Çözünebilir (instant) siyah çay üretimi ve kalite özelliklerinin belirlenmesi
Instant black tea production and definition of quality properties
Yazar: ATİLLA POLAT
Danışman: PROF. DR. İHSAN GÜNGÖR ŞAT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Araştırmada siyah çay ekstraktından püskürtmeli kurutma tekniği ile çözünebilir siyah çay üretilmiştir. Ekstraksiyon sıcaklığı (40, 60, 80°C), ekstraksiyon süresi (20, 40, 60 dak.) ve kurutma sıcaklığı (180, 200, 220°C) bağımsız değişkenler olarak belirlenmiştir. Yüzey yanıt yöntemi (YYY) içerisinde Box-Behnken deney tasarımı kullanılarak üç bağımsız değişkenli ve üç seviyeli deneme deseni oluşturulmuş ve bu doğrultuda üretim gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, bağımsız değişkenlerin prosesteki verim, çözünebilir siyah çayın kalite parametreleri, fenolik bileşikler, kafein, antioksidan aktivitesi, mineral madde içeriği ve uçucu bileşenler üzerindeki etkisi incelenerek optimizasyon yapılmıştır. Bağımsız değişkenlerin tümü verim üzerinde önemli (p<0.05) etki göstermiş, özellikle ekstraksiyon sıcaklığındaki artış, verimi önemli derecede yükseltmiştir. Çözünebilir siyah çayların ortalama suda çözünürlük oranı  %96 olarak tespit edilmiştir. Toplam kül değerleri ise %11 olarak bulunmuştur. Fenolik madde içeriği üzerinde ekstraksiyon sıcaklığının etkisi önemli (p<0.05olmuş, ekstraksiyon sıcaklığı arttıkça deme geçen polifenol miktarı artmıştır. Ekstraksiyon süresi ise önemli bir farklılık oluşturmamıştır. Çözünebilir siyah çayların bulanıklık değerleri ortalama 9-17 NTU arasında ölçülmüştür. Bulanıklık üzerinde tüm bağımsız değişkenler önemli (p<0.05) etki göstermiştir. Çözünebilir siyah çayların ortalama pH değeri 4.93 olup, siyah çayın kabul edilebilir pH aralığında yer almıştır. Çözünebilir siyah çayların TF değerleri düşük,  TR değerleri yüksek bulunmuştur. Üretim aşamalarına bağlı olarak çözünebilir siyah çayların L, a ve b değerleri yükselmiş, tüketime hazır demlerinde ise azalmıştır. Duyusal değerlendirmede en yüksek skoru 3. deneme (80oC ekstraksiyon sıcaklığı, 20 dak. ekstraksiyon süresi ve 200oC kurutma sıcaklığı) almıştır. Çözünebilir siyah çayların demlerinde burukluk azalmıştır. Kurutma sıcaklıkları, rutubet üzerinde önemli bir farklılık oluşturmamıştır. Çözünebilir siyah çaylarda fenolik bileşiklerden en çok EGCG ve kateşin tespit edilmiş olup, kafein içerikleri ortalama %5,40 gibi yüksek bir oranda bulunmuştur. Antioksidan aktivitesi üzerinde bağımsız değişkenlerin tümü önemli (p<0.05) etki göstermiştir. Ekstraksiyon sıcaklığı arttıkça, antioksidan aktivitesi artarken, ekstraksiyon süresi arttığında antioksidan aktivitesi azalmıştır. Antioksidan aktivitesi fenolik madde içeriği ile pozitif korelasyon göstermiştir (r2DPPH=0,737; r2ABTS=0,749). Çözünebilir siyah çaylarda en az bulunan mineral Cu (6,25 µg/g) olurken, en fazla bulunan K (34,305 mg/g) olmuştur. Ekstraksiyon süresi arttıkça demdeki mineral içeriğinin genel olarak arttığı tespit edilmiştir. İncelenen siyah çay ve çözünebilir siyah çaylarda toplam 103 uçucu bileşen belirlenmiştir. Bunların 35 tanesi sadece ekstraksiyonda hammadde olarak kullanılan siyah çayda, 47 tanesi sadece çözünebilir siyah çaylarda, 21 tanesi de her iki çayda tespit edilmiştir. Prosesler sonucu uçucu bileşenler siyah çaya göre kantitatif olarak ortalama %32,4 azalmıştır. Hem siyah çayda, hem de  çözünebilir siyah çaylarda ortak olan uçucu bileşenler mukayese edilmiş, üretim aşamaları sonunda en fazla artış 26,93 kat ile 2-Etilfuran'da, en büyük kayıp ise siyah çaydaki miktarının 20'de birine düşen 2-hekzenal'da olmuştur.

Abstract:
In the research, soluble black tea was produced by spray drying technique from black tea extract. Extraction temperature (40, 60 and 80°C), extraction time (20, 40 and 60 min.) and drying temperature (180, 200 and 220°C) were determined as independent variables. Box-Behnken experimental design in the (RSM) was used to create three independent variables which have three levels. Black instant teas were produced according to design pattern. After the experiments, effect of independent variables on yield, quality parameters, phenolic contents, total catechin, caffeine, antioxidant activity, mineral contents and volatile components  were evaluated and accordingly, optimization of instant teas were performed. All of the independent variables showed statistically significant effect (p<0.05) on the yield. Especially, the increasing in extraction temperature significantly enhanced yield. The average extract value of instant teas was determined as 96%. Total ash values were found 11%. Extraction temperature showed statistically significant effect (p<0.05) on total polyphenols, and increase in extraction temperature increased polyphenol transition to the infusion. The extraction time was not statistically significant on total polyphenol content. The turbidity values of instant teas were measured between 9-17 NTU. All independent variables showed significant (p <0.05) effect on turbidity. The average pH of the instant teas was 4.93, and it was within the acceptable pH range of black tea. TF values of instant teas were lower and TR values were higher. Depending on the production stages, L, a and b values of instant black teas increased on the other hand; L, a and b values of instant tea infusion decreased. Third trial (80oC extraction temperature, 20 min extraction time and 200oC drying temperature) got the highest score in the sensory evaluation. Generally, while colour and darkness of instant teas were increasing, astringency decreased. Drying temperature was not statistically significant on moisture content. EGCG and catechin were the most in the phenolic compounds and caffeine content was found as high as 5,40% in the instant teas. All of the independent variables showed significant (p <0.05) effect on antioxidant activity. While the extraction temperature increased, antioxidant activity increased; on the other hand, when the extraction time increased, antioxidant activity decreased. Antioxidant activity was positively correlated with total polyphenol content (r2DPPH=0,737; r2ABTS=0,749). The lowest mineral content in the instant teas was Cu (mean = 6,25 µg /g), while the most abundant mineral was potassium (mean = 34,3 mg/g). As the extraction time increased, the mineral content in the infusion was generally increased. A total of 103 volatile compounds were detected in the analysed black tea and instant tea samples. Thirty five volatiles were found only in black tea, forty seven volatiles were only in instant teas and twenty one volatiles were in both black tea and instant teas. As a result of the processes, the volatile compounds reduced 32,4% quantitatively. In the Volatile compounds that found both black tea and instant teas, the highest increase was 26,93 fold in 2-Ethylfuran, on the other side the highest loss was in 2-hexenal that was one-twentieth of its initial.