Use of NMR relaxometry to assess physicochemical characteristics of seeds and grains
Tohum ve tahılların fizikokimyasal özelliklerini değerlendirmek için NMR relaksometrenin kullanımı
- Tez No: 756654
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP, PROF. DR. HAMİ ALPAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 148
Özet
Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) relaksometri çok çeşitli numunelerdeki fizyolojik ve biyokimyasal değişikliklerin analizi için yaygın olarak kullanılan bir karakterizasyon yöntemidir. Zamansal alanlı NMR (TD-NMR) relaksometre ölçümü, düşük manyetik alanlarda yapısal analiz sağlar. Temel olarak tüm numuneden gelen proton sinyallerinin gevşeme sürelerine dayanır. Böylece su absorpsiyonunun nicelleştirilmesini ve biyolojik sistemler içindeki dağılımının analiz edilmesini sağlar. Bu çalışmada, bitki dokuları ve nişasta-su etkileşim sistemleri TD-NMR relaksometre kullanılarak araştırılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, bitki dokularının hücre bütünlüğündeki değişikliklerini araştırmak için TD-NMR relaksometre kullanılmıştır. Bitki dokusu olarak domates tohumu seçilmiş ve ozmotik strese (OS) (10, 20, %30 NaCl çözeltileri), %75 güçte ultrasonikasyona (US) (5, 10 ve 20 dakika) ve yüksek hidrostatik basınca (HHP) (20°C'de 15 dakika boyunca 300, 400 ve 500 MPa) tabi tutulmuştur. Domates tohumunun NMR relaksometre spektrumu, bitki hücresinin çok üslü gevşeme davranışından dolayı her biri farklı su bölmelerine karşılık gelen dört tepe elde edilmiştir. Her üç uygulama da hücre geçirgenliğinin ve hücresel bölümlendirmenin bozulmasına neden olmuştur. İşlemler arasında, 20°C'de 15 dakika boyunca 500 MPa'da uygulanan HHP, hücre yapısında en zararlı etkiye neden olurken, %10 NaCl çözeltisi ile uygulanan OS, hücre yapısında en az değişikliğe neden olmuştur. Farklı işlemlere maruz kalan tohumlar, hücreye verilen hasarın derecesini belirlemek için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile de analiz edilmiştir. Bu sonuçlar, NMR relaksometrenin, çalışmada belirtilen uygulamalara maruz bırakılan domates tohumlarının hücre zarı bütünlüğünü analiz etmek için etkili bir yöntem olduğunu kanıtlamıştır. Nişasta-su etkileşimlerinin fizikokimyasal özelliklerini değerlendirmek için NMR relaksometrenin kullanılması çalışmanın ikinci kısmını oluşturmaktadır. Nişasta-su etkileşimlerini çalışmak için kinoa nişastası seçilmiştir. Nişasta elde edilmesinden sonra HHP ve US uygulamalarına maruz kalan kinoa nişasta dispersiyonlarındaki fizyolojik değişiklikleri araştırmak için NMR relaksometre kullanılmıştır. Modifikasyon yöntemi olarak 250, 350 ve 500 MPa basınçta, 20 ve 40°C sıcaklıkta yüksek hidrostatik basınç (HHP) ve 15 dk sabit darbe ile %100 güçte ultrasonikasyon (US) uygulanmıştır. İşlemlerin ardından fonksiyonel, reolojik, partikül boyutu, morfolojik ve yapısal analizler yapılmıştır. Sonuçlar, kinoa nişastasının şişme gücü ve suda çözünürlük indeksinin hem HHP hem de US uygulamaları ile önemli ölçüde azaldığını göstermiştir (p
Özet (Çeviri)
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) relaxometry is a widely used characterization method for the analysis of physiological and biochemical changes in a huge variety of samples. Time domain NMR (TD-NMR) relaxometry provides structural analysis at low magnetic fields. It is basically relies on the relaxation times of proton signals coming from the entire sample. Thus, it provides quantification of water absorption and analyzing its distribution within the biological systems. In this dissertation, plant tissues and starch-water interaction systems were investigated using TD-NMR relaxometry. In the first part of the study, TD-NMR relaxometry was used to investigate the changes in the cell integrity of plant tissues. For plant tissues, tomato seed was selected and subjected to osmotic stress (OS) (10, 20, 30% NaCl solutions), ultrasonication (US) (5, 10 and 20 minutes) at 75% amplitude and high hydrostatic pressure (HHP) (300, 400 and 500 MPa for 15 min at 20°C). NMR relaxation spectra of tomato seed gave four peaks each corresponding to different water compartments due to multiexponential relaxation behavior of the plant cell. According to the results, all the three treatments resulted in cell permeabilization and disruption of cellular compartmentalization. Among the treatments, HHP at 500 MPa for 15 min at 20°C resulted in the most detrimental effect in the cell structure and OS treatment with 10% NaCl solution caused the least changes in the cell structure. Seeds exposed to different treatments were also analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM) to determine the extent of damage to the cell. These results have proved that NMR relaxometry is an effective method to analyze the cell membrane integrity of tomato seeds exposed to selected treatments. Use of NMR relaxometry to assess physicochemical characteristics of starch-water interactions was the second part of the study. Quinoa starch was chosen to study starch-water interactions. Following starch isolation, NMR relaxometry was used to investigate the physiological changes in quinoa starch dispersions induced by HHP and US. HHP at 250, 350 and 500 MPa at 20°C and 40°C; ultrasonication (US) at 100% power with constant pulse for 15 min were applied as modification methods. Following the treatments, functional, rheological, particle size, morphological and structural analysis were carried out. Results showed that swelling power and water solubility index of quinoa starch was decreased significantly with both HHP and US treatments (p
Benzer Tezler
- Use of time domain (td) and fast field cycling (ffc) nmr relaxometry to design and characterize soft candy products
Zamansal alanlı ve hızlı alan döngülü nmr relaksometre kullanılarak yumuşak şekerleme ürünlerinin tasarım ve karakterizasyonu
PELİN POÇAN
Doktora
İngilizce
2021
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
PROF. DR. BEHİÇ MERT
- Baklagil unları içeren emülsiyon jellerin kullanıldığı model et sistemlerinin fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of physicochemical characteristics of model meat systems with emulsion gels including legume flours
DAMLA GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gıda MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİN BURÇİN ÖZVURAL
- Encapsulation of pea protein in alginate matrix by coldset gelation method and use of the capsules in fruit juices
Soğuk jelleşme metodu ile aljinat matrisinde bezelye proteininin kaplanması ve kapsullerin meyve sularındakullanımı
CEREN NARİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
PROF. DR. SERPİL ŞAHİN
- Experimental and mathematical investigation of mass transfer in food and hydrogel systems using magnetic resonance imaging and nMR relaxometry
Gıda ve hidrojel sistemlerinde kütle transferi sürecinin manyetik rezonans görüntüleme ve nMR relaksometre ile deneysel ve matematiksel incelenmesi
SEVİL ÇIKRIKCI
Doktora
İngilizce
2019
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
PROF. DR. BEHİÇ MERT
- Effect of different high-pressure methods on the physicochemical properties of functional tomato juice and sauce
Yüksek basınca dayalı çeşitli yöntemlerin fonksiyonel domates suyu ve soslarının fizikokimyasal özelliklerine etkisi
FURKAN ERDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMİ ALPAS
PROF. DR. HALİL MECİT ÖZTOP