Kırınım pencereli (refractance window) ve mikrodalga destekli sıcak hava kurutma teknikleri ile fonksiyonel bileşenlerce zengin nar pestili üretimi
Production of enriched pomegranate leather with functional compounds using refractance window and microwave assisted hot air drying
Yazar: İSMAİL TONTUL
Danışman: PROF. DR. AYHAN TOPUZ
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Kurutulmuş gıdalar = Dried foods ; Mikrodalga kurutma = Microwave drying

Özet:
Bu çalışmada fonksiyonelliği artırılmış nar pestili üretimi için formülasyon optimizasyonu, kurutma şartlarının belirlenmesi ve zenginleştirme faaliyetleri yürütülmüştür. Formülasyon optimizasyonu çalışmalarında soğukta jelleşen hidrokolloidler (keçiboynuzu zamkı, prejelatininze nişasta ve ksantan zamk) karışım desenine göre belirlenen üçlü kombinasyonlar şeklinde denenerek pestil üretiminde kullanılmış ve fizikokimyasal olarak en iyi ürünü sağlayan optimum oranlar hesaplanmıştır. En uygun kurutma şartlarının belirlenmesi çalışmalarında tez kapsamında belirlenen optimum formülasyon ve geleneksel formülasyonla hazırlanan karışımlar sıcak hava akımında kurutma (50, 60 ve 70ºC), iki farklı güçte (90 ve 180W) mikrodalga destekli sıcak hava akımında kurutma (50, 60 ve 70ºC) ve  kırınım pencereli kurutma yöntemleri (90, 95 ve 98ºC) ile kurutulmuş ve pestillerin kuruma kinetiği ve fizikokimyasal özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Zenginleştirme çalışmalarında ise nar pestil formülasyonlarına üç farklı oranda (%1, 3 ve 5) nar kabuğu fenolikleri ve nar çekirdek yağı ilave edilerek bu katkıların pestilin renk, tekstür ve duyusal özellikleri üzerine etkileri belirlenmiştir. Son aşamada ise 4 farklı ürün 3 farklı sıcaklıkta depolanarak ürünün fizikokimyasal özelliklerindeki değişimler izlenmiştir. 
Karışım deseni sonuçlarına göre fizikokimyasal özellikler açısından en iyi pestil üretimini sağlayan karışımının kurumadde bazında %7.5 keçiboynuzu zamkı ve %2.5 prejelatinize nişasta olduğu belirlenmiştir. Optimum formülasyonla ısıl işlem uygulanmadan üretilen pestillerin biyoaktif bileşenler ve tekstürel özellikler açısından konsantreden geleneksel yöntemle üretilen pestillerden daha üstün olduğu ve duyusal olarak benzer değerlendirildiği tespit edilmiştir. 
Kurutma şartlarından bağımsız olarak pestillerin kurutulmasını en iyi ifade eden kurutma modelinin Midilli modeli olduğu tespit edilmiştir. Fenolik maddeler açısından en iyi kurutma yöntemi mikrodalga destekli sıcak hava kurutma yöntemleri olarak belirlenmişken, antosiyanin miktarları, askorbik asit miktarı, HMF miktarı, uçucu bileşenler ve tekstürel özellikler açısından sıcak hava akımında kurutma ve kırınım pencereli kurutma ile üretilen pestiller daha üstün olmuştur.
Zenginleştirme amacıyla kullanılan nar çekirdek yağının pestilin duyusal olarak kabul edilebilirliğini azalttığı, nar kabuğu fenoliklerinin ise konsantrasyondan bağımsız olarak kontrol pestiller ile benzer duyusal özelliklere sahip olduğu bulgulanmıştır. Zenginleştirilmiş pestillerin toplam fenolik madde ve toplam flavonoid madde miktarlarının kontrol örneklerine göre 1.5 kat daha fazla olduğu belirlenmiştir.
HMF ve ellajik asit dışındaki tüm kimyasal bileşenler depolama süresince kademeli olarak azalmıştır. Bu azalmalardan toplam monomerik antosiyaninler ve bireysel antosiyaninlerin degradasyonunun ikinci derece kinetiğe uygun olarak, askorbik asit kaybının ise sıfırıncı derece kinetiğe uygun olarak gerçekleştiği belirlenmiştir. Özellikle 35 ve 22ºC'de depolanan örneklerde sıfırıncı dereceden kinetiği uygun olarak HMF artışının gerçekleştiği tespit edilmiştir. Pestillerin ellajik asit miktarları ellajitanenlerin depolama süresince muhtemelen degrade olması sonucu serbest forma dönüşen ellajik asitten dolayı artış göstermiştir. Depolama süresince özellikle enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarının ürünü olan uçucu bileşenlerin oluştuğu tespit edilmiştir. Uçucu bileşenlere uygulanan istatistiksel analizler 35ºC'de kısa süreli depolamaların, düşük sıcaklıklarda uzun süre depolamalara eşdeğer olduğunu göstermiştir. Depolanan örneklerin duyusal analizine göre kontrol ve zenginleştirilmiş pestillerin benzer duyusal özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca tekstür dışında kırınım pencereli kurutma ile üretilen pestiller ile sıcak hava akımında kurutma ile üretilen ürünler benzer duyusal özellikler göstermiştir. Depolama sırasında tüm duyusal özelliklerde beğeni kayıpları meydana gelmiştir.	
Tez kapsamında elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde hidrokolloidler kullanılarak hem fonksiyonel bileşenlerce zengin hem de HMF ve furfural gibi toksik bileşikleri içermeyen pestil üretimi gerçekleştirilebilmiştir. Ayrıca  çalışma sonuçları kırınım pencereli kurutmanın sürekli pestil üretimi için önemli bir alternatif üretim prosesi olduğunu göstermiştir. Nar kabuğu fenolikleri ile zenginleştirme nar pestilinin duyusal özelliklerini değiştirmeden fonksiyonel özelliklerini arttırmaktadır. Pestilin fonksiyonel özelliklerini daha uzun süre muhafaza edebilmesi için düşük sıcaklıkta depolanmasının uygun olacağı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, formulation optimization, determination of drying conditions and enrichment activities were carried out for the production of pomegranate pestil with increased functionality. In the formulation optimization studies, triple combinations of cold gelling hydrocolloids (locust bean gum, pregelatinized starch and xanthan gum) according to the mixture design were tested in pestil production and the optimum ratios of the hydrocolloids were calculated to provide pestil with the best physicochemical properties. Optimized formulation was dried using hot air drying (50, 60 and 70ºC), microwave assisted hot air drying (50, 60 and 70ºC) at two different microwave power (90 or 180W) and refractance window drying (90, 95 and 98ºC) in drying experiments and their effect on drying kinetics and physicochemical properties of the pestils were investigated. Enrichment of pestils was done using either pomegranate peel phenolics or pomegranate seed oil at three different ratios (1%, 3% and 5%) and effects of these ingredients on colour, texture and sensorial properties of pestils were determined. In the last stage of the study, four different products were stored at three different temperatures and the changes in the physicochemical properties of the product were monitored.
According to the mixture design results, it was determined that the mixture providing the best pestil production in terms of physicochemical properties was 7.5% locust bean gum and 2.5% pregelatinized starch on dry matter basis. The results showed that, pestils produced using optimum formulation without heat treatment were superior in bioactive compounds and textural properties but they had similar sensorial properties compared to the pestil produced in traditional technique from pomegranate concentrate.
It has been determined that the drying model, which expresses the best of drying of the pestils, is the Midilli model, regardless to the drying conditions. While the best drying method for phenolic compounds is determined as microwave assisted hot air drying, hot air drying and refractance window drying were determined to be superior according to the anthocyanin content, ascorbic acid content, HMF content, volatile compounds and the texture.
Enrichment of pestils with pomegranate seed oil decreased sensory acceptability of pestil while enriched pestil with pomegranate peel phenolics had similar sensory properties to control pestils regardless of concentration. It was determined that the total phenolic and total flavonoid contents of the enriched pellets were 1.5 times higher than the control samples.
All chemical components except HMF and ellagic acid gradually decreased during storage. It has been determined that the degradation of total monomeric anthocyanins and individual anthocyanins is in accordance with the second order kinetics and the loss of ascorbic acid is in accordance with the zero order kinetics. Especially, HMF content of the samples stored at 35 and 22ºC incrased according to the zero order kinetics. The amounts of ellagic acid in the pestils increased probably due to formation of the free ellagic acid by degradation of ellagitannins during storage. It has been determined that the volatile components of nonenzymatic browning reactions were formed during storage. Statistical analyzes applied to volatile compounds showed that short-term storage at 35°C was equivalent to long-term storage at low temperatures. Sensory analysis of the stored samples revealed that control and enriched pellets had similar sensory properties. Additionally, hot air dried samples and refractance window dried pesptils had similar sensorial properties expect textural properties. Decrease in all sensorials properties occurred during storage of pestils.
When the results obtained within the scope of the thesis are evaluated in general, hydrocolloids can be used to produce pestils which is rich in functional components but does not contain toxic compounds. Furthermore, the results of the study shown refractance window is an important alternative production process for continuous pestil production. Enrichment with pomegranate peel phenolics enhances the functional properties of pomegranate pestil without changing its sensory properties. In order to maintain the functional properties of the pestil longer, it should be stored at low temperature.