Yüksek hidrostatik basınç, mikrodalga ve termosonikasyon işlemleriyle fermente içeceklerde pastörizasyona alternatif optimum proses geliştirilmesi
Development of alternative process to pasteurization in fermented beverages using high hydrostatic pressure, microwave and thermosonication treatments
- Tez No: 960861
- Danışmanlar: PROF. DR. MUHAMMET ARICI, PROF. DR. HAMİ ALPAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikrodalga frekans, Tasarım optimizasyonu, Ultrasonikasyon, Yüksek hidrostatik basınç, microwave frequence, Design optimization, Ultrasonication, High hydrostatic pressure
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, yenilikçi işleme yöntemlerinin (yüksek hidrostatik basınç (YHB), mikrodalga (MD) ve termosonikasyon (TS)) fermente içeceklerin, özellikle şalgam ve hardaliyenin mikrobiyolojik ve fizikokimyasal özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Amaç, bu yöntemleri mikrobiyal güvenlik, renk parametreleri, biyoaktif bileşik stabilitesi ve diğer fizikokimyasal özellikler (pH, toplam çözünür katı madde, titrasyon asitliği ve indirgen şeker miktarı) açısından geleneksel termal pastörizasyonla karşılaştırmak ve her teknik için optimum işleme koşullarını belirlemektir. Mikrobiyolojik sonuçlar değerlendirildiğinde, tüm işlemlerin toplam mezofilik aerobik canlı, laktik asit bakterisi ve maya-küf sayımları üzerinde etkili inaktivasyon seviyeleri elde edilmiştir (p<0,05). Her iki içecek için pastörizasyon ve YHB işlemlerinden sonra >5 log azalma elde ederken, TS ve MD numune matrise bağlı olarak ~3–4 log azalma ile sonuçlanmıştır. Biyoaktif bileşikler açısından, termal pastörizasyon toplam fenolik madde, toplam flavonoid madde, monomerik antosiyanin miktarı ve antioksidan kapasitede sırasıyla şalgam için %27, %11, %35 ve %45'ye ve hardaliye için %11, %4, %4 ve %36'ye varan önemli kayıplara neden olmuştur (p<0,05). Buna karşılık, 300 MPa – 30 °C – 10 dk uygulanan YHB işlemi, kontrol numunelerine kıyasla fenolik ve flavonoid madde miktarlarını şalgam için %9 ve %11, 500 MPa-30°C-5dk işlemi hardaliye için %7 ve %17 artırdığı tespit edilmiştir. MD işlemi %50 güç – 2 rpm – 3 dk koşullarında uygulandığında şalgam ve hardaliyenin toplam monomerik antosiyanin değerlerinde %86 ve %59'a varan artış sağlanırken, TS işlemi 500W – 20°C – 10 dk ile uygulandığında %78 ve %39'a varan artış sağlanmıştır. Renk parametreleri değerlendirildiğinde, pastörizasyon L*, a*, b* değerlerinde belirgin farklılıklara ve en yüksek toplam renk farkına (ΔE) yol açarak gözle görünür düzeyde renk değişimine neden olmuştur. YHB işleminin ardından şalgam ve hardaliye örnekleri; en stabil renk özelliklerini, kontrol numunelerine en yakın değerlerini ve en düşük ΔE değerlerini göstermiştir. TS uygulaması orta düzeyde renk stabilitesi sağlarken, MD daha belirgin renk değişimlerine neden olmuş, ancak pastörizasyon işlemine göre daha az kayıp sergilemiştir. Ayrıca çalışmanın asıl amaçlarından bir olan proses parametrelerinin optimizasyonu, mikrobiyal inaktivasyon verimliliğini ve temel kalite özelliklerinin korunmasını esas alınarak her uygulama yöntemi için gerçekleştirilmiştir. En uygun koşullar şalgam için YHB ile 367 MPa – 31,9°C – 10,5 dk, MD ile %95 güç – 2 rpm – 5 dk, TS ile 1000 W– 40°C – 6,6 dk ve hardaliye için YHB ile 431 MPa – 20°C – 7,8 dk, MD ile %99 güç – 5,8 rpm – 5 dk, TS ile 833 W– 39,2°C – 13,9 dk olarak belirlenmiştir. Genel olarak bu çalışma, YHB'nin şalgam ve hardaliyenin işlevsel ve duyusal niteliklerini korurken mikrobiyal güvenliği sağlamada üç teknoloji arasında en etkili yöntem olduğunu görülmüştür. Bu sonuçlar, yenilikçi yöntemlerin gıda endüstrisinde, özellikle biyoaktif bileşikler açısından zengin fonksiyonel içecekler için, geleneksel termal pastörizasyona temiz etiketli ve kaliteyi koruyan bir alternatif olarak benimsenme potansiyelini desteklemektedir.
Özet (Çeviri)
This study investigated the effects of non-thermal processing methods—high hydrostatic pressure (HHP), microwave (MW), and thermosonication (TS)—on the microbiological and physicochemical properties of two fermented beverages, shalgam and hardaliye. The aim was to compare these technologies with conventional thermal pasteurization in terms of microbial safety, color parameters, bioactive compound stability, and other physicochemical characteristics (pH, total soluble solids, titratable acidity, and reducing sugar content), while also determining optimal processing conditions for each technique. Microbiological analysis revealed significant inactivation (p<0.05) of total mesophilic aerobic bacteria, lactic acid bacteria, and yeasts/molds across all treatments. Pasteurization and HHP achieved >5 log reductions in both beverages, whereas TS and MW resulted in ~3–4 log reductions, depending on the matrix. In terms of bioactive compounds, thermal pasteurization caused substantial losses in total phenolics, flavonoids, monomeric anthocyanins, and antioxidant capacity—up to 27%, 11%, 35%, and 45% in shalgam, and 11%, 4%, 4%, and 36% in hardaliye, respectively (p<0.05). In contrast, HHP at 300 MPa–30°C–10 min increased phenolic and flavonoid content in shalgam by 9% and 11%, while HHP at 500 MPa–30°C–5 min improved these parameters in hardaliye by 7% and 17%. MW (50% power, 2 rpm, 3 min) resulted in total monomeric anthocyanin content increases up to 86% and 59% in shalgam and hardaliye, respectively; TS (500 W, 20°C, 10 min) led to increases up to 78% and 39%. Color analysis showed that pasteurization caused the most significant changes in L*, a*, and b*, and yielded the highest total color difference (ΔE), indicating a visibly altered appearance. HHP-treated samples exhibited the most stable color properties with values closest to fresh controls and the lowest ΔE. TS provided moderate color stability, whereas MW caused more notable changes but still outperformed pasteurization. These effects were more prominent in hardaliye due to its higher anthocyanin content. Process optimization was carried out for each method by balancing microbial inactivation and quality preservation. The optimal conditions were determined as follows: HHP at 367 MPa–31.9°C–10.5 min, MW at 95% power–2 rpm–5 min, and TS at 1000 W–40°C–6.6 min for shalgam; HHP at 431 MPa–20°C–7.8 min, MW at 99% power–5.8 rpm–5 min, and TS at 833 W–39.2°C–13.9 min for hardaliye. As a result, HHP was found to be the most effective non-thermal technique among those tested, ensuring microbial safety while preserving the functional and sensory attributes of both beverages. These results support the potential adoption of novel non-thermal technologies in the food industry as clean-label, quality-preserving alternatives to traditional thermal pasteurization, particularly for functional beverages rich in bioactive compounds.
Benzer Tezler
- Kinetics and inactivation of peroxidase from carrot by alternative methods
Havuç peroksidazının kinetiği ve alternatif yöntemlerle etkisizleştirilmesi
ÇİĞDEM SOYSAL
Doktora
İngilizce
2003
Gıda MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZERRİN SÖYLEMEZ
- The effects of different pretreatments on drying rate and color kinetics of convective and microwave assisted convective drying of thompson seedless grapes
Farklı önişlemlerin thompson çekirdeksiz üzümlerinin mikrodalga yardımlı konvektif ve yalnız konvektif kurutulması sırasında kurutma ve renk kinetiği üzerine olan etkilerinin incelenmesi
GÖKHAN BİNGÖL
- Gıdalarda proses bulaşanları oluşumu ve azaltılması
Formation and reduction of process contaminants in foods
NORDA YILDIZ AGOPYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gastronomi ve Mutfak Sanatlarıİstanbul Ayvansaray ÜniversitesiGastronomi ve Mutfak Sanatları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AZİZ EKŞİ
- Production and investigation of physicochemical properties of powder emulsifier obtained from chickpea water (Aquafaba)
Nohut suyundan (Aquafaba) toz emülgatör eldesi ve fizikokimyasal özelliklerinin araştırılması
ELİF GÖKÇEN ATEŞ
Doktora
İngilizce
2025
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
- Gıda bileşenleri üzerine ısıl olmayan işleme yöntemlerinin etkileri
The effects of non-thermal processing methods on food components
AZİME ÖZKAN KARABACAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Gıda MühendisliğiUludağ ÜniversitesiGıda Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER UTKU ÇOPUR