Farklı nişasta türlerinin yapısal performanslarının badem unundan üretilen bitki bazlı bir üründe incelenmesi

Investigation of structural performance of various starches in a plant-based product from almond flour

PDF İndir

Tez No: 980125
Yazar: MUHAMMED HARUN GİRAY
Danışmanlar: PROF. DR. MERAL KILIÇ AKYILMAZ
Tez Türü: Yüksek Lisans
Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2025
Dil: Türkçe
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

Gıda sektöründe çevresel etkiler nedeniyle hayvansal ürünlere alternatif olarak bitkisel ürünlere ilgi artmaktadır. İklim krizi göz önüne alındığında, sürdürülebilir gıda ürünlerine geçişi sağlayabilmek için bitkisel-bazlı gıdaların çeşitliliğinin artırılması önemlidir. Bu bağlamda, süt bazlı peynirlerin yapısını ve lezzetini taklit eden bitki bazlı peynir analogları geliştirilmektedir. Bu ürünlerin benzer süt bazlı ürünlere kıyasla besin değerinin düşük olması ve karakteristik yapısal ve duyusal özellikler açısından tüketici talebini karşılayamaması, sektörde ürün geliştirme ve iyileştirmenin önemini ortaya koymaktadır. Bitki bazlı peynir analoglarının yapısının oluşumu ve stabilizasyonu için çeşitli hammaddeler ve bileşenler kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, krem peynirinin yapısına benzer badem bazlı bir model sistemin yapısının geliştirilmesinde farklı nişasta türlerinin etkilerini incelemektir. Nişasta türleri olarak tapyoka, modifiye (hidroksipropile) tapyoka, mumsu mısır ve modifiye (asetillenmiş) mumsu mısır nişastaları kullanılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, nişastaların çirişlenme özellikleri ve bunlardan üretilen jellerin reolojik özellikleri belirlenmiştir. Çirişlenme testi, kontrollü bir sıcaklık programı uygulanarak ve sabit kayma hızında viskoziteyi ölçerek reometre ile gerçekleştirilmiştir. Nişastaların sulu çözeltilerinin ısıtılması ve soğutulmasıyla jeller oluşturulmuş ve reolojik özellikleri sıcaklık ve frekans tarama testleri ile ölçülmüştür. Elastik (G') ve viskoz (G'') modül değerleri değişen sıcaklık ve frekansa göre ölçülmüştür. İkinci aşamada, badem bazlı bir model sisteme %10 seviyesinde nişastalar eklenmiş ve yapı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Badem bazlı model sistemde yağı azaltılmış badem unu, nişasta, Hindistan cevizi yağı, su, sitrik asit ve tuz kullanılmıştır. Farklı nişasta türleriyle hazırlanan badem bazlı model sistemlere ısı uygulaması ile jeller hazırlanmıştır. Nişasta türünün elde edilen jellerin reolojik ve dokusal özellikleri üzerindeki etkileri belirlenmiştir. G' ve G'' değişimlerinin izlendiği reolojik ölçümlerde stres, sıcaklık ve frekans tarama testleri gerçekleştirilmiştir. Jellerin sertlik, yapışkanlık ve yayılabilirlik özelliklerini ölçmek için dokusal analizde geri ekstrüzyon testi uygulanmıştır. Badem ununun bileşimi %33,7 karbonhidrat, %16,5 lif, %30,8 protein, %25,5 yağ, %5,6 kül ve %4,4 nem olarak bulunmuştur. Buna göre, badem bazlı model sistem %12,5 karbonhidrat, %1,6 lif, %3,1 protein ve %12,5 yağ olmak üzere %30,9 kuru madde içermektedir. Model sisteminin pH değeri 4,5 ve tuz içeriği %0,5 olarak ayarlanmıştır. Nişastalar, kaynaklarına ve modifikasyonlarına bağlı olarak değişen çirişlenme özelliklerine sahip bulunmuştur. Çirişlenme başlangıç sıcaklığı ve maksimum viskozite sıcaklığı değerleri, mısır nişastasına kıyasla tapyoka nişastasında daha düşük bulunmuştur. Ek olarak, modifiye nişastalar, modifiye edilmemiş olanlara kıyasla daha düşük başlangıç sıcaklığı ve maksimum viskozite sıcaklığı değerlerine sahip bulunmuştur. Modifiye mısır nişastası ve tapyoka nişastasının maksimum viskozitelerinin diğerlerinden daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bununla birlikte, mumsu mısır nişastasının minimum ve son viskozite değerleri en yüksektir ve bunu tapyoka ve modifiye mumsu mısır nişastası izlemiştir. Modifiye tapyoka nişastası, nişastalar arasında en düşük son viskoziteyi göstermiştir. Elde edilen nişastaların kıvamlı çözeltilerinin soğutulması sonucunda hazırlanan jellerinde nişasta türü açısından farklı bir eğilim gözlenmiştir. Tapyoka nişastası beyaz, opak ve parçacıklı jel yapısına sahipken, modifiye mumsu ve tapyoka nişastaları biraz opak ve daha yumuşak bir jel yapısı göstermiştir. Modifiye tapyoka nişastası, modifiye mumsu mısır nişastasına kıyasla daha akışkan bulunmuştur. Mumsu mısır nişastası, yarı saydam ve viskoz bir çözelti oluşturmuştur. Reolojik ölçümler de bu nişastanın jel yerine viskoz bir çözelti oluşturduğunu göstermiştir. Diğer nişasta örneklerinden hazırlanan örneklerde G' değeri G'' değerinden daha yüksek bulunmuş ve jel oluşturdukları saptanmıştır. En güçlü jel yapısı, daha yüksek G' ve daha düşük tan değerlerine sahip tapyoka nişastası ve modifiye mumsu mısır nişastası tarafından oluşturulmuştur. Sıcaklık tarama testlerinde örneklerin jellerinin G' ve G'' değerlerinde ihmal edilebilir değişiklikler meydana gelmiş ve bu da jellerin ısıya dayanıklı olduğunu göstermiştir. Buna ilaveten, frekans tarama testleri tüm jel yapılarının frekansa bağlı değişkenlik gösterdiğini yani zayıf bir yapıya sahip olduklarını göstermiştir. Tapyoka ve modifiye mısır nişastası jelleri, nişasta jelleri arasında daha dayanıklı ve güçlü bulunmuştur. Nişastalar, badem bazlı model sistemden hazırlanan jellerin yapısal özelliklerini etkilemiştir. Jeller pürüzsüz bir yüzeye sahip bulunmuştur ancak kaşıkla alındığında nişasta türüne göre farklı bir görünüm tespit edilmiştir. Tapyoka nişastası içeren örnek, krem peynire benzer şekilde parçacıklı ve beyaz bir görünüme sahipken, modifiye tapyoka nişastası içeren örnek parçacıklı ancak daha fazla bütünlük gösteren ve yarı saydam bir görünüme sahip bulunmuştur. Modifiye mumsu mısır nişastası içeren örnek, krem renginde güçlü ve uzayan bir yapıya sahipken, mumsu mısır nişastası örneği, beyaz renkte biraz zayıf ve uzayan bir yapıya sahip bulunmuştur. Gerilim tarama testi, en yüksek G' ve akma gerilimine sahip en güçlü jel yapısının modifiye tapyoka nişastası içeren örnekte oluştuğunu göstermiştir. Bu örneği, tapyoka nişastası ve modifiye mumsu mısır nişastası içeren örnekler izlemiştir. En zayıf jel, mumsu mısır nişastası içeren örnek tarafından oluşturulmuştur. Örneklerin jel yapıları sıcaklık tarama testi sırasında genellikle G'' değerinden daha yüksek bir G' ile ısıya dayanıklı bulunmuştur. Ancak, modifiye edilmemiş nişasta içeren örneklerde sıcaklık artışına bağlı olarak G' değerinde ani bir artış gözlenmiştir. Jel örnekleri frekansa düşük düzeyde bağımlı zayıf bir jel davranışı göstermiştir. Dokusal analizler, reolojik analizlerde elde edilen sonuçları desteklemiştir. Modifiye tapyoka nişastası içeren örnek, diğer örneklerle karşılaştırıldığında en yüksek sertliğe, yapışkanlığa ve sürülebilirliğe sahip bulunmuştur. En düşük dokusal özelliklere sahip örnek, mumsu mısır nişastası içeren örnek olurken, tapyoka nişastası ve modifiye mumsu mısır nişastası içeren örnekler benzer özellikler sergilemiştir. Bu çalışma, badem bazlı bir üründe kullanılan nişasta türüne bağlı olarak farklı özelliklere sahip dayanıklı yapılar elde etmenin mümkün olduğunu göstermiştir. Modifiye nişastalar, doğal nişastalara kıyasla önemli ölçüde farklı çirişlenme özelliklerine ve jel oluşturma kabiliyetlerine sahip bulunmuştur. Bitkisel bazlı peynir analoglarında doğal veya modifiye nişastalar kullanılarak farklı görünüm ve dayanıklılığa sahip yapılar geliştirilebilir.

Özet (Çeviri)

In the food sector, plant-based products are gaining attention as an alternative to animal-based products due to environmental concerns. Considering the climate crisis, increasing diversity of plant-based foods is essential to facilitate the transition to sustainable food products. The growing interest in plant-based foods, particularly among consumers preferring vegan diets, is encouraging the production of plant-based foods. The continuous decline in water and food resources for feeding increasing population create a demand for alternative food sources besides animal-based foods. In this respect, plant-based cheese analogues are being developed imitating the structure and flavor of milk-based cheeses. When cheese analogues are examined, it is seen that they are inferior to milk-based products in terms of critical quality attributes. The lack of nutritional value compared to similar milk-based products and the inability to meet consumer demand in terms of crucial structural and sensory properties of these products demonstrate the importance of product development and improvement in the industry. It is important that plant-based cheese analogues meet the expectations and needs of consumers as dairy products. Various raw materials and ingredients have been used for formation and stabilization of the structure of plant based cheese analogues. Proteins and oil/fat from different plant sources, starches or modified starches as carbohydrate sources, stabilizers, emulsifiers, various vitamins and minerals along with colorants or preservatives are used among the ingredients. The aim of this study is to evaluate effects of different types of starches on the structure of an almond-based model system resembling the structure of cream cheese. Tapioca, modified (hydroxypropylated) tapioca, waxy corn and modified (acetylated) waxy corn starches were used as starch types. In the first stage of the study, pasting properties of starches and rheological properties of their gels were determined. Pasting test was carried out with a rheometer by measuring viscosity at constant shear rate during a controlled temperature program. Gels were formed by heating and cooling of aqueous solutions of the starches and their rheological properties were measured by temperature and frequency sweep tests. Elastic modulus (G'), viscous modulus (G'') and Tan were measured with respect to changing temperature and frequency. In the second stage, starches were added at a level of 10% to an almond-based model system and their effects on the structure were evaluated. Reduced fat almond flour, starch, coconut oil, water, citric acid and salt were used in the almond-based model system. The model system included 10% almond flour, 10% coconut oil, and 10% starch along with 0.5% salt and 0.4% citric acid by mass. The almond flour, coconut oil, and aqueous starch solutions were mixed sequentially by applying controlled temperatures and mixing speeds. Following mixing, the mixture was kept in an ice-water bath until it reached room temperature. It was then stored at +4°C for one day before analyses were conducted. Heat-induced gels of almond-based model system with different types of starches were prepared. The effects of starch type on rheological and textural properties of resulting gels were determined. Stress, temperature and frequency sweep tests were conducted in rheological measurements where changes in G', G'' and Tan were monitored. Flow point and yield point values were calculated using the data from stress sweep test. Back-extrusion test was applied in textural analysis to obtain hardness, adhesiveness and spreadability of starch gels. The composition of almond flour was determined according to standard methods. Moisture content was determined using an infrared heating moisture analyser at 105°C. Protein content was determined using the Kjeldahl method. The amount of oil in almond flour was determined by the Soxhlet extraction method. Ash content was measured by incineration. Compositional analyses of almond flour revealed 33.7% carbohydrates, 16.5% fiber, 30.8% protein, 25.5% fat, 5.6% ash and 4.4% moisture. Accordingly, almond-based model system contained 30.9% dry matter including 12.5% carbohydrates, 1.6% fiber, 3.1% protein and 12.5% fat. Model system was adjusted to have a pH of 4.5 with citric acid and a salt content of 0.5% by adding salt solution. Atwater factors were used to calculate the caloric value of the model system. Starches had varying pasting properties depending on their source and modification. Onset temperature and temperature at peak viscosity values were lower in tapioca starch compared to those of corn starch. In addition, modified starches had lower onset temperature and temperature at peak viscosity values compared to unmodified counterparts. Peak viscosities of modified corn starch and tapioca starch were higher than those of the others. On the other hand, trough and final viscosity values of waxy corn starch was the highest and it was followed by tapioca and modified waxy corn starch. Modified tapioca starch showed the least final viscosity among the starches. Cooling of starch pastes yielded gels with different properties depending on the type of starch. While tapioca starch had white, opaque and fragmented gel structure, modified waxy and tapioca starches showed a somewhat opaque and softer gel structure. Modified tapioca starch was more fluid compared to modified waxy corn starch. Waxy maize starch yielded a translucent and viscous solution. Rheological measurements also showed that this starch formed a viscous solution rather than a gel. The samples prepared from other starch samples exhibited a gel character, with the G' value being higher than the G''. The strongest gel structure was formed by tapioca starch and modified waxy corn starch as indicated by higher G' and lower tan values. There were negligible changes in G' and G'' values of the gels of the samples in temperature sweep tests which showed that the gels were heat stable. Furthermore, frequency sweep tests showed that all the gel structures were frequency dependent indicating a weak structure. Gels of tapioca and modified corn starch were more stable and strong among the starch gels. Starches affected the structural properties of the gels prepared from almond-based model system. The gels had a smooth surface but had a different appearance when spooned according to the starch type. While the sample with tapioca starch had particulated and white appearance similar to cream cheese, that with modified tapioca starch had particulated but more cohesive and translucent appearance. The sample with modified waxy corn starch had a strong stretchable structure with cream color, that of waxy corn starch somewhat weak stretchable structure with white color. Stress sweep test showed that the strongest gel structure with the highest G'max and yield stress was formed in the sample with modified tapioca starch. This sample was followed by the samples with tapioca starch and modified waxy corn starch. The weakest gel was formed by the sample with waxy corn starch. The gel structures were generally heat stable with a higher G' than G'' during temperature sweep tests. However, there was an abrupt increase in G' with increasing temperature in the samples with unmodified starches. The gel samples were slightly frequency dependent showing their weak character. Results from textural analyses of the gels of almond-based model system supported the results obtained by rheological analyses. The sample with modified tapioca starch had the highest firmness, adhesiveness and spreadability compared to the other samples. The sample with the lowest textural properties was that with waxy corn starch while the samples with tapioca starch and modified waxy corn starch exhibited similar textural properties. This study showed that it is possible to obtain stable structures with different characteristics depending on the type of starch used in an almond-based model system. The performance of starch in the model system varies depending on its source and structure. Modified starches were found to have substantially different pasting properties and gel forming abilities compared to their native counterparts which was reflected on the structural properties of the almond-based model system. The findings of this study can be applied to other plant-based systems with different protein and fat sources. Structures with varying appearance, strength and stability can be developed by using native or modified starches in plant-based products.

Benzer Tezler

Tez No
7770
Spil dağı florasının fotosentetik metabolizmasının anatomik ve fizyolojik olarak incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NESRİN ÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
Botanik Ege Üniversitesi
Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. KAMİL YÜREKLİ
Tez No
674552
Türkiye'deki doğal fıstıkçamı (Pinus pinea L.) populasyonlarının kuraklığa karşı ekofizyolojik reaksiyonları
Ecophysiological reactions to drought stress of stone pine (Pinus pinea L.) populations in Turkey
SAFA BALEKOĞLU
Doktora
Türkçe
2021
Ormancılık ve Orman Mühendisliği İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN GIYASETTİN DİRİK
DOÇ. DR. SERVET ÇALIŞKAN
Tez No
868607
Rational design and applications of advanced functional polymer gels
İleri fonksiyonel polimer jellerin rasyonel tasarımı ve uygulamaları
MERTCAN ER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya İstanbul Teknik Üniversitesi
Kimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
Tez No
831650
Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid
Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı
YASEMİN KAPTAN
Doktora
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliği İstanbul Teknik Üniversitesi
Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
Tez No
664053
Effect of gelatinization properties of different starch types in the presence of psyllium fiber on in vitro digestion
Farklı nişasta tiplerinin pisilyum lifi varlığında jelatinizasyon özelliklerinin in vitro sindirime etkisi
BAŞAK SEVİLMİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Gıda Mühendisliği Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İLKAY ŞENSOY

Geri Dön