Kurutulup toz haline getirilmiş organik siyah havuçta tağşişin belirlenmesinde renk ve yakın kızılötesi yansıma verilerinin kullanılabilirliği
The usability of color and near infrared reflection data in determination of adulteration in dried and powdered organic black carrot
Yazar: AYSEL ARSLAN
Danışman: PROF. DR. MUHARREM KESKİN ; PROF. DR. YURTSEVER SOYSAL
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Tağşiş özellikle toz gıda ürünlerinde önemli bir tehdit oluşturmaktadır. Toz hale getirilmeden önceki aşamalardan olan kurutma yöntemi, ürün üzerinde farklı kalite değişimlerine neden olabilmektedir dolayısıyla kurutma yöntemi tağşişin belirlenme başarısını etkileyebilir. Bu çalışmada, sıcak hava (Hot Air: HA) ve kesikli mikrodalga (Intermittent Microwave: IMW) ile kurutulan organik ve aynı çeşit konvansiyonel siyah havucun renk (L*, a*, b*) ve FT-NIRS (1000-2500 nm) sistemleri ile ayırt edilebilirliği, buna ek olarak konvansiyonel toz örnekler ile tağşiş uygulanan organik toz örneklerin bu sistemler ile tağşiş düzeyi tahmini ve ayırt edilebilirliği PCA (Principal Component Analysis), SIMCA (Soft Independent Modelling Class Analogy) ve PLSR (Partial Least Square Regression) yöntemleri ile incelenmiştir. Ayrıca örneklerin IMW ve HA kuruma kinetikleri irdelenmiş ve deneysel kuruma kinetiği verileri matematiksel olarak modellenmiştir. Buna ek olarak taze ve kuru örnekler toplam fenol ve toplam antioksidan açısından karşılaştırılmıştır. 
Taze organik ve konvansiyonel örneklerinin ortalama L* ve b* değeri farklılıklarının önemli olduğu saptanmıştır (p<0.001). Kurutulan saf örneklerin renk ve FT-NIRS verilerinin PCA sonucunda ilk iki temel bileşen ile toplam değişkenlik %90'ın üzerinde açıklanmıştır. SIMCA sonucu renk verilerine göre HA ile kurutulan saf organik örneklerin %100'ü (6/6*100) IMW ile kurutulan örneklerin ise %50'si (3/6*100) doğru sınıflandırılabilmiştir. FT-NIRS verileri kullanılarak SIMCA yöntemi ile örneklerin, organik ve konvansiyonel olarak doğru bir şekilde sınıflandırılamadığı belirlenmiştir.
PLSR sonucunda tağşiş düzeyinin (%) tahmininde en iyi modeller FT-NIRS verileri ile elde edilmiştir (HA ve IMW için sırasıyla R2val=0.98, RMSEP=%4.9; R2val=0.89, RMSEP=%10.1). Renk verileri ile PLSR sonucunda HA ve IMW için sırasıyla R2val=0.82, RMSEP=%13.2 ve R2val=0.53, RMSEP=%21.2 olan modeller elde edilmiştir. HA ile kurutulan örneklerin nispeten daha iyi ayırt edilebildiği ve tağşiş düzeyinin (%) saptanmasında FT-NIRS verilerinin renk verilerine kıyasla daha güvenilir bir araç olduğu söylenebilir. Bunun nedeninin FT-NIRS'ın daha geniş bir bant aralığında çalışması ile ilgili olduğu söylenebilir.
Kuruma kinetiği analizi sonucu HA için en uygun modelin Verma, IMW için ise Logistic model olduğu belirlenmiştir. Toplam fenol ve toplam antioksidan kapasite değerlerinin taze organik örneklerde daha yüksek düzeyde olduğu saptanmıştır. IMW ile 300 ve 450 W güç seviyesinde kurutulan örneklerin toplam fenol ve toplam antioksidan değerlerinin HA ile kurutulan örneklere kıyasla daha yüksek düzeylere ulaştığı, toplam fenol ve antioksidan kapasite seviyesinin korunması ve arttırılması açısından 450 W güç seviyesinin en iyi ürün sağlayan uygulama olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Adulteration is a significant threat especially in powdered food products. The drying method, one of the stages before powdering, can cause different quality changes on the product. Therefore, the drying method may affect the detection success of adulteration. In this study, the discernibility of the organic and same cultivar conventional black carrots, dried by hot air (HA) and intermittent microwave (IMW), were investigated with color (L*, a*, b*) and FT-NIRS (1000-2500 nm) sysytems. In addition, the adulteration level (%) estimation and distinguishability of conventional powder samples and adulterated organic powder samples with these systems were investigated by PCA (Principal Component Analysis), SIMCA (Soft Independent Modeling Class Analogy) and PLSR (Partial Least Square Regression) methods. Also, the IMW and HA drying kinetics of the samples were examined and the experimental drying kinetics data were modeled mathematically. Also, fresh and dried samples were compared in terms of total phenol and total antioxidant.
The variation of mean L* and b* values of fresh organic and conventional samples was significantly different (p<0.001). The PCA results of the color and FT-NIRS data of the pure powder samples were obtained a total explained variability of over 90% with first two PCs. Results of SIMCA, showed that 100% (6/6*100) and 50% (3/6*100) of the pure organic samples color data dried with HA and IMW, respectively could be classified correctly. By using FTNIRS data, it was determined that the samples could not be classified as organic and conventional with the SIMCA method.
The best models for estimating the level of adulteration (%) as a result of PLSR were obtained with FT-NIRS data (R2val=0.98, RMSEP=4.9% and R2val=0.89, RMSEP=10.1% for HA and IMW, respectively). Models with values R2val=0.82, RMSEP=13.2% and R2val=0.53, RMSEP=21.2% values, respectively, were obtained for HA and IMW as a result of PLSR of color data. The samples dried by using HA were differentiated relatively better than IMW, and FT-NIRS data were more reliable tool compared to colors data in determining the level of adulteration (%). This may be related to running of FT-NIRS in a wider spectral bandwidth.
From the results of drying kinetic analysis, it was determined that the best fit models were the Verma model for HA and the Logistic model for IMW. Total phenol and total antioxidant capacity values were found to be higher in fresh organic samples. The total phenol and total antioxidant quantities of the samples dried by applying 300 and 450 W power levels via IMW were higher than dried by HA. Moreover 450 W was the best power level in terms of protecting and increasing the total phenol and antioxidant capacity level.