Encapsulation of oil-based cheese aroma by using spray-drying and efficience of microcapsules in model foods
Yağ bazlı peynir aromasının püskürtmeli kurutma yöntemi kullanılarak enkapsüle edilmesi ve model gıdalarda etkinliğinin belirlenmesi
- Tez No: 737832
- Danışmanlar: PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK, DR. MİNE ÖZGÜVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Dünya var olduğundan beri, gıda tüketimi hayatın devamı için kritik öneme sahip olmuştur. Gıdaların tercih edilmesinde görünüm, koku ve tat önemli rol oynamaktadır. Günümüze yaklaştıkça bu parametrelerin kontrol edilebilirliği arttırıldı ve geliştirildi. Fermantasyon, gıdanın raf ömrünü artırma çalışmaları yapılırken bulunmuştur ve fermantasyon işlemi sırasında yeni uçucu bileşikler oluşmaktadır. Peynir en çok tüketilen fermente ürünlerden biridir ve farklı peynirler, fermantasyon ve proses parametreleri değiştirilerek elde edilir. Bu parametreler koku ve tadı da etkileyerek peynirin kendine has tadının ve kokusunun oluşmasını sağlar. Her uçucu bileşiğin kendine has kokusu ve tadı vardır, bu nedenle çeşitli uçucu bileşikleri içermesi farklı peynir çeşitlerinin kendilerine ait koku ve tadının oluşmasını sağlar. Peynirin içerisindeki uçucu bileşikleri ekstrakte etmek için damıtma, statik headspace, dinamik headspace, katı fazlı mikroekstraksiyon (SPME), sorpsiyon ekstraksiyonu ve vakum damıtma gibi çeşitli ekstraksiyon teknikleri uygulanır. Uygun ekstraksiyon yöntemi uçucu bileşiklerin ısı, ışık ve sıcaklık duyarlılığı gibi özelliklerine bağlı olarak tercih edilmelidir. Enkapsülasyon işlemi, aromaların olumsuz çevre koşullarından etkilenmelerini engeller. Aktif materyali enkapsüle edebilmek için ekstrüzyon, ko-kristalizasyon,, püskürtmeli kurutma, dondurarak kurutma, akışkan yatakta kaplama, çeşitli enkapsülasyon teknikleri kullanılır. Uygun kapsülleme yönteminin seçilmesi, çekirdek salınım özelliklerine, duvar malzemesi özelliklerine, maliyete ve enkapsülasyon işleminin amacına bağlıdır. Emülsiyon hazırlanması, enkapsülasyon işleminin ilk ve temel adımıdır. Aktif bileşeni kaplayan duvar malzemesi; karbonhidrat, protein veya diğer malzemelerden oluşabilir. Nişasta, sakız ve maltodekstrin karbonhidrat bazlı duvar materyalleri olmasının yanında enkapsülasyon verimini arttırmak için karbonhidratlar ve proteinlerin birlikte kullanılması tercih edilir. Protein duvar malzemesi olarak hem hayvansal, peynir altı suyu, hem de nohut proteini izolatı, soya proteini, bezelye proteini gibi bitkisel bazlı ürünler kullanılmaktadır. Yüksek basınç, mikro akışkanlaştırma tekniği ve ultrasonikasyon homojenizasyon işlemi için kullanılır ve emülsiyonun iyi dağılmasını sağlar. Püskürterek kurutma tekniği, gıda endüstrisinde en yaygın kullanılan enkapsülasyon tekniklerden biridir. Püskürterek kurutma işlemi temel olarak kurutulacak malzemenin yüksek basınç altında atomize edilmesi ve ardından sıcak hava ile kısa sürede kurutulması prensibine dayanmaktadır. Bu çalışmada, ticari peynir aroması püskürtmeli kurutma tekniği ile enkapsüle edilmiştir. Duvar materyali olarak farklı konsantrasyonlarda maltodekstrin ve protein kullanılmıştır. % 30 katı madde içeriğinde olan emülsiyon çözeltisi, % 16 aroma ve % 84 oranında 11-16 dekstroz eşitliğine sahip maltodekstrin ve protein karışımından oluşur.. Katı madde içerisindeki protein içeriği % 8 ve % 4 olarak belirlenmiştir. Bu emülsiyonlar, hidrasyonu arttırmak için 40°C'de, 80 rpm'de ve 20 saat sıcak çalkalama banyosunda tutulmuştur. Her iki emülsiyona toplam emülsiyonun %5'i kadar sıvı aromadan eklenmiştir. Emülsiyon gece boyunca bekletildikten ve aroma ilave edildikten sonra 450 rpm'de 1 saat karıştırılmıştır. Daha sonra T-25 Ultra-Turrax ile 17000 rpm'de, 5 dakika boyunca homojenize edilmiştir. Enkapsülasyon işlemi için laboratuvar ölçeğindeki Buchi B-290 kullanılmıştır ve emülsiyon sıcaklığı enkapsülasyon işlemi öncesi 40 °C'ye ayarlanmıştır. Püskürtmeli kurutma cihazı 8 mL/dk besleme hızında, 180 ± 2 °C giriş, 80 ± 2 °C çıkış sıcaklığında ve 100% aspirator ayarında kullanılmıştır. Kapsülleme süresi 40 dakika boyunca devam etmiştir. Kraker numunelerinin % 60'ı un, %15'i yağ ve diğer katkı maddelerini içeren hammaddelerden oluşur ve hamur içerisine toplam aroma içeriği % 1 olacak şekilde enkapsüle aromadan ve ticari aromadan eklenir. Daha sonra krakerler 220°C fırında 10 dakika pişirilir. Son olarak krakerlerin üzerine % 10 oranında yağ püskürtülür. Hamurunda aroma kullanılan örneklerde yağlama aşamasında yağın içerisine aroma eklenmez. Hamurunda aroma kullanılmayan örneklerde yağlama aşamasından önce yağın içerisine % 0.2 oranında karşılaştırılmak istenen aromalar eklenir ve % 10 oranında krakerlerin üzerine eklenir. Ticari sıvı aroma uçucu bileşik konsantrasyonları 1 kabul edilmiştir ve analiz sonuçları bu konsantrasyon verisi ile karşılaştırılmıştır. Enkapsülasyon işleminden sonra bütirik asit kaybolmuştur; fakat, 9,12-Oktadekadienoik asit (Z,Z) konsantrasyonu, her iki kapsüllenmiş aromada da kapsüllemeden sonra artmıştır. Oksidasyon sonucu oluşan 2-Decenal ve 2-Nonenal konsantrasyonları enkapsülasyon işleminden sonra hafif bir artış gösterir. Heptanoik asit ve Undekanal'ın kapsüllenmiş aromadaki konsantrasyonu ticari sıvı aromaya göre daha yüksektir. Diğer uçucu bileşiklerin konsantrasyonları, enkapsüle A ve B aromaları ve ticari sıvı aroma için benzerdir. Enkapsüle aromalar ve ticari sıvı aroma kraker hamurlarına eklendiğinde, uçucu bileşik konsantrasyonları önemli ölçüde farklılık göstermemiştir; bununla birlikte, 2- Dekenal konsantrasyonu hamuruna aroma eklenmiş üç numuneye bakıldığında, referans sıvı aromaya göre düşük miktarda artış göstermiştir.9,12 Oktadekadienoik asit konsantrasyonu, kapsüllenmiş aroma ve sıvı aroma arasında farklılık gösterir. Kapsüllenmiş aroma eklenen hamurda daha yüksek miktarda bulunur. Sıvı aroma kullanılan hamurlarda heptanoik asit konsantrasyonu korunamamış ve düşüş göstermiştir. Ürünler pişirildikten sonra yağlama prosesine aroma eklenen krakerlerde farklı uçucu bileşen konsantrasyonları oluşmuştur. Hamur içerisine aroma girilerek hazırlanan örnekler, yağlama işleminde aroma kullanılan numunelere göre daha az miktarda Heptanoik asit, 2-Nonenal, 2-Decenal, dihidro-5-pentil-2(3H)-Furanon ve Tetradekanal uçucu bileşenleri içerir. Bunlar dışında diğer uçucu bileşenlerin konsantrasyonları ticari sıvı aroma konsantrasyonuna, 1, benzerdir. Enkapsüle edilmiş aromalardaki uçucu bileşenlerin konsantrasyonlarındaki değişiklik, oksidasyon, aromanın diğer bileşenlerle birleşmesi ve farklı reaksiyonlar oluşturmasından kaynaklanabilir. Hazırlanan numuneler eğitimli 17 panelist tarafından değerlendirilmiştir. Hamuruna ve yağına ticari aroma eklenen numunelere referans 5 puan tanımlanmıştır, panelistler enkapsüle B aroması kullanılarak hazırlanan numuneleri peynir tadı, peynir aroması, aftertaste peynir tadı ve genel tat yönlerinden değerlendirmişlerdir. Ticari aroma ve enkapsüle B aroması kullanılan örnekler arasında fark çıkmamıştır. Bu sonuçlar doğrultusunda endüstriyel peynir aroması, maltodekstrin ve peynir altı suyu protein konsantrasyonundan oluşan duvar malzemesi ile uçucu bileşenlerinin çoğunu korumayı başarmıştır. Kapsüllenmiş aromalar, yüksek sıcaklık uygulanan kraker numunelerinin hamurunda ve pişirme sonrası uygulanan yağda kullanılmıştır. Butirik asit ve 2-nonenal gibi bazı uçucu bileşikler yüksek sıcaklık uygulandığında kaybolmasına rağmen, çoğu uçucu bileşen konsantrasyonu korunmuştur. Yağlama prosesinde enkapsüle edilmiş aroma kullanılan numuneler daha fazla uçucu bileşen konsantrasyonuna sahip olmuşlardır. Enkapsüle edilmiş B aromasını pişme sonrası yağlama prosesinde kullanılan krakerler, en çok tercih edilen ürünler olmuştur.
Özet (Çeviri)
Since the world has existed, food consumption has been critical for the continuation of life. Appearance, flavor, and taste play an important role in the preference of foods in nature. In modern times, these parameters have been controlled and improved. Fermentation is invented to increase the shelf-life of the food; in addition, new volatile compounds are formed during the fermentation process. Cheese is the most consuming fermented product, and different types of cheese are made by changing fermentation and process parameters. These parameters also affect the odor and taste, providing the uniqueness of cheese. Each volatile compound has a special odor and taste, therefore, containing various volatile compounds allows different cheese varieties to have their unique odor and taste. Various extraction techniques are distillation, static headspace, dynamic headspace, solid-phase microextraction (SPME), stir bar sorption extraction, and vacuum distillation applies for the extraction of the cheese volatile compounds. Depending on the volatile compounds' qualifications such as the sensitivity of heat, light, and temperature; appropriate extractions should be chosen. The encapsulation process prevents flavors from being affected by adverse environmental conditions. Various techniques are used to encapsulate the active material. Selecting the suitable encapsulation method depends on the core material release features, wall material properties, project cost, and aim. Preparation of emulsion is the first and fundamental step of encapsulation. Wall materials that cover the core material may be consists of carbohydrates, protein, or other materials. Starch, gum, and maltodextrin carbohydrate-based derivatives to use in encapsulation; however, for getting more encapsulation efficiency carbohydrate and protein-based materials are preferred together. Both animal and plant-based derivatives are used as protein wall materials. High pressure, micrtechniquesing technique, and ultrasonication are used to homogenize and provide emulsion to good dispersion. The spray drying technique is one of the most common encapsulation techniques in the food industry. The spray drying process is based on the principle of atomizing the material to be dried under high pressure and then drying it in a very short time with hot dry air. In this experiment, commercial cheese aroma is encapsulated by the spray drying technique. Using maltodextrin and protein are used as wall material at different concentrations. 30 % of the emulsion mixture consists of solid ingredients. This solid content is prepared with 16 % aroma and 84 % mixture of maltodextrin with dextrose equivalent 11-16 and whey protein concentrate, 50 %. Protein content in the solid mixtures is 8 % and 4%. These emulsions are kept in a shaking bath at 40 C° for 20 hours at 80 rpm to improve hydration. 16 % aroma of total emulsion is added to both emulsions. After the hydration and adding aroma, the emulsion is mixed first at 450 rpm, for 1 hour; then homogenized by Ultra-turrax at 17000 rpm for 5 minutes. Laboratory scale Buchi B-290 is used at an 8 mL/min feed rate, 180 ± 2 C° inlets, and 80 ± 2 C° outlet temperature. Encapsulation duration keeps 40 minutes. Encapsulated and commercial aroma is added, a total of 1 % flavor, in cracker dough samples that include 60 % flour, 15 % oil, and other ingredients. Then the crackers are cooked in the oven at 220 C°, for 10 minutes. The aroma added cracker is oiled at % 10 without aroma. Cracker dough without aroma is prepared and cooked; however, the encapsulated aroma and liquid aroma are added in the oil process at 0.2 %. GC & MS analysis results are compared with the results of commercial liquid flavoring as a reference. Encapsulated A and B aroma volatile compounds concentrations show similar results. Butyric acid is lost after the encapsulation process; however, 9,12-Octadecadienoic acid (Z, Z) concentration dramatically increases after the encapsulation in both encapsulated aromas. 2-Decenal and 2-Nonenal concentrations show a slight rise and these compounds are also derivatives of the oxidation. Heptanoic and Undecanal concentrations in the encapsulated aroma are higher than in the liquid flavor. Other compound concentrations are similar between A & B aromas and commercial products. Added the encapsulated aromas and commercial aroma in cracker doughs, volatile compounds concentrations do not show dramatically difference; however, 2- Decenal concentration in three samples slightly increases with comparing the reference liquid aroma. 9,12-Octadecadienoic acid concentration is differentiated between encapsulated aroma and liquid aroma, higher concentration in the encapsulated aroma. Heptanoic acid concentration could not be maintained in doughs when using liquid flavoring and showed a decrease. After the cooking, adding the aroma to the top oil process demonstrates the different volatile compounds concentrations. Heptanoic acid, 2-Nonenal, 2-Decenal, dihydro-5-pentyl-2(3H)-Furanone, and Tetradecanal compounds concentrations are higher than reference liquid aroma and cracker that include aromas in the dough. Other compounds' concentrations are similar to the commercial aroma. The change in the concentrations of the volatile components in the aroma may be caused by oxidation and the combination of the aroma with other components and creating different reactions. The panelists do not realize dramatically difference between using encapsulated B aroma and liquid aroma in dough with cheese odor, cheese flavor, aftertaste of cheese flavor, and general taste. Significant differences are observed between crackers that use oil including aroma and added commercial aroma in the oil process. The samples using the encapsulated B flavor in the oil are more like in terms of cheese odor and flavor, aftertaste cheese flavor, and general taste than the crackers using the reference aroma. In line with these results, industrial cheese flavor managed to preserve most of its volatile components with its wall material consisting of maltodextrin and whey protein concentration. The encapsulated aromas are used in the dough of cracker samples, which are applied at high temperatures during cooking, and in the oil applied to them after cooking. Although some volatile compounds of crackers, such as butyric acid and 2-nonenal, are lost when high temperature is applied; a high amount of volatile components are retained. Added aroma in oil shows greater volatile compound concentrations, also added encapsulated aroma in oil is more preferred than others.
Benzer Tezler
- Encapsulation of oils from sour cherry kernel and berry seeds by protein-protein complexes
Vişne ve ahududu-böğürtlen türü meyve çekirdeği yağlarının protein-protein kompleksleri ile kapsüllenmesi
EDA ADAL
Doktora
İngilizce
2019
Gıda MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA İBANOĞLU
- Kokulu yağ içeren basılabilir mikrokapsül üretimi
Aromatic oil based printable microcapsule production
EMİNE ARMAN KANDIRMAZ
Doktora
Türkçe
2022
Bilim ve TeknolojiMarmara ÜniversitesiBasım Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF ÖZCAN
- Organojel yapısında lipit taşıyıcı partikül sistemlerin üretimi ve fonksiyonel özelliklerinin araştırılması
Production and investigation of some functional properties of lipid carrier systems based on organogelation
KÜBRA ŞİŞLİOĞLU
Doktora
Türkçe
2019
Gıda Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN KARABULUT
- Türkiye kökenli çörek otu tohumlarından timokinon eldesi, saflaştırılması ve enkapsülasyonunun incelenmesi
Extraction, isolation and encapsulation of thymoquinone from Turkey based black cumin seeds
EZGİ ECE SANCAKDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
- Elektro döndürme yöntemi ile elde edilen karbon nanolif ve karbon nanotüplerin karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi
Characterisation and functionalization of electrospun carbon nanofibers and carbon nanotubes
MERVE YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. FİLİZ ALTAY