Malt posasının yenilebilir film üretiminde kullanımı ve gıda uygulaması
Usage of brewer's spent grain in the production of edible film and food application
Yazar: ÖZNUR ÖZTUNA TANER
Danışman: DOÇ. DR. LÜTFİYE EKİCİ ; DOÇ. DR. LALEHAN AKYÜZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Fenolik bileşikler = Phenolic compounds ; Karboksimetil selüloz = Carboxymethylcellulose ; Kompozit filmler = Composite films ; Malt = Malt ; Proteinler = Proteins ; Çilek = Strawberry

Özet:
Genellikle hayvan yemi olarak kullanılan malt posası (Brewer spent grain, BSG) protein, fenolik bileşikler ve selüloz açısından oldukça zengin olup, bira endüstrisinde yüksek miktarlarda atık olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmanın ilk aşamasında BSG'den protein, fenolik bileşik ve selüloz ekstraksiyonu yapılmıştır. Selüloz, yenilebilir filmlerde kullanılabilmesi için daha sonrasında karboksimetil selüloza (CMC) sentezlenmiştir. BSG'de toplam fenolik madde 2,28 mg gallik asit eşdeğeri (GAE)/g, selüloz 19,3 g/100 g kuru ağırlık ve protein 26,81 g/100 g kuru ağırlık olarak belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında BSG'den elde edilen protein, fenolik bileşikler ve CMC'nin yenilebilir kompozit film üretiminde kullanım potansiyeli değerlendirilmiştir. Bu amaçla 5 farklı formülasyonla CMC bazlı yenilebilir film üretilerek, filmlerin Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM) ve mekanik analizlerinin yanı sıra toprakta bozunma testi yapılmıştır. Yenilebilir filmlerin antioksidan aktiviteleri de belirlenmiştir. Kontrol amaçlı üretilen CMC filmlerin antioksidan aktivitesi %26,2 düzeyinde iken, yapısında farklı oranlarda protein ve fenolik madde içeren yenilebilir filmlerin antioksidan aktiviteleri %27,3-29,7 aralığında saptanmıştır. Üretilen yenilebilir filmlerin gıda uygulamasında kullanımı için çilek tercih edilmiştir. Çilekler daldırma yöntemi ile kaplanmış ve 18°C sıcaklıkta 5 gün süreyle depolanarak, bu örneklerde pH, titrasyon asitliği, briks, ağırlık kaybı ve antosiyanin analizleri yapılmıştır. Çilekler 5 gün depolandıktan sonra yenilebilir filmlerle kaplanmamış kontrol örneklerinin ağırlık kaybı %48,85 iken, CMC bazlı yenilebilir filmlerle kaplanmış çileklerde ağırlık kaybı %18,90-38,96 aralığında bulunmuştur. Ağırlık kaybı meyve sebzeler için önemli bir kalite kriteri olup, çileklerin özellikle protein ve fenolik bileşiklerin CMC bazlı yenilebilir filmlere ilave edilmesi halinde ağırlık kaybının önemli ölçüde düştüğü belirlenmiştir. Elde edilen bulgular atık olarak karşımıza çıkan BSG'den katma değeri yüksek yenilebilir film üretiminin gerçekleştirileceğini ortaya koymuştur. Film formülasyonlarında yapılabilecek değişikliklerle farklı mekanik, antioksidan ve antimikrobiyal özelliklerde film üretimi mümkün olabileceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Malt Posası, Karboksil Metil Selüloz (CMC), Yenilebilir Kompozit Film, Fenolik, Protein, Çilek

Abstract:
Brewer spent grain (BSG), which is generally used as animal feed, is particularly rich in protein, phenolic compounds and cellulose, and is produced as waste in the brewing industry. In the first stage of this study, protein, phenolic substance and cellulose were extracted from BSG. Afterwards, cellulose was synthesized into carboxymethyl cellulose (CMC) for use in edible films. Total phenolic substance in BSG was determined as 2.28 mg gallic acid equivalent (GAE)/g, cellulose 19.30 g/100 g and protein 26.81 g/100 g dry weight. In the second stage of the study, the potential for use of protein, phenolic compounds and CMC obtained from BSG in the production of edible composite films was evaluated. CMC-based edible films were produced with 5 different formulations, Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM) and mechanical analyzes of the films as well as soil degradation tests were performed for the purpose of this study. Antioxidant activities of edible films were also determined in the study. While the antioxidant activity of CMC films produced for control purposes was 26.2%, the antioxidant activities of edible films containing different amounts of protein and phenolic substances in their structure were found to be 27.3-29.7%. Strawberry was preferred for the food application of the produced edible films. Strawberries were covered by immersion method and stored at 18°C for 5 days, and pH, titration acidity, brix, weight loss and anthocyanin analyze were applied in these samples. After the strawberries were stored for 5 days, the weight loss of control samples that were not covered with edible films was 48.85%, while the weight loss of strawberries covered with CMC-based edible films was found to be 18.90-38.96%. Weight loss is an important quality criterion for fruits and vegetables, and it has been determined that the weight loss of strawberries is significantly reduced if protein and phenolic compounds are added to CMC-based edible films. The results revealed that edible film with high added value will be produced from BSG, which is encountered as waste. It is thought that it is possible to produce the edible films with different mechanical, antioxidant and antimicrobial properties by making changes in film formulations.

Keywords: Brewer's Spent Grain (BSG), Carboxyl Methyl Cellulose (CMC), Edible Composite Film, Phenolic, Protein, Strawberry