Ultrason uygulamasının klasik homojenizasyona kıyasla sütün yağ globül boyutuna ve yoğurdun reolojik, fizikokimyasal ve mikrobiyolojik özelliklerine etkisi
The effect of ultrasound treatment on fat globule size of milk and rheological, physicochemical and microbiological characteristics of yoghurt as compared to classical homogenization
Yazar: VİLDAN AKDENİZ
Danışman: PROF. DR. AYŞE SİBEL AKALIN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Süt Teknolojisi Ana Bilim Dalı / Süt Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Süt = Milk ; Süt teknolojisi = Milk technology ; Süt yağları = Milk fats ; Süt ürünleri = Milk products ; Ultrason = Ultrasound ; Ultrasonik teknoloji = Ultrasonic technology ; Yoğurt = Yoghurt ; İnek sütü = Cow milk

Özet:
Çalışmamızın birinci bölümünde süte 90, 180, 300 ve 400W güçlerinde 15 dk süreyle uygulanan ultrason işleminin 150 bar basınçta klasik homojenizasyona kıyasla sütün yağ globül boyutuna ve homojenizasyon etkinliği üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda ultrason uygulamasının klasik homojenizasyon işlemine göre süt yağ globül çaplarını küçültmede daha etkili olduğu belirlenmiştir. Uygulanan ultrason işleminin gücü arttıkça süt yağ globül çaplarını küçültme etkinliği de artmış ve yağ globül boyutundaki en fazla küçülme ve en iyi homojenizasyon etkinlik değeri 400W 15 dk ultrason uygulamasında saptanmıştır.
Çalışmamızın ikinci bölümünde ise bir veya iki aşamalı ultrason uygulaması ve iki farklı yoğurt kültürü (normal ve ekzopolisakkarit (EPS) sentezleyen) kullanılarak yoğurt üretilmiştir. Bir aşamalı ultrason uygulamasında süte çalışmanın önceki aşamasında belirlenen 400W ultrason 15 dk süreyle uygulanmıştır. İki aşamalı ultrason uygulamasında ise 400W ultrasonun yanında kültürle aşılanan süte120W ultrason 5 dk süreyle uygulanmıştır. 
İki aşamalı ultrason uygulaması yoğurtların fermentasyon süresini kısaltmış ve normal yoğurt kültürü ile üretilen yoğurtlarda N2 grubu, EPS sentezleyen yoğurt kültürü ile üretilenlerde E2 grubunda en düşük fermantasyon süresi tespit edilmiştir (p<0.05). Yoğurtların kurumadde, yağ ve protein miktarları kullanılan kültür farkından ve ultrason uygulamasından etkilenmemiştir (p>0.05). Ultrason uygulaması yoğurtların pH, % laktik asit değerleri ile yoğurt bakterilerinin canlılığını olumlu etkilemiştir (p<0.05). Kullanılan kültüre bağlı olarak da bu özelliklerde farklılıklar saptanmıştır (p<0.05). 
EPS sentezleyen yoğurt kültürü kullanılarak üretilen yoğurtlarda viskozite ultrason uygulamasından etkilenmezken (p>0.05), normal yoğurt kültürü ilave edilerek üretilen yoğurtlarda ultrason uygulaması depolama boyunca viskozite değerlerinde artış sağlamıştır (p<0.05). Ayrıca EPS sentezleyen yoğurt kültürü kullanımı viskozite değerlerinde azalmaya sebep olmuştur (p<0.05). Ultrason uygulanan tüm yoğurt gruplarında depolama sonunda su tutma kapasitesinde kontrol örneklerine kıyasla artış (p<0.05) sağlanmış ve depolama sonundaki her iki kültür ile üretilen yoğurtlarda da en yüksek su tutma kapasitesi iki aşamada ultrason uygulanan E2 ve N2 gruplarında saptanmıştır. Kontrol yoğurtlarına kıyasla ultrason uygulanan yoğurtların su salma miktarlarının daha az (p<0.05) olduğu saptanmıştır. EPS sentezleyen kültür ile üretilen yoğurtlarda daha yüksek su tutma kapasitesi ve su salma miktarı gözlenmiştir. 
Ultrason uygulamasının yoğurt örneklerinin serbest yağ asitlerini depolamanın sonlarına doğru (çoğunlukla 14. ve 28. depolama günlerinde) olumlu etkilediği, dalgalanmalar olmakla birlikte genel olarak belirtilen depolama günlerinde ultrason uygulamalarının (bir ya da iki aşamada) yoğurtların doymuş yağ asidi değerlerini düşürürken, tekli doymamış yağ asitleri ve çoklu doymamış yağ asitleri değerlerini arttırdığı belirlenmiştir. Ultrason uygulanan grupların trans yağ asidi miktarları depolamanın başında daha düşük iken, depolamanın sonunda N ve E kontrol grubu ile tek aşamada ultrason uygulanan N1 grubunun trans yağ asidi miktarları daha düşük (p<0.05) bulunmuştur. Ultrason uygulanan yoğurtların Omega-3 yağ asidi miktarları depolamanın sonunda, Omega-6 yağ asidi miktarları depolamanın 14. ve 28. günlerinde daha yüksek (p<0.05) bulunmuştur. Ultrason uygulaması ve depolama süresi yoğurt örneklerinin aterojenisite (AI) ve trombojenisite (TI) indeks değerlerini önemli derecede (p<0.05) etkilemiş ve depolamanın sonunda en düşük AI ve TI değerleri iki aşamada ultrason uygulanan N2 ve E2 gruplarında tespit edilmiştir. Ultrason uygulamasının yoğurt örneklerinin tadında, yapı ve kıvamında, görünüşünde, kokusunda ve toplam kabul edilebilirliğinde kontrol gruplarına göre önemli bir değişiklik (p>0.05) yaratmadığı belirlenmiştir.

Abstract:
In the first part of our study, the effect of ultrasound treatment applied to milk at 90, 180, 300 and 400W powers for 15 min on milk fat globule size and homogenization efficiency compared to classical homogenization at 150 bar pressure was investigated. According to the results obtained, it was determined that ultrasound application is more effective in reducing the diameters of milk fat globules compared to the classical homogenization. As the applied ultrasound power increased, the efficiency of reducing the diameters of milk fat globules increased and the maximum reduction in fat globule size and the best homogenization efficiency was detected in 400W 15 min ultrasound application.
In the second part of our study, yoghurt was produced using one or two-stage ultrasound application and two different yoghurt cultures (normal and exopolysaccharide (EPS) - producing). In the one-stage ultrasound application, 400W ultrasound determined in the previous stage of the study was applied to milk for 15 min. In the two-stage ultrasound application, in addition to 400W ultrasound, 120W ultrasound was applied to the culture inoculated milk for 5 min.
Two-stage ultrasound application shortened the fermentation time of yogurts and the lowest fermentation time was determined in the N2 group in yoghurts produced with normal yoghurt culture, and in the E2 group in those produced with EPS-producing yoghurt culture (p<0.05). Ultrasound application positively affected the pH, lactic acid % of yoghurts and the viability of yoghurt bacteria (p<0.05). Differences were found in these properties depending on the culture used (p<0.05).
While the viscosity of yoghurts produced with EPS-producing yoghurt culture was not affected by ultrasound application (p>0.05), ultrasound application increased viscosity (p<0.05) during storage in yoghurts produced with normal yoghurt culture. In addition, the use of EPS-producing yogurt culture caused a decrease in viscosity (p <0.05). In all yoghurt groups applied ultrasound, an increase in water holding capacity was obtained (p<0.05) compared to control samples at the end of storage and the highest water holding capacity of yoghurts produced with both cultures was determined in E2 and N2 groups, where ultrasound was applied in two stages, at the end of storage. Serum separation of ultrasound applied yoghurts was found less than the control samples (p<0.05). Higher water holding capacity and serum seperation were observed in yoghurts produced with EPS-producing culture. 
It has been determined that the ultrasound application positively affected the free fatty acids of yoghurt samples towards to the end of storage (mostly on the 14th and 28th storage days). Although some fluctuations are seen, ultrasound applications (in one or two stages) on the mentioned storage days decreased the saturated fatty acids values and increased the monounsaturated fatty acids and polyunsaturated fatty acids values of yoghurts. While the trans fatty acid amounts of the ultrasound applied groups were lower at the beginning of the storage, the trans fatty acid amounts of the N and E control groups and the N1 group, which one stage ultrasound applied, were found lower (p<0.05) at the end of the storage. The amount of Omega-3 and Omega-6 fatty acids of ultrasound applied yoghurts were found higher at the end of storage and on the 14th and 28th days of storage, respectively (p<0.05). Ultrasound application and storage time significantly (p<0.05) affected the atherogenicity (AI) and thrombogenicity (TI) index values of yoghurt samples, and at the end of storage the lowest AI and TI values were detected in N2 and E2 groups, in which two stage ultrasound applied, at the end of storage. It was determined that the ultrasound application did not cause a significant change in the taste, texture, consistency, appearance, odor and total acceptability of yoghurt samples compared to the control groups (p> 0.05).