Ksantan ve keçiboynuzu gamlarının sinerjik etkilerinden faydalanarak yeni bir gam üretimi
Production of a new gum by benefiting the synergistic effects of xanthan and locust bean gums
Yazar: GÜLEN MEZRELİ
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER SAİD TOKER ; DOÇ. DR. ABDULLAH KURT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Hidrokolloidler = Hydrocolloids ; Keçiboynuzu = Locust ; Ksantan gam = Xanthan scale

Özet:
Hidrokolloidler kıvam artırıcı ve jelleştirici olarak kullanılan, kimyasal yöntemle veya mikrobiyal fermantasyonla üretilebilen polimerik maddelerdir. Sinerjik etkileri olduğu bilinen ksantan ve keçiboynuzu gamının ayrı ayrı karıştırılarak kullanımı, hazırlanma koşulları farklılığından ve farklı hidrasyon sıcaklıklarına sahip olmalarından gıda sektörü için etkin bir çözüm olmamaktadır. Bu çalışmada, bu gamların %0,5 konsantrasyonda %50-%50 oranda karıştırıldıktan sonra farklı yöntemlerle kurutulmasıyla daha etkili, tek gam üretilmesi amaçlanmıştır. Uygulanan yöntemler, karıştırmadan sonra yapılan etil alkolle çöktürdükten sonra kurutma (E), etüvde kurutma (N) ve dondurarak kurutmadır (D). Çalışmada farklı metotlarla üretilen gamların yatışkan faz reolojik özellikleri, viskoelastik özellikleri, üç aralıklı tiksotropi özellikleri, fourier transform kızılöte spektrumu ve tekstürel özellikleri belirlenmiştir. Yatışkan faz reolojik analizinde sabit kesme hızında görünür viskozite değeri sıralaması E>N>D şeklindedir. Tüm örneklerde depolama modülü (G') kayıp modülünden (G'') daha yüksek bulunmuştur. Analiz sonucunda jel-elastik özelliği gösterme sıralaması E>D>N şeklindedir. Üç aralıklı tiksotropi özellikleri incelenerek geri kazanım hesabı yapılmıştır. Yüksek kesme geriliminde E örneğinde %86,97, N örneğinde %86,3 ve D örneğinde %74,07 geri kazanım sağlanmıştır. Çalışmanın tekstürel analizi için 50°C-60°C-70°C'lerde hazırlanan numunelerin sertlik ve yapışkanlık özellikleri araştırılmıştır. 70°C'de E örneği 230,0g, D örneği 221,23g, N örneği ise 218,29 g sertlik değerindedir. Sıcaklık düştükçe, sertlik değerinde azalma görülmüşken sıralamada bir değişiklik gözlemlenmemiştir. Laos analizinde e3⁄e1 ve v3⁄v1 değerleri ile Lissajous kurveleri değerlendirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda e3/e1 gerinim sertleşmesi/yumuşaması değerleri incelendiğinde E, D ve N örnekleri gerinim yumuşaması veya sertleşmesi gözlemlenmemiştir. v3/v1 verileri incelendiğinde yüksek gerinim değerlerinde D örneği kayma kalınlaşması göstermiştir. E örneği ve N örneği orta derecede kayma geriniminde stabil bir eğri gösterirken yüksek kayma gerinimi değerlerinde v3/v1<0 değerlerini göstermiş ve kayma incelmesi gözlenmiştir. Fourier transform kızılöte spektrumunda kontrol örneklerine kıyasla daha fazla O-H ve C-H grupları gözlemlenmiştir. Zeta potansiyeli ölçümü ile E örneğinin kararlı yapıda olduğu gözlenmiştir. Yapılan zeta potansiyeli analizinde sıralama E > D > N > XG > LBG şeklindedir. Çalışmada farklı metotlarla üretilen gamların, daha yüksek jel özellikleri gösterdiği görülmüştür. Bunun sonucunda ürün reçetesinde daha az gam kullanımı ile aynı etkilerin sağlanması mümkündür. Bu durum ekonomik kazanç sağlamanın yanında daha az girdiyle daha az katkı içeren ürünlerin geliştirilmesini sağlayacaktır.

Abstract:
Hydrocolloids are used as thickeners and gelling agents, which can be produced by chemical method or microbial fermentation. The use of xanthan and locust bean gums, which are known to have synergistic effects, by mixing separately is not an effective solution for the food industry due to the different preparation conditions and different hydration temperatures. In this study, it was aimed to produce more effective single gum by mixing these gums at a concentration of 0.5% at 50-50% and drying with different methods. The applied methods after mixing are the drying after precipitation with ethyl alcohol(E), direct drying(N) and freeze drying(D). In the study, the rheological properties, viscoelastic properties, three-range thixotropy properties(3ITT), fourier transform infrared spectrum (FT-IR) and textural properties were determined. In steady-phase rheological analysis, the apparent viscosity value order at constant shear rate is E>N>D. The storage modulus (G') was higher than the loss modulus (G'') in all samples. As a result of the analysis, the order of showing gel-elastic property is E>D>N. The recovery calculation was made by examining 3ITT properties. At high shear stress, 86.97% recovery was achieved in E sample, 86.3% in N sample, 74.07% in D sample. For the textural analysis, samples prepared at 50°C-60°C-70°C. At 70°C, E sample has a hardness value of 230.0g, D sample 221.23g, N sample 218.29g. As temperature decreased, there was a decrease in the hardness value, but no change the order. In LAOS analysis, e3⁄e1 and v3⁄v1 values and Lissajous curves were evaluated. As a result of the analysis, when the e3/e1 strain hardening/softening values were examined, no strain softening, or hardening was observed in the E, D and N samples. When v3/v1 data were examined, sample D showed shear thickening at high strain values. E sample and N sample showed a stable curve at moderate shear strain, while v3/v1<0 values at high shear strain values and shear thinning were observed. More O-H and C-H groups were observed in the FT-IR compared to the control samples. With the zeta potential measurement, it was observed that the E sample was stable. In the zeta potential analysis, the order is E > D > N > XG > LBG. In the study, it was observed that the gums produced by different methods showed higher gel properties. As a result, it is possible to achieve the same effects by using less gum in the product recipe. In addition to providing economic gain, this will enable the development of products with less input and less additives.