Beyaz üzüm suyunun mikrobiyal yükünün azaltılmasında gamma (γ) radyasyon ve ultraviyole (UV) ışınlamanın kullanımı ve bu işlemlerin ürün kalitesine etkileri
Usage of gamma irradiation (γ) and ultraviolet (UV) radiaton in inactivation of the microorganisms of grape juice and the effects of operations on the quality of product
Yazar: SILA BARUT GÖK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FİGEN DAĞLIOĞLU
Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Beyaz üzüm = White grape ; Gıda mikrobiyolojisi = Food microbiology ; Gıda ışınlaması = Food irradiation ; Hidroksimetilfurfural = Hydroxymethylfurfural ; Polifenol oksidaz = Polyphenol oxidase ; Raf ömrü = Shelf life ; Ultraviyole ışınlar = Ultraviolet rays ; Üzüm suyu = Grape juice

Özet:
Tez çalışması kapsamında, Türkiye açısından ekonomik değeri olan ve genellikle şarap üretiminde kullanılan Vitis vinifera L. cinsi beyaz üzümden elde edilen üzüm suyunun mikrobiyolojik yükünün azaltılmasında ısıl pastörizasyona alternatif olarak ultraviyole (UV) ışınlama ve gamma (γ) radyasyon yöntemlerinin meyve suyu özellikleri üzerine etkinliğinin araştırılması ve buna ek olarak, + 4 °C'de 14 günlük depolama koşullarının raf ömrüne etkisinin belirlenmesi hedeflenmiştir. UV ışınlama işlemi için, dünya literatüründe kullanılan mevcut reaktörlerde raporlanan bazı olumsuzlukların giderilmesi ve UV ışının ürüne daha etkin şekilde nüfuz etmesi amacıyla UV reaktör tasarımı gerçekleştirilmesi de çalışmanın amaçlarından biri olarak belirlenmiştir. Çalışma çıktıları ile standartlarda öngörülen mikrobiyolojik kriterleri ısıl pastörizasyona gerek duyulmadan ürün kalitesinde en az değişimle sağlayacak alternatif teknolojiler ile raf ömrü boyunca bu özellikleri koruyan işlem koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Mikrobiyolojik kriterlerin sağlanmasının yanı sıra işlemlerin, sağlık üzerine olumlu etkileri bulunan bileşenlere etkisi ve işlemler sonrası sağlık üzerine zararları bilinen maddelerin oluşumuna etkisi ile bazı kalite özelliklerinin belirlenmesine yönelik analizlerde gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında uygulanacak işlem normları, ısıl pastörizasyon, γ radyasyon ve UV-C ışınlama için sırasıyla, 85 °C'de 15 dakika, 3 ve 5 kGy, 1598 mJ cm-1, 441 mJ cm-1, 239 mJ cm-1 olarak belirlenmiş, kontrol grubu olarak ham halde temin edilen üzüm suyu kullanılmıştır. Bakteriyel yük üzerinde ısıl olmayan işlemlerin inaktivasyon etkinliğinin ısıl pastörizasyon işlemine kıyasla fazla olduğu, etkin bir UV-C reaktör tasarımı ile daha düşük dozlarda, ısıl işlem ile elde edilen etkiye benzer bir etkinin sağlanabileceği saptanmıştır. Fungal yük açısından, bakteri yükünde elde edilen etkiye benzer bir etki meydana gelmiş yüksek dozda gamma ışınlama ve UV-C işlemi fungal yük üzerinde % 99.99 değerinde bir azalma sağlamıştır. Tüm ısıl olmayan işlemler, üzüm sularının antioksidan aktivite ve fenolik bileşen miktarlarında artış meydana getirmiş ısıl pastörizasyon ise fenolik bileşen miktarında azalmaya sebep olmuştur. Üzüm sularının monomerik antosiyanin içeriği ise en az düzeyde gamma ışınlama olmakla birlikte tüm işlemlerden zarar görmüştür. Isıl olmayan uygulamalar, ısıl işlemin aksine enzim aktivitesinde artışa sebep olmuştur. İşlemlerin üzüm sularının L* değerini arttırdığı, ürünün kontrol örneğine kıyasla daha saydam ve parlak bir görünüm kazandığı, a* değerinde ise, işlemler sonrasında azalma meydana geldiği belirlenmiştir. Pastörizasyon ve UV-C ışınlama işlemleri dışında işlemlerin duyusal özellikler üzerine önemli bir etkisinin bulunmadığı saptanmıştır (p≥0.05).  Literatürde mikrobiyolojik raf ömrü limiti olarak belirlenen 6 log kob/ml değeri baz alınarak yapılan depolama değerlendirmesinde, tüm işlemler için, TMAB sayısının söz konusu limitin altında kaldığı ve 3 kGy gamma ışınlanmış ürünler dışındaki üzüm sularının bakteriyel yüklerinde depolama süresince önemli bir değişim olmadığı saptanmıştır. Türk Gıda Kodeksi'ne göre meyve suları ve nektarlarda fungal yük için 3 log kob/ml olarak belirlenen kabul edilebilir maksimum limitin, kontrol örnekleri dışında, depolama boyunca aşılmadığı saptanmıştır. Depolama süresince, 3 kGy dozda ışınlanan üzüm suları dışındaki tüm örneklerin antioksidan aktivitesinde artış saptanmıştır. Depolama süresinin, fenolik bileşen ve antosiyanin miktarı ile enzim aktivitesinde önemli bir azalma meydana getirdiği belirlenmiştir. Depolama süresince örneklerin titrasyon asitliği ve pH değerlerinde meydana gelen değişimler, uygulanan işlemlere göre farklılık göstermiştir. L*, a* ve b* değerleri incelendiğinde, ısıl olmayan tekniklerin, meyve sularında depolama boyunca rengin korunmasına daha fazla katkı sağladığı belirlenmiştir. Isıl olmayan teknolojilerin, ısıl işlemlere alternatif oluşturabileceği, mikrobiyolojik kriterler baz alındığında raf ömrünü arttırmada tek başına kullanılabileceği görülmektedir. Enzim inaktivasyonu gibi renk ve besin bileşenlerini etkileyen özellikler açısından düşünüldüğünde ise, ısıl olmayan işlemlerin tek başına kullanımı muhafaza için yeterli olmasa dahi, ılımlı bir ısıl işlemle kombine halde kullanılabilmesi sanayiye uygulanabilirlik açısından daha gerçekçi ve yakın gelecekte hayata geçirilebilecek bir yaklaşım olarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this dissertation, the efficiency of Ultraviolet (UV) radiation and gamma (γ) radiation techniques as an alternative to thermal pasteurization to reduce the microbial load and properties of grape juice squeezed from white grape is researched. White grape has an economic value in terms of Turkey and is usually used in the production of wine and recently started to be consumed as fruit juice. In addition to this, for evaluating changes of properties during the shelf-life of juice, analyses were done during the storage period at 4 °C for 14 days. Eliminating the reported disadvantages of present reactors in the literature and providing efficient penetration of UV-C light were determined as the other aims of the research.  With this research, microbiological criteria determined by the legal standards were tried to provide operations which cause minimum changes in the product quality without thermal pasteurization during the shelf life. Besides the microbiological criteria, the effect of operations on compounds such as furan HMF were also evaluated. Conditions of thermal operation, gamma irradiation and UV-C radiation were 85 °C for 15 minutes, 3 kGy and 5 kGy, 1598 mJ cm-1, 441 mJ cm-1, 239 mJ cm-1, respectively. Unprocessed grape juice was used as negative control. When results were evaluated, non-thermal techniques were determined more effective than thermal pasteurization and it was also found out that an effective result could be provided similar to pasteurization by an effective UV-C reactor design. Highest dose of gamma irradiation and UV-C irradiation caused similar effect on the fungal load and were detected as effective operations that are sufficient to 99.99 % of the fungal load of grape juice. Although non-thermal techniques caused increase in antioxidant activity and phenolic compounds of product, thermal pasteurization caused decrease in phenolic compounds. Monomeric anthocyanin level was damaged because of thermal and non-thermal operations. The lowest damage was obtained in gamma irradiation process. The most negative results obtained in non-thermal techniques were on enzyme activity and each operation increases the PPO activity unlike pasteurization. It was detected that L* value increased due to each operation and product became more transparent and bright after increase. a* value decreased after operations. Operations did not have significant effect on sensory properties (p≥0.05) except for pasteurization and UV-C irradiation. According to the evaluation of microbiological shelf life of 6 cfu/ml, all the operations were detected under the limit in terms of TMAB count. During storage there were no significant changes of bacterial load except for 3 kGy gamma irradiation dose. According to Turkish Food Codex, maximum limit of fungal load of fruit juices and nectars cannot be more than 3 log cfu/ml. This limit was not exceeded except for control samples. During the storage, antioxidant capacity of treated and non-treated samples except for 3 kGy increased. The phenolic compounds and anthocyanin content of fruit juice were affected by the storage time and decreased during the shelf life experiment. During the storage, the effect of storage time on titratable acidity and pH value of samples changed according to treatments. Changes in L*, a* and b* values showed that non-thermal operations protect the colour of fruit juice more than pasteurization. According to evaluated results, it is seen that non-thermal techniques can be used as an alternative to thermal technologies and according to microbiological results, each technique can be used alone for increasing the shelf-life of the product while maintaining its quality. When properties such as enzyme inactivation which affect colour and nutrition value were evaluated, it is observed that combinations of non-thermal techniques with mild heat treatments can provide the maintenance of the quality of food and more adaptable approaches for industrial applications.