Tiyollerin patatesteki esmerleşme reaksiyonları ve antioksidan aktiviteye etkisi
Effects of thiols on browning reactions and antioxidant activity of potato
Yazar: İNCİ CERİT
Danışman: DOÇ. DR. OMCA DEMİRKOL
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, taze kesilmiş patatesler farklı konsantrasyonlarda (%0,5; %1,0; %2,0) tiyol çözeltileri [glutatyon (GSH), sistein (CYS) ve N-asetilsistein (NAC)] ile muamele edilmiş, oda sıcaklığında 48 saat boyunca depolanmış ve depolama sırasında meydana gelen enzimatik esmerleşme reaksiyonuna tiyol çözeltilerinin etkisi incelenmiştir. Tiyol çözeltilerinin etkinliğini karşılaştırmak amacıyla %1,0 oranında sodyum metabisülfit çözeltisi pozitif kontrol olarak kullanılmıştır. Ayrıca, tiyol çözeltileri ile muamele edilen patatesler, 180oC sıcaklıkta 6 dakika boyunca derin yağda kızartılmış ve ısıl işlem uygulamasının enzimatik olmayan esmerleşmeye etkisi belirlenmiştir. Depolama ve kızartma işlemleri sonunda patateslere renk, kalıntı tiyol miktarı, antioksidan aktivite, toplam fenolik madde ve askorbik asit (AA) analizleri uygulanmıştır. Ayrıca depolanmış patateslerin polifenol oksidaz (PPO) enzim aktivitesi, kızartılmış patateslerin ise akrilamid içeriği belirlenmiştir. 
Yapılan analiz sonuçları değerlendirildiğinde farklı konsantrasyonlarda kullanılan tiyol çözeltileri, patateslerin renk değerleri üzerinde etkili olmuş ve PPO enzim aktivitesini azaltmıştır. CYS'nin %1,0 (CYS1.0) ve %2,0 (CYS2.0) konsantrasyonları enzim aktivitesini tamamen durdurmuştur. GSH ile muamele enzimatik esmerleşmeyi önlemede etkili olmamıştır. Kalıntı tiyol miktarının, CYS ve NAC'ye daldırılan örneklerde yüksek, GSH grubunda çok düşük olduğu tespit edilmiştir. Uygulanan tiyol çözeltileri antioksidan aktiviteyi artırmış ve AA içeriklerinde önemli koruma sağlamıştır. Kızartılan patateslerin renklerindeki kararma CYS1.0, GSH2.0, CYS2.0, NAC2.0 örneklerinde önlenmiştir. Kalıntı tiyol miktarı, CYS ve NAC gruplarında kızartmayla birlikte azalırken GSH grubunda artış görülmüştür. Hiçbir işlem uygulanmayan kontrol grubu oldukça yüksek akrilamid içeriğine sahip olduğu halde GSH2.0, CYS0.5, NAC2.0, CYS2.0 ve CYS1.0 örneklerinde %62-70 oranında azalma tespit edilmiştir.
Özet olarak, bu çalışmayla taze kesilmiş patateslerin 48 saatlik depolanması sırasında tiyol çözeltilerinin enzimatik esmerleşmeyi etkili bir şekilde durdurabileceği aynı zamanda tiyol, antioksidan aktivite ve AA içeriğinin artırılabileceği gösterilmiştir. Ek olarak, potansiyel kanserojen olarak sınıflandırılan ve derin yağda kızartmayla patateste oldukça yüksek miktarda oluşan akrilamid bileşeninde, yaklaşık %70 oranında azalma sağlanabileceği tespit edilmiştir. Ticari olarak kolay ulaşılabilir ve ucuz olan, ayrıca sağlığa faydalı biyoaktif bileşen içeriğine katkı sağlayan CYS ve NAC'nin patatesteki esmerleşme reaksiyonlarını önlemede sülfit yerine kullanılabilmesi, bu araştırmanın en önemli çıktısını oluşturmaktadır.

Abstract:
In this study, fresh-cut potatoes were treated with different concentrations (%0,5; %1,0; %2,0) of thiol solutions [glutathione (GSH), cysteine (CYS) and N-acetylcysteine (NAC)] and stored for 48 hours at room temperature. The effects of thiols on the enzymatic browning reaction which occured during the storage were examined. Potassium metabisulphite (%1,0) was used to compare effectiveness of thiol compounds. In addition, thiol-treated potatoes were deep fried for 6 minutes at 180oC and the effect of heat treatment on non-enzymatic browning was determined. Color, residual thiol content, antioxidant activity, total phenolic content and ascorbic acid analysis were applied to potatoes during the storage and frying process. Moreover, polyphenol oxidase (PPO) enzyme activity of fresh-cut potatoes and acrylamide content of fried potatoes were investigated. 
When the results of the analysis were evaluated, the thiol solutions used in different concentrations affected the color values of the potatoes and reduced the PPO enzyme activity. The 1,0% and 2,0% of CYS (CYS1.0, CYS2.0) concentrations completely stopped the enzyme activity, but GSH treatment was not effective on preventing enzymatic browning.  It was detected that the amount of residual thiol was high in the samples immersed in CYS and NAC solutions and low in GSH treated ones. Thiol solutions increased the antioxidant activity and provided significant preservation in ascorbic acid contents. Darkening of fried potatoes was prevented in CYS1.0, GSH2.0, CYS2.0 and NAC2.0 samples. During frying process, the amount of residual thiol decreased in the CYS and NAC groups, however it increased in GSH group. While the untreated control sample had very high acrylamide content, there was a 62-70% reduction in GSH2.0, CYS0.5, NAC2.0, CYS2.0 and CYS1.0 samples. 
In summary, this study has shown that thiol solutions can effectively protect the enzymatic browning of fresh-cut potatoes during 48 hours of storage and also increase the antioxidant activity, thiol and ascorbic acid content of the samples. In addition, it has been determined that approximately 70% reduction can be achived in acrylamide which is classified as potential carcinogen and found high amounts in fried potatoes. The most important outcome of this research is that CYS and NAC, which are commercially accessible and inexpensive, can be used as potential sulphite substitutes to prevent browning reactions in potatoes.