Susam protein izolatının asitle jelleşmesi üzerine yüksek basınçlı homojenizasyonun etkisi
Effect of high pressure homogenization on acid-induced gelation of sesame protein isolate
Yazar: IANNIE P. MARIBAO
Danışman: PROF. DR. OSMAN GÜL
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Protein jelasyonu, canlı organizmalardan gıda hazırlamaya kadar hayati bir rol oynamakta ve
birçok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. Bu çalışmada, susam kekinden ekstrakte
edilen susam protein izolatının glukono-δ-lakton (GDL) ile asitlendirilerek jelleşme özelliği
üzerine yüksek basınçlı homojenizasyonun (YBH) etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla %8
konsantrasyonunda hazırlanan susam protein solüsyonuna 0 (kontrol), 25, 50, 100 ve 150
MPa basınçlarda homojenizasyon uygulanmış ve ardından örneklere %2 oranında GDL ilave
edilerek jelleşme özellikleri belirlenmiştir. Çalışmada asitlenme ve jelleşme kinetiği ile
jellerin fizikokimyasal, yapısal, reolojik özellikleri ve moleküller arası kuvvet incelenmiştir.
V max , T 5 ve T 4.5 gibi asitlenme kinetik parametreleri, uygulanan homojenizasyon işleminden
etkilenmiştir. Maksimum V max (0,062 pH birimi/dk) değeri 100 MPa basınç uygulanmış
örnekte tespit edilmiştir. Bununla birlikte uygulanan yüksek basınç proteinin jelleşme
süresinin (T 4.5 ) azalmasına neden olmuştur. Uygulanan homojenizasyon basıncı arttıkça,
özellikle jelleşmeden önce partikül boyutu azaldığı ve bunun da jelleşme sonrasında daha
düşük partikül boyutlu agregatların oluşumunda rol oynadığı gözlenmiştir. Jellerin su
bağlama kapasitesi uygulanan YBH ile önemli düzeyde iyileşmiş ve en yüksek değer
(%69,02) 100 MPa basınç uygulanan örnekte tespit edilmiştir. Homojenizasyon basıncının
100 MPa'ya kadar arttırılmasıyla jellerin beyazlık indeksinde önemli düzeyde artma eğilimi
gözlenmiş olması ile birlikte en yüksek toplam renk farkı (ΔE) 50 MPa basınç uygulanan
örnekte saptanmıştır. Örneklerin G' değeri zamana bağlı olarak ve uygulanan yüksek basınç
ile birlikte artma eğilimi göstermiş ve bunun da susam protein jelinin elastikiyetinde önemli
düzeyde iyileşme sağlayarak jel mukavemetini artırdığı saptanmıştır. Bütün jel örnekleri
artan kayma hızıyla birlikte azalan viskoziteye bağlı olarak kayma incelmesi davranışı
sergilemiştir. Jel örneklerinde hidrofobik etkileşimlerin hakim olduğu belirlenmiş ve en
yüksek değer (8,28 mg/mL) 100 MPa basınç uygulanan örnekte tespit edilmiştir. Bu çalışma
ile GDL kullanılarak elde edilen susam protein jelinin özelliklerinin YBH uygulaması ile
birlikte geliştirilebileceği ve özellikle 100 MPa basınç uygulamasının ideal olduğu ortaya
konmuştur.

Abstract:
Protein gelation plays a vital role from living organisms to food preparation and is used in
many industrial applications. In this study, the effects of high-pressure homogenization
(HPH) on the gelation property of sesame protein isolate extracted from sesame cake by
acidification with glucono-δ-lactone (GDL) were investigated. For this purpose,
homogenization was applied to the sesame protein solution prepared at 8% concentration at 0
(control), 25, 50, 100, and 150 MPa pressures, and then 2% GDL was added to the samples,
and gelation properties were determined. This study examined acidification and gelation
kinetics, physicochemical, structural, rheological properties, and intermolecular forces of the
gels. The applied homogenization process affected acidification kinetic parameters such as
Vmax, Tmax, T5, and T4.5. The maximum Vmax (0.062 pH units/min) value was
determined in the sample with 100 Mpa pressure applied. However, the high pressure
applied caused the protein's gelation time (T4.5) to decrease. It was observed that as the
applied homogenization pressure increased, the particle size decreased, especially before
gelation, and this played a role in the formation of lower particle size aggregates after
gelation. The water binding capacity of the gels improved significantly with the applied
HPH, and the highest value (69.02%) was detected in the sample where 100 MPa pressure
was applied. While a significant tendency to increase the whiteness index of gels was
observed by increasing the homogenization pressure up to 100 MPa, the highest total color
difference (ΔE) was detected at 50 Mpa pressure. The G′ value of the samples tended to
increase with time and with the high pressure applied, which indicated a significant
improvement in the elasticity of the sesame protein gel and was found to increase the gel
strength. All gel samples exhibit shear thinning behavior due to decreasing viscosity with
increasing shear rate. Hydrophobic interactions were dominant in the gel samples, and the
highest value (8.28 mg/mL) was determined in the sample where 100 MPa pressure was
applied. This study revealed that the properties of sesame protein gel obtained using GDL
can be improved with HPH and that 100 MPa pressure application is ideal.