Valorization of fermented purple carrot pomace, a by-product from shalgam juice, as functional ingredient: A food application and assessment of bioaccessibility
Şalgam suyu yan ürünü olan fermente mor havuç posasının fonksı̇yonel katkı olarak değerlendı̇rı̇lmesı̇: Bı̇r gıda uygulaması ve bı̇yoerı̇şı̇lebı̇lı̇rlı̇ğı̇n incelenmesi
- Tez No: 876194
- Danışmanlar: PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Şalgam suyu laktik asit fermentasyonu ile üretilen geleneksel bir içecektir. Yöreselliğini, zaman içerisinde ticarî üretiminin gelişmesiyle birlikte Türkiye geneline taşımış, ülke sınırları dışında da tanıtılan ve tüketilen bir içecek haline gelmiştir. Birçok çalışmada sağlık açısından çeşitli yararlarının olduğu belirtilmiş şalgam suyunun endüstriyel üretiminin gelişmesi yüksek hacimli üretimleri beraberinde getirmiş ve üretim proseslerinden önemli yan ürünlerin/atıkların yüklü miktarlarda ortaya çıkması söz konusu olmuştur. Bunlardan en önemlisi, laktik asit fermentasyonuyla elde edilen şalgam suyunun ana hammaddesi olan mor havuçtur. Şalgam suyu reçetelerinde %15-25 arasındaki oranlarda kullanılabilen ve Konya Ereğli bölgesinden tedarik edilen taze mor havuç, şalgam suyu prosesindeki laktik asit fermentasyonu sonrası fermente olmuş halde fermentasyon tanklarından açığa çıkmaktadır. Fermente olmuş havuç dilimleri ile servis edilmesi söz konusu olabilse de endüstriyel olarak üretilen ve tüketiciye şişede sunulan şalgam sularında bu uygulama yer bulamamaktadır. Tanklarda fermentasyon sonrası arta kalan fermente mor havuç, posa statüsünde görülerek atık yönetimi çerçevesinde ele alındığı tespit edilmiştir. Hayvan yemi olarak kullanımı en yaygın değerlendirme alanıdır ve bu da konvansiyonel gıda atığı yönetimi başlığı altında bulunan bir yöntem olarak nitelendirilebilir. Fakat, halihazırda katma değerli olarak kullanımı ve modern atık yönetimi kategorisinde bir ileri geri dönüşüm uygulaması bulunmamaktadır. Bu çalışmada, geleneksel yolla üretilen endüstriyel şalgam suyunun fermentasyonla eldesi sonrası arta kalan fermente mor havuç posası ekseninde araştırmalara odaklanılmıştır. Söz konusu posa, dondurarak kurutma prensibine dayalı olarak çalışan dondurarak kurutucu ekipmanında kurutulmuştur. Dondurularak kurutulmuş posaların toz haline getirilmesi neticesinde elde edilen posa tozunun fizikokimyasal özellikleri, toplam fenolik miktarı, toplam flavonoid içeriği, antioksidan kapasitesinin (DPPH ve CUPRAC yöntemleri ile) ölçümlenmesi; fenolik madde türlerinin kromatografik olarak kalitatif ve kantitatif olarak belirlenmesi; toplam diyet lif miktarının ortaya çıkarılması amacıyla öncelikle bu materyal üzerinde karakterizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Atık halinin değerlendirilmesi amacıyla üzerinde çalışılan fermente mor havuç posa tozunun (FPCPP) karakterizasyonuna ilişkin sonuçlara göre, TPC 1041±76 mg GAE/100 g, TFC 1051±62 mg CE/100 g, CUPRAC 2476±143 mg TE/100, DPPH 1224±51 mg TE/100 g değerleri bulunmuştur. FPCPP, analiz edilen diğer tüm örnekler arasında en yüksek ölçüm sonuçlarını (p<0.05) sergilemiştir. HPLC ile fenolik maddelerin belirlenmesinde epikateşin, kafeik asit, siyanidin-3-O-glikozit, ferulik asit, gallik asit, protokateşik asit ve şirincik asite denk gelinmiştir. Güçlü mor renkten sorumlu olan ve antosiyanin başlığı altındaki siyanidin-3-O-glukozit, FPCPP'nin sindirilmemiş halinde 67.31±0.78 mg/100 g olarak bulunmuştur. Ayrıca, posa tozunun çözünen ve çözünmeyen toplam diyet lifi içeriği açısından lif miktarı %29.3±2 olarak ortaya çıkmıştır. Böylelikle, posa tozunun önemli bir lif kaynağı olduğu da anlaşılmaktadır. Hem diyet lifince zenginleştirme sağlayacak şekilde hem de karakterizasyon aşamasında bulgulanan mor havuç posasındaki biyoaktif bileşenlerce artırılmış bir fonksiyonel gıda geliştirme amacıyla fonksiyonel gıda bileşeni ilave edilmiş ürün geliştirme uygulaması planlanmıştır. Bunun için de hazırlanması esnasında ısıl işleme ihtiyaç duyulmayan olan çiğ köfte seçilmiştir. Isıl işleme ihtiyaç duyulmadan hazırlanmasının biyoaktif bileşenlerin stabilitesi açısından olumlu olabileceği uygulamanın başındaki gıda seçimi aşamasında diğer bir belirleyici kriter olmuştur. Fermente mor havuç posa tozunun çiğ köftede fonksiyonel girdi olarak kullanılmasıyla posa tozunun katma değerli olarak tekrar kazanımı hedeflenmiştir. Uygulamada posa tozunun başta lif içeriği açısından ikamesi olabilecek ticari elma lifi de karşılaştırmalar yapabilmek adına gıda uygulamasına dahil edilmiştir. Zenginleştirme yapılan tüm çiğ köfte numuneleri, posa tozu ve ticari elma lifi için in vitro mide-bağırsak sindirim modeli çalışması yapılmıştır. Gastrointestinal sindirim sistemini simüle eden bu çalışma çerçevesinde in vitro sindirim öncesi ve sonrasına ait örnekler üzerinde gerçekleştirilen spektrofotometrik ve kromatografik ölçümlere göre biyoerişilebilirlik oranları da incelenmiştir. FPCPP'nin biyoerişilebilirlik yüzdeleri aşağıdaki gibi ölçümlenmiştir: TPC için %104.8±13, TFC için %99.6±23, CUPRAC için 69.0±10 ve DPPH için %13.3±2. Gerek posa tozu gerekse de ticari elma lifi ile zenginleştirme gerçekleştirildiğinde halihazırda lif kaynağı olarak beyan edilebilen çiğ köfte için lifi artırılmış veya daha fazla lifli şeklinde beslenme beyanı yapılabilecek duruma gelinmiştir. In vitro sindirim modelindeki biyoerişilebilirlik değerlendirmesinde, dondurularak kurutulmuş fermente mor havuç posa tozu (FPCPP), ticari elma lifi (CAF), çiğ köfte (RM), FPCPP eklenmiş çiğ köfte (%5.5) (RM + FPCPP), ticari elma lifi eklenmiş çiğ köfte (%2.7) (RM + CAF) örnekleri belirtilen % kompozisyonlarda hazırlanmış ve yukarıda bahsedilen analizlere tabi tutulmuştur. Bu analizlerde, karakterizasyon çalışmasında olduğu gibi, toplam fenolik bileşik miktarı, toplam flavonoid miktarı, antioksidan kapasitesi, fenolik asit profillerinin belirlenmesi ekseninde in vitro öncesi ve sonrası ölçüm ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Özetle bu çalışmanın amacı, ilk olarak şalgam suyu üretiminden elde edilen fermente mor havuç posasını toplam fenolik içerik, toplam flavonoid içerik, toplam antioksidan kapasite (CUPRAC ve DPPH), HPLC ile fenolik bileşiklerin profillerinin belirlenmesi ve diyet lifi gibi bileşenler açısından karakterize etmek; ikinci olarak, fermente mor havuç posasını bir gıdada (çiğ köfte) fonksiyonel bir gıda bileşeni olarak kullanmak, biyoaktif bileşenler ve diyet lifi açısından işlevsellik sağlamak; üçüncü olarak da posanın yerine geçebilecek ticari elma lifi ve diğer örneklerle biyoerişilebilirliği incelemek olmuştur. Zenginleştirilmiş çiğ köfte örnekleri duyusal açıdan da değerlendirilerek duyusal performansı bulgulanmıştır. Çalışmada, gıda uygulamasına konu olmuş olan çiğ köftenin zenginleştirilmesi ile sınırlı kalınmayabileceği değerlendirilmiştir. Dondurularak kurutulmuş fermente mor havuç posalarının başka gıdalara da eklenmesi suretiyle eklendiği gıdaların bilhassa diyet lifi ve biyoaktif bileşenleri kapsayan besleyicilik niteliklerini müsbet yönde destekleyeceği görülmüştür. Diyet lifi, biyoaktif maddeler ve antioksidan kapasite açısından zengin ve önemli bir kaynak olduğu tespit edilen posa tozunun, beslenme profilini iyileştirmek için fonksiyonel bir gıda bileşeni olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca, ticari olarak üretilen liflerin yerine geçebilecek bir potansiyele sahip olduğu da gösterilmiştir. Böyle bir seçenek sunması, beraberinde atığın tekrar kullanılması kapsamında olduğu düşünüldüğünde malî açıdan da avantajlar sağlayabileceği düşünülebilir. Bunun yanında, bu tür bir zenginleştirmenin, ilave edildiği gıdaların duyusal profilini kontrol grubuna göre daha olumsuz hale getirdiği söylenemez. Duyusal değerlendirmede genel kabul edilebilirlik kriterini bozmadığı tespit edilmiştir. Renk açısından, HPLC ile fenolik bileşiklerin belirlenmesinde tespit edilmiş siyanidin-3-O-glukozit kaynaklı olarak da belirgin bir renklendirici fonksiyonu gösterebildiği de anlaşılmıştır. Dondurularak kurutulmuş fermente mor havuç posa tozunun diğer gıdalara da eklenerek eklendiği gıdaların, duyusal, yapısal ve besinsel yönünün artmasına destek olabileceği bulgulanmıştır. Sonuç olarak, fermente mor havuç posa tozunun değerlendirilmesine ilişkin bu modelin birçok gıda uygulaması için geçerli olabileceği; gıda atık değerlendirme, ileri dönüşüm amacına verimli bir şekilde hizmet edebileceği; sürdürülebilirlik ve sıfır atık hedeflerine hizmet eden yolda önemli katkılar sağlayabileceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Shalgam juice is a traditional beverage produced by lactic acid fermentation. As its commercial production grew over time, it's no longer a local drink. Therefore, shalgam juice is now being promoted and consumed all over Türkiye and the world. The increase in industrial production has led to high-volume production and the processes have resulted in large quantities of important outputs/wastes. The most important of these is purple carrot, which is the main raw material of shalgam juice production. Fresh purple carrot, which can be used in shalgam juice recipes at ratios between 15-25%, is released in fermented form as a result of lactic acid fermentation in the shalgam juice production plants. The fermented purple carrot left at the end of fermentation is considered as fermented purple carrot pomace and handled within the framework of food waste management. Its use as animal feed is the most common evaluation way. However, there is no value-added recycling or upcycling in industrial practice. In this study, fermented purple carrot pulp left over from industrial shalgam juice produced in the traditional process was dried via freeze-drying process. The physicochemical properties, total phenolic compound (TPC), total flavonoid content (TFC), total antioxidant capacity by DPPH and CUPRAC methods (TAC), individual phenolic compounds profile and dietary fibre (DF) characterization of the fermented purple carrot pomace powder were investigated. According to the results regarding characterization of FPCPP, which was studied for valorization purpose, TPC was found as 1041±76 mg GAE/100 g, TFC 1051±62 mg CE/100 g, CUPRAC 2476±143 mg TE/100, DPPH 1224±51 mg TE/100 g. FPCPP exhibited the highest values (p<0.05) among all samples analysed. In indiviual phenolic compound browsing by chromatographic method, epicatechin, caffeic acid, cyanidin-3-O-glucoside, ferulic acid, gallic acid, protocatechuic acid and syringic acid were quantified. Cyanidin-3-O-glucoside which is the anthocyanin source of the powerful purple colour was 67.31±0.78 mg/100 g in undigested of FPCCP. In addition, the dietary fibre value of the pomace powder was found to be 29.3±2%. In order to evaluate the bioaccessibility of the bioactive compounds, in vitro simulated gastrointestinal digestion has been conducted. As for bioaccessibility percentages of FPCPP were measured as follows: 104.8±13% for TPC, 99.6±23% for TFC, 69.0±10 for CUPRAC and 13.3±2% for DPPH. It aims to evaluate pomace powder as an ingredient in a food to develop functional food and to reveal and compare its effect on bioaccessibility during in vitro digestion model for the food to which it is applied. When the enrichment is performed with both pomace powder or commercial apple fibre, raw meatballs, which can already be declared as a source of fibre, would now be declared as increased fibre or more fibre. In the bioaccessibility evaluation by in vitro digestion model, freeze-dried fermented purple carrot pomace powder (FPCPP), commercial apple fibre (CAF), raw meatballs (RM), FPCPP added raw meatballs (5.5%) (RM + FPCPP), commercial apple fibre added raw meatballs (2.7%) (RM + CAF) samples were subjected to analyses. In vitro before and after measurements and comparisons were performed with regard to TPC, TAC, TFC, phenolic compounds profile. Spectrophotometric and chromatographic methods were followed respectively. To sum up, the aim of this study was firstly to characterize the fermented purple carrot pomace from shalgam juice production in terms of bioactive components such as total phenolic content, total flavonoid content, total antioxidant capacity (CUPRAC and DPPH), phenolic profile by HPLC and dietary fibre; secondly to serve the purpose of valorization by using fermented purple carrot pomace as a functional food ingredient in a food (raw meatball) in order to provide functionality in terms of dietary fibre content, bioactive components and thirdly to evaluate the bioaccessibility of the pomace and the other samples including commercial apple fibre which can be a substitute for the pomace. It was deduced that the pomace powder, which was found to be a rich and important source of bioactive components and fibre, can be utilized as a functional food ingredient to improve the nutritional profile. It has also been shown that it has the potential to find a place as a substitute for commercially produced fibres. Furthermore, the enriched raw meatball samples were also subjected to sensory analysis. It cannot be said that this type of addition makes the sensory profile of the foods to which it is added more unfavourable than the control group. It was also found that it did not impair its general acceptability. It was observed that the food application may not be limited to raw meatballs, and FPCPP may support the increase in the nutritional aspect of the foods to which it is added by adding it to other foods. Therefore, it was concluded that the opportunity regarding the valorization of FPCPP is valid for application in foodstuffs and can serve the purpose of upcycling.
Benzer Tezler
- Valorization of carrot processing by-products through fermentation and extrusion for enhanced bioactive content and bioaccessibility
Havuç işleme yan ürünlerinin fermentasyon ve ekstrüzyon yoluyla değerlendirilmesi, biyoaktif içerik ve biyoerişilebilirliğin artırılması
DAMLA EZGİ UZUN
Doktora
İngilizce
2025
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN
- Valorization of industrial food wastes by production of phenolic antioxidants via fermentation with newly isolated Aspergillus spp.
Endüstriyel gıda atıklarının yeni izole edilmiş Aspergillus spp. ile fermantasyonu yoluyla fenolik antioksidanların üretiminde değerlendirilmesi
ZEHRA GÜLSÜNOĞLU
Doktora
İngilizce
2019
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL KILIÇ AKYILMAZ
DOÇ. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER
- Kavun yan ürünlerinin kombucha fermentasyonunda kullanımı ve elde edilen bakteriyel selülozun (SCOBY) kurutulmasının matematiksel modellenmesi
Valorization of melon by-products in kombucha fermentation and mathematical modelling of drying of the obtained bacterial cellulose (SCOBY)
SENANUR DURGUT MALÇOK
Doktora
Türkçe
2026
Gıda MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER UTKU ÇOPUR
- Valorisation of whey components via enzymatic ceramic membranes for biopolymer synthesis and bio-based nanofiber membrane fabrication
Enzimatik seramik membranlar ile peynir altı suyu bileşenlerinin biyopolimer sentezi ve biyo-nanolif membran üretimi için değere dönüştürülmesi
SAMA ALI QAHTAN AL-MUTWALLI
Doktora
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
PROF. DR. FRANK LİPNİZKİ
- Deproteinize edilmiş peyniraltı suyu permeatının fonksiyonel bakteri gelişme ortamı olarak kullanımının araştırılması
Investigation of the use of deproteinized whey permeate as a functional medium for bacterial growth
DENİZ AKSÖZ AK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLAY ÖZCAN