Enkapsüle siyah havuç konsantresi ile renklendirilmiş fındık cipsi üretimi
Manufacturing of hazelnut chips colored with encapsulated black carrot concentrate
Yazar: GÖKHAN ZENGİN
Danışman: PROF. DR. HACER ÇOKLAR
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Doğal gıda = Natural food ; Fonksiyonel besinler = Functional foods ; Fındık unu = Hazelnut meal ; Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation

Özet:
Günümüzde değişen tüketici alışkanlıkları ile birlikte hazır gıdalara olan yönelim artmaktadır. Özelikle cips gibi atıştırmalık hazır gıdalar çocuklar ve gençler arasında tüketimi daha popüler olmakla birlikte yetişkinler arasında da tercih edilmeye başlanmış ve her yaş ve her kesim insanlar arasında beğeni ile tüketimi artmıştır. Cips üretiminde patates, mısır unu, buğday unu, pirinç, sebze kurusu gibi hammaddelerden yararlanılarak ve çeşitli ingradientler, çeşniler ve katkı maddeleri kullanımaktadır. Ayrıca bazı cipsler üretim yöntemlerine göre yüksek oranda yağ da ihtiva etmektedir. Cipslerin sahip olduğu enerji değerlerinin yüksekliği ile birlikte sağlık problemlerini de birlikte getirmiştir. Enerji değerlerinin yüksekliği kadar besleyici değerlerinin düşüklüğü cipslerin daha sağlıklı atıştırmalıklar haline dönüştürme gerekliliği ve arayışları ortaya çıkmıştır. Bundan dolayı mevcut cipslerin üretiminde daha sağlıklı hammaddeler kullanılması ve onların çeşitli bileşenlerle daha fonksiyonel hale getirilmesi zarurettir. Bu çalışma ile dünya üretiminin yaklaşık %75'ni sağlayan ve önemli ihraç tarım ürünlerimizden olan fındığın sahip olduğu zengin besin içeriklerinden dolayı cips üretiminde kullanılabilirliği, fındığın katma değerinin artırılması ve gam arabik ve maltodekstrin duvar materyali ile enkapsüle edilerek stabilitesi artırılmış siyah havuç antosiyaninleri ile antioksidan fitokimyasallarca zenginleştirilmesi amaçlanmıştır.
Bu çalışmada Fındık Araştırma Enstitüsünde yetiştirilen Çakıldak fındık çeşidi kullanılmıştır. Bu amaçla fırınlanmış fındıkların zarları ayrılmış ve öğütülerek un haline getirilmiştir. Ayrıca çalışmada kullanılan siyah havuç suyu konsantresi Targid A.Ş'nden, mısır unu ise lokal marketten temin edilmiştir. Cipslerin renklendirilmesinde kullanılan siyah havuç suyu konsantresi antosiyaninleri gam arabik ve maltodekstrin duvar materyali ile enkapsüle edilmiştir. Cips üretiminde %0, 30, 50 ve 70 fındık unu ve %2.5 oranında enkapsüle edilmiş toz siyah havuç suyu antosiyaninleri kullanılmıştır. Örnekler ambalajlanmış olarak 20 °C'de depolanmıştır. Enkapsüle edilmiş siyah havuç suyu antosiyaninlerinin SEM görüntülerine bakılmıştır. Depolama öncesi cips örneklerinde ham protein, ham yağ, kül, enerji değeri, makro ve mikro mineral dağılımı ve konsantrasyonları, toplam fenolik madde (TFM) ve toplam monomerik antosiyanin içerikleri, renk değerleri (L*, a*, b*, C* ve ho) DPPH radikal süpürme kapasitesine ve depolama sürecinde ise renk değerleri (L*, a*, b*, C* ve ho), toplam monomerik antosiyanin (TMA) içeriğine bakılmış ve TMA içeriğinin depolama süresi boyunca stabilitesi birinci derece kinetik modele göre hesaplanmıştır.
Çalışmamızda kullandığımız duvar materyalleri gam arabik ve maltodekstrin ile yapılan enkapsülasyon işlemi sonucunda GA için %99.31±0.05 ve MD için ise %97.65±0.17 olmak üzere yüksek düzeyde enkapsülasyon etkinliği elde edilmiştir. Artan fındık oranı ile birlikte cips örneklerinin %protein, %yağ, %kül, enerji değeri, belirlenen tüm makro ve mikro mineral miktarları, toplam fenolik madde miktarı ve DPPH radikal süpürme kapasitesi artmıştır. Siyah havuç konsantresi ilave edilen cips örneklerinin L* ve b* renk değeri düşerken a* değeri artmıştır. Gam arabik ile enkapsüle edilen cips örneklerinin toplam fenolik madde miktarı önemli seviyede yüksek bulunmuştur (p<0.01). Gam arabik ve maltodekstrin ile enkapsüle edilen cips örneklerinin DPPH radikal süpürme kapasitesi değerleri arasında istatistiksel olarak önemli bir farklılık bulunmamıştır (p>0.01). Depolama süresi boyunca, cipslere ilave edilen siyah havuç antosiyaninleri stabilitesinin enkapsülasyon ile birlikte arttığı ve en yüksek stabilitenin en düşük k hız sabitine sahip GA ile enkapsüle edilen siyah havuç antosiyanini eklenmiş %30 fındık unu içeren cips örneğinde olduğu belirlenmiştir.
Sonuç olarak, besleyici değerini artırmak ve fonksiyonel bir ürün elde etmek için kullanılan artan fındık oranı ve ilave edilen toz siyah havuç suyu ile birlikte cipsler besin öğeleri bakımından ve antosiyanin ve fenolik madde gibi antioksidan fitokimyasallarca zenginleşmiştir. Ayrıca enkapsülasyon ile cipslerdeki siyah havuç suyu antosiyaninlerinin depolama süresince stabiliteleri artmıştır.

Abstract:
With changing consumer habits today, there has been an increase in the preference for convenience foods, especially snacks like chips, which are becoming more popular among children and young people, as well as being favored by adults. This has led to a growing consumption of chips across all age groups. In chip production, raw materials such as potatoes, corn flour, wheat flour, rice, and dried vegetables are used, along with various ingredients, seasonings, and additives. Additionally, certain chips contain high levels of oil due to their production methods. The high energy values of chips have raised health concerns. The low nutritional values, as much as the high energy values, have driven a need to transform chips into healthier snacks. Therefore, it is essential to use healthier raw materials in existing chip production and enhance their functionality through various components. This study aims to utilize hazelnuts, a significant export agricultural product that constitutes approximately 75% of the world's production, in chip production due to their rich nutritional content. Additionally, the goal is to increase the added value of hazelnuts and to enrich the chips with antioxidant phytochemicals by using black carrot anthocyanins encapsulated with gum arabic and maltodextrin wall materials for enhanced stability.
In this study, the "Çakıldak" hazelnut variety, grown at the Hazelnut Research Institute, was used. The roasted hazelnuts were skinned, ground, and converted into flour. The black carrot juice concentrate used in the study was obtained from Targid Co. and the corn flour was sourced from a local market. The black carrot juice concentrate anthocyanins used to color the chips were encapsulated with gum arabic and maltodextrin wall materials. In chip production, hazelnut flour was used at 0%, 30%, 50%, and 70% ratios, along with 2.5% encapsulated powdered black carrot juice anthocyanins. Samples were packaged and stored at 20°C. The encapsulated black carrot juice anthocyanins were examined through SEM imaging. Before storage, the chips samples were analyzed for crude protein, crude fat, ash, energy value, macro and micro mineral distribution and concentrations, total phenolic content (TPC), total monomeric anthocyanin content, color values (L*, a*, b*, C*, and ho), and DPPH radical scavenging capacity. During storage, color values (L*, a*, b*, C*, and ho) and total monomeric anthocyanin (TMA) content were monitored, and the stability of TMA content throughout storage was calculated based on a first-order kinetic model.
The encapsulation process with gum arabic and maltodextrin resulted in high encapsulation efficiency, with 99.31±0.05% for GA and 97.65±0.17% for MD. As the hazelnut ratio increased, the %protein, %fat, %ash, energy value, all determined macro and micro mineral quantities, total phenolic content, and DPPH radical scavenging capacity of the chip samples also increased. For the chips samples with added black carrot concentrate, L* and b* color values decreased while a* values increased. The total phenolic content of the chips encapsulated with gum arabic was found to be significantly higher (p<0.01). There was no statistically significant difference in DPPH radical scavenging capacity between the chips encapsulated with gum arabic and maltodextrin (p>0.01). The stability of the black carrot anthocyanins added to the chips increased with encapsulation during storage, with the highest stability observed in the chips containing 30% hazelnut flour encapsulated with GA, which had the lowest k rate constant.
In conclusion, the increased hazelnut ratio and added powdered black carrot juice enriched the chips in terms of nutrients and antioxidant phytochemicals such as anthocyanins and phenolic compounds, creating a functional product with enhanced nutritional value. Additionally, encapsulation process increased the stability of black carrot juice anthocyanins in the chips throughout storage.