Süperkritik karbondioksit ekstraksiyon yöntemi ile konsantre çedar ve küflü peynir aroması eldesi
Production of concentrated cheddar and moulded cheese aroma by using supercritical carbon dioxide extraction method
Yazar: MELİSA YALÇIN
Danışman: PROF. DR. ALİ TOPCU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Günümüzde tüketicilerin doğal ürün tüketimine yönelik olan artan farkındalıkları, katkı maddelerinin kimyasal/sentetik yollar vasıtasıyla elde edilmesinden ziyade doğal kaynaklardan eldesine yönelik çalışmalar üzerine yoğunlaşılmasına sebebiyet vermiştir. Son dönemlerde literatür incelendiğinde bu tür katma değeri yüksek katkı maddelerinin yenilikçi yollar vasıtasıyla eldesi ve optimizasyonu üzerinde durulsa da daha detaylı çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu bağlamda gerçekleştirilmiş olan bu tez çalışması yaygın olarak kullanım potansiyeli bulunan Çedar ve küflü peynir aromasının doğal yollardan konsantre olarak eldesi ve alternatif bir çözüm sunma potansiyelinin gösterilmesi üzerine kurgulanmıştır. Gerçekleştirilen çalışma kapsamında; hammadde olarak peynir çeşitlerinden; Çedar peyniri ve Rokfor peyniri, enzim modifiye peynir (EMP) çeşitlerinden; EMP Rokfor peyniri ve EMP Çedar peyniri kullanılmıştır. 
Süperkritik karbondioksit ekstraksiyonu (SC- CO2) belirtilen peynir çeşitleri için üç farklı sıcaklık (35, 45, 55 °C) ve basınç (100, 200, 300 bar) altında sabit süre (90 dk) ve CO2 akış hızında (20 g/dk) gerçekleştirilmiştir. Peynir örneklerinde her bir parametrenin kombinasyonu olacak şekilde dört peynir örneği için toplam 36 ekstraksiyon gerçekleştirilmiştir. Peynir hammaddesinde, ekstraktlarda ve ektraksiyon sonrası peynir peletlerinde temel bileşim, üre-PAGE, toplam serbest amino asit, toplam serbest yağ asidi, aroma ve duyusal analizler yapılmıştır. 
Kuru madde analiz sonuçları göz önüne alındığında tüm peynir çeşitlerinde ekstraksiyon sonrasında kuru maddenin kısmen azaldığı tespit edilmiş olup, Çedar peyniri peletleri ve EMP çedar peyniri peletlerinde ortalama düşüş sırasıyla %12 ve %3 olarak belirlenmiştir. Rokfor ve EMP Rokfor peynirinde kuru madde değişiminin sınırlı olduğu görülmüştür.  Çedar ve rokfor peyniri peletlerinde en yüksek % yağ değişimleri sırasıyla AXM (35 °C, 300 bar) ve DZM (55 °C, 300 bar) örneklerinde gözlemlenmiş olup, oranlar %53.71 ve %19.64 olarak tespit edilmiştir. EMP Çedar ve EMP Rokfor peyniri peletlerinde ise BYL (45 °C, 200 bar) ve CZK (35 °C, 100 bar) örneklerinde ki % yağ değişimleri en yüksek oranda belirlenmiş olup, sırasıyla %15.88 ve %12.72 oranlarında olduğu gözlemlenmiştir.  Tüm peynir peletleri için pH değerlerinde sıcaklık ve basınca bağlı olarak anlamlı bir farklılık gözlemlenmemiştir. Çedar peyniri ve Rokfor peyniri peletlerinde % protein açısından peletlerde azalan % yağ miktarına bağlı olarak % protein değerlerinde artış gözlenmiştir. Çedar peyniri peletlerinde % protein değerleri; AXK (35 °C, 100 bar) örneğinde %32.16, AYK (45 °C, 100 bar) örneğinde %33.05, AZK (55 °C, 100 bar) örneğinde ise %33.75 şeklindedir. Aynı basıncın artan sıcaklıklarında % protein değerlerinin arttığı bu durumun 200 bar ve 300 bar basınçta Rokfor peyniri peletlerinde de benzer olduğu tespit edilmiştir. 
Üre-Poliakrilamid Jel Elektroforezi (Üre-PAGE) analizi ile ekstraksiyonun kazein fraksiyonları üzerine etkisinin önemsiz olduğu tespit edilmiştir. Peletlerde ve ekstraktlarda GC ile serbest yağ asidi analizi gerçekleştirilmiş ve tüm peletlerde ki serbest yağ asidi konstrasyonunun hammaddeye kıyasla azaldığı belirlenmiştir. Peletlerdeki % yağ değişiminin fazla olduğu örneklerde serbest yağ asidi konsantrasyonunun da genelde uyumlu olarak azaldığı gözlenmiştir. 
Tüm peynirlerde hammaddeyle benzer duyusal nitelikler ekstraktlarda da saptanmış olup, bu durum benzer aroma profillerinin süperkritik ekstraksiyon yöntemi ile etkin bir şekilde elde edilebileceğini göstermektedir. Elde edilen tüm veriler incelendiğinde, SC-CO2 yöntemi ile doğal Çedar ve küflü peynir aroması eldesinin sağlanabileceği görülmüş olup, gerçekleştirilen bu tez çalışmasının aroma maddelerinin endüstriyel ölçekli entegrasyon ve üretimine katkı sağlayabileceği ve ileriki dönemler de gerçekleştirilecek olan benzer çalışmalara ışık tutabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
The increasing awareness of consumers towards the consumption of natural products has led to the focus on obtaining additives in natural ways rather than through chemical/synthetic ways.  Although recent studies have focused on the obtaining and optimization of such value-added additives through innovative ways, more detailed studies are needed. Therefore, this thesis was carried out in order to obtain natural Cheddar and mouldy cheese flavors which have the possibility to be widely used and show the potential in order to offer an alternative solution to industrial large-scale applications. Within the scope of the thesis, as raw materials; Cheddar cheese and Roquefort cheese, and enzyme-modified cheeses (EMCs); Cheddar and Roquefort were used. 
Supercritical carbon dioxide extraction (SC- CO2) were conducted under three different temperature (35, 45, 55 °C) and pressure (100, 200, 300 bar) conditions at a constant time (90 min) and CO₂ flow rate (20 g/min). A total of 36 extractions were carried out for four cheese samples as a combination of each parameter. Basic composition, urea-PAGE, total free amino acid, total free fatty acid, flavor and sensory analyzes were made in cheese raw material, extracts and cheese pellets after extraction.
Considering the dry matter analysis results, it was determined that dry matter partially decreased after extraction in all cheese varieties, and the average decrease in Cheddar cheese pellets and EMC cheddar cheese pellets was determined as 12% and 3%, respectively. Dry matter change was observed limited in Roquefort and EMC Roquefort cheese. The highest fat changes (%) in Cheddar and Roquefort cheese pellets were observed in AXM (35 °C, 300 bar) and DZM (55 °C, 300 bar) samples, respectively, and the rates were determined as 53.71% and 19.64%. In EMC Cheddar and EMC Roquefort cheese pellets, the % fat changes in BYL (45 °C, 200 bar) and CZK (35 °C, 100 bar) samples were determined at the highest rate and were observed as 15.88% and 12.72%, respectively. Considering temperature and pressure, no significant differences were observed in pH values. In terms of % protein in Cheddar cheese and Roquefort cheese pellets, an increase in % of protein values were observed depending on the decreased % of the fat amount in the pellets. Protein values in cheddar cheese pellets were found 32.16%, 33.05%, and 33.75% in the samples AXK (35 °C, 100 bar), AYK (45 °C, 100 bar), and AZK (55 °C, 100 bar), respectively. It has been determined that the protein values increase at increasing temperatures of the same pressure, and this situation is similar in Roquefort cheese pellets at 200 bar and 300 bar pressure. 
UREA-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (UREA-PAGE) analysis revealed that the effect of the extraction on the casein fractions was insignificant. Free fatty acid (FFA) analysis was performed by gas chromatography (GC) in pellets and extracts and found that FFA concentration was decreased in all pellets compared to the raw material. It was observed that FFA composition generally decreased in accordance with the samples with high-fat content (%) change in the pellets.
In all cheeses, similar sensory qualities to the raw materials were also detected in the extracts which shows that similar flavor profiles can be obtain effectively by using supercritical extraction method.  As a result, according to data obtained within this thesis, it is seen that natural Cheddar and moldy cheese aromas can be obtained within the SC-CO2 method and this study may contribute to the industrial-scale integration and production of aroma compounds, as well as shed light on similar studies to be carried out in the future.