheatgrass pudding, which was found to be less preferable in terms of color, taste and smell, was removed and the remaining three pudding samples analyzed by HPLC. It was found that turmeric pudding contained 10.4 µg/g gallic acid, 0.2 mg/g glucose and 0.2 mg/g fructose, black mulberry pudding contained 26.9 µg/g gallic acid, 0.2 µg/g rutin, 5.4 mg/g glucose and 4.8 mg/g fructose. Cherry pudding contained 19.5 µg/g gallic acid, 6.1 µg/g chlorogenic acid, 10.4 mg/g glucose and 8.5 mg/g fructose.

The pudding samples produced with this thesis will help individuals meet their daily antioxidant needs and will also ensure that different phenolic components are taken into the body. It has been concluded that the cherry pudding in particular will be a supportive food product that is appreciated by girls in terms of color. It is thought that puddings will open up new uses for plant materials and create an additional reason for farmers to produce more of these plant sources. In addition, it is anticipated that this study will support our country, which does not yet have a place in the functional food market, to gain an important place in the market.