Raf ömrü uzun lüpen unu üretimi ve besinsel-fonksiyonel özellikleri geliştirilmiş makarna ve ekmek üretiminde kullanımı
Production of lupin flour with prolonged shelf life and utilization in pasta and bread production for improvement nutritional-functional properties
Yazar: ELİF YAVER
Danışman: PROF. DR. NERMİN BİLGİÇLİ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmanın ilk aşamasında, lüpenin acılığının giderilmesi için farklı sıcaklık (25 ve 65°C'de) ve sürelerde (her 4 saatte bir 10, 15, 20 ve 25 dk) kullanılan ultrason uygulamasının geleneksel acılık giderme yöntemi ile karşılaştırılması amaçlanmıştır. İkinci aşamada acılığı giderilen lüpenler öğütülerek un haline getirilmiş ve çeşitli stabilizasyon yöntemleri (kuru kavurma ve mikrodalga) ve ambalajlama tekniklerinin (kraft ve vakum paketleme) depolama süresince (0, 2, 4 ve 6 ay) lüpen unlarının bazı kalite özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Çalışmanın üçüncü aşamasında; geleneksel yöntem ve ultrason uygulamasıyla acılığı giderilmiş en uzun raf ömrüne sahip lüpen unları, dirençli nişasta (DN) ile birlikte makarna ve ekmek üretiminde kullanılmış ve son ürünün bazı fiziksel, kimyasal ve duyusal özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Son aşamada ise teknolojik özellikler bakımından ümitvar bulunan makarna ve ekmek örneklerinin kalite özellikleri katkılama ile geliştirilmeye çalışılmıştır. Makarna denemelerinde; lüpen unu üç farklı oranda (%0, 10, 15 ve 20), DN ise iki farklı oranda (%0, 5 ve 10) makarna üretiminde kullanılmıştır. Bu aşamada ümitvar bulunan %15 lüpen unu+%10 DN içeren örneklerin teknolojik kalitesini yükseltmek için vital gluten, transglutaminaz ve vital gluten+transglutaminaz kombinasyonunun etkileri incelenmiştir. Ekmek denemelerinde ise; üç farklı oranda (%0, 10, 15 ve 20) lüpen unu ve iki farklı oranda (%0, 5 ve 10) DN kullanılarak üretim gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada ümitvar bulunan %10 lüpen unu+%10 DN içeren örneklerin teknolojik kalitesini yükseltmek için vital gluten, sodyum stearol-2-laktilat (SSL) ve vital gluten+SSL kombinasyonunun etkileri araştırılmıştır.
Geleneksel yöntem ile 144 saat süren acılık giderme işlemi, ultrason uygulaması (25°C - her 4 saatte bir 25 dk) ile 60 saate düşürülmüştür. Kuru kavurma stabilizasyon yöntemi, acılığı giderilmiş lüpen unlarının muhafazasında en uzun raf ömrünü sağlamıştır. Lüpen unu oranının artması makarnaların b* değerini artırırken, artan DN oranı ile birlikte örneklerin b* değeri düşmüştür. Lüpen unu ve DN kullanımı ile makarnaların hacim artışı ve sıkılık değerleri azalmış, suya geçen kuru madde miktarı artmıştır. Lüpen unu oranındaki artış makarnaların yağ, protein, toplam diyet lifi, Ca, P, Cu, Mn ve Zn miktarının artmasını sağlamıştır. DN ilavesi ile makarnaların toplam diyet lifi ve DN miktarı artmış, fitik asit ve in vitro glisemik indeks değeri düşmüştür. Yüksek oranda lüpen unu ve DN kullanımı, makarnaların genel beğeni puanlarını düşürmüştür. Katkı maddelerinin kullanımı, makarnaların teknolojik kalitesini ve duyusal özelliklerini geliştirmiştir. %15 lüpen unu+%10 DN içeren makarnalarda vital gluten kullanımı, %100 buğday irmiği makarnasına yakın tat, yapışkanlık ve genel beğeni puanları sağlamıştır. Ekmek üretiminde ultrason uygulaması ile acılığı giderilmiş lüpen unu kullanımı, geleneksel yöntemle acılığı giderilmiş lüpen unu içeren ekmeklere göre daha yüksek hacim ve spesifik hacim değerleri ile daha düşük ağırlık, sıkılık, sertlik ve çiğnenebilirlik değerleri elde edilmesine imkan vermiştir. Artan lüpen unu oranı ile birlikte; ekmek örneklerinin ağırlık, sıkılık, sertlik ve çiğnenebilirlik değerleri yükselmiş, hacim ve spesifik hacim değerleri ise düşmüştür. %5 oranında DN kullanımı, DN içermeyen ekmek örneğine yakın hacim ve spesifik hacim değerleri vermiştir. Ekmek üretiminde lüpen unu kullanımı ile örneklerin kül, yağ, protein, toplam diyet lifi, fitik asit, Ca, Mg, P, Cu, Fe, Mn ve Zn miktarı artmıştır. Ekmek üretiminde kullanılan DN oranındaki artış ekmeklerin kül, toplam diyet lifi, DN ve P miktarını artırırken; protein, fitik asit, toplam fenolik madde, in vitro glisemik indeks, K ve Mg değerlerini azaltmıştır. %10 lüpen unu+%5 DN ihtiva eden ekmek örneğinin %100 buğday unu ekmeğine yakın genel beğeni puanı aldığı ve bunu %10 lüpen unu+%10 DN içeren örneğin takip ettiği görülmüştür. %10 lüpen unu+%10 DN içeren ekmek formülasyonuna ilave edilen bütün katkı maddelerinin, ekmek örneklerinin teknolojik kalitesini iyileştirdiği, en etkili sonuçların ise vital gluten+SSL katkısı ile elde edildiği belirlenmiştir. %10 lüpen unu+%10 DN+vital gluten+SSL ve %10 lüpen unu+%10 DN+vital gluten ihtiva eden ekmek örneklerinde, %100 buğday unu ekmeğine yakın tat, koku, görünüş, simetri, gözenek yapısı ve genel beğeni puanları elde edilmiştir.

Abstract:
In the first stage of this study, it was aimed to compare the use of ultrasound to relieve the bitterness of lupin at different temperatures (25 and 65°C) and durations (10, 15, 20 and 25 minutes every 4 hours) with the traditional debittering method. In the second stage, the debittered lupins were ground into flour and the effects of various stabilization methods (dry roasting and microwave) and packaging techniques (kraft and vacuum) on some quality properties of lupin flours during storage (0, 2, 4 and 6 months) were investigated. In the third stage of the study, lupin flours debittered by traditional method and ultrasound application, with the longest shelf life, and resistant starch (RS) were used in pasta and bread production, and their effects on some physical, chemical and sensory properties of the end products were investigated. In the last stage of the study, various additives were used to improve the quality of pasta and bread samples which are promising in terms of technological properties. In the pasta trials, lupin flour at three different ratios (0, 10, 15 and 20%) and RS at two different ratios (0, 5 and 10%) were used in pasta production. At this stage, the effects of vital gluten, transglutaminase and vital gluten+transglutaminase to improve the technological quality of the samples containing 15% lupin flour+10% RS were investigated. In the bread trials, lupin flour at three different ratios (0, 10, 15 and 20%) and RS at two different ratios (0, 5 and 10%) were used. At this stage, the effects of vital gluten, sodium stearoyl-2-lactylate (SSL) and vital gluten+SSL to improve the technological quality of the samples containing 10% lupin flour+10% RS were investigated.
The debittering process with traditional method for 144 hours was reduced to 60 hours by ultrasound application (25°C - 25 minutes every 4 hours). Dry roasting stabilization method provided the longest shelf life in the preservation of debittered lupin flours. While the increase in lupin flour ratio increased b* value of the pasta, increasing ratios of RS decreased b* values of the samples. With the use of lupin flour and RS, the volume increase and firmness values of the pasta decreased and cooking loss value increased. The increase in lupin flour ratio provided an increase in the content of fat, protein, total dietary fiber, Ca, P, Cu, Mn and Zn of the pasta. With the addition of RS, total dietary fiber and RS amount of the pasta increased, phytic acid and in vitro glycemic index values decreased. The use of high ratios of lupin flour and RS decreased the overall acceptability scores of the pasta. The use of additives improved the technological quality and sensory properties of the pasta. The use of vital gluten in pasta containing 15% lupin flour+10% RS provided closer taste, stickiness and overall acceptability scores to 100% wheat semolina pasta. The use of lupin flour debittered by ultrasound application in the bread production, provided higher volume and specific volume values and lower weight, firmness, hardness and chewiness values compared to bread containing lupin flour debittered by traditional method. With the increasing lupin flour ratio, weight, firmness, hardness and chewiness values of the bread samples increased, the volume and specific volume values decreased. Volume and specific volume values of bread containing 5% RS were close to bread sample without RS. The ash, fat, protein, total dietary fiber, phytic acid, Ca, Mg, P, Cu, Fe, Mn and Zn values of bread samples increased with the use of lupin flour in bread production. While the increase in the ratio of RS used in bread samples increased the ash, total dietary fiber, RS and P content of bread samples, protein, phytic acid, total phenolic content, in vitro glycemic index, K and Mg values decreased. The bread containing 10% lupin flour+5% RS had an overall acceptability score close to 100% wheat flour bread, followed by bread containing 10% lupin flour+10% RS. It was determined that all additives added to the bread formulation containing 10% lupin flour+10% RS improved the technological quality of bread samples, and the most effective results were obtained with the addition of vital gluten+SSL. The taste, odor, appearance, symmetry, crumb grain and overall acceptability scores of bread containing 10% lupin flour+10% RS+vital gluten+SSL and 10% lupin flour+10% RS+vital gluten were close to 100% wheat flour bread.