Sirke fermantasyonu uygulanan elma ve elma posasından elde edilen pektinlerin karakterizasyonu
The properties of pectin extracted from the residues of vinegar-fermented apple and apple pomace
Yazar: ASLI MUSLU CAN
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE KARADAĞ ; ÖĞR. GÖR. RUŞEN METİN YILDIRIM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Elma = Apple ; Gıda mühendisliği = Food engineering ; Karakterizasyon = Characterization ; Monosakaritler = Monosaccharide ; Pektin = Pectin ; Reolojik özellikler = Rheologic properties ; Sirke = Vinegar

Özet:
Bu çalışmada, elma dilimleri ve elma suyu işlemenin yan ürünü olan elma posası sirke fermantasyonuna tabi tutulmuştur. Fermantasyon süresince sirkelere pH, titrasyon asitliği, renk ve briks analizleri yapılmıştır. Titrasyon asitliği ve pH sonuçları elma sirkesi ve elma posası sirkesinde sırası ile % 1,01±0,11 - 3,45±0,03 ve % 0,59±0,04 - 3,60±0,03 olarak tespit edilmiştir. Fermantasyon tamamlandıktan sonra elma suyu, elma sirkesi ve elma posası sirkelerine şeker, organik asit, toplam flavonoid, toplam fenolik madde analizleri ve antioksidan aktivite tayini yapılmıştır. Sırası ile toplam fenolik madde miktarları; 20,02±3,20 - 25,29±1,97 ve 7,89±0,09 mg GAE/100 mL olarak tespit edilmiştir. Elma sirkesi ve elma posası sirkesinde baskın olarak asetik asit ve laktik asit tespit edilmiştir. Şeker içeriği ise fermantasyon ile azalmıştır. 
Sirkeyle fermente edilmiş elma dilimleri (ESP) ve elma posalarından (ESAP) elde edilen pektinler, fermente edilmemiş elma posasından (EP) elde edilen pektinlerle karşılaştırılmıştır. Pektinlere fizikokimyasal, yapısal, termal ve reolojik karakterizasyon analizleri yapılmıştır. Sirke fermantasyonu pektin verimini arttırmıştır. Tüm örneklerin metilasyon dercesi % 50'den fazla olduğu için yüksek metoksil pektinler olarak sınıflandırılmışlardır. Daha düşük metilasyon derecesine sahip olan ESP aynı zamanda daha düşük termal stabilite sergilemiştir. Pektin yapısındaki değişiklikler hem fermantasyona hem de sirke üretmek için kullanılan hammaddenin özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Fermente posalardan ekstrakte edilen pektinler EP ile karşılaştırıldığında, ESP'de homogalakturonanların (HG) oranı artmış ve rhamnogalakturonan-I (RG-I) oranı azalarak daha yüksek doğrusallık meydana gelmiştir. ESAP'da RG-I bölgesi azalan doğrusallıkla daha baskın hale gelmiştir. Örneklerin moleküler ağırlık dağılımı, sirke fermantasyonu uygulanmış hammaddeden ekstrakte edilen pektinlerin  EP'den elde edilen iki pikin (1255 ve 340 kDa) ortalama moleküler ağırlıklarını ve kütle fraksiyon oranlarını değiştirdiğini göstermiştir. ESP'de ilk pikin (1294 kDa) kütle oranı % 35'den % 89'a yükselirken, ESAP'da ikinci pikin (478 kDa) kütle oranı % 91'e yükselmiştir. ESAP daha yüksek viskozite ve daha belirgin bir kayma incelmesi davranışı göstermiştir. ESAP'daki G' ve G″ değerleri de aynı konsantrasyonlarda (% 5, % 7 ve % 10 a/h) EP ve ESP'den daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma, sırasıyla çözünür şeker oranı yüksek ve düşük olan elma dilimlerine ve elma posalarına sirke fermantasyonu uygulanmasının, ekstrakte edilen pektinin yapısal ve reolojik özelliklerini değiştirdiğini ortaya koymuştur. ESP ve ESAP, belirli özelliklerin gerekli olduğu durumlarda uygun gıda katkı maddeleri olarak kullanılabilir.
Anahtar Kelimeler: elma sirkesi, pektin, monosakkarit kompozsiyonu, viskozite

Abstract:
In this study, apple slices and apple pomace, the by-product of apple juice processing, were subjected to vinegar fermentation. The pH, titration acidity, brix and color values of vinegar samples were followed during fermentation. The titration acidity and pH of vinegars produced from apple slices and pomace were 1.01±0.11 % 3.45±0.03 and 0.59±0.04 % 3.60±0.03, respectively. The phenolic content of apple juice, the vinegars produced from apple slices and pomace were 20,02; 25,29 and 7,89±0,09 mg GAE/100 mL, respectively. As expectedly, the sugar content of vinegars were lower than that of apple juice and the major organic acids of vinegars were acetic and lactic acids. 
The pomaces of apple juice and both vinegars were used for pectin extraction. The pectins extracted from the solid residue of vinegar-fermented apple slices (ESP) and apple pomaces (ESAP) were compared to the pectins extracted from non-fermented apple pomace (EP). Pectin sampleswere subjected to physicochemical, structural, thermal and rheological characterization analyses. All pectins were classified as high-methoxyl pectins. The pectin extraction yield and total carbohydrate content was higher in pectins obtained from vinegar-fermented sources. ESP, which had a lower degree of methylation, exhibited less thermal stability. The changes in the pectin structure were dependent on both fermentation and the state of the raw material used to produce vinegar. Compared to EP, the proportion of homogalacturonans (HG) increased, and the proportion of rhamnogalacturonan I (RG-I) decreased in ESP, providing higher linearity, whereas in ESAP, the RG-I region became more dominant with reduced linearity. The molecular weight distribution analysis showed that pectin samples from vinegar-fermented sources changed the average molecular weights and mass fraction ratios of two peaks (1255 and 339.7 kDa) eluted from EP of non-fermented sources. In ESP, the mass fraction of the first peak (1294 kDa) was increased from 35 to 89 %, whereas in ESAP, the mass fraction of the second peak (477.55 kDa) was elevated to 91 %. ESAP showed greater viscosity and a more noticeable shear-thinning behavior. The G and G″ values in the ESAP were also higher than those of EP and ESP at the same concentrations (5 %, 7 %, and 10 % w/v). This study found that applying vinegar fermentation to apple slices and apple pomaces, which were high in and low in soluble sugars, respectively, altered the structural and rheological properties of the extracted pectin. ESP and ESAP could have been suitable food additives when certain properties were required.
Keywords: apple vinegar, pectin, monosaccharide composition, viscosity