Nanoselüloz kriyoprotektanların model gıdalarda etkilerinin dondurma - çözündürme teknikleri ve depolama süresi ile incelenmesi
Investigation of the effects of nanocellulose cryoprotectants on model foods with freezing & thawing techniques and storage time
Yazar: ESRA GENÇDAĞ GÖZEN
Danışman: DOÇ. DR. FATİH MEHMET YILMAZ
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Dondurulmuş gıdalar = Frozen foods

Özet:
Tez çalışmasının amacı, dondurulmuş gıda endüstrisinde sıklıkla gözlenen kalite kayıplarını engellemeye/azaltmaya yönelik kriyoprotektan ajanların çanak enginar, vişne, dana nuar et ve tavuk nugget olmak üzere farklı morfolojik özelliklere sahip model gıdalara eklenmesi ve farklı endüstriyel dondurma - çözündürme teknikleri ile depolama süresince gıda kalite özellikleri üzerine etkilerinin detaylı olarak belirlenmesidir. Antep fıstığı dış kabuğu ve kestane kabuğu nanoselüloz kriyoprotektan ajanlar vişne, çanak enginar ve dana nuar et örneklerine ultrases destekli vakumlu emdirim (1000 W, 600 mmHg, 10 dk. vakum + 20 dk. restorasyon); tavuk nugget örneklerine ise doğrudan formülasyona ekleme (%0,5) şeklinde ilave edilmiştir. Ardından kriyoprotektan ajanların ilave edildiği model gıdalara statik, hava akımlı ve bireysel hızlı dondurma (IQF) işlemleri uygulanmış ve altı aylık depolama süresi boyunca her ay üç farklı çözündürme işlemi (mikrodalga destekli, 25 ºC oda sıcaklığında ve 4 ºC buzdolabı sıcaklığında) uygulanarak model gıdaların kalite özellikleri incelenmiştir. 
Dondurma yöntemine bağlı olarak üründeki buz kristal morfolojisinin değişkenlik gösterdiği; statik ve hava akımlı dondurma yöntemlerine kıyasla hızlı bir dondurma tekniği olan IQF işleminin gıdaların hücresel yapısına düşük oranda zarar vererek hücre içi ve dışında homojen ve küçük buz kristali oluşumu sağladığı belirlenmiştir. Kriyoprotektan ajan kullanımının dondurulmuş gıdaların tekstür özellikleri, enzim aktivitesi, biyoaktif özellikleri ve renk parametrelerinin korunumunda genel olarak etkili olduğu görülmektedir. Statik dondurma işlemine tabi tutulan çanak enginar ve vişne örneklerinde IQF işlemine kıyasla daha yüksek enzim aktivite değerleri belirlenmiştir. Dondurulmuş gıda ürünlerinde önemli bir kalite kriteri olan damlama kaybı değeri IQF işlemi uygulanmış gıdalarda en aza indirilmiştir. Çanak enginarda, buzdolabı sıcaklığında çözündürme (4 °C) işleminin örneklerin damlama kaybı, iyon sızıntısı ve enzim aktivitesi üzerinde koruyucu etki gösterdiği belirlenmiştir. Mikrodalga destekli çözündürme işlemine tabi tutulan vişne örneklerinde ise askorbik asit içeriği daha yüksek oranda korunmuştur. Kestane ve Antep fıstığı dış kabuğu nanoselüloz kriyoprotektan ajanların etkileri karşılaştırıldığında, Antep fıstığı dış kabuğu ilave edilen örneklerde daha yüksek iyon sızıntısı değerleri görülmüştür. Nugget örneklerinde ise Antep fıstığı dış kabuğu ilavesi ile daha az renk farkı, damlama kaybı ve lipit oksidasyon değerleri belirlenmiştir.
Dondurulmuş gıdalarda nanoselüloz kriyoprotektan ajan ilavesinin ve hızlı dondurma teknikleri kullanımının dondurulmuş depolama süresince gıdaların kalite özelliklerinin korunmasında daha etkili olduğu görülmüştür. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan sentetik kriyoprotektanlar, toksik etkileri ve dondurma - çözündürme sırasında hücre hasarına yol açabilmesi nedeniyle tüketicilerin algısında endişe yaratmaktadır. Sentetik kriyoprotektanlara alternatif olarak nanoselüloz kriyoprotektan ajan kullanımı ile bu dezavantajların ortadan kaldırabileceği görülmüştür. Elde edilen bulgular ışığında, dondurma işlemi sırasında meydana gelen buz kristali oluşum mekanizması, donma hasarı ve aynı zamanda dondurulacak ürünün hücresel yapısı da göz önünde bulundurularak nanolselüloz kriyoprotektan kullanımı gibi yenilikçi uygulamaların umut vadedici potansiyelleri olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
The objective of this thesis is to use cryoprotectant agents in model foods with different morphological features, such as artichokes, cherries, beef and chicken nuggets, to prevent/reduce quality deterioration in the frozen food industry, and to determine food quality properties during frozen storage with different industrial freezing - thawing techniques. Nanocellulose cryoprotectant agents were added to sour cherry, artichoke and beef nuar meat samples by ultrasound-assisted vacuum impregnation (1000 W, 600 mmHg, 10 min. vacuum + 20 min. restoration), while they were added to chicken nugget samples as a direct addition to the formulation (0.5%). Then, static, air-blast and individual rapid freezing (IQF) processes were applied to the model foods to which cryoprotectant agents were added, and the quality parameters of the model foods were examined by applying three different thawing processes (microwave assisted, 25 ºC; room temperature and 4 ºC; refrigerator temperature) every month during the six-month storage period.
Ice crystal morphology in the foods varies depending on the freezing method; It has been determined that the IQF compared to static and air-blast freezing methods, causes less damage to the cellular structure of foods and provides homogeneous and small ice crystal formation inside and outside the cells. The usage of cryoprotectant agents is generally effective in protecting the texture properties, enzyme activity, bioactive properties and color parameters of frozen foods. Higher enzyme activity values were determined in the artichoke and cherry samples applied to static freezing compared to the IQF technique. Dripping loss value, which is an important quality parameter in frozen food products, is minimized in foods with IQF process. It has been determined that thawing the artichoke at refrigerator temperature (4 °C) has a protective effect on the drip loss, ion leakage and enzyme activity of the samples. Ascorbic acid content was better preserved in cherry samples subjected to microwave-assisted thawing. When the effects of chestnut and pistachio shell nanocellulose cryoprotectant agents were compared, higher ion leakage values were observed in all samples with pistachio shell added. In nugget samples, less color difference, drip loss and lipid oxidation values were determined with the addition of pistachio shell nanocellulose.
The use of nanocellulose cryoprotectant agents and rapid freezing techniques in frozen foods are more effective in preserving the quality characteristics of foods during frozen storage. Synthetic cryoprotectants used in industrial applications are of concern to consumers due to their toxic effects and their ability to cause cell damage during freezing and thawing. It has been observed that these disadvantages can be eliminated by using nanocellulose cryoprotectants as an alternative to synthetic cryoprotectants. In the light of the findings, it was concluded that innovative applications such as the use of nanocellulose cryoprotectant have promising potential, taking into account the ice crystal formation mechanism that occurs during the freezing process, freezing damage, and also the cellular structure of the product to be frozen.