Farklı dondurma ve çözündürme metotlarının nar tanelerinin fiziksel ve antioksidan özellikleri üzerine etkisi
Different freezing and thawing methods effect on antioxidant and physical properties of pomegranate
Yazar: YASEMİN ŞENGÜL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FATMA EBRU FIRATLIGİL DURMUŞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Nar meyvesi içerdiği bileşenlerle insan beslenmesinde önemli yeri olan fonksiyonel bir gıdadır. Fenolik bileşenler ve polifenoller antioksidan aktiviteleri nedeniyle önemli antimutajenik ve antikanserojenik özelliklere sahip olup kalp ve damar hastalıklarına karşı da koruyucu etkilere sahiptir. Narın bu önemli bileşenleri ve bileşenlerinin yüksek antioksidan aktivitesi nar, nar ürünleri ve nardan elde edilen meyve sularına olan ilgiyi son yıllarda arttırmıştır. 
Dondurarak muhafaza meyvelerin, aroma ve besinsel değerinden uzun sureli yararlanmamızı sağlayan metotlardan biridir. Dondurarak muhafazanın amacıdepolama süresince kimyasal, biyokimyasal ve mikrobiyolojik reaksiyonları ya tümden durdurulmakta ya da en azaindirmektir. Dondurma işlemi sırasındaki narınfiziksel ve antioksidan özelliklerinin değişimi ile ilgili yapılan çalışmalar oldukça sınırlı ve yetersizdir.
Bu çalışmanın temel amacı hızlı (IQF) ve yavaş (ev tipi) dondurulan nar tanelerinin depolanarak farklı çözündürme (MW, oda sıcaklığı, dolap sıcaklığı ve sıcak suya daldıma) yöntemleri uygulaması ile ürünün fiziksel ve antioksidan özelliklerinde görülen değişimlerin incelenmesidir. Ayrıca ürünün besinsel ve fiziksel özelliklerinde depolama süresinin etkisi değerlendirilmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda ürünün görünüş ve besinsel özelliklerinin en iyi korunduğu dondurma ve çözündürme yöntemlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Su sızması miktarı için elde edilen sonuçlar; ev tipi dondurulmuş nar tanelerinde çözündürme işlemi sonrası su sızması miktarı % 10.6-24.3 arasında, IQF yöntemi ile dondurulmuş örneklerde ise bu değerler %12.4-21.8 arasında değişkenlik göstermektedir. İlk aydan sonra ev tipi dondurulmuş nar tanelerinde daha yüksek su sızması değerleri görülmüştür. Her iki dondurma yönteminde de en yüksek su sızması değeri sıcak su ile çözündürülmüş örneklerde belirlenmiştir. MW ile çözündürme yöntemi ise ürünün dokusal özelliklerinin korunması için en uygun yöntem olarak belirlenmiştir. 1. ve 8. ay sonuçlarını dikkate alarak su sızması miktarında en fazla değişim oda sıcaklığında çözünen örneklerde belirlenmiştir.
 Suda çözünen kuru madde miktarı (brix) değerleri ev tipi ve IQF yöntemi ile dondurulmuş nar tanelerinde 1.ay yüksek belirlenmiş iken depolama süresi boyunca bu değerlerde azalmalar görülmüştür. Ev tipi dondurulmuş örneklerde brix değerleri %16.2-18.7, IQF dondurulmuş örnekler ise %15.0-17.3 arasında değişim gösterdiği belirlenmiştir. Yavaş dondurulan örneklerde hızlı dondurulan örnekler göre daha yüksek sonuçlar bulunmuştur.  Depolama süresi sonunda en yüksek brix değeri dolap sıcaklığında çözünmüş örneklerde görülmüştür. Depolama süresince ürün brix değerlerinde 5.aydan sonra azalmalar belirlenmiştir.
Titrasyon asitliği ve pH sonuçlarına göre; ev tipi ve IQF dondurulmuş nar tanelerinde depolama süresi boyunca pH değerleri 2.2-3.3 değerleri arasında değişkenlik göstermiştir. Titrasyon asitliği ise ev tipi dondurma yönteminde %11.3-13.7, IQF dondurulmuş üründe %10.2-12.7 değerleri arasında belirlenmiştir. Depolama süresince nar tanelerinin pH değerlerinde azalmalar görülmüşken titrasyon asitliğinde artışlar tespit edilmiştir. Nar tanelerinden elde edilen pH ve titrasyon asitliği sonuçlarına uygulanan farklı dondurma ve çözündürme yöntemlerinin etkisi olmadığı belirlenmiştir.
Çözündürme işlemi uygulanmamış nar tanelerinde belirlenen ortalama renk parlaklığının göstergesi olan L, kırmızı rengin göstergesi olan a ve sarı renk göstergesi olan b değerleri ise IQF yöntemi uygulanan örneklerde sırası ile 21.4, 16.7 ve -2.6; ev tipi dondurulmuş örneklerde ise bu değerler 20.2, 15.3 ve -2.9 bulunmuştur. Dondurulmuş nar tanelerinde belirlenen renk değerlerinin; L değerleri 20.3-29.1, a değerleri 15.9-29.7, b değerleri ise -0.1 ile -7.9 arasında değiştiği görülmüştür. Dondurma metotları incelendiğinde 1. ay IQF dondurulan örneklerde yüksek değerler görülmüşken 8. ay ev tipi dondurulan örneklerin renk değerleri daha yüksektir. Dondurulan nar tanelerinin çözündürmesinden sonra L ve a değerlerinde artış belirlenmiştir. Ev tipi ve IQF dondurulan örneklerde çözündürme işlemi sonrasında elde edilen 5 ve 8. aylar arasında L ve a değerlerinde artış belirlenmiştir. 
Depolama süresi boyunca nar tanelerinin toplam fenolik madde miktarı IQF dondurulmuş örneklerde 258.5-136.1 mg GAE/100 g meyve, ev tipi dondurulmuş örneklerde ise 300.6-152.6 mg GAE/100 g meyve değerleri arasında değişkenlik gösterdiği belirlenmiştir. Dondurulmuş örneklerin 1. ve 8.ay sonuçlarını incelediğimizde de toplam fenolik madde miktarı sıcak suda çözünen örneklerde görülmüştür. Depolama süresi sonunda toplam fenolik miktarlarında elde edilen % değişimler ev tipi ve IQF yöntemi ile dondurulmuş örneklerin çözündürme işlemi uygulanmamış kontrol gruplarında artış görülmüşken çözündürme işlemi uygulanmış nar tanelerinde ise azalma belirlenmiştir. IQF dondurulan nar tanelerinin toplam fenolik madde miktarlarında kontrol grubunda %44 oranında artış, MW çözünenlerde % 12, oda sıcaklığında %24, dolap sıcaklığında %24 ve sıcak su ile çözünen örneklerde %8.5 oranında azalma görülmüştür. Ev tipi dondurulmuş nar örneklerinin 8.ay sonunda toplam fenolik madde miktarlarında belirlenen % değişimler incelendiğinde ise çözündürme işlemi uygulanmayan kontrol grubunda %30 oranında artış, MW çözünenlerde %6, oda sıcaklığında %24, dolap sıcaklığında %5 ve sıcak su ile çözünen örneklerde %23 oranında azalma belirlenmiştir. Her iki dondurma yönteminde uygulanan çözündürme yöntemleri inceleniğinde depolama süresi boyunca en fazla değişim oda sıcaklığında çözünmüş örneklerde görülmüştür.
Depolama süresi boyunca nar tanelerinin toplam flavonoid madde miktarı IQF dondurulmuş örneklerde 74.8-19.0 mg KE/100 g nar, ev tipi dondurulmuş örneklerde ise 62.5-33.9 mg KE/100 g nar değerleri arasında değişkenlik gösterdiği belirlenmiştir. MW uygulaması ile çözündürülmüş örneklerde toplam flavonoid miktarı daha yüksek belirlenmiştir. Depolama süresince elde edilen sonuçlardaki % değişimler 1. ve 8.ay örneklerinde belirlenen toplam flavonoid madde miktarlarından yaralanılarak hesaplanmıştır. IQF dondurulan nar tanelerinde toplam flavonoid madde miktarları incelendiğinde kontrol grubunda %35, MW' de % 33, oda sıcaklığında %44, dolap sıcaklığında %26 ve sıcak su ile çözünen örneklerde %33 oranında azalma görülmüştür. Ev tipi dondurulmuş nar tanelerinde belirlenen toplam flavonoid miktarlarındaki % değişimler ise kontrol grubunda %16, MW çözünenlerde %12, oda sıcaklığında %25, dolap sıcaklığında %8.5 ve sıcak su ile çözünen örneklerde %27 oranında azalma olarak tespit edilmiştir. 
Toplam antioksidan kapasiteleri CUPRAC, DPPH ve ABTS metotları ile çözündürme işlemi uygulanmamış nar tanelerinde IQF dondurulmuş örnekler için sırası ile 1047.3 mg TE/100 g nar tanesi, 426.2 mg TE/100 g nar tanesi ve 471.8 mg TE/100 g nar tanesi, ev tipi dondurulmuş örnekler için ise 1107.4 mg TE/100 g nar tanesi, 629.4 mg TE/100 g nar tanesi ve 805.6 mg TE/100 g nar tanesi olarak bulunmuştur. Uygulanan üç farklı antioksidan kapasitesi belirleme yöntemleri arasında CUPRAC analizinde en yüksek değerler görülmüştür. Depolama süresi boyunca ev tipi dondurulmuş nar tanelerinde daha yüksek antioksidan kapasitesi sonuçları bulunmuştur. Depolma süresince örneklerin toplam antioksidan kapasitesi değerlerinde azalış gözlemlenmiştir. Dondurulmuş ve çözündürülmüş nar tanelerinde depolamanın 5.ve 6. aylarında antioksidan kapasitesi ve fenolik bileşen miktarlarında ani değişimler gözlenmiştir.
HPLC ile belirlenen fenolik bileşen profilleri gallik asit, siyanin 3,5-glukozit, siyanidin 3-O glukozit, delfin 3,5-O diglukozit, pelargonidin 3,5-O diglukozit ve pelargonidin 3-glukozit IQF ve ev tipi dondurulumuş tüm nar tanelerinde bulunmuştur. Siyanin 3,5-glukozit ev tipi ve IQF dondurulan örneklerde en fazla belirlenen antosiyanindir.

Abstract:
Pomegranate with its components is a functional food having an important role in human nutrition. Phenolic compounds and polyphenols have important antimutagenic and anticarcinogenic properties due to their antioxidant activity. Moreover, they have protective effects against cardiovascular diseases. High levels of phenolic compounds available in pomegranate and their high antioxidant activity have increased the interest to pomegranate and its products, especially juices obtained from pomegranate in the last years.
Freezing is one of the most important methods for retaining fruits quality during long-term storage. Its main objective is the inactivation of the enzymes, chemical and biochemical reactions responsible for the deterioration reactions during frozen storage. The intensity of this treatment has to assure the enzymatic inactivation while minimasing the possible negative effects of heat on product quality, such as degradation of texture, and vitamins and colour changes. There is limited research related to change of the physical and antioxidant properties of pomegranate during freezing.
Firstly, the present study aimed at investigating the effects of different freezingand thawing conditions on physical (drip loss, acidity, pH, colour, total soluble solid) and antioxidative (total phenolic content, total flavovoid content and total antioxidant capacity) properties of pomegranate arils. For this purpose pomegranate arils were frozen at -20°C (slow freezing) and using the IQF (quick freezing) and thawing at room temperature, refrigerator temperature, in a microwave oven and at ambient temperature of +55°C. Secondly the effect of long-term storage was investigated on nutritional and physical properties of pomegranate arils and as the result of this study and as the result of this thesis the best freezing and thawing method was determined.
The results obtained for drip loss analysis showed that, drip loss of the conventionally frozen pomegranate arils varied between %10.6-24.3 and IQF frozen pomegranate arils varied between %12.4-21.8. Conventionally frozen pomegranate arils had higher drip loss content after thawing than IQF frozen samples after the first month. In both freezing methods, the highestdrip loss value was determined in samples was dissolved in hot water and MW was the best method to preserve the textural properties of the pomegranate arils. Maximum change in drip loss value was determined the sample dissolved at room temperature during long-term storage.
The results obtained for total soluble solid (brix) analysis showed that, brix for slow frozen pomegranate arils varied between %16.2-18.7 and quick frozen pomegranate arils varied between %15.0-17.3. Slow frozen pomegranate arils had higher brix value than quick frozen samples. In both freezing methods, the highest brix values were determined in samples were dissolved at refrigerator temperature. Brix values in slow and quick frozen pomegranate arils were high in the first month even though a decrease was seen after the fifth month of storage time.
pH values ranged between 2.2-3.3 for slow and quick frozen pomegranate arils during long-term storage. Titrable acidity values of slow frozen pomegranate arils were measured to range between 11.3-13.7 and quick frozen samples were measured to range between 10.2-12.7. Quick frozen samples had lower titratable acidity value than slow frozen samples. While pH values were decreased, titratable acidity values were increased during storage time of pomegranate arils. The amount of titrable acidity values for slow freezing and quick freezing were approximately similar.
Lightness (L), redness (a) and yellowness (b) were determined for unsolved slow and quick frozen pomegranate arils. The values for slow frozen samples were 20.2, 15.3, -2.9 and 21.4, 16.7, -2.6 for quick frozen samples. Thawed samples exhibited L values ranging from 20.3 to 29.1, a values ranging from15.9 to 29.7 and b values ranging from -0.1 to -7.9 units. First month of storage the colour analysis results obtained from quick frozen were higher than slow frozen but at the end of long-term storage slow freezing results were higher. L and a values were increased after thawing.The L and a values for the samples frozen by two methods increased between 5 and 8 months of storage.
According to changes during long-term storage total phenolic content for slow frozen and unsolved samples were measured to range between 300.6-152.6 mg GAE/100 g pomegranate arils and quick frozen samples were measured to range between 258.5-136.1 mg GAE/100 g pomegranate arils. Slow frozen pomegranate arils had higher total phenolic content than quick frozen samples. In both freezing methods, the highest total phenolic content was determined in samples were dissolved in hot water. Depending on the time of storage analyzed, for conventionaly frozen samples total phenolic content suffered a increase of 30% in control group compared with total phenolic content of the first day sample, a decrease of 6% in sample thawed with MW, a decrease of 24% in sample thawed at room temperature, a decrease of 5% in sample thawed at refrigerator temperature, a decrease of 23% in sample thawed in hot water compared with control group. Total phenolic content of IQF frozen samples suffered a increase of 44% in control group compared with total phenolic content of the first day sample, a decrease of 12% in sample thawed with MW, a decrease of 24% in sample thawed at room temperature, a decrease of 24% in sample thawed at refrigerator temperature, a decrease of 8.5% in sample thawed in hot water compared with control group. Maximum change in total phenolic content was determined the sample dissolved at room temperature during long-term storage.
The results obtained for total flavonoid content showed that, total flavonoid content of the conventionally frozen pomegranate arils varied between %10.6-24.3 and IQF frozen pomegranate arils varied between %12.4-21.8 during long-term storage. In both freezing methods, the highest total flavonoid content was determined in samples were thawed with MW. Depending on the time of storage analyzed, for conventionaly frozen samples total phenolic content suffered a decrease of 16% in control group compared with total phenolic content of the first day sample, a decrease of 12% in sample thawed with MW, a decrease of 25% in sample thawed at room temperature, a decrease of 8.5% in sample thawed at refrigerator temperature, a decrease of 27% in sample thawed in hot water compared with control group. Total flavonoid content of IQF frozen samples suffered a decrease of 35% in control group compared with total flavonoid content of the first day sample, a decrease of 33% in sample thawed with MW, a decrease of 44% in sample thawed at room temperature,
a decrease of 26% in sample thawed at refrigerator temperature, a decrease of 33% in sample thawed in hot water compared with control group.
Among all three different antioxidant capacity methods performed in this study (ABTS, DPPH, and CUPRAC), CUPRAC assay provided the highest values for all frozen samples. Total antioxidant capacity in slow frozen and unsolved first day pomegranate aril was 1107.4 mgTE/100 g fresh fruit for CUPRAC, 629.4 mgTE/100 g fresh fruit for DPPH, 805.6 mgTE/100 g fresh fruit for ABTS and for quick frozen sample total antioxidant capacity was 1047.3 mgTE/100 g fresh fruit for CUPRAC, 426.2 mgTE/100 g fresh fruit for DPPH, 471.8 mgTE/100 g fresh fruit for ABTS. Slow frozen pomegranate arils had higher total phenolic content than quick frozen samples for three antioxidant capacity methods. Depending on the time of storaged, for all frozen samples total antioxidant capacity suffered a decrease of compared with total antioxidant capacity of control group. The antioxidant capacity, total phenolic content and total flavonoid content for the all frozen and thawing samples changed between 5 and 6 months of storage.
As a result of phenolic profiling by HPLC analysis, gallic acid, cyanin 3,5-glucoside, cynidin 3-O glucoside, dolphin 3,5 glucoside, pelargonidin 3,5-O diglucoside and pelargonidin 3-glucoside were found for all samples including slow and quick frozen products. Cyanin 3,5-glucoside was found the highest anthocyanin components for all frozen and thawing pomegranate arils.