Düşük ısıl işlem koşullarında pişirilen akrilamid oluşumu azaltılmış bisküvilerin lezzetini iyileştirmek için çimlendirilmiş buğday unundan yeni bir proses aroması geliştirilmesi
Development of a new process aroma from sprouted wheat flour for improving the flavor of biscuits with reduced acrylamide formation baked under low thermal conditions
- Tez No: 1003758
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ TOLGAHAN KOCADAĞLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tüketicilerin özellikle son yıllarda sağlıklı besinlere yönelik eğilimlerindeki artış, gıda sektörünün odağını bu talebi karşılayacak yeni ürünlerin geliştirilmesine yönlendirmiştir. Bu eğilim, yalnızca besleyici nitelikleri yüksek ürünlere olan talebi artırmakla kalmayıp, gıda güvenliğinin iyileştirilmesi ve ısıl işlem kaynaklı risklerin azaltılmasına yönelik beklentileri de güçlendirmiştir. Yüksek fonksiyonel özellikler sunan çimlenmiş tahıllardan elde edilen unlar ise bu doğrultuda piyasada giderek artan bir ilgiyle karşılanmaktadır. Bu ilginin temel nedenlerinden biri, çimlendirme işleminin tahılların vitamin, amino asit ve fenolik bileşik gibi biyoaktif bileşen içeriklerini artırırken fitik asit gibi antinutrisyonel faktörleri azaltarak besinsel ve fonksiyonel değerlerini iyileştirmesidir. Buna ek olarak, çimlendirme işlemi sonucunda tahıllarda serbest amino asitler, peptitler ve indirgen şekerler gibi bileşenlerin miktarı önemli ölçüde artmaktadır. Bu durum, Maillard reaksiyonunun hızlanmasına ve buna bağlı olarak hem esmerleşmenin hem de aroma gelişiminin daha yoğun şekilde gerçekleşmesine katkı sağlamaktadır. Gıda ürünlerinde geleneksel gıda proseslerinin uygulanması esnasında oluşan ısıl işlem kontaminantları, sağlık açısından risk oluşturma potansiyeline sahiptir. Ürün formülasyonunun veya ısıl işlem parametrelerinin değiştirilmesi gibi ısıl işlem bulaşanlarını azaltma stratejileri ise ürünün besinsel değerini artırırken; gıdanın lezzeti gibi arzu edilen özelliklerinde istenmeyen değişimlere sebep olmaktadır. Bu tez çalışmasında, çimlendirilmiş buğday unundan yenilikçi bir proses aromasının geliştirilmesi ve geliştirilen bu proses aroması kullanılarak, düşük ısıl yükte hem gıda güvenliğinin sağlandığı hem de lezzetin iyileştirildiği bisküvilerin elde edilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, proses aroması reçetesinin ve ısıtma koşullarının belirlenmesinde pH, su miktarı, pişirme yardımcı maddeleri, sıcaklık ve süre gibi parametrelerin etkisi; küçük ve büyük ölçekli pişirme deneyleri ile ortaya konulmuştur. Elde edilen proses aroması, farklı oranlarda düşük ısıl işlem ile pişirilmiş bisküvilere eklenmiş ve bu bisküviler; yüksek ısıl işlemle ve düşük ısıl işlemle pişirilen aromasız kontrol bisküvileriyle çeşitli analizler yapılarak karşılaştırılmıştır. Proses aromasının geliştirilmesine yönelik olarak çimlendirme süresi, pH düzenlemesi ve formülasyona eklenen pişirme yardımcı maddelerinin uçucu aroma bileşenleri üzerindeki etkisi ayrıntılı olarak incelenmiştir. Proses aroması üretiminde 48 ve 72 saat çimlendirilmiş tam buğday unları karşılaştırılmış; 72 saat çimlendirme ile serbest amino asit öncüllerinin artmasına bağlı olarak Strecker aldehitleri başta olmak üzere tatlı ve karamel aroma karakteri oluşturan uçucu bileşiklerde belirgin artışlar gözlenmiştir. Buna karşılık, çimlendirme ile birlikte pişmiş/fırınlanmış aromanın önemli bileşenlerinden olan pirazinlerde azalma meydana gelmiştir. Bu etkiyi gidermek amacıyla proses aroması formülasyonunda pH ayarlamaları yapılmış; sodyum bikarbonat ile birlikte amonyum bikarbonat ilavesinin pH'yı yükselterek pirazin ve Strecker aldehitlerinin oluşumunu önemli ölçüde artırdığı ortaya konulmuştur. Ayrıca, 2,3-pentandion ilavesinin alkil pirazinlerin oluşumunu artırarak fırınlanmış aroma karakteriyle ilişkili uçucu profilin gelişimine katkı sağladığı belirlenmiş; bu sonuçlar doğrultusunda bisküvi uygulamaları için uygun bulunan optimize bir proses aroması formülasyonu seçilmiştir. Duyusal analiz deneyi sonuçlarına göre, düşük ısıl işlemle pişirilen kontrol bisküvisi, yüksek ısıl işlemle pişirilen bisküvi gruplarına kıyasla akrilamid miktarında %91 oranına varan azalma göstermiş, ancak bu örnekte esmerleşme ve aroma gelişimi sınırlı kalmıştır. Öte yandan, geliştirilen proses aromasının akrilamid içeriği, bisküvi örneklerine kıyasla oldukça yüksek olduğundan; aromanın bisküvilere ilavesi toplam akrilamid seviyesinin artmasına neden olmuştur. Proses aroması hamurunda akrilamid oluşumunu sınırlamak için asparajinaz enzimi kullanılmasına rağmen, hamur formülasyonundaki düşük su miktarı; enzim aktivitesini sınırlamıştır. Bu nedenle daha yüksek su içeriğine sahip hamurlar hazırlanarak akrilamid oluşumu yeniden değerlendirilmiştir. Su miktarının un bazında %40'tan %50'ye yükseltilmesi akrilamid düzeyinde %56'lık bir azalma sağlarken, su oranının %80'e çıkarılmasıyla bu azalma %75'e ulaşmıştır. Bu sonuç, asparajinazın akrilamidi azaltıcı etkinliğinin hamur formülasyonundaki su miktarıyla önemli ölçüde ilişkili olduğunu ve proses aroması hamurunda enzimin istenen etkiyi gösterebilmesi için su miktarının yüksek tutulmasının gerekli olduğunu ortaya koymuştur. Pişmiş (fırınlanmış) kokunun en yüksek algılandığı örnek, 9 dakika fırınlanan bisküvi olmuştur. Bunu, benzer seviyede değerlendirilen 8 dakika fırınlanmış ve %10 aroma eklenmiş düşük ısıl yükte hazırlanan bisküviler izlemiştir. Beğeni testlerinde, yüksek ısıl işlemle pişmiş bisküviler ile %10 aroma eklenmiş düşük ısıl yüklü bisküvilerin koku beğenisi aynı seviyede bulunmuştur. Aroma ilavesi; bisküvilerde pişmiş koku ve koku beğenisinde önemli bir artış sağlarken, lezzet ve art etki üzerinde istatistiksel olarak anlamlı bir fark oluşturmamıştır. Bununla birlikte, görünüş beğenisinin aroma ilavesiyle arttığı belirlenmiştir. Bu tez çalışması; çimlendirme işleminin etkisinden yararlanarak düşük ısıl yükte pişirilen bisküvilerde etkili aroma gelişimi sağlayabilen yenilikçi bir proses aromasının üretilebileceğini göstermiştir. Ayrıca, proses aroması hamurunda su miktarının optimize edilmesi ve asparajinaz enzimi uygulanmasıyla gıda güvenliği açısından kritik olan akrilamid oluşumunun kontrol altına alınabildiği ortaya konmuştur. Elde edilen bulgular, düşük ısıl işlem koşullarında koku beğenisindeki kaybın proses aroması ile önemli ölçüde iyileştirilebildiğini ve proses aromasıyla görünüş beğenisinin arttırılabildiğini göstermektedir. Böylece bu çalışma hem ısıl işlem kontaminantlarının azaltılması hem de duyusal kalitenin arttırılması açısından gıda endüstrisine uygulanabilir nitelikte çift yönlü bir iyileştirme stratejisi sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Increasing consumer interest in healthy foods, particularly in recent years, has directed the food industry's focus toward developing new products to meet this demand. This trend has not only increased demand for highly nutritious products but also strengthened expectations for improved food safety and reduced risks associated with heat treatment. Flours derived from sprouted grains, which offer highly functional properties, are attracting increasing market interest. One of the main reasons for this interest is that the sprouting process enhances the nutritional and functional value of grains by increasing the levels of bioactive compounds such as vitamins, amino acids, and phenolic compounds, while simultaneously reducing antinutritional factors, including phytic acid. Furthermore, sprouting results in a significant increase in the contents of free amino acids, peptides, and reducing sugars in grains. This compositional change accelerates the Maillard reaction, thereby contributing to more pronounced browning and flavor development. Thermal processing contaminants formed during conventional food processes pose potential health risks. Strategies to reduce these contaminants, such as modifying the product formulation or thermal processing parameters, can increase the nutritional value of the product but may also cause undesired changes in desirable properties, such as flavor. In this thesis, the aim was to develop an innovative process flavor from germinated wheat flour and to produce biscuits using the developed process flavor under low thermal load, ensuring food safety and improving flavor. Within this scope, the effects of parameters such as pH, water content, baking additives, temperature, and time on the process flavor formulation and baking conditions were evaluated through small- and large-scale baking experiments. The resulting process flavor was added at varying concentrations to low thermal-load baked biscuits, and these biscuits were compared with high- and low thermal-load baked control biscuits using various analytical methods. Regarding the development of the process flavor, the effects of sprouting duration, pH modulation, and the incorporation of baking aids into the formulation on the profile of volatile aroma compounds were systematically investigated. In process flavor production, whole wheat flours germinated for 48 and 72 hours were compared; extending the sprouting period to 72 hours resulted in a marked increase in volatile compounds responsible for sweet and caramel aroma characteristics, particularly Strecker aldehydes, in parallel with the increased availability of free amino acid precursors. Conversely, sprouting led to a reduction in pyrazines, which are key contributors to baked/roasted aroma. To overcome this effect, pH adjustments were implemented in the process flavor formulation. The combined addition of sodium bicarbonate and ammonium bicarbonate was shown to increase the pH, resulting in a significant enhancement in the formation of both pyrazines and Strecker aldehydes. Furthermore, the incorporation of 2,3 pentanedione was found to enhance the formation of alkyl pyrazines, thereby contributing to the development of a volatile profile associated with baked aroma characteristics; based on these findings, an optimized process flavor formulation suitable for biscuit applications was selected. According to the sensory analysis results, the control biscuit baked under low thermal load showed up to a 91% reduction in acrylamide levels compared with biscuits baked under high thermal treatment; however, browning and aroma development remained limited in this sample. On the other hand, because the acrylamide content of the developed process flavor was considerably higher than that of the biscuit samples, adding the flavor to the biscuits increased total acrylamide levels. Although asparaginase enzyme was used to limit acrylamide formation in the process flavor dough, the low water content in the dough formulation limited enzyme activity. Therefore, doughs with higher water content were prepared, and acrylamide formation was re-evaluated. Increasing the water content from 40% to 50% on a flour basis resulted in a 56% reduction in acrylamide levels, while increasing the water content to 80% resulted in a 75% reduction. This result demonstrated that the acrylamide-mitigating efficiency of asparaginase is significantly related to the water content in the dough formulation and that higher water levels are needed for the enzyme to function properly in the process flavor dough. The highest perception of baked aroma was observed in the biscuit baked for 9 minutes. This was followed by the 8-minute baked biscuit with 10% process flavor, which was evaluated at a similar level. In the hedonic scale test, the aroma liking of high-thermal load and low-thermal-load baked biscuits with 10% process flavor was found to be at the same level. The addition of the process flavor significantly increased baked aroma and aroma liking, but did not produce a statistically significant difference in taste or aftertaste. In addition, appearance liking increased with the addition of the flavor. This thesis demonstrates that a novel process flavor utilizing the effect of sprouting can enable effective aroma development in biscuits baked under low thermal load. Furthermore, the results showed that acrylamide formation, which is critical for food safety, can be controlled in the process flavor dough by optimizing water content and applying asparaginase. The findings indicate that the process flavor can substantially enhance odor liking under low thermal load and also improve appearance liking. Thus, the study presents a dual improvement strategy applicable to the food industry, both in terms of reducing process-induced contaminants and enhancing sensory quality.
Benzer Tezler
- Investigation of the structural and mechanical properties of the single crystal CMSX-4 SLS superalloy exposed to high temperature for long term
Yüksek sıcaklığa uzun süreli maruz bırakılan tek kristal CMSX-4 SLS süperalaşımın yapısal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
SERTAÇ ALPTEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Sous vide yöntemiyle pişirilen kıymaya eklenen zeytin yaprağı ekstraktının Listeria monocytogenes üzerine etkisi
The effect of olive leaf extract added in sous vide cooked ground beef on Listeria monocytogenes
ÖZLEM KIYMETLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Gıda MühendisliğiSakarya ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERAP COŞANSU AKDEMİR
- Bazı doğal antioksidanların ve farklı pişirme koşullarının köftelerde heterosiklik aromatik amin oluşumu üzerine etkileri
Effects of some natural antioxidants and different cooking conditions on the formation of heterocyclic aromatic amine in meatballs
BEYZA ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜL ÖZDESTAN OCAK
- Determination of the effect of accelerator type and accelerator/sulfur ratio on the vulcanization kinetics and aging properties of natural rubber/chloroprene based rubber compounds
Doğal kauçuk/kloropren kauçuk esaslı karışımların vulkanizasyon kinetiğine ve yaşlanma özelliklerine hızlandırıcının tipinin ve hızlandırıcı/kükürt oranının etkisinin belirlenmesi
FARZAD AHMADZADEH NOBARI AZAR
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT ŞEN
- Taban malzeme ile emaye kaplama arasındaki difüzyon mekanizmasının araştırılması ve düşük metal migrasyonuna sahip emaye geliştirilmesi
Investigation of diffusion mechanisms at substrate enamel interface and development of new enamel surface with low metal migration
ÖZGE IŞIKSAÇAN
Doktora
Türkçe
2020
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL