Oksidasyon-redüksiyon potansiyelinin ultrafiltre beyaz peynirin olgunlaşma süreci üzerine etkisi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: TUĞBA BULAT
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ALİ TOPCU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Oksidasyon redüksiyon (redoks) potansiyeli, kimyasal veya biyokimyasal sistemlerin yükseltgenme veya indirgenme eğilimlerini belirleyen önemli bir fizikokimyasal parametredir. Hücre içi ve hücre dışı redoks potansiyelinin değiştirilmesi biyokimyasal reaksiyonları ve dolayısıyla fermente ürünlerin kalitesini önemli düzeyde etkileyebilmektedir. Bu çalışmanın amacı, redoks potansiyelinin ultrafiltre (UF) beyaz peynirin olgunlaşma karakteristikleri üzerindeki etkisini belirlemektir. Çalışmanın ilk aşamasında, starter laktokok suşlarının sütü indirgeme aktivitelerinin ve asidifikasyon hızlarının birbirinden farklı olduğu belirlenmiştir. İkinci aşamada, redoks potansiyelinin aminoasit katabolizması üzerindeki etkisini belirlemek için, bu suşlar tarafından kontrol, indirgenmiş ve yükseltgenmiş model sistemlerde gerçekleştirilen fenilalanin, metiyonin, triptofan ve lösin katabolizması sonucu üretilen uçucu bileşikler saptanmıştır. Üretilen uçucu bileşiklerin türünün ve konsantrasyonunun, aminoasitin çeşidine, laktokok suşuna ve ortamın redoks potansiyeline göre değiştiği belirlenmiştir. Üçüncü aşamada, çeşitli redoks ajanlarının fermente sütün redoks potansiyeli ve pH'sı üzerindeki etkisi belirlenmiştir. İndirgen ajan olarak, sodyum hidrosülfit, ditiyotreitol, sistein, askorbik asit ve heksoz oksidaz kullanılmıştır. Yükseltgen ajan olarak ise potasyum iyodat ve potasyum ferrisiyanit kullanılmıştır. Sütün başlangıç pH'sı, fermantasyon sonundaki pH'sı, pH'nın düşme hızı, başlangıç redoks potansiyeli ve fermantasyon sonundaki redoks potansiyeli göz önünde bulundurularak peynir üretiminde indirgen ajan olarak sodyum hidrosülfit (Na2H2O4) ve yükseltgen ajan olarak potasyum iyodat (KIO3) kullanılmasına karar verilmiştir. Peynir üretiminde kullanılacak olan sodyum hidrosülfitin ve potasyum iyodatın konsantrasyonlarının belirlenmesi için yağı azaltılmış UF süt kullanılarak optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Bu redoks ajanlarının konsantrasyonunun artması pH düşüşünü olumsuz etkilemesinin yanı sıra kullanılan starter kültürlerin canlılığını da olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle, peynir üretiminde indirgen ajan olarak kullanılan sodyum hidrosülfitin % 0.01 (a/a) oranında UF süte ilave edilmesine karar verilmiştir. Yükseltgen ajan olarak kullanılan potasyum iyodatın peynir üretiminde kullanılacak olan tam yağlı UF süte başlangıçta % 0.025 (a/a) ve ardından yeterli pH düşüşü sağlandıktan sonra peynirlere tuz ile birlikte % 0.025 (a/a) ve toplamda % 0.05 (a/a) oranında ilave edilmiştir. Çalışmada kullanılan yağı azaltılmış UF sütün redoks potansiyelinin ortalama 125.2±4.8 mV (Eh, 332.2 mV), tam yağlı UF sütün redoks potansiyelinin ise 146.9±8.3 mV (Eh, 353.9 mV) olduğu belirlenmiştir. Dördüncü aşamada, çalışmanın bu kısmına kadar elde edilen veriler göz önünde bulundurularak, çalışma kapsamında kullanılan laktokok suşları içerisinden Lactococcus lactis subsp. lactis CM41 suşu ve Lactococcus lactis subsp. cremoris UD459 suşları saf starter kültür olarak UF beyaz peynir üretiminde kullanılmak üzere seçilmiştir. Her bir kültür için kontrol, indirgenmiş ve yükseltgenmiş olmak üzere 3 farklı peynir üretilmiştir. Lactococcus lactis subsp. lactis CM41 suşu ile kontrol 1 (K1), indirgenmiş 1 (İ1) ve yükseltgenmiş 1 (Y1) ve Lactococcus lactis subsp. cremoris UD459 suşu ile kontrol 2 (K2), indirgenmiş 2 (İ2) ve yükseltgenmiş 2 (Y2) peynirleri üretilmiştir. Üretilen peynirler 90 gün süreyle olgunlaştırılmıştır. Olgunlaşmanın, 7., 30., 60. ve 90. günlerinde örnekleme yapılarak, mikrobiyolojik analizler, bileşim analizleri, olgunlaşma karakteristiklerini belirlemeye yönelik analizler (pH 4.6'da çözünür azot, %12'lik TCA'da çözünür azot, RP-HPLC ile peptit profili, toplam serbest aminoasit, üre-PAGE, SDS-PAGE, serbest yağ, organik asit, uçucu bileşikler), tekstürel ve duyusal analizler gerçekleştirilmiştir. Olgunlaşmanın 7. gününde K1, İ1, Y1, K2, İ2 ve Y2 peynirlerinin redoks potansiyellerinin (ORP değeri olarak), sırasıyla -311.2, -337.4, 164.0, -329.5, -348.4 ve 185.1 mV olduğu tespit edilmiştir. Bileşim analizlerinin sonuçlarına göre, yükseltgenmiş peynirlerde (Y1 ve Y2) ve UD459 suşu ile üretilen indirgenmiş peynirde (İ2) pH'nın 4.9'un altına düşmemesi nedeniyle nem içeriğinin yüksek olduğu, buna bağlı olarak bu peynirlerde peyniraltı suyu ayrılmasının düşük olduğu ve titrasyon asitliğinin düşük olduğu saptanmıştır. Olgunlaşmanın 1. gününde K1, İ1, Y1, K2, İ2 ve Y2 peynirlerinin, sırasıyla 9.14, 9.20, 8.30, 8.46, 7.89 ve 7.95 log KOB/mL canlı laktokok içerdiği saptanmıştır. Olgunlaşmanın 90. gününde ise K1, İ1, K2 ve İ2 peynirlerinde bulunan canlı laktokok sayısının sırasıyla, 7.34, 5.78, 6.51 ve 7.55 log KOB/mL olduğu belirlenmiştir. Ancak, yükseltgenmiş peynirlerde, olgunlaşmanın 60. gününden itibaren laktokokların canlılığını yitirdiği belirlenmiştir. Redoks potansiyelinin laktokoklar tarafından peynirde gerçekleştirilen proteolizi etkilediği belirlenmiştir. İndirgenmiş redoks potansiyeli ile laktokokların peptidolitik aktivitesi arasında pozitif bir ilişki olduğu saptanmıştır. Peynirlerin redoks potansiyellerinin lipoliz üzerinde belirgin bir etkisi saptanmamıştır. Organik asit sonuçları incelendiğinde, özellikle laktik asit üretiminin ve diğer bazı organik asitlerin ortamın redoks potansiyelinden etkilendiği saptanmıştır. Ortamın redoks potansiyelinin peynirde bulunan uçucu tat-koku bileşiklerinin türünü ve konsantrasyonunu önemli düzeyde etkilediği belirlenmiştir. Özellikle yükseltgenmiş redoks potansiyeline sahip peynirlerde (Y1 ve Y2), badem aromasına sahip olan benzaldehit, 4-metil benzaldehit ve benzonitrilin yüksek konsantrasyonda bulunduğu saptanmıştır. Ayrıca, kontrol ve indirgenmiş peynirler duyusal özellikleri açısından, yükseltgenmiş peynirlere göre panelistler tarafından daha yüksek puanlar almıştır. Sonuç olarak, UF beyaz peynir açısından, kaliteli bir peynir eldesi için olgunlaşma süresince düşük redoks potansiyelinin gerekli olduğu belirlenmiştir.