Farklı şeker ikamelerinin keklerin kalite özellikleri ve hidroksimetil furfural (HMF) düzeylerine etkisi
The effect of different sugar substitutes on quality characteristics and hydroxymethyl furfural (HMF) levels of cakes
Yazar: RANA NAGİHAN AKDER
Danışman: PROF. DR. FUNDA PINAR ÇAKIROĞLU
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Beslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics

Özet:
Artmış şeker tüketiminin obezite ve tip 2 diyabet, metabolik sendrom, kardiyovasküler hastalıklar gibi birçok sağlık sorunu ile ilişkili olduğu bilinmektedir. Günümüzde insanların sağlıkları hakkında daha fazla endişe duymaya başlamaları gıdalarda arzulanan tatlı tadı oluşturacak daha sağlıklı alternatifleri araştıran çalışmaların hız kazanmasına neden olmuştur. Özellikle biyoaktif bileşenler bakımından zengin geleneksel tatlandırıcı kategorisinde yer alan bitki şurupları, suları, özleri, konsantreleri gıda sanayisinde ve evlerimizde sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Şeker ikamesi olarak kullanılan bazı geleneksel tatlandırıcıların (sıvı stevia, agave şurubu, hurma suyu, elma suyu konsantresi) keklerde kullanım olanaklarını fiziksel (renk, tekstür, yapısal özellikler, pişme kaybı ve verim), kimyasal (pH, aw, genel kimyasal bileşim, HMF), duyusal analizlerle araştırmak ve unlu mamullerdeki en önemli kimyasal kirleticilerden biri olarak kabul edilen HMF üzerine etkisini incelemek bu çalışmanın amacını oluşturmuştur. Standart reçetenin belirlenmesinin ardından kullanılan geleneksel tatlandırıcıların sükroza ikame edilecek miktarlarının belirlenmesinde ürün bilgisinde yer alan kullanım önerileri dikkate alınmıştır. Tüm kimyasal, fiziksel ve duyusal analizler için ortalamalar 'One Way ANOVA' testi ile değerlendirilmiş; Tukey/Tamhane çoklu karşılaştırma testleri uygulanmıştır. HMF ile kahverengileşme indeksi ve L* arasındaki ilişki Spearman korelasyon testi ile değerlendirilmiştir. p değerinin 0,05'ten küçük olması istatistiksel olarak anlamlı kabul edilmiştir. Çalışma sonucunda ikame kullanılan bütün keklerin kontrol grubuna (sükroz) göre hesaplanan iç ve kabuk rengi toplam renk değişimleri gözle fark edilebilir düzeydedir (ΔE>3). İkame kullanılan bütün keklerin kontrol grubuna kıyasla anlamlı olarak sertlik değeri, pişme kaybı, su aktivitesi ortalamaları yüksek; hacim ve simetri indeksi ortalamaları düşüktür (p<0,05). Sükrozun geleneksel tatlandırıcılarla %100 oranında ikame edilmesi keklerin enerji ve karbonhidrat içeriklerini anlamlı olarak düşürmüştür (p<0,05). Şeker ikameleri arasında en düşük HMF düzeyine sahip sıvı stevia (2,87±0,21 mg/kg) ile tatlandırılan kek (16,70±4,18 mg/kg) en düşük HMF düzeyine, en yüksek HMF düzeyine sahip hurma suyu (3457,00±49,69 mg/kg) ile tatlandırılan kek (405,55±29,70 mg/kg) en yüksek HMF düzeyine sahiptir. Yalnızca sıvı stevia ile tatlandırılan kekin HMF içeriği kontrol grubundan (61,48±11,78 mg/kg) düşüktür ve bu düşüş istatiksel olarak da anlamlıdır (p<0,05). HMF düzeyi ile kahverengileşme indeksi ve L* değeri arasında istatiksel olarak anlamlı (sırasıyla p=0,009, p=0,002) orta düzeyli (sırasıyla r=0,420, r=(-0,493)) bir ilişki bulunmuştur. Kontrol grubu duyusal analizde her parametre için en yüksek puana sahiptir. Kontrol grubuna en yakın duyusal analiz puanları ise stevia ile tatlandırılan keke aittir. Çalışmamızda agave şurubu, hurma suyu ve elma suyu konsantresi ile tatlandırılan keklerin tüm parametreler için duyusal analiz puanı benzer (p>0,05) ve diğer gruplardan düşüktür (p<0,05). Bütün analizler değerlendirildiğinde stevia ile tatlandırılan kek düşük HMF içeriği ve diğer ikamelere kıyasla yüksek duyusal analiz puanları ile en iyi alternatif olarak görünmektedir. Şeker ikamelerinin tatlılık oranlarının belirlenmesi, unlu mamullerde kullanım olanaklarının araştırılması, kalite ve duyusal özelliklerde iyileşme gösterecek şekilde yeni formülasyonların geliştirilmesi amacıyla yapılacak çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.

Abstract:
Increased sugar consumption is known to be associated with obesity and many health problems such as type 2 diabetes, metabolic syndrome, cardiovascular diseases. Nowadays, people are becoming more concerned about their health, which has led to the acceleration of studies investigating healthier alternatives that will create the desired sweet taste in foods. Especially plant syrups, juices, extracts, concentrates, which are in the category of traditional sweeteners rich in bioactive components, have started to be used frequently in the food industry and in our homes. The aim of this study was to investigate the usage possibilities of some traditional sweeteners (liquid stevia, agave syrup, date juice, apple juice concentrate) used as sugar substitutes in cakes by physical (colour, texture, structural properties, baking loss and yield), chemical (pH, aw, general chemical composition, HMF) and sensory analyses and to investigate their effect on HMF which is considered as one of the most important chemical contaminants in bakery products. After determining the standard recipe, the usage recommendations in the product information were taken into consideration in determining the amounts of traditional sweeteners to be substituted for sucrose. Means for all chemical, physical and sensory analyses were evaluated by 'One Way ANOVA' test and Tukey/Tamhane multiple comparison tests were applied. The relationship between HMF and browning index and L* was evaluated by Spearman correlation test. p value less than 0,05 was considered statistically significant. As a result of the study, the total colour changes of the inner and crust colour of all substituted cakes compared to the control group (sucrose) were visually noticeable (ΔE>3). Hardness value, baking loss, water activity means of all substituted cakes were significantly higher and volume and symmetry index means were lower (p<0,05) compared to the control group. The 100% substitution of sucrose with conventional sweeteners significantly decreased the energy and carbohydrate contents of the cakes (p<0,05). Among the sugar substitutes, the cake sweetened with liquid stevia (2,87±0,21 mg/kg) (which has the lowest HMF level) had the lowest HMF level (16,70±4,18 mg/kg) and the cake sweetened with date juice (3457,00±49,69 mg/kg) (which has the highest HMF level) had the highest HMF level (405,55±29,70 mg/kg). The HMF content of the cake sweetened only with liquid stevia was lower than the control group (61,48±11,78 mg/kg) and this was statistically significant (p<0,05). A statistically significant (p=0,009, p=0,002 respectively) and moderate (r=0,420, r=(-0,493), respectively) correlation was found between HMF level, browning index and L* value. The control group had the highest score for each parameter in sensory analysis. The closest sensory analysis scores to the control group belong to the cake substituted with stevia. In our study, the sensory analysis scores of the cakes sweetened with agave syrup, date juice and apple juice concentrate were similar for all parameters (p>0,05) and lower than the other groups (p<0,05). When all analyses were evaluated, the cake sweetened with stevia seems to be the best alternative with low HMF content and high sensory analysis scores compared to other substitutes. Further studies are needed to determine the sweetness ratios of sugar substitutes, to investigate the possibilities of their use in bakery products and to develop new formulations to improve quality and sensory properties.