Transglutaminaz enziminin ultrasonik püskürtmeli dondurarak kurutma işlemi ile mikroenkapsülasyonu ve işlemin farklı kurutma yöntemleri ile karşılaştırılması
Microencapsulation of transglutaminase enzyme by ultrasonic spray freeze drying process and comparison of the process with different drying methods
Yazar: İZZET TÜRKER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HİLAL İŞLEROĞLU
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, mikrobiyal transglutaminaz enzimi (mTG) melas ve peynir altı suyu gibi endüstriyel atıklar kullanılarak üretilmiş ve kısmi olarak saflaştırılan enzim (yalın enzim) ultrasonik püskürtmeli dondurarak kurutma (UPDK) işlemi ile kurutulmuştur. Yalın enzimin UPDK işleminin optimizasyonu için besleme debisi ve nozul frekansı bağımsız işlem değişkenleri olarak seçilmiş ve maksimum enzim aktivitesini sağlayan optimum ultrasonik püskürtme işlem koşulu tek faktörlü dizayn yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Enzim aktivitesinin kurutma koşullarına karşı korunması amacıyla, mTG enzimi gam arabik, maltodekstrin ve inülin kullanılarak UPDK işlemi ile mikroenkapsüle edilmiştir. UPDK ile mikroenkapsülasyon işleminde etkili bağımsız karışım değişkenleri olan kaplama materyallerinin oranı ve proses değişkenlerinin (besleme debisi ve nozul frekansı) etkisi incelenmiş, mikroenkapsülasyon verimi (kalan aktivite) yanıt olarak seçilerek D-optimal birleşik dizayn yöntemi ile işlem optimize edilmiştir. UPDK işlemi ile maksimum enzim aktivitesinin sağlandığı optimum noktada elde edilen mikroenkapsüle örnekler, yalın enzim, geleneksel dondurarak kurutma (GDK) ve geleneksel püskürtmeli kurutma (GPK) yöntemleriyle mikroenkapsüle edilen örnekler ile enzim aktivitesi, aktivite üzerine farklı metal iyonları, pH ve yüksek sıcaklığın etkisi, fiziksel özellikler (nem, su aktivitesi, renk, yığın ve sıkıştırılmış yoğunluk, partikül yoğunluğu, partikül boyutu ve morfolojisi, spesifik yüzey alanı, porozite, kekleşme, akabilirlik, dağılabilirlik, çözünebilirlik, ıslanabilirlik), ısıl ve depolama stabiliteleri açısından karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, gıda teknolojisi alanında oldukça yeni bir yöntem olan UPDK işleminin GDK ve GPK yöntemlerine göre hem mikroenkapsülasyon verimi ve hem de son ürünün fiziksel özellikleri açısından daha başarılı olduğu ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, microbial transglutaminase (mTG) was produced using industrial wastes such as molasses and whey and partially purified enzyme (crude enzyme) was dried using ultrasonic spray freeze drying (USFD) process. To optimize the USFD process of crude enzyme, flow rate and nozzle frequency were chosen as independent variables and the optimum ultrasonic spraying process condition which ensured the maximum enzyme activity was determined using one factor design method. To preserve the enzyme activity from drying conditions, mTG was microencapsulated using gum arabic, maltodextrin and inulin by USFD process. The effect of coating matiral ratio which was the independent mixture variable and the process parameters (flow rate and nozzle frequency) were investigated and the microencapsulation process by USFD was optimized using D-optimal combined design by choosing the microencapsulation yield (remaining activity) as a response. The microencapsulated samples by USFD at the optimum point which provided the maximum enzyme activity were compared to crude mTG, microencapsulated samples by conventional freeze drying (CFD) and conventional spray drying (CSD) in terms of enzyme activity, enzyme activity in the presence of metal ions, pH and high temperature, physical properties (moisture, water activity, bulk and tapped densities, particle density, particle size and morphology, specific surface area, porosity, caking, flowability, dispersibility, solubility, wettability), thermal and storage stability. As a result, it was revealed that the USFD process, which is a considerably novel technique in food technology, was more successful than CFD and CSD in terms of both microencapsulation yield and physical properties of the final product.