Farklı lif ve hidrokolloid (kıvam arttırıcı) kombinasyonlarının kek toz karışımları ve tüketime hazır keklerde yumurta ikamesi olarak değerlendirilmesi
Evaluation of different fibers and hydrocolloids (thickening agents) in combination as egg replacer in cake powder mixtures and ready to eat cakes
Yazar: MİNE KÖSTEKLİ BÜYÜKCAN
Danışman: PROF. DR. SİBEL KARAKAYA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Bitki proteinleri = Plant proteins ; Emülsiyonlar = Emulsions ; Fonksiyonel özellikler = Functional properties ; Hayvansal proteinler = Animal proteins ; Kek = Cake ; Ksantan gam = Xanthan scale ; Köpük = Foam ; Protein profili = Protein profile ; Yumurta ikamesi = Egg substitute

Özet:
Tüketici tercihleri ve beslenme ihtiyaçları sürekli olarak değişmektedir. Gıda endüstrisinde bu taleplerin karşılanabilmesi için besleyici özellikleri korunan veya iyileştirilen, etik, sürdürülebilir, maliyeti optimize, duyusal kabul gören alternatif bileşenlerin bilimsel araştırmalarla ortaya konulmasına büyük ihtiyaç duyulmaktadır. 	
Pek çok fonksiyonel ve besleyici özelliğine rağmen sağlıkla ilgili kaygılar, ekonomik değer ve tüketici tercihleri nedeniyle yumurtanın ikame edilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Tez çalışmasında tüketiciler tarafından sevilerek tüketilen bir fırın ürünü olan kekte yumurta akı ve yumurtanın hayvansal ve bitkisel protein kaynakları (süt, buğday, bezelye, patates) ile beraber farklı lif (bezelye, portakal, karahindiba) ve gıda katkı maddeleri (ksantan gam, emülgatör) kullanılarak ikame edilme olanakları araştırılmıştır. Bu amaçla proteinlerin fonksiyonel özellikleri (emülsiyon, köpük oluşturma ve emülsiyon ısıl stabilitesi) ve protein profilleri belirlenmştir. Elde edilen sonuçlara uygun şekilde köpük ve emülsiyon tipi iki ayrı kekte protein örnekleri tek başlarına ve lif, hidrokolloid, emülgatörlerle kombinasyon halinde yumurta ikamesi olarak değerlendirilmiştir. Yumurta akı tozunun köpük tipi kekte %50 oranında, yumurtanın ise emülsiyon tipi kekte %100 oranında ikame edilebileceği belirlenmiştir. Yumurta akı ikamesi olarak patates protein izolatı (%2.6) veya patates protein izolatı+ksantan gam (%0.15) kombinasyonunun en ideal fiziksel özellikleri sağladığı belirlenmiştir. Ancak kontrol örneğine kıyasla duyusal özellikler açısından değerlendirmeye uygun bulunmamıştır. Emülsiyon tipi kekte ise peyniraltı suyu protein konsantresi (%1.1), karahindiba lifi (%0.5) ve portakal lifi (%0.5) ile yumurtanın tamamı iyileştirilmiş fiziksel ve duyusal özelliklerle ikame edilmiştir. 
Çalışmada yumurta akı tozu ve yumurtanın değişen oranlarda ikame edildiği kek örneklerine in vitro sindirim uygulanarak elde edilen protein profilleri incelenmiş ve yumurtanın ikame edilmesinin sindirim sonrası etkileri kontrol örneği ile kıyaslanmıştır. Yumurta akı tozunun patates protein izolatı ya da patates protein izolatı+ksantan gam ile ikame edilmesinin sindirim sonrası protein profilini değiştirmediği belirlenmiştir. Buna karşın yumurtanın ikame edildiği örnekte ise ortamda lif bulunmasının farklı mekanizmalarla özellikle in vitro gastrik sindirim sonrası protein profilini önemli ölçüde değiştirdiği saptanmıştır. Bu mekanizmalar ısısal işlemlerin etkisiyle protein agregatlarının oluşumu ve bir endopeptidaz olan pepsinin gastrik sindirimde proteine erişememesi, karahindiba lifinin sindirim ortamında jelleşmesi ve jel yapının intestinal sindirim sırasında enzim difüzyonunun azalmasına neden olması olarak açıklanmıştır. 
Çalışma kapsamında tüketiciler tarafından beğenilerek tüketilen ve ekonomik değeri yüksek olan kek toz karışımı ve tüketime hazır keklerde farklı hayvansal ve bitkisel alternatifler ile gıda katkı maddelerinin etkin bir şekilde yumurta akı ve yumurta ikamesi olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. Ayrıca in vitro sindirim sonrası örneklerin protein profilleri incelenerek gıda formülasyonlarının, üretim basamaklarının, son ürün matriksinin sindirim üzerine etkisi ele alınmıştır. Elde edilen sonuçların tüketicilerin sağlık ve beslenme tercihleri ile ilgili taleplerinin karşılanması; üreticilerin de sürdürülebilir, maliyeti optimize alternatif gıda ürünlerini geliştirmesi üzerine katkı sağlama potansiyeli bulunmaktadır.

Abstract:
Consumer preferences and nutritional needs are changing continuously.  There is a great need for scientific research to reveal nutritionally preserved and improved, ethical, sustainable, cost-optimized, sensory-acceptable alternative ingredients to meet changing demands in the food industry.
Despite its many functional and nutritive properties, there is a need for egg substitution due to health concerns, economic value, and consumer preferences. In this thesis, the possibility of replacing egg white powder and whole egg used in frequently consumed cake products with animal and plant protein sources (milk, wheat, peas, potatoes), different fibers (peas, orange, chicory root) and food additives (xanthan gum, emulsifier) in combination were investigated. For this purpose, functional properties of proteins (emulsion, foaming and emulsion thermal stability) and protein profiles were determined. In accordance with the results obtained, protein samples were evaluated in two separate foam and emulsion type cakes as egg substitutes alone and in combination with fiber, hydrocolloid, and emulsifiers. It was determined that 50% of the egg white powder could be substituted in the foam type cake, and the egg could be substituted 100% in the emulsion type cake. It was determined that potato protein isolate (2.6%) or potato protein isolate + xanthan gum (0.15%) combination as egg white substitute provided the ideal physical properties. However, it was unsuitable for evaluation in terms of sensory properties compared to the control sample. In the emulsion type cake, the whole egg was replaced with whey protein concentrate (1.1%), chicory root fiber (0.5%) and orange fiber (0.5%), resulting in improved physical and sensory properties.
In this study, the protein profiles obtained after in vitro digestion applied to the cake samples in which egg white and egg were replaced at varying rates were examined. The post-digestion effects of egg replacement were compared with the control sample. It was determined that the replacement of egg white powder with potato protein isolate or potato protein isolate+xanthan gum did not change the protein profile after digestion. On the other hand, in the example where the egg was replaced, it was determined that the presence of fiber in the medium significantly changed the protein profile after in vitro gastric digestion by different mechanisms. These mechanisms have been explained as the formation of protein aggregates and the inability of pepsin, an endopeptidase, to reach the protein in gastric digestion; the gelation of chicory root fiber in the digestive environment, and the gel structure slowing down the enzyme diffusion in intestinal digestion.
Within the scope of the study, it has been determined that different animal and plant alternatives and food additives can be used effectively as egg white powder and egg replacers in cake powder mix and ready-to-eat cakes consumed frequently. In addition, the effects of food formulations, production processes and final product matrix on digestion were discussed by examining the protein profiles of the samples after digestion. Meeting the demands of the consumers regarding the health and nutrition preferences of the obtained results also can contribute to the development of sustainable, cost-optimized alternative food products for manufacturers.