Endüstriyel bulgur üretim aşamalarından elde edilen ürün ve yan ürünlerin kalitatif özelliklerinin belirlenmesi ve yan ürünlerin kraker ve tarhana üretiminde kullanımı
Determination of qualitative properties of products and by-products obtained from industrial bulgur production stages and use of by-products in cracker and tarhana production
Yazar: ÖZNUR EYMİR
Danışman: PROF. DR. SELMAN TÜRKER
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmanın ilk aşamasında, bulgur prosesinde hammaddeden son ürüne kadar çeşitli aşamalarda elde edilen ürün/yan ürünlerin kimyasal ve fonksiyonel özelliklerindeki değişimin ortaya konması amaçlanmıştır. Bu amaçla 4 farklı bulgur fabrikasından temin edilen hammadde (durum buğdayı), ürün/yan ürünler (iri pilavlık bulgur, pilavlık bulgur, köftelik bulgur, pişirilmiş-kurutulmuş buğday, kabuğu soyulmuş tane buğday, bulgur kepeği, bulgur unu) bazı fiziksel (renk), kimyasal (kül, protein, yağ ve mineral madde), fonksiyonel (toplam fenolik madde, antioksidan aktivite) ve antibesinsel (fitik asit) özellikler açısından karşılaştırılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında ise ilk aşamada besinsel ve fonksiyonel özellikleri üstün bulunan bulgur unu (%0, 10, 20, 30 ve 40) ve bulgur kepeği (%0, 5, 10, 15 ve 20) farklı oranlarda kraker ve tarhana üretiminde kullanılmıştır. Üretilen kraker ve tarhanaların bazı fiziksel, kimyasal, fonksiyonel ve duyusal özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca buğday, son ürün olan bulgur örnekleri (iri pilavlık bulgur, pilavlık bulgur, köftelik bulgur) ile en yüksek beğeni alan kraker ve tarhana örneklerinde in vitro sindirim gerçekleştirilmiştir. In vitro sindirim başlangıcında ve sonrasında elde edilen örneklerde; nişasta, protein, toplam fenolik madde ve antioksidan aktivite analizleri yapılmış ve % biyoerişilebilirlik değerleri hesaplanmıştır. 
Bulgur üretim aşamalarında incelenen ürün / yan ürünlerin kül, protein, yağ, Ca, Cu, Fe, K, Mg ve Zn miktarları sırasıyla %0.90-2.96, % 11.40-14.37, %0.88-5.88, 31.64-134.09 mg/100 g, 0.18-0.51 mg/100 g, 1.16-7.89 mg/100 g, 303.41-640.48 mg/100 g, 59.83-303.12 mg/100 g ve 0.92-5.31 mg/100 g arasında değişim göstermiştir. Bulgur kepeği en yüksek kül, yağ, Ca, Cu, Fe, K, Mg ve Zn miktarına sahip yan ürün olurken, bulgur unu en yüksek protein miktarı ile dikkat çekici bulunmuştur. Bulgur kepeği toplam fenolik madde ve antioksidan aktivite açısından da en zengin bileşime sahip yan ürün olarak belirlenmiş bunu bulgur unu takip etmiştir. 
Buğdayın bulgura dönüşüm aşamalarından pişirme-kurutma, kabuk soyma, boyut küçültülerek pilavlık bulgura dönüşümü ile fitik asit miktarında sırasıyla ortalama %7.45, %20.95, %47.08'lik kayıp gerçekleşmiştir.
Buğday, iri pilavlık bulgur, pilavlık bulgur ve köftelik bulgur örneklerinde ortalama % biyoerişilebilir glukoz değerleri sırasıyla %93.22, %87.48, %94.30 ve %96.40 olarak belirlenmiştir ve bu örneklerin % biyoerişilebilir protein değeri ise istatistiki olarak aynı grupta yer almıştır. Toplam antioksidan aktivite (DPPH) % biyoerişilebilirlik en yüksek %131.20 ile köftelik bulgurdan elde edilmiştir.
Krakerlerde %30 ve üzerinde bulgur unu kullanımıyla tüm renk değerleri (L*, a* ve b*) düşüş göstermiştir. %5 ve üzerinde bulgur kepeği kullanımı ile L* ve b* değerleri düşerken a* değeri en yüksek kullanım oranı olan %20'de azalma olduğu görülmüştür. Bulgur unu ve bulgur kepeği kullanımı ile krakerlerin kalınlığı düşerken, yayılma oranlarının arttığı belirlenmiştir. Krakerlerin çap değeri en yüksek ilave oranlarında bulgur unu (%40) ilavesiyle azalmış, bulgur kepeği (%20) kullanımıyla artmıştır. Krakerlerin sertlik ve kırılabilirlik değerleri, bulgur unu ilavesiyle düşmüş, bulgur kepeği ilavesiyle artış göstermiştir. Bulgur ununun tüm kullanım oranlarında krakerlerin kül, yağ ve protein miktarlarının arttığı belirlenmiştir. Bulgur kepeği kullanımında ise %5 oranında kül miktarında artış olmazken, protein ve yağ miktarları artmış, en yüksek kül, protein ve yağ oranlarına %20 bulgur kepeği kullanımında ulaşılmıştır. Bulgur unu ve bulgur kepeği kullanımıyla krakerlerin Ca, Fe, K, Mg ve Zn miktarı yükselirken, Cu miktarında önemli bir fark oluşmamıştır. Krakerlerde toplam fenolik madde, antioksidan aktivite ve fitik asit miktarı, bulgur unu ve bulgur kepeği ilavesi ile artmış, en yüksek değerler %40 bulgur unu, %20 bulgur kepeği ilaveli kraker örneklerinde elde edilmiştir. Glukoz ve protein % biyoerişilebilirlik değeri en yüksek %10 bulgur kepeği ilaveli krakerde belirlenmiştir. Toplam fenolik madde ve antioksidan aktivite % biyoerişilebilirlik değerleri ise en yüksek bulgur kepeğinde bulunmuştur. %40 bulgur unu ve %20 bulgur kepeği ilaveli kraker örnekleri duyusal değerlendirmede en düşük genel beğeni puanını almıştır. 
Tarhana üretiminde bulgur unu ve bulgur kepeği ilavesi ile L* değerlerinin düştüğü, a* ve b* değerlerinin bulgur unu ilaveli tarhanada arttığı, bulgur kepeği ilaveli tarhananın b* değerinde önemli bir fark oluşmadığı, a* değerinin ise düştüğü belirlenmiştir. Bulgur unu ve bulgur kepeğinin tüm kullanım oranlarında tarhanaların kül ve protein miktarları artmış, yağ miktarı ise %30, %40 bulgur unu ve %15, %20 bulgur kepeği kullanım oranlarında aynı grupta yer almıştır. Tarhanalarda en yüksek Ca, Fe, K, Mg ve Zn miktarları, bulgur unu ve bulgur kepeğinin en yüksek kullanım oranlarında belirlenmiştir. Tarhanada %0, 10, 20, 30 ve 40 oranlarında bulgur unu ilavesiyle, sırasıyla toplam fenolik madde, DPPH, FRAP, CUPRAC ve fitik asit değerleri 781.23-1082.35 mg GAE/kg, 377.92-569.25 mg TE/kg, 2.76-3.58 μmol TE/g, 2.16-4.24 μmol TE/g ve 22.51-112.57 mg/100 g arasında değişmiştir. %0, 5, 10, 15 ve 20 oranlarında bulgur kepeği ilavesiyle tarhanalarda, sırasıyla toplam fenolik madde, DPPH, FRAP, CUPRAC ve fitik asit değerleri 783.49-1022.96 mg GAE/kg, 378.33-501.32 mg TE/kg, 2.73-3.14 μmol TE/g, 2.12-3.79 μmol TE/g ve 26.14-163.23 mg/100 g arasında değişim göstermiştir. Bulgur kepeği, bulgur unu, kontrol tarhana, %20 bulgur unlu tarhana, %10 bulgur kepekli tarhana örneklerinde glukoz biyoerişilebilirlik değerleri %51.24-55.68 arasında değişmiş olup, istatistiki açıdan aynı grupta yer almışlardır. Protein biyoerişilebilirliği; kontrol tarhana örneği (%83.27), bulgur unu (%82.00), %10 bulgur kepekli tarhana (%80.70), %20 bulgur unlu tarhana (%79.00) ve bulgur kepeği (%70.00) olarak bulunmuştur. Toplam fenolik madde biyoerişilebilirliği, bulgur kepeği, bulgur unu, kontrol tarhana örneği, %20 bulgur unlu tarhana, %10 bulgur kepekli tarhana için %18.98-42.12 arasında değişim göstermiştir. Tarhana üretiminde bulgur unu (%30 ve %40) ve bulgur kepeğinin (%15 ve %20) yüksek kullanım oranları; tarhananın genel beğeni puanlarının düşmesine neden olmuştur.

Abstract:
In the first stage of this study, it was aimed to reveal the changes in the chemical and functional properties of the product / by-products obtained at various stages from raw material to the final product in the bulgur process. For this purpose, raw materials (durum wheat), products/by-products (extra coarse bulgur, coarse bulgur, extra fine bulgur, cooked-dried wheat, hulled grain wheat, bulgur bran and bulgur flour) obtained from 4 different bulgur factories were compared in terms of some physical (color), chemical (ash, protein, fat and mineral matter) functional (total phenolic matter and antioxidant activity) and antinutritional (phytic acid) properties. In the second stage of the study, bulgur flour (0, 10, 20, 30 and 40 %) and bulgur bran (0, 5, 10, 15 and 20 %), which were found to have superior nutritional and functional properties in the first phase, were used in cracker and tarhana production at different ratios. Some physical, chemical, functional and sensory properties of the crackers and tarhana were determined Furthermore, in vitro digestion was conducted on wheat samples, including end-product bulgur samples (extra coarse bulgur, coarse bulgur, extra fine bulgur) and also cracker and tarhana samples, which were the most highly rated. The samples obtained at the outset and following in vitro digestion were subjected to analysis for starch, protein, total phenolic matter and antioxidant activity and also the % bioaccessibility values were calculated. The amounts of ash, protein, fat, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Fe, K, Mg and Zn of the products / by-products examined in bulgur production stages varied between 0.90-2.96%, 11.40-14.37%, 0.88-5.88%, 31.64-134.09 mg/100g, 0.18-0.51 mg/100g, 1.16-7.89 mg/100g, 303.41-640.48 mg/100g, 59.83-303.12 mg/100g and 0.92-5.31 mg/100g, respectively. Bulgur bran was the by-product with the highest ash, fat, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Fe, K, Mg and Zn content, while bulgur flour was the by-product with the highest protein content. Bulgur bran was determined as the by-product with the richest composition in terms of total phenolic matter and antioxidant activity, followed by bulgur flour.
An average of 7.45%, 20.95%, 47.08% loss was realized in the amount of phytic acid by cooking-drying, peeling, size reduction and transformation of wheat into coarse bulgur, respectively. 
The mean percentage of bioaccessible glucose in wheat, extra coarse bulgur, coarse bulgur and extra fine bulgur samples was 93.22%, 87.48%, 94.30% and 96.40%, respectively. The mean percentage of bioaccessible protein in these samples was also statistically similar. The highest total antioxidant activity (DPPH) % bioaccessibility was observed in the extra fine bulgur sample, with a value of 131.20%.
All color values (L*, a*, b*) decreased with the use of 30% or more bulgur flour in crackers. L* and b* values decreased with the use of 5% or more bulgur bran, while a* value decreased at the highest usage rate of 20%. While the thickness of the crackers decreased with the use of bulgur flour and bulgur bran, it was determined that the spread ratio increased. The diameter value of the crackers decreased with the addition of bulgur flour (40%) at the highest addition rates and increased with the use of bulgur bran (20%). Hardness and crushability values of crackers decreased with the addition of bulgur flour and increased with the addition of bulgur bran. It was determined that ash, fat and protein amounts of crackers increased at all usage rates of bulgur flour. In the use of bulgur bran, while there was no increase in the amount of ash at 5%, the amounts of protein and fat increased, and the highest ash, protein and fat ratios were reached with the use of 20% bulgur bran. While Ca, Fe, K, Mg and Zn content of crackers increased with the use of bulgur flour and bulgur bran, there was no significant difference in Cu content. Total phenolic matter, antioxidant activity and phytic acid content of crackers increased with the addition of bulgur flour and bulgur bran, and the highest values were obtained in cracker samples with 40% bulgur flour and 20% bulgur bran. Glucose and protein % bioaccessibility values were highest in crackers with 10% bulgur bran. Total phenolic matter and antioxidant activity % bioaccessibility values were highest in bulgur bran. 40% bulgur flour and 20% bulgur bran added cracker samples received the lowest general appreciation score in sensory evaluation.
It was determined that L* values decreased with the addition of bulgur flour and bulgur bran in tarhana production, a* and b* values increased in tarhana with bulgur flour addition, there was no significant difference in the b* value of tarhana with bulgur bran addition, while a* value decreased. The ash and protein amounts of the tarhanas increased in all usage ratios of bulgur flour and bulgur bran, while the fat amount was in the same group in 30%, 40% bulgur flour and 15%, 20% bulgur bran usage ratios. The highest amounts of Ca, Fe, K, Mg and Zn were determined at the highest usage rates of bulgur flour and bulgur bran. Total phenolic matter, DPPH, FRAP, CUPRAC and phytic acid values ranged between 781.23-1082.35 mg GAE/kg, 377.92-569.25 mg TE/kg, 2.76-3.58 μmol TE/g, 2.16-4.24 μmol TE/g and 22.51-112.57 mg/100 g, respectively, with the addition of 0, 10, 20, 30 and 40% bulgur flour. Total phenolic matter, DPPH, FRAP, CUPRAC and phytic acid values of tarhana with 0, 5, 10, 15 and 20% addition of bulgur bran varied between 783.49-1022.96 mg GAE/kg, 378.33-501.32 mg TE/kg, 2.73-3.14 μmol TE/g, 2.12-3.79 μmol TE/g and 26.14-163.23 mg/100 g, respectively. Glucose bioaccessibility values of bulgur bran, bulgur flour, control tarhana, tarhana with 20% bulgur flour and tarhana with 10% bulgur bran varied between 51.24-55.68% and they were in the same group statistically. Protein bioaccessibility was found as control tarhana sample (83.27%), bulgur flour (82.00%), tarhana with 10% bulgur bran (80.70%), tarhana with 20% bulgur flour (79.00%) and bulgur bran (70.00%). Bioaccessibility of total phenolic matter varied between 18.98-42.12% for bulgur bran, bulgur flour, control tarhana sample, tarhana with 20% bulgur flour and tarhana with 10% bulgur bran. The high utilization rates of bulgur flour (30% and 40%) and bulgur bran (15% and 20%) in tarhana production caused a decrease in the overall appreciation scores of tarhana.