Elma, ayva ve muz meyvelerine uygulanan ozmotik dehidrasyon ön-işleminin bu meyvelerin kalite parametreleri üzerine etkisi ve kinetik modellemesi
The effect of osmotic dehydration pretreatment applied to apples, quinces and bananas on the quality parameters of this fruits and kinetic modeling
Yazar: FERİT AK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ALPER GÜVEN ; PROF. DR. MÜKERREM KAYA
Tunceli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, bazı meyvelere uygulanan ozmotik dehidrasyon ön-işleminin bu meyvelerin kalite parametreleri üzerine etkisinin ve kinetik modellemesinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla belirlenen 8 saatlik daldırma süresinin 0, 60, 120, 240, 360 ve 480 dakikalık zaman periyotları sonunda; %25, %45, %55 ve %65 sakkaroz konsantrasyonlarının ve 25oC, 35oC ve 45°C daldırma sıcaklıklarının elma ve ayva küpleri ile muz dilimleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Örneklerin su kaybı, katı kazanımı ve ağırlık azalışı gibi kinetik parametreleri hesaplanarak kütle transfer mekanizmaları modellenmiştir. Ayrıca su aktivite değeri analizi, renk analizi, tekstür profil analizi, rehidrasyon oranı analizi ve polifenoloksidaz-peroksidaz enzimatik aktivite analizleri ile mikroskobik yapı değişikliklerini tespit etmek için taramalı elektron mikroskobu incelemeleri yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir.
Ozmotik dehidrasyon işlemi boyunca su kaybı ve katı kazanımı parametreleri ile ilişkili olarak; meyve örneklerinin tekstür profil analizinde sertlik, dış yapışkanlık ve çiğnenebilirlik gibi tekstürel değerlerinde azalış görülürken; iç yapışkanlık ve elastikiyet değerlerinde ise artış görülmüştür. Ayrıca muz dilimlerine ait dış yapışkanlık değerlerinin elma ve ayva küplerininkilere göre çok yüksek olduğu göze çarpmıştır. Meyvelerin L* renk değerlerinin taze örneklere kıyasla düştüğü; ancak bu düşüşün yüksek sakkaroz konsantrasyonlarında daha az olduğu tespit edilmiştir. Meyvelerin b* renk değerlerinin ise ozmotik işlem boyunca arttığı dikkati çekmiştir. Ozmotik işlem görmüş meyve örneklerinin işlem görmemiş örneklere göre daha düşük rehidrasyon oranına sahip olduğu saptanırken bu oran elmada 4.84, muzda 2.39 olarak hesaplanmıştır. Farklı sakkaroz konsantrasyonlarına daldırılan meyvelerin yapısındaki polifenoloksidaz ve peroksidaz enzim aktivitelerinin ozmotik işlem esnasında düştüğü; fakat enzimlerin termal stabilitelerinin yüksek olmasından dolayı enzimatik inhibisyonun sınırlı kaldığı görülmüştür. Taramalı elektron mikroskobu ile ozmotik dehidrasyon işlemine tabi tutulan meyve örneklerinin mikroskobik yapısı incelendiğinde; genel olarak hücrelerde çökme ve büzülme, hücre içi boşluklarda daralma, hücre duvarlarında deformasyon ve hücreler arası boşluklarda genişleme gibi ultrastrüktürel değişikliklerin görüldüğü tespit edilmiştir.
Denge su kaybı ve denge katı kazanımı değerlerini belirlemek için, Azuara ve ark. (1992) ile Hawkes ve Flink (1978) kütle transfer modelleri incelendiğinde; örneklerin %25 sakkaroz konsantrasyonları dışında %P değerlerinin düşük olduğu ve deneysel sonuçların modele çok uygun olduğu saptanmıştır. 45oC'de %65 sakkaroz konsantrasyonunda denge su kaybı değerleri elma, ayva ve muz örnekleri için sırasıyla %75.18, %62.89 ve %37.88 olarak belirlenmiştir. %25 sakkaroz konsantrasyonlarında muz dilimlerinin denge su kaybı değerlerinin %-16.86 olduğu tespit edilmiştir. Su moleküllerinin düşük kinetik enerjisinden kaynaklanan bu durumun sonucunda muz dilimlerinden su kaybı yerine su kazanımının gerçekleştiği görülmüştür.

Abstract:
The aim of present study is to analyse the effect of osmotic dehydration pretreatment applied to some fruits on the quality parameters of this fruits and kinetic modeling. For this purpose, at the end of  time periods as 0, 60, 120, 240, 360 and 480 minutes of 8 hours immersion time,  the effect of 25%, 45%, 55% and 65% sucrose concentrations and 25oC, 35oC and 45°C immersion temperatures on apple and quince cubes with banana slices has been studied. Mass transfer mechanisms have been modeled by calculating kinetic parameters such as water loss, solid gain and weight decrease of samples. Besides, the results have been evaluated by analyzing on scanning electron microscope with the aim of determining  microscopic structure changes and the analyses of water activity value, colour, texture profile analysis, rehydration rate and polyphenoloxidase-peroxidase enzymatic activities.  
During the osmotic dehydration process as associated with water loss and solid gain parameters, the increase in cohesiveness and elasticity values has been determined while there has been the decrease in textural values such as firmness, adhesiveness and chewiness in texture profile analyse of fruit samples. Furthermore it has stood out that adhesiveness values of banana slices are very much higher than apple and quince cubes. L* colour values of fruits have decreased compared to fresh samples, however this decrease has less in high sucrose concentrations. It has been remarked b* colour values of fruits have increased during osmotic process. When It has determined that fruit samples with osmotic process have had less rehydration rate than non-processed samples, this rate has been measured as 4.84 in apple and as 2.39 in banana. It has been observed that polyphenoloxidase and peroxidase enzyme activities in the structure of fruits that are put into different sucrose concentrations have decreased during osmotic process however enzymatic inhibition are limited because thermal stabilities of enzymes are high. It has been determined that there are ultrastructural changes generally such as collapse and shrinkage in the cells, contraction in the intracellular spaces, deformation in the cell's walls and largening in intercellular spaces when microscopic structure of fruit samples having osmotic dehydration process by scanning electron microscope has been examined. 
It has been determined that P% values of samples except 25% sucrose concentrations are low and emprical results are very suitable to the model when Azuara et al. (1992) and Hawkes and Flink (1978) mass transfer models have been analysed in order to carry out the equilibrium water loss and equilibrium solid gain values. Equilibrium water loss values of apple, quince and banana samples have been obtained at 45Co in %65 sucrose concentration sequently as 75.18%, 62.89% and 37.88%. It has been determined that the equilibrium water loss values of banana slices are -16.86% in 25% sucrose concentrations. At the end of this event caused by low kinetic energy of water molecules, it has been found that there has been water gain in banana slices instead of water loss. . At the end of this event caused by low kinetic energy of water molecules, it has been found that there has been water gain in banana slices instead of water loss.