Yer elmasından inülin ekstraksiyonunda mikrodalga işleminin etkisi ve toz inülinin dondurulmuş fermente ekmek hamurunda kriyoprotektan etkinliğinin incelenmesi
The effect of microwave on the extraction of inulin from jerusalem artichoke and investigating the cryoprotective role of powdered inulin in frozen fermented bread dough
Yazar: KARDELEN DEMİRCİ
Danışman: DOÇ. DR. FATİH MEHMET YILMAZ
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Tez çalışmasının amacı, yer elmasından konvansiyonel ve mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemleri ile inülin tozu üretilmesi, toz ürün karakterizasyonlarının gerçekleştirilmesi ve farklı dondurma yöntemleri ile depolama süresi de ele alınarak fermente ekmek hamurunun kalite özellikleri üzerindeki etkilerinin belirlenmesidir. Yer elmasından inülin tozu üretiminde konvansiyonel ve mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemleri kullanılmıştır. Ekstraksiyon işlem parametrelerinin (sıcaklık, süre ve çözücü oranı) inülin verimi üzerindeki etkileri yanıt yüzey yöntemi (RSM) ve genetik algoritma (GA) olmak üzere iki farklı optimizasyon yöntemi ile incelenmiştir. Optimum işlem koşullarında üretilen inülin tozlarının fizikokimyasal ve toz ürün özellikleri belirlenmiştir. Optimum yöntem ve işlem koşullarında üretilen inülin tozu fermente ekmek hamuru formülasyonuna eklenmiştir. Hamurlar üç farklı dondurma yöntemi (statik, hava akımlı ve bireysel hızlı dondurma; IQF) kullanılarak dondurulmuş ve altı aylık depolama süresince kalite özellikleri incelenmiştir. GA ile oluşturulan modelin RSM'e kıyasla daha yüksek inülin verimi sağlayabildiği belirlenmiştir. GA ile belirlenen optimum işlem koşulları sıcaklık, süre ve çözücü oranı olmak üzere konvansiyonel ekstraksiyon için sırası ile 80 ℃, 25 dk. ve 19 mL/g; mikrodalga destekli ekstraksiyon için ise 80 ℃, 60 dk. ve 32 mL/g olarak tespit edilmiştir. Bu koşullarda, konvansiyonel ve mikrodalga destekli ekstraksiyon için inülin verimi sırası ile %85,6 ve %91,8 olarak saptanmıştır. Mikrodalga destekli ekstraksiyon işleminin su tutma kapasitesi, volümetrik jel indeksi, Carr indeksi, ıslanabilirlik, viskozite, dağılabilirlik ve çözünürlük gibi toz ürün özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdiği belirlenmiştir. İnülin tozu ilaveli fermente ekmek hamurunun hızlı dondurma yöntemleri (hava akımlı/IQF) ile dondurulması, depolama boyunca su aktivitesi, iyon sızıntısı, enzim aktivitesi, tekstür özellikleri, spesifik ekmek hacmi ve ekmek değer sayısı gibi kalite parametrelerinin korunumunda etkili olmuş; diğer yandan inülin ilavesi depolama süresince damlama kaybı değeri üzerinde koruyucu bir etki sağlayamamıştır. Mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemi, inülin tozunun gıda, ilaç ve kimya gibi endüstrilerde fonksiyonel bir bileşen olarak kullanımı için umut vadedicidir. İnülin tozu kullanımı, dondurulmuş fermente ekmek hamurunda meydana gelen kalite problemlerini giderme potansiyeline sahip olduğundan dondurulmuş gıda sektörü için yol gösterici olabilir.

Abstract:
The aim of the thesis study is to produce inulin powder from Jerusalem artichoke by employing conventional and microwave-assisted extraction methods. It was also aimed to carry out powder product characterizations and to determine the effects on the quality properties of fermented bread dough by considering different freezing methods and storage time. Conventional and microwave-assisted extraction methods were used in the production of inulin powder from Jerusalem artichoke. The effects of the extraction process parameters (temperature, time and solvent ratio) on the inulin yield were investigated with two different optimization methods: response surface method (RSM) and genetic algorithm (GA). The physicochemical and powder product properties of inulin powders produced under optimum processing conditions were determined. Inulin powder produced under optimum method and processing conditions was added to the fermented bread dough formulation. Doughs were frozen using three different freezing methods (static, airflow and individual quick freezing; IQF) and their quality characteristics were examined during six months of storage. It has been determined that the model created with GA can provide higher inulin yield compared to RSM. GA optimum processing conditions were found as 80 ℃, 25 min and 19 mL/g for conventional extraction; 80 ℃, 60 min and 32 mL/g for microwave-assisted extraction, respectively, as temperature, time and solvent ratio. Under these conditions, inulin yields for conventional and microwave-assisted extraction were found to be 85.6% and 91.8%, respectively. The results indicated that the microwave-assisted extraction method significantly improve the powder product properties such as water holding capacity, volumetric gel index, Carr index, wettability, viscosity, dispersibility and solubility. Freezing of inulin powder added fermented bread dough by rapid freezing methods (air blast/IQF) was effective in maintaining quality parameters such as water activity, ion leakage, enzyme activity, texture properties, specific bread volume and bread value number during storage. On the other hand, the addition of inulin powder did not provide a protective effect on the drip loss value during storage. The microwave-assisted extraction method has promising potential for the production of inulin powder to be used as functional ingredient in food, pharmaceutical and chemical industries. Inulin powder has the potential to eliminate quality problems in frozen fermented bread dough, therefore the use of inulin powder can be a guide for the frozen food industry.