Determining effect of different pH ranges on the oxygen uptake capacity of gallic acid and designing active package for orange juice
Farklı pH ortamlarında gallik asitin oksijen tutma kapasitesinin belirlenmesi ve portakal suyu için aktif ambalaj tasarımı yapılması
- Tez No: 507326
- Danışmanlar: DOÇ. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Portakal suyu dünya çapında marketlerde en çok yer alan meyve suyu çeşitlerinden biridir. Portakal suyunun kendine has tat ve koku özelliklerinin tüketiciyi etkilemesinin yanı sıra yüksek C vitamini içeriği ve C vitaminin özellikle bağışıklık sistemine olumlu etkileri, sıklıkla tercih edilmesinin temel nedenleridir. Marketlerde farklı ambalajlama koşullarında ve farklı ambalaj materyalleri içerisinde bir çok çeşit portakal suyu bulunmaktadır. Günümüzde tüketici tercihlerinin doğal, katkısız ya da en az işlem görmüş gıdalar üzerine yoğunlaşmasından dolayı farklı üretim tekniklerinin geliştirilmesinin yanı sıra, gıdaların ambalajlama tekniklerinin de önemi artmakta, tüketiciler de farklı ambalajlama teknikleri uygulanmış ürünleri deneyimlemeye istekli olmaya başlamışlardır. Portakal suyunda C vitamini olarak bilinen askorbik asidin oksijenli ortamda hızlıca bozunduğu, oksijen bulunan ortamlarda uzun süreli depolama yapıldığında, ısı ve ışık etkisiyle hızlıca parçalandığı bilinmektedir. Aynı şekilde, marketlerde bulunan portakal suyu kutularının birçoğunun tepe boşluğunda birikmiş oksijenden dolayı, portakal suyunun içerisinde bulunan askorbik asitin okside olarak dehidroaskorbik asite dönüştüğü ve oluşan dehidroaskorbik asidin ise ortamdaki amino asitler aracılığıyla bozunarak portakal sularının hem besin değerlerini azalttığı hem de istenmeyen renk ve aroma oluşumuna neden olduğu yaşandığı bilinmektedir. Gıda bilimcileri uzun yıllardan beri oksijenin birçok gıda maddesi üzerinde zararlı etkilerini araştırmakta ve önleyici yenilikleri hem üretim teknikleri hem de ambalajlama uygulamalarında geliştirme çalışmaları yapmaktadırlar. Ambalajlama sırasında paketin tepe boşluğundaki hava ortamının gıda ile tepkimeye girmeyecek gazlarla değiştirilmesi söz konusu olmadığında, en çok tercih edilen yöntem aktif gıda ambalajlama teknikleri olarak öne çıkmakta; ambalajın içinde veya paket materyalinde gıdanın besin değerlerini ve kalitesini koruyucu değişlik yapılması olarak tercih edilmektedir. Oksijenin tepe boşluğundan uzaklaştırılması konusunda en yaygın yöntemlerden biri oksijen tutucu kullanılarak ambalaja aktif özellik verilmesidir. Oksijen tutucu özellik ambalaj materyaline doğrudan eklenebildiği gibi, şaseler ya da etiketler şeklinde dolaylı olarak da eklenebilir. Endüstriyel anlamda en çok kullanılan oksijen tutucu demir tozu olmakla birlikte, ürünlerin üretiminde metal dedektörden geçmesi aşamasında sorunlara yol açabilmektedir. Bu sebeple, son yıllarda alternatif oksijen tutucular üzerine çalışmalar yapılmaktır ve bu alternatiflerden bir tanesi de gallik asitin oksijen tutucu olarak kullanılmasıdır. Gallik asidin yüksek antioksidan özelliği, onun oksijen tutucu olarak kullanılması fikrinin ortaya çıkmasında çok etkili olmuştur. Aynı zamanda, kokusuz bir madde olan gallik asitin, şaselerle ambalaj materyaline eklenmesi, ambalajın içerisindeki ürüne de herhangi bir etki yapmayacağından gallik asitin endüstriyel kullanımının yolları araştırılmaya başlanmıştır. Bu tez kapsamında, bitkisel kaynaklı gıdalarda sıklıkla bulunan gallik asidin kuvvetli ve zayıf baz ortamlarında hazırlanan farklı pH değerlerindeki tampon çözeltilerdeki oksijen absorpsiyonu incelenmiş ve oksijen tutucu olarak gallik asitin kullanımıyla portakal suyunun temel kalite parametlerini, C vitamini ve renk değişimi, korumak amacıyla aktif paketleme tasarımı yapılmıştır. Çalışmada, marketlerde sıklıkla yer alan pastörize edilmiş portakal suyu örneği kullanılmıştır. Çalışmada, öncelikle gallik asitin kuvvetli baz olan NaOH ile pH 2.9, 5.7, 7.3, 7.9, 9.1, 11 ve 13.8 ve zayıf baz olan Na2CO3 ile pH 2.9, 5.1, 5.8, 7.2, 7.9, 9.2 ve 10.4 olmak üzere farklı pH değerlerindeki 5ml'lik tampon çözeltileri hazırlanmıştır. Belirlenen pH değerlerindeki gallik asidin oksijen tutma hızı, 28 gün süreyle tepe boşluğundaki oksijenin kısmi basıncının düşüşünün ölçümü ile takip edilmiş ve gallik asitin oksijen tutma kapasitesi mg O2 / g gallik asit biriminden hesaplanmıştır. En yüksek oksijen tutma kapasitesi, GA ve NaOH çözeltisinin pH 11 değerinde elde edilmiştir. Bu sonuçla aynı miktarda GA+NaOH toz karışımının, çalışmanın ikinci aşamasında portakal suyunun belirlenen kalite parameterlerinin oksijen tutucu kullanılan aktif paketleme yöntemi ile değişimlerinin gözlenmesi amacıyla yapılacak deneylerde paketlerinin içine oksijen tutucu şaseler halinde konulmasına karar verilmiştir. Farklı pH değerlerinde yürütülen deneylerin sonucunda, gallik asitin oksijen tutma kapasitesinin kullanılan bazın kuvvetiyle ilişkili olmadığı ancak bulunduğu tampon çözeltinin pH değeri ile doğrudan ilişkili olduğu sonucuna varılmıştır. Bunun yanı sıra, farklı tampon çözeltilerin yakın pH değerlerinde 28 gün sonundaki renk değişimi incelendiğinde, gallik asitin oksijen tutma miktarının çözeltilerde gözlemlenen renk değişimleri ile doğru orantılı olduğu saptanmıştır. Bu sonuca göre, çözeltilerdeki renk değişimi gallik asitin farklı tampon çözeltilerdeki oksijen tutma hızının temel indikatörü olarak kabul edilmiş olup, deney başında ayarlanan pH aralığı için deney sonundaki renk değişimine göre gallik asidin oksijen tutma oranı 4 farklı hızda meydana gelmiştir. Portakal suyu depolama testi 21 gün süreyle, ilk 7 günü karanlık ortamda ve devamı gün ışığı özellikli floresan lambaların bulunduğu ortamda yapılmıştır. Bu deneylerde, oksijen tutucu şase içeren cam şişe, şase içermeyen cam şişe ve PET şişe olmak üzere 3 farklı ambalaj tasarımı kullanılmıştır. Böylece deneyler boyunca ışık ve seçilen ambalaj materyali parametrelerinin de gallik asitin oksijen tutma kapasitesinin üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Deneylerde kullanılan şaseler, polietilen liflerinden oluşan Tyvek® 1073B (DuPontTM) materyalinden, içerisine 2.2327g GA, 1.2640g NaOH ve 0.550g süper absorplayıcı tozları tartılarak yapılmıştır. Kullanılan süper absorplayıcı sayesinde, zayıf asit olan gallik asit ve kuvvetli baz olan NaOH arasında gerçekleşen reaksiyondan oluşan suyun şase içerisinde deney boyunca tutulması sağlanmıştır. Şaseler şişelerin boyun boşluklarına, kendinden yapışkanlı alüminyum folyoların şişe ağızlarına yapıştırılmasıyla yerleştirilmiştir. Şase içermeyen şişelerin ağızları da kendinden yapışkanlı alüminyüm folyo ile kapatıldıktan sonra, her şişenin kağağı kapatılmıştır. Aynı zamanda her şişenin tepe boşluğuna yerleştirilmiş sensörler sayesinde, tepe boşluğundaki oksijenin kısmi basıncındaki değişim verileri de toplanarak, gallik asitin oksijen tutma kapasitesi mg O2 / g gallik asit biriminden hesaplanmıştır. 21 gün boyunca yapılan portakal suyu depolama testinin askorbik asit analizleri için 0., 1., 3., 7., 14. ve 21. günlerde örnekler epindorf kaplarına alınmış ve 21. gün sonuna kadar -30°C de depolanmıştır. HPLC yöntemiyle yapılan askorbik asit miktar tayininde, askorbik asit en iyi oksijen tutucu içeren cam şişede korunabilmiştir ve böylece oksijenin portakal suyunun askorbik asit miktarına direkt etkisi de kanıtlanmıştır. Işığın askorbik asitin bozunmasına olan etkisi için detaylı çalışmalar gerekmektedir. Renk değişimi analizlerinde CIA L*a*b* değerleri hedeflenen deney gününde ölçülerek, depolama süresinin sonunda tüm şişe tipleri için karşılaştırılmıştır. Yapılan renk analizinin sonucunda, hem karanlık hem de aydınlık ortamda, oksijen tutucu içeren cam şişe ile oksijen tutucu içermeyen şişelerdeki portakal sularının renginde yaklaşık aynı oranda koyulaşma saptanmıştır. Sonuç olarak, yapılan bu çalışmada öncelikle gallik asidin oksijen tutma kapasitesinin çözelti içerisinde ve farklı pH değerlerinde değişim gösterdiği ve farklı bazlar ile farklı reaksiyon mekanizmalarına sahip olduğu kanıtlanmıştır. Gallik asitin oksijen tutucu olarak kullanılan aktif ambalajın, portakal suyunun kalite parametrelerinin korunmasında kısmen etkili olabildiği ancak henüz geliştirilmesi gerektiği saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
Orange juice is one of the most commonly consumed fruit juices in the market. Orange juice has its unique taste and odor characteristics, and contains high levels of vitamin C which is known to have a positive effect on the immune system. However, it is known that due to the accumulated oxygen in the packages of orange juices, considerable loss of vitamin C might be observed in the first weeks of storage and browning may occur as a result of the oxidation of vitamin C. In this thesis, oxygen absorption capacity of gallic acid, which is frequently found in plant based food sources, was investigated and active packaging by using gallic acid as an oxygen scavenger was designed to prevent ascorbic acid degradation and color loss in orange juice. In this study, 5 ml buffer solutions of gallic acid at different pH values which were pH 2.9, 5.1, 5.8, 7.2, 7.9, 9.2 and 10.4 with Na2CO3 and pH 2.9, 5.7, 7.3, 7.9, 9.1, 11 and 13.8 with NaOH, were prepared. During 28 day experiments, oxygen uptake rates were compared and the oxygen uptake capacity of gallic acid was calculated in terms of mg O2 / g gallic acid unit for different pH values. The highest oxygen uptake capacity was obtained at pH 11 of the GA and NaOH mixture, and it was decided to place the same amount of gallic acid and NaOH powder mixture into the orange juice packages as oxygen scavenger sachets. As a result of experiments, it has been concluded that the oxygen uptake capacity of gallic acid is not related to the strength of the used base, but is directly related to the pH value of the buffer solution. In addition, when the color changes of different buffer solutions at different pH values was examined, similar color changes were observed in the solutions compared to the amount of oxygen retention of gallic acid. According to this result, the color change in the solutions can be regarded as the basic indicator of the oxygen uptake rate of gallic acid in different buffer solutions. The orange juice storage test was carried out for 21 days, in the dark for the first 7 days and in the presence of daylight fluorescent lamps between 7th and 21st days. In these experiments, ascorbic acid content of samples collected from oxygen scavenger including glass bottle, nonscavenger including glass bottles and PET bottles. Then, ascorbic acid contents were determined by HPLC method and evaluation of color changes were performed by DIGI-EYE color measurement device. In the experiments, the sachets were made from Tyvek® 1073B (DuPont ™) material consisting of polyethylene fibers, and 2.2327 g GA, 1.2640 g NaOH and 0.550 g superabsorber were put as scavenger mixture inside the sachets in powder form. Thanks to the utilization of superabsorber, the reaction between gallic acid (weak acid) and NaOH (strong base) was kept into the sachet throughout the experiment. For ascorbic acid analysis of the orange juice storage test, samples were collected in eppendorf tubes on days 0th, 1st, 3rd, 7th, 14th and 21st and were stored at -30 ° C until the end of the experiment. In ascorbic acid determination by HPLC method, the lowest decrease in ascorbic acid occurred in glass bottle containing oxygen scavenger. In color change analyzes CIA L * a * b * values were measured and compared for all bottle types. As a result of the color analysis, the discoloration towards browning were occurred in similar ratio at all bottles.
Benzer Tezler
- Çeşitli adsorbanlar ile hümik bileşiklerinin adsorbsiyonu üzerine bir çalışma
Başlık çevirisi yok
SELMA KAYA
- Meyve ve sebzelerde bulunan askorbik asidin polarografik tayini ve değişik ortamlarda bozunma mekanizmasının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
FERHUNDE ŞAHBAZ
Doktora
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. GÜLER SOMER
- Kömürlerin kendiliğnden yanmasının teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigations of spontonequs combustion of coals
FEHMİ AKGÜN
- Kıymetli metallerin liçinde kullanılan tiyoürenin bozunma reaksiyonunun incelenmesi
Başlık çevirisi yok
BORA BURAK YARKUTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. A. EKREM YÜCE
- Peptit bağlı altın nanoparçacıklar kullanarak bazı eser elementlerin ayrılması
Separation of some trace elements using peptide bound gold nanoparticles
GİZEM GEDİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN