Model sistemlerde antifriz protein kullanımının yeniden kristallenmeye ve bazı ısısal özelliklere etkisinin incelenmesi
Investigation for the effects of antifreeze proteins usage on ice recrystallization and some thermal properties
Yazar: CİHAN YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. ŞEBNEM TAVMAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Bölümü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Antifriz proteinler (AFP), spesifik buz yüzeylerine bağlanarak buzun yeniden kristallenmesini (recrystallization) engelleme, buz kristalinin şeklini ve boyutlarını kontrol edebilme yeteneğine sahip eşsiz proteinlerdir. Bu özellikleriyle AFP'ler özellikle dondurulmuş gıda maddeleri endüstrisi için önemli bir materyaldirler.Bu çalışmada; balıklardan elde edilen antifriz proteinlerin (AFPI, AFPIII ve AFGP) model sükroz çözeltilerinde ve endüstriyel dondurma örneklerinde, buz yeniden kristallenmesi üzerine ve sükroz çözeltilerinin ısısal özelliklerine olan etkileri araştırılmıştır.Yeniden kristallenmenin araştırıldığı denemelerde, deneysel planı oluşturmak için Design Expert 7.0 (Statease Inc.)yazılımı içerisindeki ?Mixture Design? (Karışım Dizaynı) kullanılmıştır. Örnekler dondurucu odasında -8°C sıcaklıkta yaklaşık olarak bir hafta depolanmıştır. Depolama süresi boyunca, AFP ilave edilen örneklerin ve kontrol örneklerinin buz kristal fotoğrafları dijital bir kamera ile çekilmiş ve gerekli hesaplamalar yardımıyla buz kristalleri ortalama eşdeğer çapları hesaplanmıştır. Elde edilen ortalama eşdeğer çapların depolama süresine göre değişimleri gözlemlenmiştir. Böylelikle eklenen AFP ve AFP karışımlarının buz yeniden kristallenmesi üzerine etkileri, model sükroz çözeltileri ve endüstriyel dondurma örnekleri için saptanmıştır.VIYeniden kristallenme denemeleri sonuçlarına göre; buz yeniden kristallenmesinin engellenmesi yönünde en iyi sinerji etkisini sağlayan AFP karışımının, 100 pmol/mL AFGP+50 pmol/mL AFPIII olduğu belirlenmiştir.AFP'lerin sükroz çözeltilerinin ısısal özellikleri üzerine olan etkileri Diferansiyel Tarama Kalorimetresi (Differential Scanning Calorimetry) (DSC) kullanılarak belirlenmiştir. Bu denemelerde, sükroz çözeltilerinin Camsı Geçiş Sıcaklığı (Glass Transition Temperature), Erime Sıcaklığı ve Erime Entalpi değerleri belirlenerek farklı konsantrasyonlarda ilave edilen AFP'lerin bu ısısal özelliklere olan etkileri araştırılmıştır.Yapılan DSC uygulama sonuçları incelendiğinde; AFP ilavesiyle elde edilen örneklerin camsı geçiş sıcaklıkları, saf sükroz çözeltisi örneklerine göre az da olsa daha düşük değerlerde saptanmıştır.Anahtar Kelimeler: Antifriz protein (AFP), yeniden kristallenme, camsı geçiş sıcaklığı, ısıl özellikler

Abstract:
Antifreeze proteins (AFP) are unique proteins which have the ability to inhibit ice recrystallization, control of ice crystal shape and size by binding on to the specific ice planes. With this property, AFPs are important materials especially for the frozen food products industry.In this study, effects of AFPs (AFPI, AFPIII and AFGP) which are isolated from fish, on ice recrystallization and thermal properties of sucrose solutions was investigated for model sucrose solutions and industrial scale produced ice cream samples.Mixture design in Design Expert 7.0 (Statease Inc.) software was used to create an experimental plan in the ice recrystallization experiments that are investigated. Samples were stored at -8°C in the freezing chamber for about one week. During storage time, photos of the ice crystals belong to control samples and samples with AFP addition were taken by a digital camera and mean value of ice crystals equivalent diameters were calculated. Change in mean value of ice crystals equivalent diameters against storage time was observed. In this way, effects of both AFP and different AFPs addition on the ice recrystallization were obtained for the model sucrose solutions and ice cream samples.VIIIAccording to the results of ice recrystallization experiments; the best synergistic effect provided by AFP mixture on the inhibition of ice recrystallization was determined with using of 100 pmol/mL AFGP+50 pmol/mL AFPIII combination.The effects of AFP on thermal properties of sucrose solutions were determined by using Differential Scanning Calorimetry (DSC). In these experiments, effects of adding in different concentrations of AFP on these thermal properties were searched by determining glass transition temperature, melting temperature and melting enthalpy values.When DSC application results were investigated; it was obtained that the glass transition temperatures of the samples after addition of AFPs have smaller values than temperatures in the control samples (pure sucrose solutions).Keywords: Antifreeze proteins, ice recrystallization, glass transition temperature, thermal properties.