Çeşitli bitkisel sütlerin mikrobiyal ve duyusal özelliklerinin incelenmesi
Microbial and sensory properties of various plant based milks
Yazar: SEÇİN BURCU SEZGİN
Danışman: PROF. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
İçecekler arasında süt, dengeli oranlarda makro ve mikro besinler sağlayan sağlıklı bir gıda olarak kabul edilir. Dünyanın bazı bölgelerinde süte sınırlı erişim nedeniyle, vejetaryen ve vegan beslenme gibi çeşitli faktörler nedeniyle son yıllarda süt dışı içecek tüketimi artmıştır. Yapılan araştırmalar sonucunda sütün bitki bazlı alternatifleri arasında en popüler olanları soya, badem ve pirinç bazlı içeceklerdir, bu içecekleri bazıları yenilebilir bitkilerden özütlenerek doğrudan elde edilirken fermente edilmiş ikameleri de ilgi çekmektedir. Türkiye'de yaygın olarak üretimi yapılan fındığın yanında raflarda yaygın olarak rastlanılan bitkisel sütlerin hammaddeleri olan hindistan cevizi, badem ve ceviz bu çalışma için seçilmiştir.
Bireyin genel sağlık durumu sindirim sisteminde bulunan milyarlarca mikroorganizmaya bağlıdır. Bağırsaklardaki mikroorganizmaların bileşim ve aktivitesi diyet, stres, hastalıklar, tıbbi tedavi ve çevresel faktörlere bağlı olarak değişmektedir. Bunların bireye etkilerini sınırlamak için beslenme metotları geliştirilmiştir. Bu konudaki yaklaşım probiyotiklerin ağız yoluyla alınmasıdır. Probiyotik mikroorganizmaların insan vücuduna alınmasında süt ürünleri önemli yer tutmaktadır. Probiyotiklerin süt ürünleri içerisinde öngörülen terapötik etkiyi göstermesi büyük önem taşımasına karşın, bu bakteriler ortam koşulları (yüksek asitlik, safra tuzları, gıda taşıyıcılarının kimyasal bileşimi ve redoks potansiyeli) nedeni ile ürünün raf ömrü süresince canlılığını yitirmektedir.
Bacillus coagulans GBI-30, 6086 (BC30) üreticileri tarafından fonksiyonel yiyecekler ve içecekler oluşturmak için kullanılan doğal, vegan, Kosher ve Helal sertifikalı dondurularak kurutulmuş ve patentli bir probiyotik bileşendir. Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından "Genel Olarak Güvenli Olarak Tanınan" (GRAS) statüsünde, birçok gıdada formüle edilebilen, spor oluşturan, patentli bir probiyotik bileşendir. Spor oluşturan probiyotik bir bakteri olan B. coagulans, aşırı ortamlara yüksek toleransı ve probiyotik özellikleri nedeniyle araştırma odağı haline gelmiştir.
Kerry firmasından temin edilen, B. coagulans GBI-30, 6086 (GanedenBC30) probiyotik mikroorganizma olarak kullanılırken Beneo firmasından temin edilen Orafti®Synergy1 prebiyotik olarak kullanılmıştır. Yıkanıp temizlenen kabuklu meyveler 24 saat kurutulmuş, ardından elle kırılıp kabukları açılmıştır. 12 saat boyunca suda bekletilen hammaddeler ağırlıklarının 6,6 katı içme suyu ile karıştırılmış ve homojenize edilmiştir. Sütler tülbentten süzüldükten sonra analiz edilecekleri ana kadar +4 °C'de depolanmışlardır. 
Bitkisel süt numuneleri, tüketici satın alma alışkanlıklarını yüksek oranda etkileyen duyusal özelliklerini belirlemek amacı ile enstrümantal renk analizi ve kantitatif tanımlayıcı duyusal analize tabi tutulmuştur. 
Enstrümantal renk analizi için literatür taranmış ve uygun analiz metotları belirlenerek, analizler bu koşullar altında tamamlanmıştır. Sonuçlar her bir bitkisel süt çeşidi için analiz sonuçlarının ortalamaları çizelgelere dökülerek, literatürde yer alan geçmişte bu konuda yapılan çalışmalar da göz önünde bulundurularak değerlendirilmiştir.
Tanımlayıcı duyusal analiz, ürünlerin duyusal profili hakkında detaylı bir tanım ortaya çıkaran, uzman ve eğitimli panelistler tarafından tamamlanan bir analiz yöntemidir. Tanımlayıcı duyusal analiz için literatür taraması yapılmış ve bitkisel süt ürünlerinin tanımlanmasında kullanılan başlıca parametreler tespit edilmiştir. Bu parametreler görünüş, koku, tat ve yapı ana başlıklarında listelenmiş, her bir parametre için panelistlere detaylı tanımlar anlatılmıştır. Literatürde de olduğu gibi gerekli olan parametreler için en uygun referanslar, ön değerlendirme sonrasında belirlenmiş olup panellerde bitkisel süt numuneleri ile birlikte panelistlere sunulmuştur. 
Tanımlayıcı duyusal analiz panelleri bir çevrimiçi program kullanılarak, toplam 5 içecek çeşidi için 8 uzman panelist tarafından tamamlanmıştır. Duyusal analiz panelleri sonucu bitkisel süt çeşitlerinin duyusal profillerini yansıtan diyagramlar ve panel sonuçlarının detaylı olarak yorumlanmasına imkân sağlayan korelasyon analizi ve temel bileşen analizi gibi ileri istatistik çalışmaları, yine panellerin yürütüldüğü çevrimiçi program vasıtasıyla elde edilmiştir. 
Kantitatif tanımlayıcı duyusal analiz sonuçları bütün bitkisel süt çeşitleri için benzersiz sonuçlar vermiştir. ANOVA analizinde numuneler için belirlenen 18 adet parametrenin 18'inin de önemli olduğu ve parametrelerin 16'sının istatistiksel olarak anlamlı farklılıkta olduğu tespit edilmiştir (p<0,05). Fazların ayrıması, viskozite, nutty aroma, nutty tat ve meyvemsilik parametreleri açısından panelistler tarafından yüksek oranda görüş birliği bulunmuştur. Bitkisel süt çeşitlerinin duyusal profillerine ait oluşturulan örümcek diyagramları ve temel bileşen analizi ile de detaylı bir inceleme sağlanmıştır. Temel Bileşen Analizinde; toplam 4 temel bileşen faktörü elde edilmiştir. Faktör 1, toplam varyasyonların %35,64'ünü kapsarken, Faktör 2, toplam varyasyonların %27,18'ini kapsamaktadır. Toplam varyasyonların %62,82'sini oluşturan ilk iki temel bileşen faktörüne bağlı olarak oluşturulan bipilot diyagramı parametreler arası ilişkilerin iki boyutlu uzayda konumlandırılmasına yardımcı olmuştur, bu diyagrama bakılarak içecek numunelerinin tamamının birbirinden farklı duyusal profillere sahip oldukları görülmüştür. Hindistan cevizi sütünün baskın meyvemsi aromasıyla tüm süt çeşitleri içinde genel profile en uzak olan olduğu ortaya çıkmıştır.
Bitkisel süt numunelerine ait enstrümantal renk analizi sonuçlarına göre, en yüksek L* (beyaz renk) değeri inek sütünden sonra fındık sütündeki tespit edilmiştir. İki rengin insan gözü ile ayırt edilebilirliğini belirten ∆E* toplam renk farklılıklarının değerine göre birbirine en yakın iki süt fındık sütü ve inek sütü olarak belirlenirken en uzak iki süt hindistan cevizi sütü ve ceviz sütü olarak hesaplanmıştır.
Yayma plak yöntemi kullanılarak yapılan mikrobiyolojik analiz sonuçlarına göre başlangıçta numuneye (fındık sütü) 6×106 CFU/mL oranında eklenen B. coagulans, raf ömrü boyunca belirlenen zaman noktalarında tüm muamelelerde en az 7×106 CFU/ml'lik ortalama canlı sayımlarına ulaşmıştır.
Bu çalışma ile seçili bitkisel sütlere eklenen spor formda B. coagulans'ın belirlenen raf ömrü boyunca canlı kalımı ve bu sütlerin duyusal özellikleri ile ilgili literatüre kaynak kazandırmak hedeflenmektedir.

Abstract:
Among beverages, milk is considered as a healthy food that provides macro and micronutrients in balanced proportions. Non-dairy beverage consumption has increased in recent years due to various factors such as vegetarian and vegan diets, and due to limited access to milk in some parts of the world. According to researches, the most popular alternatives among the plant-based milk are soy, almond and rice-based drinks, some of these drinks are obtained directly by extracting from edible plants, while fermented substitutes are also of interest. Besides hazelnut, which is widely produced in Turkey; coconut, almond and walnut which are commonly found on the shelves as raw materials of plasnt based milks, were selected for this study.
The general health status of a person depends on the billions of microorganisms in the digestive system. The composition and activity of microorganisms in the intestines vary depending on diet, stress, diseases, medical treatment and environmental factors. Nutritional methods have been developed to limit their effects on the individual. The approach in this regard is to take probiotics orally. Dairy products have an important role in the intake of probiotic microorganisms into the human body. Although it is of great importance for probiotics to show the predicted therapeutic effect in dairy products, these bacteria lose their viability during the shelf life of the product due to ambient conditions (high acidity, bile salts, chemical composition of food carriers and redox potential).
B. coagulans GBI-30, 6086 (BC30) is a natural, vegan, Kosher and Halal certified freeze-dried and patented probiotic ingredient used by manufacturers to create functional foods and beverages. It is a proprietary spore-forming probiotic ingredient that can be formulated in many foods with the status of "Generally Recognized as Safe" (GRAS) by the US Food and Drug Administration (FDA). B. coagulans, a spore-forming probiotic bacterium, has become the focus of research due to its high tolerance to extreme environments and its probiotic properties.
B. coagulans GBI-30, 6086 (GanedenBC30) from Kerry was used as probiotic microorganism, while Orafti®Synergy1 from Beneo company was used as prebiotic. Washed and cleaned peeled fruits were dried for 24 hours, then they were broken and peeled by hand. The raw materials, which were kept in water for 12 hours, were mixed with 6.6 times their weight in drinking water and homogenized. After the milk was filtered through cheesecloth, they were stored at +4 °C until they were analyzed.
Plant based milk samples were subjected to instrumental color analysis and quantitative descriptive sensory analysis in order to determine their sensory properties that highly affect consumer purchasing decision.
The literature was scanned for instrumental color analysis and the analysis was completed under these conditions by determining the appropriate analysis methods. The results were evaluated by charting the averages of the analysis results for each vegetable milk type, taking into account the previous studies in the literature on this subject.
Descriptive sensory analysis is an analysis method that reveals a detailed description of the sensory profile of products, completed by expert and trained panelists. A literature review was conducted for descriptive sensory analysis and the main parameters used in the identification of plant-based dairy products were determined. These parameters are listed under the main headings of appearance, smell, taste and structure, and detailed definitions were given to the panelists for each parameter. As in the literature, the most appropriate references for the required parameters were determined after the preliminary evaluation and presented to the panelists together with the vegetable milk samples in the panels.
Descriptive sensory analysis panels were completed by 8 expert panelists for a total of 5 beverage types using an online program. Diagrams reflecting the sensory profiles of plant milk varieties as a result of sensory analysis panels, and advanced statistical studies such as correlation analysis and principal component analysis, which allow the panel results to be interpreted in detail, were also obtained through the online program in which the panels were conducted.
Quantitative descriptive sensory analysis results provided unique results for all plant milk varieties. In the ANOVA analysis, it was determined that 18 of the 18 parameters determined for the samples were important and 16 of the parameters were statistically significant (p<0.05). A high level of consensus was found by the panelists in terms of phase separation, viscosity, nutty flavor, nutty taste and fruitiness parameters. A detailed examination was also provided by spider diagrams and principal component analysis of the sensory profiles of plant based milk varieties. In Principal Component Analysis; A total of 4 principal component factors were obtained. Factor 1 covers 35.64% of total variations, while Factor 2 covers 27.18% of total variations. The bipilot diagram, which was created depending on the first two principal component factors, which constituted 62.82% of the total variations, helped to position the relations between the parameters in two-dimensional space. By looking at this diagram, it was seen that all of the beverage samples had different sensory profiles. Coconut milk turned out to be the furthest from the overall profile of all milk varieties, with a predominant fruity flavor.
According to the instrumental color analysis results of herbal milk samples, the highest L* (white color) value was determined in hazelnut milk after cow milk. According to the value of the total color differences, ∆E*, which indicates the distinguishability of two colors with the human eye, the two closest milks to each other were determined as hazelnut milk and cow milk, while the two farthest milks were calculated as coconut milk and walnut milk.
According to the results of microbiological analysis using the spread plate method, B. coagulans, which was initially added to the sample (hazelnut milk) at a rate of 6×106 CFU/mL, reached an average live count of at least 7×106 CFU/ml in all treatments at the time points determined throughout the shelf life.
With this study, it is aimed to provide a source for the literature on the viability of B. coagulans in spore form added to selected herbal milks during the determined shelf life and to determine sensory properties of these milks.