Farklı reçetelerle üretilen bisküvilerde aroma ve akrilamid oluşumu
Flavour and acrylamide formation in different biscuit recipies
Yazar: TÜLİN YAKICI
Danışman: PROF. DR. MUHAMMET ARICI
Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Maillard reaksiyonu, gıdalarda aroma ve renk gibi arzu edilen özelliklerin oluşumunu sağlamasının yanı sıra, akrilamid gibi kanserojen maddelerin oluşumuna da neden olmaktadır. Unlu mamullerde aroma gelişimine katkıda bulunmak için hazırlanan aroma karışımını ve bu karışımı oluşturan karamel aroması ve ksilozun, aroma ve akrilamid oluşumuna etkisini incelemek için 9 farklı reçete oluşturulmuştur. Farklı şeker, yağ oranları ve protein kaynaklarının (yağsız süt tozu, bütün yumurta tozu (BYT) ve peynir altı suyu tozu (PST)) kullanıldığı ve ayrıca akrilamid oluşumunu düşürmeye yönelik farklı amino asitleri (glisin ve lisin) içeren ve asparajinaz enzimi ilave edilmiş reçeteler hazırlanmıştır. Tüm reçetelere ait bisküvi örnekleri, 190± 10 oC de 5 dakika süre ile aynı koşullarda pişirilmiştir.Dokuz farklı bisküvi reçetesinde uygulanan kontrol, ksiloz, aroma karışımı ve karamel aroması örneklerinde, aroma moleküllerinin belirlenmesi, akrilamid analizi, L*a*b renk analizi, duyusal analiz, hamur ve bisküvide su aktivitesi analizi ve hamurda pH analizleri yapılmıştır. Yapılan tüm analizlerde farklı reçetelerin ve/veya her reçetedeki uygulamaların analiz sonuçlarına etkisi varyans analizi ile incelenmiştir. GC-MS analizi ve SPME ekstraksiyonu ile belirlenen aroma molekülleri faktör analizi kullanılarak istatistik olarak değerlendirilmiş, aroma molekülleri gruplandırılarak varyansdaki değişime etkisi incelenmiştir. L*a*b renk değerleri ve renk değişimini ifade eden ?E değerleri ile akrilamid konsantrasyonu arasındaki ilişki incelenmiştir.Su aktivitesi değerleri 0,04-0,23 aralığında, hamur su aktivitesi değerleri 0,57-0,64 aralığında ve hamur pH değerleri 7,62-8,14 aralığındaki belirlenen bisküvi örneklerinde yapılan analizler sonucunda tespit edilen aroma moleküllerinden, varyansdaki değişimin büyük bir kısmını pirazinler, Strecker aldehidleri ve Maillard reaksiyonu sonucu oluşan diğer aroma molekülleri oluşturmuştur. Maillard reaksiyonu ve lipid oksidasyonu sonucu oluşan diğer önemli aroma molekülleri aldehidler, ketonlar, furanların da varyansdaki değişime katkısı önemli bulunmuştur. Aroma karışımı ve ksiloz uygulanan örneklerin aroma oluşumuna etkisi, tüm bisküvi reçetelerinde yapılan aroma analizleri ve duyusal analizlerin her ikisinde de açıkça belirlenmiştir. Akrilamid analizleri sonuçlarına göre ise aroma karışımı ve ksiloz tüm reçetelerde akrilamid miktarını arttırmıştır. Şekerin %50 ve %100 azaltıldığı reçetelerde indirgen şeker miktarının azalmasıyla ve yağı %50 azaltılmış reçetede yağla birlikte lipid oksidasyonunun azalmasıyla akrilamid miktarı azalmış; BYT, PST kullanılan reçetelerde akrilamid miktarı yağsız süt tozu kullanılan (standart bisküvi reçetesi) reçeteden daha düşük miktarda belirlenmiş; glisin ve lisin kullanılan reçetelerde bu amino asitlerin akrilamidin ana öncüsü olan asparajin ile rekabetinden dolayı akrilamid miktarı azalmış ve asparajinaz enzimi ilavesiyle de asparajin parçalanarak akrilamid miktarı %93 oranında azaltılmıştır.Sonuç olarak bu çalışmada, şeker ve yağ azaltılmasının akrilamid miktarı yanı sıra aroma oluşumunu da azalttığı; BYT, PST ve yağsız süt tozu kullanılan reçetelerde en iyi sonucun BYT kullanılan reçetede elde edildiği; akrilamid oluşumunu azaltmak için hazırlanan glisin, lisin ve asparajinaz enzimi içeren reçeteler arasında ise en iyi sonuç veren reçetenin asparajinaz enzimi içeren bisküvi reçetesinin olduğu saptanmıştır. Ksiloz ve aroma karışımı uygulamaları ise tüm reçetelerde aroma ve akrilamid oluşumunu Maillard reaksiyonu yoluyla arttırmıştır.

Abstract:
Maillard reaction provides the desired flavour and colour in food in addition to causing the formation of carcinogenic substances like acrylamide. Nine different biscuit recipes were prepared in order to investigate the effects of flavour blend, xylose and caramel flavour on flavour and acrylamide formation, which are the components of flavour blend that is generated especially for flavour formation in bakery. Recipes were prepared by considering the different sugar and fat contents, different protein resources (skimmed milk powder, whole egg powder, whey powder) and also additional amino acids (glycine and lysine) and asparaginase enzyme in order to decrease the acrylamide formation. All biscuit recipes were baked at 190± 10 oC at 5 minutes in same conditions.Analyses of flavour volatiles, acrylamide, L*a*b* colour, sensory, water activity in dough and in biscuits, pH analyses in dough were carried out with the biscuit samples of control, xylose, flavour blend and caramel flavour which were applied in each 9 biscuit recipes. The effects of each recipes and/ or each application (control, xylose, flavour blend and caramel flavour) on each of all analytical results were studied with variance analyses. Flavour volatiles identified in GC-MS analyses and SPME extraction were studied by factor analyse by grouping the volatiles in depending on their effects on variance. Correlation between the acrylamide concentration and L*a*b colour values as well as correlation between the acrylamide concentration and ?E value representing the colour change in biscuits were studied.Water activity of biscuits were identified between aw 0.04-0.23 and aw 0.57-0.64 for dough samples. pH range of the dough samples before baking was identified as 7.62-8.14. Factor analyses done with flavour analytical results showed that the pyrazines, Strecker aldehydes and other main flavour volatiles formed via Maillard reaction explained the biggest part of the variance between recipes and the applications. Aldehydes, ketones, alcohols, furans that is formed via Maillard reaction and lipid oxidation were also found to be important effect on variance. The effect of flavour blend and xylose on flavour formation was obviously identified by both flavour and sensory analyses in each recipe. Acrylamide analyses results showed that flavour blend and xylose were increased the acrylamide concentration in each recipe. %50 and %100 sugar reduced recipe decreased the acrylamide due to decreasing reduced sugar amount, %50 fat reduced recipe decreased the acrylamide due to reduced lipid oxidation and using BYT, PST showed less acrylamide than skimmed milk powder, addition of glycine and lysine reduced the acrylamide due to the competition with asparagine the main precursor of acrylamide and addition of asparaginase enzyme showed the biggest acrylamide reduction up to %93 since it destroys the asparaginase.As a result of this study, decreasing sugar and fat amount decreased the formation of flavours and acrylamide; whole egg powder containing recipe showed the best results as increased flavour formation and decreased acrylamide formation within the whey powder and skimmed milk powder used recipes and finally the asparaginase containing recipe has the highest acrylamide reduction and same flavour volatile levels but better sensory analyses results than standard biscuit recipe. Flavour blend and xylose increased the acrylamide and flavour formation in all recipes by increasing the Maillard reaction rate.