Nar sularının çeşitli durultma yardımcı maddeleri ile durultulması ve konsantrelerin depolanması sürecinde bileşimindeki değişimler
Changes in the composition of pomegranate juice during fining with various agents and pomegranate juice concentrates during storage
Yazar: BETÜL ERKAN KOÇ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÖZKAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Antosiyaninler = Anthocyanins ; Depolama = Storage ; Durultma = Fining ; Nar suyu = Pomegranate juice ; Nar suyu konsantresi = Pomegranate juice concentrated ; Polifenol = Polyphenol ; Renkler = Colors

Özet:
Nardan elde edilen ve aralarında nar suyu ve konsantrelerinin de bulunduğu ürünlerin çekici ve stabil kırmızı-viole renkleri tüketiciler için önemli bir kalite kriteridir. Antosiyanin içeren gıdaların gerek işlenmesi gerekse de depolanması süresince meydana gelen renk bozunmaları, monomerik antosiyaninlerin parçalanması ve esmer renk oluşumundan kaynaklanmaktadır.  Bu çalışmada, durultma işleminin nar suyunun antosiyanin içeriği ve rengi üzerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca, ?20°, 4°, 10° ve 20°C sıcaklıklarda depolama süresince, nar suyu konsantrelerinin antosiyanin içeriği ve rengindeki değişimler de gözlenmiştir. Durultma ve depolama boyunca nar suyu ve konsantrelerinin renklerindeki değişimi belirlemek için kullanılan başlıca renk kriterleri; monomerik antosiyanin miktarı, antosiyanin kompozisyonu, polimerik renk ve reflektans renk değerleridir. Bu renk analizlerinin yanı sıra, aynı zamanda gerek nar suyunun durultulması gerekse de elde edilen konsantrelerin depolanması süresince toplam polifenol, hidrolize olabilen tanen miktarları ve antioksidan aktivite düzeyindeki değişimler de incelenmiştir.
Çalışmamızda, Türk meyve suyu endüstrisi tarafından nar suyu üretiminde en çok tercih edilen Hicaznar çeşidi kullanılmıştır. Dörde bölünmüş narlar kabuklarıyla birlikte pilot işletmede paketli preste preslenerek nar suyuna işlenmiştir. Elde edilen bulanık nar suyu; farklı durultma uygulamaları ve konsantre eldesi için 7 ayrı kitleye bölünmüştür. Her bir kitle; doğal sedimantasyon (2°C?de), jelatin, kitosan, kazein, albümin ve ksantan gam olmak üzere farklı bir durultma uygulamasına tabi tutulmuştur. Kalan nar suyu kitlesi ise durultulmamıştır. Nar suyu konsantreleri, durultulmuş ve durultulmamış nar sularından elde edilmiştir.
Durultma işlemiyle, uygulanan yöntemin farklılığına bağlı olarak nar sularının antosiyanin içeriğinde %10?27 azalma meydana gelmiştir. Durultma yardımcı maddelerinden monomerik antosiyaninlerde, kazeinin (%27) en büyük kayba neden olduğu saptanırken; ksantan gam (%11.1) ve kitosanın (%11.6) en az kayba neden olduğu saptanmıştır. Siyanidin-3,5-diglikozit (%43) nar sularının başat antosiyaninidir. Nar suyundaki diğer antosiyaninlerin, en yüksekten başlayarak düşüğe doğru sırasıyla: Delfinidin-3,5-diglikozit (%23), siyanidin-3-glikozit (%21), delfinidin-3-glikozit (%5), pelargonidin-3-glikozit (%5) ve pelargonidin-3,5-diglikozit (%3) olduğu saptanmıştır. Literatürdeki diğer meyve sularından çok daha fazla polimerik renge sahip olan nar sularının, presleme işleminden hemen sonra polimerik renk oranının %21.5 olduğu saptanmıştır. Durultma işlemi polimerik renk oluşumunun artmasına neden olmuştur. Antosiyanin miktarındaki kayıp ile polimerik renk oluşumu arasında pozitif korelasyon (r = 0.7225) saptanmıştır. Polifenol miktarında en fazla kayıp (%23.7) jelatinle durultulan örneklerde meydana gelmiştir. Nar sularının polifenol miktarıyla antioksidan aktiviteleri arasında pozitif korelasyon olduğu gözlenmiştir. Nar sularının hidrolize olabilen tanen miktarlarında (91.2%) ve antioksidan aktivitelerinde (24.7%) en fazla kayba kazeinle durultma neden olmuştur. Nar suyundaki başat hidrolize olabilen tanenler ?-punikalajin ve ß-punikalajindir. 
Nar suyu konsantrelerinin (65°Bx) depolanması süresince depolama sıcaklığının bulanıklık düzeyine etkisi olmadığı saptanmıştır. Durultulmamış nar suyundan elde edilen konsantrenin bulanıklık düzeyinde depolama sonucunda önemli düzeyde azalma meydana gelirken (p<0.05), farklı durultma uygulamalarıyla durultulan nar sularından elde edilen konsantrelerin bulanıklık değerlerinde bir değişim gözlenmemiştir. Kinetik veriler, nar suyu konsantrelerinin depolanması boyunca monomerik antosiyaninlerin parçalanmasının birinci derece; polimerik renk oluşumunun ise doğrusal olmayan (non-linear) kinetik modelle tanımlanabileceğini göstermiştir. Beklendiği gibi, depolama sıcaklığındaki artışla nar suyu konsantrelerinde gerek antosiyaninlerin parçalanma gerekse de esmer pigment oluşum hızları artmıştır. Örneğin, durultulmamış nar suyu konsantrelerinde, antosiyaninlerin parçalanmasına ilişkin yarılanma süreleri (t1/2); 4°, 10° ve 20°C sıcaklıklarda sırasıyla 60, 43 ve 20 gün olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, nar suyu konsantrelerinin ?20°C?de 7-8 ay depolanması boyunca renklerinin neredeyse hiç değişmediğini; buna karşın, 20°C?de depolanan konsantre örneklerinde renk bozunmasının çok hızlı gerçekleştiğini göstermiştir. Örneğin; durultulmamış nar suyundan elde edilen konsantrelerin 20°C?de 60 gün depolanması sonunda monomerik antosiyanin miktarında %88 kayıp ve polimerik renk oranında ise %49 artış (%24.7?den %73.8?e) gözlenmiştir. Durultulmamış ve farklı durultma uygulamaları ile durultulmuş nar suyu konsantrelerinin farklı sıcaklıklarda depolanması süresince polifenol miktarlarında ve antioksidan aktivite düzeylerinde düzenli bir artış veya azalış olmadığı belirlenmiştir (p<0.05). Konsantrelerin hidrolize olabilen tanen içeriklerinde depolama süresince bir değişim gözlenmemiştir (p>0.05). Nar suyu konsantrelerinin hidrolize olabilen tanen miktarıyla antioksidan aktivite düzeyleri arasında pozitif korelasyon (r = 0.8695) olduğu ortaya konmuştur.

Abstract:
An attractive and stable violet-red color of pomegranate products including juice and concentrates is the indication of high quality for consumers. However, during processing and storage, the color deterioration in anthocyanin containing products occurs as a result of both monomeric anthocyanin degradation and brown pigment formation. This study was conducted to determine the effects of fining on the anthocyanins and color of pomegranate juice. Moreover, the changes in anthocyanins and color of pomegranate juice concentrates were monitored during storage at ?20°, 4°, 10° and 20°C. Monomeric anthocyanin content, anthocyanin composition and polymeric color were the primary color indices used to determine the color changes in pomegranate juice and concentrates during fining and storage. In addition to these color analyses; changes in polyphenol content, hydrolyzable tannin content and antioxidant activity of pomegranate juice and concentrates were also determined during fining and storage, respectively.
The variety of pomegranates selected in this study was Hicaznar variety which was the most preferred variety for juice processing by Turkish fruit juice industry.  Pomegranate quarters with rinds were processed into juice on a rack and cloth press in the pilot plant. The cloudy juices obtained were divided into seven parts for fining trials as well as concentration after fining with each fining agent. The cloudy juices were clarified (fined) by natural sedimentation (at 2°C), gelatin, chitosan, casein, albumin and xanthan gum. The remaining juice was not clarified.  Pomegranate juice concentrates were obtained from both clarified and non-clarified juices.
Clarification with six different methods resulted 10?27% loss in anthocyanin content of pomegranate juices. While the casein caused the highest loss in monomeric anthocyanins (27%), xanthan gum (11.1%) and chitosan (11.6%) resulted in the least loss in monomeric anthocyanin content. Cyanidine-3,5-diglucoside (43%) was the major anthocyanin in pomegranate juice. The other anthocyanins in pomegranate juice were in descending order: Delphinidine-3,5-diglucoside (23%), cyanidine-3-glucoside (21%), delphinidine-3-glucoside (5%), pelargonidine-3-glucoside (5%) and pelargonidine-3,5-diglucoside (3%). Right after pressing, the polymeric color ratio of pomegranate juice was 21.5%, which was much higher than those cited for other fruit juices in the literature. Clarification resulted in higher levels of polymeric color. There was a positive correlation (r = 0.7225) between loss in antocyanin content and polymeric color formation. The most decrease in polyphenol content (23.7%) occurred in samples clarified with gelatin. A positive correlation was observed between polyphenol content and antioxidant activity of pomegranate juice. The highest loss in hydrolyzable tannin content (91.2%) and antioxidant capacity (24.7%) of pomegranate juices occurred after clarification with casein.  ?-punicalagin and ß-punicalagin were the major hydrolyzable tannins in pomegranate juice.
Surprisingly, storage temperature had no effect on the turbidity of pomegranate juice concentrates (65°Bx) during storage. Although there was a significant decrease in turbidity of concentrates obtained from non-clarified pomegranate juices (p<0.05), no changes were observed in turbidity values of concentrates obtained from juices clarified with different methods. Analysis of kinetic data suggested first-order models for monomeric anthocyanin degradation, but the formation of polymeric color ratio was fitted to non-linear regression models during the storage of pomegranate juice concentrates. As expected, higher storage temperatures increased the rate of anthocyanin degradation and formation of brown color in pomegranate juice concentrates. For example half-life period (t1/2) for anthocyanin degradation in concentrates obtained from non-clarified pomegranate juices was 60, 43 and 20 days at 4°, 10° and 20°C, respectively. Results from extensive color measurements revealed that the color of pomegranate juice concentrates stored at ?20°C almost unchanged during 8 months of storage. On the contrary, very fast color deterioration occurred in concentrate samples stored at 20°C. For example, 88% loss in monomeric anthocyanin content and 49% increase in polymeric color ratio (from 24.7% to 73.8%) were observed in concentrates obtained from non-clarified juices after 60 days of storage.  There was not a regular increase or decrease in polyphenol content and antioxidant activity of concentrates obtained from non-clarified and clarified pomegranate juices by using different fining agents during storage at all temperature (p<0.05). Hydrolyzable tannin contents of concentrates did not significantly change during storage (p>0.05). There was a positive correlation (r=0.8695) between hydrolyzable tannin contents and antioxidant activities of pomegranate juice concentrates.