Stevia (Stevia rebaudiana B.) bitkisi ekstraktı kullanılarak enerjisi düşürülmüş yumuşak şeker üretimi
Production of energy reduced soft candy by using stevia (Stevia rebaudiana B.) plant extract
Yazar: AHMET HACIOĞLU
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KARHAN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Gıda katkı maddeleri içerisinde yer alan tatlandırıcıların gerek içeceklerde gerekse de tatlı yiyeceklerde kullanımı hızla yaygınlaşmaktadır. Şekerler dışındaki tatlandırıcılar genel olarak diyabet ve obezite gibi hastalıklara maruz kalan kişilerin diyetine uygun gıdaların sağlanabilmesi amacıyla ve enerjisi azaltılmış ürünlerin hazırlanmasında kullanılmaktadır. Ancak uygulamadaki birçok tatlandırıcının yapay olması tüketicilerde güvensizlik meydana getirmektedir. Bu tatlandırıcıların uluslararası sağlık örgütleri ve gıda otoriteleri tarafından güvenli olarak kabul edilenlerin gıda formülasyonlarında belirli sınırlarda kullanımına izin verilse de sağlık açısından zararsız oldukları konusunda şüpheler devam etmektedir. Alternatif olarak bazı meyve ve sebzelerde doğal olarak bulunan birçok şeker alkol kullanılabilir. Şeker alkolleri bazı şekerlerin biyokimyasal dönüşümüyle bitkilerde üretilebilmektedir. Ancak şeker alkollerin şekerler kadar olmasa da önemli düzeyde enerjiye sahip olduklarından ve bağıl tatlılıkları yaklaşık olarak basit şekerler kadar olduğundan ve laksatif etki gösterdiklerinden formülasyonlarda belli düzeyin üzerinde kullanılamazlar.Şeker tüketimine bağlı birçok hastalığın gelişiminin çok erken yaşlardaki aşırı şeker tüketiminden kaynaklandığının sıkça vurgulandığı günümüzde, yapay tatlandırıcılar ve şeker alkollerine alternatif olarak doğal kaynaklı tatlı bileşiklerin kullanılmasına yönelik eğilim artış göstermektedir. Bu konuda modern toplumların en çok üzerinde durduğu kaynak ise stevia bitkisinden elde edilen ekstraktlar ve bunların şaflaştırılmış ürünleridir. Steviol glikozitler sakkaroza göre ortalama 300 kat bağıl tatlılığa sahipken yaklaşık 0 (sıfır) kalori enerji sağlarlar. Stevia ekstraktlarıyla ilgili günümüze kadar yapılan birçok toksikolojik çalışmada bu bileşiklerin insan sağlığını olumsuz etkilediği yönünde herhangi bir sonuca ulaşılmamış olduğu gibi bu ekstraktların bazı sağlık sorunlarının gelişimini de engellediği bildirilmiştir.Şekerleme ürünlerinin çok tüketilmesi ve buna bağlı olarak gelişebilen obezite, günümüzde özellikle çocuklar için ciddi bir sağlık riski oluşturmaktadır. Bu nedenle birçok ebeveyn açısından, çocuklarındaki şekerleme tüketme isteği çözüm gerektiren bir sorun haline gelmiştir. Yakın gelecekte steviol glikozitler ile tatlandırılmış ürünlerin şeker tüketimine bağlı birçok sorunun çözümünde anahtar rol üstleneceği düşünülmektedir.Bu çalışmada, doğal tatlandırıcı içeren Stevia rebaudiana bitkisi ekstraktının kullanılmasıyla % 30-40 oranında enerjisi düşürülmüş yumuşak şeker üretimi amaçlanmıştır. Bal ve elma, siyah üzüm, keçiboynuzu ve vişne konsantresi katkılı  yumuşak şekerler hem sadece şeker hem de stevia ekstraktı+şeker içermek üzere iki farklı şekilde üretilmiştir. Ayrıca bu yumuşak şekerlere ilave olarak stevia ekstraktı+sorbitol içeren bir yumuşak şeker de daha düşük enerjili ürün örneği elde etmek amacıyla üretilmiştir. Sadece şeker içeren bal ve elma, siyah üzüm, keçiboynuzu ve vişne katkılı yumuşak şekerler ise çalışmada kontrol grubu olarak kullanılmıştır. Yumuşak şekerlerin üretiminde ön denemeler ve buna göre oluşturulan deneme deseni sonucu belirlenen en iyi formülasyona göre su, stevia ekstraktı, jelatin, maltodekstrin, keçiboynuzu zamkı, gliserol ve ön denemelerle belirlenmiş şeker miktarına eş değer olacak şekilde elma, siyah üzüm, keçiboynuzu, vişne konsantreleri ve bal ile sorbitol kullanılmıştır. Formülasyonlarda kullanılmış olan stevia ekstraktları bizzat Akdeniz Üniversitesi Kampüsü'ndeki deneme alanlarında yetiştirilen stevia bitkilerinden elde edilmiştir. Elde edilen yumuşak şekerlerde; toplam kuru madde, suda çözünür kuru madde, asitlik, pH, şeker analizleri (HPLC ve DNSA yöntemleri ile) ve HPLC (Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi) ile steviosit ve rebaudiosit A tayini yapılarak ürünlerin kimyasal kompozisyonu belirlenmiş olup enerji değerleri de hesaplanmıştır. Bu analizlerin yanında tekstür analizi ve duyusal değerlendirme yapılarak da ürünlerin tüketici beğenisini karşılama durumu değerlendirilmiştir. Enerjisi düşürülmüş yumuşak şekerler duyusal ve tekstürel özellikleri açısından genel olarak beğenilmiştir. Stevia ekstraktı+şeker içeren ballı, elmalı, siyah üzümlü, keçiboynuzulu ve vişneli yumuşak şekerlerin kontrol grubuna kıyasla enerji azalımlarına bakıldığında sırasıyla % 40,0, % 46,62, % 46,56, % 43,04 ve % 51,17 olduğu görülmüştür. Ortalamalar dikkate alındığında ürünlerin enerjisinin, kontrol grubuna göre % 45,77 daha azaldığı sonucuna da ulaşılmıştır. Ayrıca enerjinin daha da azaltılabilmesi amacıyla üretilen stevia ekstraktı+sorbitol içeren yumuşak şekerin enerji değerinin, kontrol grubunun enerji değerleri ortalamasına kıyasla % 70,19 daha az olduğu da tespit edilmiştir.Farklı firmaların piyasada satılan şeker içeren benzer ürünleri ile çalışma kapsamındaki stevia ekstraktı+şeker içeren ürünlerin enerji değerleri ve stevia ekstraktı+sorbitol içeren ürünün enerji değeri karşılaştırıldığında, elde edilen ürünlerin enerji azalımlarının sırasıyla yaklaşık olarak % 60 ve % 78 olduğu görülmüştür. Elde edilen verilere göre projenin hedefi olan % 30-40'lık enerji azalımının yaklaşık olarak iki katına çıkıldığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Sweeteners, one of the food additives, are become widespread in both beverages and sweet foods. Sweeteners other than sugars are generally used to produce proper food people with diabetes and obesity, and for the preparation of energy-reduced products. However, due to the sweeteners artificially produced, consumers have concerns about using the foods containing these additives. The sweeteners recognized  safe by International health organizations and food authorities are  allowed to be used in limited amounts in food in spite of on-going uncertainties related to harmfulness of them. Alternatively, many sugar alcohols naturally present in some fruits and vegetables can be produced by biochemical conversion of certain sugars. However, sugar alcohols have higher calories not as much as sugars, but their relative sweetness is about as simple sugars and can not be used on certain levels in formulations due to their laxative effect. Today, the tendency to use natural-derived sweet compounds as an alternative to the artificial sweeteners and sugar alcohols is increasing, as it is often emphasized that the development of many diseases associated with sugar consumption is due to in sugar consumption in childhood. The main source of attention in modern societies in this respect is the extracts from stevia plant and their purified products. While steviol glycosides give approximately 0 (zero) calorie at energy average sweetness is about 300 times higher compared to saccharose. Until recently many toxicological studies on the stevia extracts have been reported to prevent the development of certain health problems and  still there are no direct negative effects of these extracts on human health.Excessive consumption of confectionery products results in obesity, a serious health problem, specially for children. For this reason, many parents are willing, to limit their children's candy consumption. Therefore, stevia products many play a key role in solving many problems related to sugar consumption.In this study, it was aimed to produce soft candy (jelly candy) which the energy of is reduced up to 30-40 % by using Stevia rebaudiana extract. Honey, apple, black grape, carob and sour cherry soft candies were produced in two different forms as containing sugar and stevia extract+sugar. In addition to these soft candies, a plain soft candy containing stevia extract+sorbitol was also produced to reduce more energy. Soft candies honey, apple, black grape, carob and sour cherry containing only sugar were used as control group.The formulations were determined by results of preliminary experiments and following experimental design which is planned accordingly. The optimised formulations consist of water, stevia extract, gelatin, maltodextrin, carob gum, glycerol beside to apple, black grape, carob, sour cherry concentrate with honey and sorbitol as a subtitions for sugar in equivalent amounts. The stevia extracts used in the formulations were obtained from the stevia plants grown on the cultivation areas of the Akdeniz University. In the candies produced total dry matter, water soluble dry matter, acidity, pH, sugar analyzes (with HPLC and DNSA methods) and determination stevioside and rebaudioside A with HPLC (High Performance Liquid Chromatography). Energy values of products was calculated. In addition to these analyzes, textural and sensorial evaluations of the products were also performed. The obtained energy-reduced products were generally desirable in terms of their sensory and textural properties. Soft candies with the formula of stevia extract+sugar honey, apple, black grape, carob and sour cherry compared with the control group and it the energy value of candies were reduced by the amounts of 40.0 %, 46.62 %, 46.56 %, 43.04 % and 51.17 %, respectively. When the average was taken into account, the calorie values of the products were also reduced by 45.77 % compared to the control groups. It has also been found that the calorie value of the plain soft candy containing stevia extract+sorbitol was reduced by 70.19 % compared to the control group.When the commercial soft candies and other similar sugar containing products were compared to the samples containing stevia extract+sugar and stevia extract+sorbitol in case of energy value, it  has been observed that obtained products within this study has reduced energy value by the amount of 60 % and 78 %, respectively. Conclusively, the aimed energy reduction of 30-40 % in soft candies as starting point of the project was achieved in approximetaly doubled amount.