Fındık yağının oksidatif stabilitesi: Yağın kalitatif ve kinetik parametreleri üzerine antioksidanların etkileri
Oxidative stability of hazelnut oil: Effects of antioxidants on the qualitative and kinetic parameters of the oil
Yazar: ÖZGE GÜLMEZ
Danışman: DOÇ. DR. SELİN ŞAHİN SEVGİLİ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Fındık yağı = Hazelnut oil ; Kalitatif özellikler = Qualitative properties ; Kinetik parametreler = Kinetic parameters ; Oksidatif stabilite = Oxidative stability ; Yağ endüstrisi = Oil industry

Özet:
Yağ endüstrisinde ürün kalitesini etkileyen en önemli sorunlardan birisi lipid oksidasyonudur. Lipid oksidasyonunun kinetik ve termodinamik özellikleri uygun şekilde anlaşılırsa, gıda ürünlerinin formülasyonu, bir gıda sisteminde mevcut olan yağın kalitesini arttırmak ve istenmeyen bozunma ürünlerinin görünümünü azaltmak için ayarlanabilir.  Bu çalışmada, fındık yağı Rancimat yöntemi ile dört farklı sıcaklıkta (110, 120, 130 ve 140 ºC) hızlandırılmış koşullar altında oksitlenmiştir. Lipid oksidasyonunun kinetik parametrelerini belirlemek, yağın kökenini ayırt etmek, yağlardaki farklılıkları ve benzerlikleri karakterize etmek açısından önemlidir. Dolayısıyla katkısız ve çeşitli sentetik ve doğal antioksidanlar ile zenginleştirilmiş fındık yağlarında hızlandırılmış koşullarda meydana gelen oksidasyona ait kinetik veriler elde edilmiştir. Ayrıca, yağın oksidatif stabilitesi için aktivasyon enerjisi, entalpi ve entropi gibi termodinamik parametreleri de tayin edilmiştir.  Oksidasyon reaksiyonunun sıcaklık bağımlılığı Arrhenius denklemiyle ifade edilmiştir.  Fındık yağının oksidatif kararlılığı için reaksiyon hız sabiti (k), aktivasyon enerjisi (Ea), entalpi değişimi (∆H++), entropi değişimi (∆S++) ve Gibbs serbest enerjisi (∆G++) Arrhenius ve Aktifleşmiş Kompleks yaklaşımlarına göre hesaplanmıştır.  
Diğer taraftan, gıda endüstrisinde bilinen bu kalite problemi antioksidanlar gibi katkı maddeleri ile elimine edilebilmektedirler. Sağlığa olan etkileri hala kanıtlanmamış olduğu halde, bütillenmiş hidroksi toluen (BHT) ve tersiyer butil hidrokinon (TBHQ) sıkça kullanılan sentetik antioksidanlardır. Bu nedenle, fenolik bileşikler, karotenoidler, tokoferoller, pigmentler, vitaminler ve bitkisel ekstraktlar dahil olmak üzere fitokimyasal maddeler gibi doğal kaynaklardan türetilmiş katkı maddeleri uygulamasına giderek daha fazla ilgi söz konusudur. Bu çalışmada fındık yağı oksidatif stabilite ve antioksidan aktivite parametrelerine göre de değerlendirilmiştir. Söz konusu yağ gallik asit, β-karoten, gallik asit ve β-karoten karışımı ve zeytin yaprağı ekstraktı ile zenginleştirilmiştir. Kontrol maksadıyla BHT ve TBHQ de sentetik katkı maddesi olarak fındık yağına ilave edilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.  Son olarak, işlem görmüş ve işlem görmemiş yağın fenolik içeriği, antioksidan aktivite, peroksit değeri ve indüksiyon süresi gibi kalite parametreleri de karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Lipid oxidation is one of the major concerns to product quality in oil industry. If the kinetic and thermodynamic properties of lipid oxidation are understood properly, formulations of food products can be adjusted to enhance the quality of the product and to prevent the degradation problems. In this study, hazelnut oil was oxidized at four different temperature values (110, 120, 130 ve 140 ºC) under accelerated conditions through Rancimat method. It is important to determine the kinetic parameters of lipid oxidation, to distinguish the origin of oil, to characterize differences and similarities in fat-containing food products. Therefore, kinetic data for oxidation in accelerated conditions were obtained in pure and enriched (with various synthetic and natural antioxidants) hazelnut oils. Additionally, thermodynamic parameters such as activation energy, enthalpy and entropy were determined for the oxidative stability of the oils. The temperature dependence of the oxidation reaction was expressed by the Arrhenius equation. For the oxidative stability of hazelnut oil, the reaction rate constant (k), activation energy (Ea), enthalpy change (∆H++), entropy change (∆S++) and Gibbs free energy (∆G++) were calculated according to Arrhenius and Activated Complex approaches.
On the other hand, this quality problem in the food industry can be eliminated with additives such as antioxidants. Although the health effects are still unproven, butylated hydroxy toluene (BHT) and tertiary butylhydroquinone (TBHQ) are frequently used as synthetic antioxidants. Therefore, there is increasing interest in the application of additives derived from natural sources such as phytochemicals including phenolic compounds, carotenoids, tocopherols, pigments, vitamins and plant extracts. In this study, hazelnut oil was evaluated according to the parameters of oxidative stability and antioxidant activity. The oil was enriched with gallic acid, β-carotene, a mixture of gallic acid and β-carotene and olive leaf extract, respectively. BHT and TBHQ were also added to hazelnut oil as a synthetic additive in order to compare the results. Consequently, quality parameters such as phenolic content, antioxidant activity, peroxide value and induction time of the treated and untreated oils were compared.