Çoklu emülsiyon yapıların dizaynı ve potansiyel gıda  uygulamaları
Design of multiple emulsion structures and potential food applications
Yazar: HÜLYA İLYASOĞLU BÜYÜKKESTELLİ
Danışman: PROF. DR. SEDEF NEHİR EL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Çoklu emülsiyonların, sağlıklı gıda üretiminde yağ içeriğinin azaltılması, yağ asidi profilinin geliştirilmesi, fonksiyonel bileşenlerin enkapsülasyonu ve tat yoğunluğunu arttırarak gıdaların şeker/tuz içeriklerininin azaltılması gibi potansiyel uygulama alanları bulunmaktadır. Bu çalışmada, tuzluluk ve tatlılık algısını arttırmak ve demir mineralinin enkapsülasyonu amacıyla üç farklı özellikte çoklu emülsiyon sistemleri tasarlanmış ve karakterize edilmiştir.
Çalışmada, öncelikle çoklu emülsiyonu oluşturacak olan tekli emülsiyonun stabilitesi üzerine çalışılmıştır. Tatlılık ve tuzluluk algısını arttırmak üzere hazırlanacak olan tekli emülsiyonlar faz ayrılması açısından, demir enkapsülasyonu amacıyla hazırlanacak olan tekli emülsiyon da oksidatif stabilite açısından incelenmiştir. Tat algısını arttırmak üzere hazırlanan tekli emülsiyonlarda lipofilik emülgatör (PGPR) konsantrasyonunın, su fazı içeriğinin ve yağ: su fazı oranının stabilite üzerine etkisi incelenmiş ve stabil tekli emülsiyon hazırlanmasında ağırlıkça % 4 konsantrasyonunda PGPR, 60:40 yağ: su fazı oranı ve magnezyum klorür içeren su fazı etkili bulunmuştur. Demir enkapsülasyonu için hazırlanan tekli emülsiyonda da yapıya peyniraltı suyu protein ilavesinin, oksidasyon stabilitesini önemli ölçüde arttırdığı saptanmıştır (p<0.05).
Çalışmada hazırlanmış olan çoklu emülsiyonlar, ağırlıkça üç farklı dış su fazı: tekli emülsiyon oranında hazırlanmış ve emülsiyonlar damlacık boyutu, mikroyapı, reoloji, kremleşme stabilitesi, enkapsülasyon verimliliği, in vitro lipid hidrolizi, demir biyoerişilebilirliği açısından değerlendirilmiştir. Elde edilen tüm emülsiyonlarda dış su fazı: tekli emülsiyon oranının damlacık büyüklüğünü ve viskoziteyi etkilediği belirlenmiştir (p< 0,05). Dış su fazı: tekli emülsiyon oranı 60:40 olan ikili emülsiyonlarda viskozite değeri en yüksek, damlacık boyutu da en düşük bulunmuştur. Tatlılık algısını arttırmak üzere hazırlanan ikili emülsiyonlarda dış su fazı: tekli emülsiyon oranının lipit hidrolizi üzerinde etkisi olmadığı belirlenmiştir. Demir biyoerişebilirliğinin dış su fazı oranı arttıkça azaldığı, enkapsülasyon verimliliğinin ise arttığı saptanmıştır. Tuzluluk ve tatlılık algısını artırmak üzere hazırlanan ikili emülsiyonlar, aynı miktarda tuz ve şeker içeren tekli emülsiyonlardan duyusal olarak farklı bulunmuştur (p< 0,05).  Tuz içeren çoklu emülsiyon tekli emülsiyona kıyasla katılımcıların % 68'i tarafından daha tuzlu, şeker içeren emülsiyon ise katılımcıların % 75'i tarafından daha tatlı bulunmuştur. 
Bu çalışmadan elde edilen veriler, gıdaların tat yoğunluğunu arttırarak tuz ve şeker içeriklerininin azaltılmasına ve demir bileşiğininin enkapsülasyonu ile biyoerilişebiliğinin arttırılmasına olanak sağlayan çoklu emülsiyon sistemlerininin tasarlanması için önem taşımaktadır.

Abstract:
Possible application of double emulsions in the healthy food production include reducing fat content, improving fat acid profile, encapsulation of functional components, and reducing sugar / salt content of foods by increasing perception of taste intensity. In this study, three different emulsion systems for enhancing the saltiness, sweetness perception and encapsulating the iron component were designed and characterized.
In the study, briefly the stability of the single emulsions, which will form the multiple emulsions, was studied. The primary emulsions to be prepared to increase sweetness and salinity perception was examined in terms of phase separation and the primary emulsion to be prepared for iron encapsulation was also examined for oxidative stability. The effect of lipophilic emulsifier (PGPR) concentration, water phase composition and oil: water phase ratio on stability was investigated in the emulsions prepared to increase the taste perception; PGPR in a concentration of 4% by weight, water phase ratio of 60:40 oil: water phase ratio and magnesium chloride content in internal aqueous phase was found effective in the preparation stabile primary emulsion. For the primary emulsion prepared for iron encapsulation, it was also found that addition of whey protein isolate to emulsions was significantly increased the oxidation stability (p <0.05).
In the study, the multiple emulsions were prepared with three different external water phases: single emulsion ratio and the emulsions were evaluated in terms of droplet size, microstructure, rheology, in vitro lipid digestibility, iron bioavailability. It was determined that the ratio of external aqueous phase: single emulsion has effect on the droplet size and viscosity of all emulsions obtained (p <0.05). The emulsion with a 60:40 ratio had the highest viscosity value and the lowest droplet size. It was determined that the ratio of external water phase to single emulsion had no effect on lipid hydrolysis of double emulsions prepared to increase taste perception. Iron bioavailability decreased with increasing external water phase ratio while encapsulation efficiency increased. The multiple emulsions prepared to increase the saltiness and sweetness preception were found different from the primary emulsions containing the same salt and sugar amount at the level of p <0,001. Sixty-eight percent and 75 % of the participants  found the multiple emulsions more salty  and sweety compared to the single emulsions, respectively.
The information obtained from this study is important in that it allows for the design of multiple emulsion systems that enhance the tase of foods to reduce salt and sugar content and encapsulate iron with high encapsulation efficiency and bioaccessibility.