Çerezlik Mısır Hamuruna Nohut Unu, Yerfıstığı Unu Ve Kırmızıbiber Tohum Unu Eklenmesi Sonucu Isıl Ve Reolojik Özelliklerde Meydana Gelen Değişimin İncelenmesi

(1)

I

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ AyĢe Gizem Kor ULUKUT

Tez DanıĢmanı: Prof. Dr. E. Özgül EVRANUZ Yard. Doç. Dr. Filiz ALTAY

Ocak 2010

ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ  FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ÇEREZLĠK MISIR HAMURUNA NOHUT UNU, YERFISTIĞI UNU VE KIRMIZIBĠBER TOHUM UNU EKLENMESĠ SONUCU ISIL VE REOLOJĠK

ÖZELLĠKLERDE MEYDANA GELEN DEĞĠġĠMĠN ĠNCELENMESĠ

Anabilim Dalı : Gıda Mühendisliği Programı : Gıda Mühendisliği

(2)

II

ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ  FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ÇEREZLĠK MISIR HAMURUNA NOHUT UNU, YERFISTIĞI UNU VE KIRMIZIBĠBER TOHUM UNU EKLENMESĠ SONUCU ISIL VE REOLOJĠK

ÖZELLĠKLERDE MEYDANA GELEN DEĞĠġĠMĠN ĠNCELENMESĠ

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ AyĢe Gizem Kor ULUKUT

506071504

Tezin Estitüye Verildiği Tarih: 24 Aralık 2009 Tezin Savunulduğu Tarih: 27 Ocak 2010

Tez DanıĢmanı : Prof. Dr. E. Özgül EVRANUZ EĢ DanıĢman : Yrd. Doç. Dr. Filiz ALTAY Diğer Jüri Üyeleri: Prof. Dr. Y. Onur DEVRES

Prof. Dr. AyĢegül MERĠÇBOYU Doç. Dr. Gürbüz GÜNEġ

(3)

(4)

(5)

iii ÖNSÖZ

Yüksek Lisans Tez çalışmam süresince değerli önerileri ve yönlendirici katkılarıyla bana yol gösteren ve destek veren değerli hocam Prof. Dr. Özgül Evranuz‟a ve değerli öneri ve yönlendirmeleri ile birlikte analizler süresince her aşamada yanımda olan, yardım ve desteğini hiç esirgemeyen değerli hocam Yrd. Doç. Filiz Altay‟ya, Analizler süresince ve istatistik hesaplamalarda desteğini ve yardımını esirgemeyen Dr. Ebru Fıratlıgil Durmuş‟a,

Araştırmada kullanılan masa örneklerinin temini sağlayan Frito-Lay A.Ş.‟ye ve bilgi ve yardımlarını esirgemeyen Sayın Emrah Aslan‟a,

Yüksek Lisans öğrenimim boyunca her zaman desteğini hissettiğim Prof. Dr. Yılmaz Taptık‟a

Laboratuar çalışmalarım süresince yardımını ve güler yüzünü esirgemeyen tüm Araştırma Görevlisi, Tekniker ve bölümümüz çalışanlarına,

Laboratuar çalışmalarım süresince ve tez yazım sürecinde destek ve yardımlarını esirgemeyen Yelda Yamatma ve Emir Beykont‟a,

Yüksek Lisans öğrenimim süresince bana göstermiş olduğu anlayış ve destek için sevgili eşime ve gösterdikleri destek için, çok değer verdiğim, eşimin ailesine,

Eğitimim için her türlü anlayış ve fedakarlığı göstermiş olan ve hayatım boyunca desteğini hissettiğim babama,

Beni her zaman izlediklerini hissettiğim anneme ve ağabeyime, Teşekkürü borç bilirim.

Şubat 2010 Ayşe Gizem Kor ULUKUT

(6)

(7)

v ĠÇĠNDEKĠLER

Sayfa

ÖNSÖZ ... iii

ĠÇĠNDEKĠLER ... v

KISALTMALAR VE SĠMGELER ... vii

ÇĠZELGE LĠSTESĠ ... ix ġEKĠL LĠSTESĠ ... xi ÖZET ... xiii SUMMARY ... xv 1. GĠRĠġ ... 1 1.1. Literatür Özeti ... 2 1.1.1. Mısır ürünleri ... 3 1.1.1.1. Nikstamalizasyon ... 3 1.1.1.2. Masa ... 5

1.1.1.3. Masadan elde edilen ürünler ... 5

1.1.1.4. Tortilla cipsi üretimi ... 6

1.1.2. Mısırın kimyasal kompozisyonu ve besin değeri ... 8

1.1.3. Mısır ürünlerinin besin değerinin arttırılması ... 9

1.1.3.1. Nohut unu besin değeri ... 11

1.1.3.2. Yerfıstığı unu besin değeri ... 12

1.1.4. Nişastanın yapısı ... 13

1.1.5. Isıl özellikler ... 14

1.1.5.1. Jelatinizasyon ... 14

1.1.5.2. Retrogradasyon ... 16

1.1.5.3. Camsılığa geçiş sıcaklığı ... 17

1.1.6. Reolojik ölçümler ... 19

1.1.7. Nikstamalize mısır hamurunun ısıl ve reolojik özellikleri... 22

2. MATERYAL VE METOT ... 27 2.1. Materyal ... 27 2.2. Metot... 27 2.2.1. Kimyasal analizler ... 27 2.2.1.1. Protein analizi... 28 2.2.1.2. Yağ tayini ... 28 2.2.1.3. Nem tayini ... 28 2.2.1.4. Kül tayini ... 29

2.2.2. Fonksiyonel özelliklerin belirlenmesi ... 29

2.2.2.1. Su tutma kapasitesi ... 29

2.2.3. Isıl analizler... 29

(8)

vi

2.2.5. İstatiksel analizler ... 32

3. ARAġTIRMA BULGULARI VE TARTIġMA ... 33

3.1. Kimyasal İçerik ... 33

3.2. Su Tutma Kapasitesi ... 34

3.3. Isıl Özellikler ... 37

3.3.1. Jelatinizasyon özellikleri ... 37

3.3.2. Retrogradasyon özellikleri ... 45

3.3.3. Camsılığa geçiş sıcaklığı ... 51

3.4. Reolojik Ölçümler ... 56

SONUÇ ... 65

KAYNAKLAR ... 67

EKLER ... 77

(9)

vii KISALTMALAR VE SĠMGELER

A.B.D. : Amerika Birleşik Devletleri ANOVA : Varyans Analizi

DSC: Diferansiyel Taramalı Kalorimetre FAO : Food and Agriculture Organization G*: Kompleks modül

G' : Elastik modül G'' : Viskoz modül

NMU : Nikstamalize Mısır Unu Te : Pik bitiş sıcaklığı

Tg : Camsılığa geçiş sıcaklığı Tge : Camsılığa geçiş bitiş sıcaklığı Tgi : Camsılığa geçiş başlangıç sıcaklığı To : Pik başlangıç sıcaklığı

Tp : Pik tepe noktası Sıcaklığı ΔH: Entalpi

η*: Kompleks viskozite NU: Nohut unu

FU: Fıstık Unu

KBTU: Kırmızıbiber Tohum Unu STK: Su Tutma Kapasitesi

(10)

(11)

ix ÇĠZELGE LĠSTESĠ

Sayfa Çizelge 1.1 : Mısır, masa, nohut unu, kırmızıbiber tohum unu ve yerfıstığı ununun

protein, lizin ve triptofan değerleri ... 11

Çizelge 1.2: Nohut ununun ısıl özellikleri ... 12

Çizelge 1.3 : Mısır ürünlerinin jelatinizasyon özellikleri ... 22

Çizelge 3.1 : Örneklerin kimyasal içerikleri ... 33

Çizelge 3.2 : Örneklerin ortalama su tutma kapasiteleri... 34

Çizelge 3.3 : Masaya nohut unu eklenmesinin su tutma kapasitesine etkisi ... 35

Çizelge 3.4 : Masaya kırmızıbiber tohum unu eklenmesinin su tutma kapasitesi üzerine etkisi... 36

Çizelge 3.5 : Masaya yerfıstığı unu eklemesinin su tutma kapasitesine etkisi ... 36

Çizelge 3.6 : Örneklerin %70 nem içeriğinde jelatinizasyon parametreleri ... 38

Çizelge 3.7 : Masa ununa nohut unu eklenmesinin jelatinizasyon özellikleri üzerine etkisi ... 41

Çizelge 3.8 : Masaya kırmızıbiber tohum unu eklenmesinin jelatinizasyon özellikleri üzerine etkisi... 42

Çizelge 3.9 : Masaya yerfıstığı unu eklenmesinin jelatinizasyon özellikleri üzerine etkisi ... 42

Çizelge 3.10 : Ayını miktarda masaya eklenmiş olan nohut, fıstık ve kırmızıbiber tohum ununun jelatinizasyon özellikleri üzerine etkisi ... 43

Çizelge 3.11 : %70 nem içeren örneklerin pik yükseklik değerleri ... 45

Çizelge 3.12 : Masaya nohut unu, yerfıstığı unu ve kırmızıbiber tohum unu eklenmesinin retrogradasyon özellikleri üzerine etkisi ... 47

Çizelge 3.13 : Masaya eklenen unların iki ayrı depolama süresinde retrogradasyon üzerine etkisi ... 50

Çizelge 3.14 : Masa, nohut, yerfıstığı ve kırmızıbiber tohum unlarının camsılığa geçiş sıcaklıkları ... 52

Çizelge 3.15 : Masaya nohut unu eklenmesinin Tg üzerine etkisi ... 53

Çizelge 3.16 : Masaya kırmızıbiber tohum unu eklenmesinin Tg üzerine etkisi ... 54

(12)

(13)

xi ġEKĠL LĠSTESĠ

ġekil 1.1 : 2007 yılında Türkiye‟deki tahıl üretimi ... 2

ġekil 1.2 : 2007 yılında dünyadaki tahıl üretimi ... 3

ġekil 1.3: Masa ve masadan elde edilen ürünlerin proses aşamaları ... 7

ġekil 1.4 : Mısırın besin içeriği ... 9

ġekil 1.5 : Amilopektin molekülü ... 14

ġekil 1.6 : Amiloz molekülü ... 14

ġekil 1.7 : Nişastanın mikro yapısının şematik gösterimi ve jelatinizasyon sırasında gösterdiği faz değişimi ... 15

ġekil 1.8 : Nişasta davranışını etkileyen değişik su ve sıcaklık kombinasyonları ... 16

ġekil 1.9 : Amorf bir katının fiziksel değişimi ... 18

ġekil 1.10 : Lineer viskoelastik bölgenin belirlenmesi için uygulanan gerilme ... 20

ġekil 1.11 : G' ve G'' eğrilerinin jelatinizasyon sırasında gösterdiği eğilim ... 22

ġekil 2.1 : Tipik DSC jelatinizasyon termogramı üzerinde To, Tp ,Te ve ... 30

ġekil 2.2 : DSC‟de ölçülen camsılığa geçiş sıcaklığı ...……….………..31

ġekil 3.1 : 20°C‟de ve 80°C‟deki su tutma kapasitelerinin karşlıklı gösterimi ... 37

ġekil 3.2 : Kırmızıbiber tohum unu DSC jelatinizasyon termogramı ... 38

ġekil 3.3 : Yerfıstığı unu DSC jelatinizasyon termogramı ... 39

ġekil 3.4 : Masanın DSC jelatinizasyon termogramı ... 40

ġekil 3.5 : Masada yeniden kirstalleşmiş nişastanın DSC termogramı ... 46

ġekil 3.6 : %51 nem içeren masanın DSC termogramı ... 52

ġekil 3.7: Kuru bazda %15 kırmızıbiber tohum unu içeren %51 nem içeriğindeki ... 54

ġekil 3.8 : Kuru bazda %10 fıstık unu içeren %51 nem içeriğindeki masanın DSC ... 56

ġekil 3.9 : %70 nem içeriğine sahip masanın sıcaklık taraması ... 57

ġekil 3.10 : %70 nem içeriğine sahip nohudun sıcaklık taraması ... 58

ġekil 3.11 : %70 nem içeriğine sahip kırmızıbiber tohum unu sıcaklık taraması ... 58

ġekil 3.12 : %70 nem içeriğine sahip yerfıstığı ununun sıcaklık taraması ... 59

ġekil 3.13 : %51 nem içeren masanın sıcaklık taraması ... 60

ġekil 3.14 : %51 nem içeren nohut ununun sıcaklık taraması ... 61

ġekil 3.15 : %51 nem içeren kırmızıbiber tohum ununun sıcaklık taraması ... 62

ġekil 3.16 : %51 nem içeren fıstık ununun sıcaklık taraması ... 62

ġekil 3.17 : %51 nem içeren örneklerde eklenen unlar sonucu G'max değerinde meydana gelen değişim ... 63

ġekil A.1: %70 nem içeren masanın gerinim genişlik taraması ... 79

ġekil A.2: %70 nem içeren nohut unu gerinim genişlik taraması ... 79

ġekil A.3 : %70 nem içeren fıstık unu gerinim genişlik taraması ... 80

ġekil A.4 : %70 nem içeren kırmızıbiber tohum unu gerinim genişlik taraması ... 80

ġekil A.5 : %51 nem içeren masanın gerinim taraması ... 81

ġekil A.6 : %51 nem içeren nohut unu gerinim taraması ... 81

ġekil A.7 : %51 nem içeren kırmızıbiber tohum unu gerinim taraması ... 82

ġekil A.8 : %51 nem içeren fıstık unu gerinim taraması ... 82

ġekil B.1 : %70 nem ve kuru bazda %10 nohut unu içeren masa örneğinin sıcaklık taraması ... 83

(14)

xii

ġekil B.2 : %70 nem ve kuru bazda %15 nohut unu içeren masa örneğinin sıcaklık

taraması ... 83

ġekil B.3 : %70 nem ve kuru bazda %20 nohut unu içeren masa örneğinin sıcaklık

ġekil B.4 : %70 nem ve kuru bazda %10 kırmızıbiber tohum unu içeren masa

örneğinin sıcaklık taraması ... 84

ġekil B.7 : %70 nem ve kuru bazda %10 fıstık unu içeren masa örneğinin sıcaklık

ġekil B.10 : %51 nem içeren ve kuru bazda %10 nohut unu eklenmiş olan masa

örneklerinin sıcaklık taraması... 87

ġekil B.13 : %51 nem içeren ve kuru bazda %10 kırmızıbiber tohum unu eklenmiş

olan masa örneklerinin sıcaklık taraması ... 89

ġekil B.16 : %51 nem içeren ve kuru bazda %10 fıstık unu eklenmiş olan masa

(15)

xiii

ÇEREZLĠK MISIR HAMURUNA NOHUT UNU, YERFISTIĞI UNU VE KIRMIZIBĠBER TOHUM UNU EKLENMESĠ SONUCU ISIL VE REOLOJĠK ÖZELLĠKLERDE MEYDANA GELEN DEĞĠġĠMĠN ĠNCELENMESi

ÖZET

Mısır ve tortilla cipsleri, yüksek yağ, tuz ve karbonhidrat içerir, içerdiği düşük miktardaki protein ise önemli esansiyel aminoasitler olan lisin ve triptofan açısından fakirdir. Çerezlik mısır hamuru (masa) gibi yüksek karbonhidrat içeren ürünlerin proteince zenginleştirilmesi amacıyla baklagiller veya protein açısından zengin benzer ürünler kullanılabilmektedir.

Bu çalışmada masaya proteince zengin unlar olan, nohut unu, yerfıstığı unu ve kırmızıbiber tohum unu ilave edilerek masanın fonksiyonel, ısıl ve reolojik özellikleri incelenmiştir. Fonksiyonel özellik olarak örneklerin su tutma kapasitesi incelenmiştir. Frito-Lay A.Ş‟den temin edilip dondurulan ve dondurarak kurutma yöntemi ile kurutulup un haline getirilmiş olan masaya %10, 15 ve 20 oranlarında nohut unu, yerfıstığı unu ve kırmızıbiber tohum unu (KBTU) eklenmiştir. Bu karışımların su tutma kapasiteleri masanın su tutma kapasitesine oranla daha yüksek bulunmuştur. En yüksek su tutma kapasitesi değeri KBTU eklenmiş örneklerde gözlemlenmiştir.

Isıl özelliklerin belirlenmesi amacıyla, %70 nem içerecek şekilde ayarlanan örneklerin jelatinizasyon ve retrogradasyon özellikleri, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılarak incelenmiştir. Jelatinizasyon özelliklerinin belirlenmesi için ölçülen parametreler; jelatinizasyon başlangıç sıcaklığı (To), jelatinizasyon sıcaklığı (Tp), jelatinizasyon bitiş sıcaklığı (Te), jelatinizasyon entalpisi (ΔH)‟dir. Jelatinizasyon özelliklerinden Tp ve jelatinizasyon sıcaklık aralığında (Te -To) masaya %20 miktarında nohut unu ve %10, 15 ve 20 oranlarında KBTU ve fıstık unu eklenmesiyle artış gerçekleşmiştir. Tp, 73,28oC‟den 73,74-74,97oC aralığında bir artış göstermiştir. Jelatinizasyon başlangıç sıcaklığı nohut unu eklenmesiyle değişim göstermemiş, KBTU ve fıstık unu eklenmesiyle yaklaşık 1o

C kadar artış göstermiştir. Eklenen unlar jelatinizasyon entalpisi üzerinde önemli bir değişime neden olmamıştır. Masanın entalpisi 3,07 J/g iken eklenen unlar sonucu entalpi 2,65-3,01 J/g arasında değişim göstermiştir.

Jelatinize olmuş örnekler 4°C‟de 7 ve 14 gün depolandıktan sonra 7. ve 14. günde retrograde olmuş nişastanın kristal erime sıcaklığı (Tp), kristal erime başlangıç ve bitiş sıcaklıkları (To ve Te) ve erime entalpisi (ΔH) DSC kullanılarak belirlenmiştir. Masaya nohut unu, KBTU ve yerfıstığı unu eklenmesi sonucu 7. ve 14. günlerde gerçekleştirilen ölçümlerde, kristallerin erime sıcaklığı (Tp)‟nın, nohut unu, KBTU ve yerfıstığı unu eklenmesiyle arttığı görülmüştür. Masada yedinci günde Tp 51,07oC iken eklenen unlar sonucu 52,21-54,35oC arasında değişm göstermiştir. Sadece nohut unu eklenmiş örneklerde 14. günde Tp‟de değişim görülmemiştir. KBTU ve yerfıstığı unu eklenmesi 14. günde Tp değerlerin 54,06-54,6oC aralığında değişimine neden

(16)

xiv

olmuştur. KBTU ve %15 ve %20 miktarında fıstık unu eklenmesi masada ilk yedi günde gerçekleşen retrogradasyonunu önemli derecede yavaşlatmıştır. 14. günde gerçekleştirilen analizler sonucunda eklenen unların, retrogradasyon hızında bir değişime neden olmadığı görülmüştür.

Masaya proteince zengin unların katılması sonucu camsılığa geçiş sıcaklığında (Tg) meydana gelen değişimler yine DSC kullanılarak belirlenmiştir. Örnekler %51 nem içerecek şekilde ayarlanmıştır. Fıstık unu eklenmesi masanın Tg‟sini yükseltmiştir, %15 ve %20 miktarında fıstık unu katılması durumunda Tg‟de yaklaşık olarak 7-8°C artış gerçekleşmiştir. KBTU eklenmiş masa örneklerinde iki Tg (-31°C ve -19°C) gözlenmiştir. Düşük Tg (-31°C), masanın Tg‟sine yakın bir değer gösterirken diğer Tg (-19°C) çok daha yüksek bir değer göstermiştir. Nohut unu eklenmiş masa örnekleri Tg‟de ufak değişimlere neden olmuş, masanın ısıl özelliklerine yakın değerler göstermiştir.

Örneklerin jelleşme özellikleri reometre kullanılarak da incelenmiştir. Lineer viskoelastik bölgenin belirlenmesi için %51 ve %70 nem içeriğindeki örneklere gerinim taraması uygulanmıştır. Yapılan ölçümlerin lineer viskoleastik bölgede olması sağlandıktan sonra, dinamik mekanik osilasyon uygulamasıyla elastik modül (G') ve viskoz modül (G'')‟de meydana gelen değişimler sıcaklığa bağlı olarak belirlenmiştir. Masaya eklenen unların, G' ve G''‟ın kesiştiği nokta olarak kabul edilen jelatinizasyon sıcaklığında önemli bir değişime neden olmadıkları görülmüştür. Nohut unu, masanın jelleşme sıcaklığında hiç değişime neden olmazken, %15 ve 20 oranında fıstık unu ve KBTU eklenmesi sadece 1°C kadar bir artışa neden olmuştur. Bunun yanı sıra eklenen unların tümü, masanın G'max değerine göre önemli derecede azalmaya yol açmıştır. Nohut unu eklenmesi en düşük G'max değerlerine neden olurken, KBTU eklenmiş örnekler en yüksek G'max değerleri göstermiştir. %15 fıstık ve %20 KBTU ilave edilen örnekler, masanın G'max değerine en yakın G'max değerleri göstermişlerdir.

(17)

xv

THE EFFECT OF CHICKPEA FLOUR, PEANUT FLOUR AND REDPEPPER SEED FLOUR ON THERMAL AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF MASA FLOUR

SUMMARY

Tortilla and corn chips includes high amounts of fat, salt and carbohydrates and little amount of protein that has very low amounts of tryptophan and lysine. For the purpose of protein fortification of products that has high amounts of carbohydrates, legumes or suchlike products having high amounts of protein can be used.

In this study, high protein content flours like chickpea flour, peanut flour and redpepper seed flour (RPSF) added to corn dough (masa) and than functional, thermal and rheological properties of masa was investigated. For determining functional properties, water holding capacity (WHC) of samples measured. Masa provided from Frito-Lay INC., freeze dried then mixed with 10, 15 ve 20 % of RPSF, chickpea flour and peanut flour. Those masa-flour mixtures showed higher WHC than masa. Samples that mixed with RPSF showed the highest WHC.

For the purpose of investigating thermal properties, gelatinization and retrogradation properties measured in samples having %70 moisture content by using Differential Scanning Calorimetry (DSC). Measured parameters for investigating gelatinizaton properties were; gelatinization onset temperature (To), gelatinization temperature (Tp), gelatinization end temperature (Te) and gelatinization entalpy (ΔH). Tp and gelatinization temperature range (Te-To) tend to increase with the addition of 20% of chickpea flour and 10, 15 and 20% of RPSF and peanut flour. Tp increase from 73, 28oC to 73,74-74,97oC. To did not change with the addition of chickpea flour but increased when redpper seed and peanut flours were added. Jelatinization entalpy did not significantly changed with the addition of all three flours. Entalpy of masa was 3,07 J/g after flour addition, entalpy changed between 2,65-3,01 J/g.

Gelatinized samples, stored at 4°C for 7 ve 14 days and crystal melting onset and end temperature (To, Te), crystal melting tempeature (Tp) and melting entalpy (ΔH) of recrystallized starch measured at the 7th and 14th day by the DSC. Crystal melting temperature of the samples that were mixed with chickpea, peanut and redpepper flours increased at the 7th and 14th days. At 7th day Tp of masa was 51,07oC after addition of flours Tp changed between 52,21-54,35oC. Only in samples mixed with chickpea flour, Tp was not different from the control sample (masa) at the 14th day. Addition of RPSF and paenut flour increase Tp to 54,06-54,6oC at the 14th day. RPSF and 15 and 20% of peanut flour addition to masa decrease retrogradation rate

(18)

xvi

in first seven days. But at the 14th day retrogradation rate was not different from the control sample.

After addition of flours having high protein content to masa changes in glass transition temperature (Tg) of masa measured by using DSC. Samples moisture content adjusted to %51. Tg of masa increased up to 7-8°C with the addition of 15 and 20% of peanut flour to masa. Masa-RPSF mixture showed two seperate thermal transitions (-31°C ve -19°C) and the low temperature transition (-31°C) showed nearly the same Tg as masa, high temperature transition showed much more higher values (-19°C) than Tg of masa. Chickpea flour addition to masa caused little changes in Tg, chickpea flour masa mixtures Tg values were closer to the Tg of masa. Gellation of samples also investigated rheologically by using rheometer. Linear viscoelastic region of samples having %51 and %70 moisture content determined by dynamic oscillation. After finding linear viscoelastic region of samples change in viscous moduli (G'') and elastic moduli (G') with increasing temperature was measured using temperature sweep. Flour that were added to masa did not cause a major change in gellation temperature of the masa. Chickpea flour had no effect on gellation temperature and 15 and 20% of peanut flour and RPSF only caused a 1°C increase in gellation temperature. Otherwise G'max decrease with the addition of all flours. Chicpea flour-masa mixtures showed the lowest G'max values otherwise RPSF-masa mixtures showed the highest G'max. %15 peanut flour and %20 RPSF added samples showed the nearest G'max value to masa.

(19)

1 1. GĠRĠġ

Mısır, patates cipsleri, pirinç patlağı ve diğer ekstrude ürünler, kuruyemişler, bisküvi ve şekerli ürünler atıştırmalık olarak sınıflandırılan gıda grubunu oluşturmaktadırlar ve bu ürünler “Makro çerez” pazarı içerisinde yer almaktadırlar. Temel besin olarak tüketilmeleri yaygın olmasa da tüketime sunulan gıdalar arasında önemli yere sahiptirler.

Patates ve mısır cipsleri “Makro çerez” pazarı içerisinde “Tuzlu çerez” kategorisinde yer alırlar. Türkiye‟de kişi başına tuzlu çerez tüketimi 2002 yılında 297 gramken, 2005‟te 400 gram‟a çıkmış ve 2007 yılında ise kişi başı yıllık çerez tüketimi 800 grama kadar yükselmiştir (Url-1, 2005, Url-2, 2008), Yani cips tüketiminin 2001 yılından bu yana aşağı yukarı iki katına çıktığı söylenebilir. Yine de Türkiye, cips tüketimi açısından dünya ortalamasının oldukça altında kaldığı belirtilmektedir (Url-1, 2005).

Genel olarak mısır cipsleri düşük nem içerikli olup, karbonhidrat ve yağ oranı yüksek olduğundan enerji değeri yüksek gıdalardır. Yapısal (tekstürel) ve kimyasal özellikleri başlıca kalite kriterlerini oluşturmaktadır. Genellikle su aktivitesi düşük gıdalar olduklarından mikrobiyolojik bozulma pek gerçekleşmez fakat nem alarak veya otooksidasyon sonucu belirgin gevrekliklerini kaybedebilir veya içerdikleri yağın acılaşması ile tüketilemez hale gelebilirler.

Kaynaklarda, mısır cipslerinin veya mısır ürünlerinin besin değerinin arttırılması veya daha sağlıklı ürünler elde edilmesi amacıyla mısır hamuruna (masa) sorghum kepeği (Sebastian, 2005), arpa unu (Silva, 2005), lisin ve triptofan aminoasitleri (Walıszewskı ve diğ., 2004), alkali ile muamele görmüş nohut unu (Barron & Espinoza,1993), nohut unu-yerfıstığı unu karışımı (Khalil & Chughtai, 1984), nohut unu protein konsantresi (Yañez-Farias ve diğ., 1999), mısır dış kabuğu (perikarp) (Arambula-Villa ve diğ., 2002) demir çinko ve vitamin B kompleksi (Rosado ve diğ., 2005) ve disodyum EDTA (Walter, 2003), gibi değişik bileşeler katılması ile ilgili çalışmalar bulunmaktadır.

(20)

2

Eklenen bileşenler masanın ısıl ve reolojik özelliklerinde değişime yol açmaktadır. Bu nedenle uygun proses koşullarının uygulanabilmesi amacıyla masaya değişik bileşenler eklenmesi durumunda ısıl ve reolojik özelliklerin incelenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada mısır cipslerinin besinsel değerinin arttırılmasına yönelik olarak çerezlik mısır hamuruna (masa) nohut unu, yerfıstığı unu ve kırmızıbiber tohum unu gibi proteince zengin unların eklenmesinin, hamurun ısıl ve reolojik özelliklerinde meydana getirdiği değişimlerin incelenmesi amaçlanmıştır.

1.1. Literatür Özeti

Dünyanın önde gelen üç tahılından biri olan mısır günümüzde gelişmekte olan ülkelerde milyonlarca insanın gıdası haline gelmiş bulunmaktadır (Ikiel ve Kaymaz, 2005). Mısır dünya‟da ve ülkemizde özellikle Karadeniz Bölge‟sinde temel gıda maddesi olarak tüketilen bir üründür. Türkiye‟nin birçok ilinde mısır yetiştiriciliği yapılabilmektedir, 1999 yılı itibariyle Türkiye'nin 80 ilinden sadece 5‟inde (Siirt, Tunceli, Batman, Şırnak, Ardahan) mısır ekimi yapılmamaktadır (Sahin, 2001). Türkiye‟de buğday ve arpanın ardından en çok üretilen üçüncü tahıl mısırdır. Şekil 1.1‟de FAO 2007 istatistiklerine göre Türkiye‟deki tahıl üretimi verilmektedir.

ġekil 1.1 : 2007 yılında Türkiye‟deki tahıl üretimi (Url-3, 2009)

Dünyada en çok üretilen tahıl ürünü ise mısırdır. Dünyada başlıca mısır üreten ülkeler A.B.D., Çin, Brezilya, Arjantin ve Meksika‟dır (Sahin, 2001). Şekil 1.2‟de 2007 FAO istatistiklerine göre dünyadaki tahıl üretimi gösterilmektedir.

Mısır geniş bir kullanım alanına sahiptir ve mısır ürünleri tüketimi dünya çapında artmaktadır. Harnack ve diğ. (2003) dünyadaki genç ve çocukların tahıl tüketimlerini, yoğun olarak ekmek, kahvaltılık gevrekler ve mısır ve tortilla

(21)

3

cipslerinden sağladıklarını belirtmiştir. Bu nedenle bu ürünlerin besinsel değeri önem kazanmaktadır.

ġekil 1.2 : 2007 yılında dünyadaki tahıl üretimi (Url-3, 2009) 1.1.1. Mısır ürünleri

Türkiye‟de mısırın taneleri insan beslenmesinde doğrudan kullanıldığı gibi (ekmek yapımı ve çerezlik olarak); yemeklik sıvı yağ, nişasta, glikoz ve yem sanayinde de değerlendirilir (Sahin, 2001). Meksika ve A.B.D‟de ise mısır çok daha yaygın olarak kullanılır. En çok tüketilen mısır ürünü, tortilla ismini verdikleri ekmek cinsidir. Buharda pişirerek elde ettikleri tamale ve kuskus denilen ürünler ve mısır birası, koda ve chichi denilen mısır unu bazlı içkiler tüketilen diğer mısır ürünlerini oluştururken patlamış mısır ve tortilla cipsleri de önemli mısır ürünleri içerisinde yer almaktadır.

Bütün dünyada en çok tüketilen mısır ürünleri, Meksika‟da doğmuş olan ve mısırın alkali ortamda bekletilmesini içeren özel bir prosesten (nikstamalizasyon) geçirilmesi sonucu elde edilirler. Bu proses aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

1.1.1.1. Nikstamalizasyon

Nikstamalizasyon mezoamerikan uygarlığı tarafından geliştirilmiş geleneksel bir Meksika prosesidir (Mendez-Montealvo ve diğ., 2006). Nikstamalizasyon, mısır cipsleri, tortilla cipsleri, tako ve tortillaların üretiminde ana basamağı oluşturur (Sahai ve diğ., 2000). Mısır taneleri, suyun kaynama noktasının altındaki bir sıcaklıkta (93-98o

C) kireçle birlikte pişirilerek, pişirme suyu içersinde bekletilir (12-16 saat) ve sonra yıkanarak organik kalıntı fazlalıkları ve kireç uzaklaştırılır, bu prosese nikstamalizasyon, bu proses sonucu elde edilen mısır tanelerine ise nikstamal ismi verilir. Bu tanelerin öğütülmesiyle „masa‟ ismi verilen bir hamur elde edilir.

(22)

4

Nikstamalizasyon masanın tipik reolojik ve yapısal özellilerinin oluşumunu sağlar. Bu nedenle en önemli proses aşamalarından birisidir ve nikstamalizasyon sırasında uygulanan parametrelerin doğru belirlenmesi ve kontrolü kaliteli ürün elde etmede büyük önem taşımaktadır.

Nikstamalizasyonun birçok fonksiyonu vardır, bunların en önemlilerinden biri nişasta jelatinizasyonudur. Ayrıca mısır tanesinde bulunan bir kısım yağ sabunlaşır ve nişasta granüllerini çevreleyen bir kısım protein de suda çözünerek pişirme suyuna geçer. Bu durum nikstamalde, mısıra oranla daha az protein bulunmasına yol açar. Mısır içerdiği esansiyal aminoasitler (özellikle lisin ve triptofan) ayrıca içerdiği niasinin kalitesi ve miktarı yönünden besinsel açıdan kısıtlamalara sahip bir üründür. Nikstamalizasyon mısırdaki bu besinsel kısıtlamaların bir miktar kaldırılmasının en iyi yoludur. Kireçle birlikte pişirme sonucu mısırın besinsel değerinde ve mısır proteininin kalitesinde önemli derecede gelişme gerçekleşmektedir (Carmen, 2003). Nikstamalizasyon sonucu mısırın yağ asidi içeriğinde de değişim gerçekleşir. Miristik, palmitik, palmitoleik, stearik, oleik ve araşidik asit miktarlarında azalma gerçekleşir. Linoleik ve linolenik yağ asidi miktarlarında ise bir artış gerçekleşir (Martinez-Bustos ve diğ., 2001). Yağ asidi kompozisyonunda gerçekleşen bu değişim, nikstamalizasyon sırasında kalsiyum hidroksidin yağ asitleri ile etkileşimi sonucu bir kısım yağın sabunlaşmasıyla açıklanabilmektedir. Nikstamalizasyon sırasında bir kısım yağın sabunlaşması, masanın reolojik özellikleri açısından önem taşımaktadır, nikstamalize mısır tanelerinde var olan sabunlaşmış yağın, masanın işlenebilirliği ve viskozitesini geliştirdiği saptanmıştır (Martinez Bustos ve diğ., 2001). Nikstamalizasyonun bir diğer fonksiyonu ise mısırda bağlı halde bulunan niasinin serbest hale geçmesini sağlamak ve insan vücudu tarafından yararlanılabilirliğini arttırmaktır (Ranum, 1997, Lozano-Alejo ve diğ.,2007). Niasinin sentezlenebilmesi için gerekli öncül molekül triptofan olduğundan nikstamalizasyon sırasında bazı triptofan moleküllerinin de açıkğa çıkması muhtemeldir (Lozano-Alejo ve diğ., 2007). Nikstamalizasyon sonucu ayrıca, mısırda bağlı halde bulunan fenolik maddeler ve ferulik asit miktarı azalırken serbest fenolik maddeler ve çözünebilir konjuge ferulik asit miktarında artış gerçekleşir (Parra ve diğ., 2007). Nikstamalizasyonun bir başka etkisi ise perikarpta bulunan, ksiloz, arabinoz ve galaktoz gibi bazı selülozik olmayan polisakkaridlerin çözünmesini

(23)

5

sağlamaktır. Selülozik olmayan bu polisakkaritler, masanın bazı fonksiyonel özellikleri üzerine etki göstermektedirler (Martinez-Bustos ve diğ., 2001).

1.1.1.2. Masa

Yukarıda bahsedildiği gibi nikstamalizasyon sonrası elde edilen nikstamalin öğütülmesi sonucu masa denilen mısır hamuru elde edilmektedir. Masa kurutulup öğütülerek masa unu veya nikstamalize masa unu elde edilebilmektedir. Masa, özellikle tortilla yapımında kullanıldığı gibi aynı zamanda mısır ve tortilla cipsleri, mısır unu içecekleri, diğer atıştırmalık ürünler ve Meksika yemeklerinin yapımında kullanılabilmektedir (Aguirre-Cruz ve diğ., 2005). Masanın kalitesi son ürün kalitesini de birinci dereceden etkilemektedir. Bu nedenle, masanın su miktarı, pH değeri, öğütme sonucu oluşan partikül boyutu ve masanın içeriği, istenilen kalitede ürün elde edilebilmesi açısından büyük önem taşımaktadır.

Masanın genel olarak içeriği aşağıda verilmektedir;

 %51-52 nem

 %12-25 küçük endosperm parçaları

 %19-31 serbest nişasta granülleri ve hücre zarı parçaları

 %3-4 dispersiyon haldeki katılar ve serbest lipidler (Bryant ve Hamaker,1997).

Masada bulunun serbest nişasta granülleri, çözünmüş haldeki katılar ve serbest lipidler masadan elde edilen ürünlerin tadı, tekstürü ve ürün kalitesinin korunmasında etkilidir (Silva, 2003).

1.1.1.3. Masadan elde edilen ürünler

Masadan elde edilen en çok bilinen ve en önemli ürünlerden biri tortilladır. Bunun dışında masadan elde edilen iki tür kızartılmış atıştırmalık ürün bulunur, bunlar; mısır cipsleri ve tortilla cipsleridir. Bu iki üründe alkali ortamda mısırın pişirilmesi sonucu elde edilir, iki ürün arasındaki fark, tortilla cipslerinin kızartılmadan önce fırınlanıyor olmasıdır. Mısır ciplerinde ise masa direk olarak kızartmaya girer. Mısır cipsleri ve tortilla cipsleri arasındaki önemli farklardan biri de mısır cipslerinin yağ oranının tortilla cipslerine oranla daha yüksek olmasıdır (Moreira ve diğ., 1999, Kawas ve Moreira, 2001b).

(24)

6

Masadan elde edilen ürünlerde kullanılan alternatif bir metot da nikstamalize mısır unu (NMU) kullanmaktır (Sahai ve diğ., 2001). Nikstamalize mısır unu masanın kurutulup öğütülmesiyle elde edilir. Nikstamalize mısır unundan elde edilen ürünler, taze masadan üretilen ürünlere göre daha çabuk bayatlarlar ve tat ve yapı açısından daha düşük kalitede olurlar (R.G. Moreira ve diğ., 1999). Fakat Amerika‟da nikstamalize mısır unu ile üretime karşı ilgi gittikçe artmaktadır, bunun nedeni, daha standart bir ürün elde edilebiliyor olması ve üretim maliyetinin daha düşük olmasıdır, ekipman ve iş gücünden tasarruf sağlar. Ayrıca nikstamalize mısır unu masaya göre çok daha uzun süre depolanabilmektedir. Nikstamalize mısır ununun partikül boyutuna göre tortilla yapımı ve mısır cipsi yapımında kullanılması değişmektedir. Tortilla için ince parçacıklı NMU kullanılması gerektiği, tortilla ve mısır cipsleri yapımında ise daha büyükçe parçacıklara sahip NMU kullanılması gerektiği belirtilmiştir (Gomez ve diğ., 1991, Sahai ve diğ., 2001). Şekil 1.3‟te tortilla, tortilla

cipsi, mısır cipsi ve nikstamalize mısır unu proses aşamaları verilmektedir (Rosentrater,2006‟nın çalışmasından adapte edilerek alınmıştır).

1.1.1.4. Tortilla cipsi üretimi

Tortilla cipsi üretiminin ilk basamağı olarak, mısırlar yabancı maddelerden ayrılırlar ve temizlenmiş olan mısırlar pişirme kazanlarına gönderilirler. Mısır, pişirme işleminde tanımlanan miktarda kireç ve ön ısıtmadan geçen su, kazana eklenerek pişirme gerçekleştirilir. Pişmiş ve soğutulmuş mısırlar ıslak bekletme operasyonuna gönderilir. Kabukların yumuşayıp gevşemesi ve tanenin nemi yavaşça absorbe etmesi süresince suda bekletme işlemi devam eder. Bekletme başında sıcaklık kontrolü önemlidir. Sıcaklık mısırın içindeki nişastanın pişmesine son verecek düzeyde olmalıdır. Uzun süre bekletme ya da yetersiz bekletme son ürün kalitesinde önemli değişimlere yol açar.

Suda bekletmeden sonra mısır pompa ile yıkama haznesine aktarılır. Dönerli yıkama tamburunda basınçlı suyun etkisiyle ve dönme hareketinden kaynaklanan merkezkaç kuvveti etkisiyle delikli yüzeye çarpan mısırın kabukları ayrılır. Böylelikle yıkama sonucunda; kabuklar, fazla kireç, çatlak mısırlar ve kırıntılar mısırdan ayrılmış olur. Yıkanmış ve kabukları ayrılmış mısırlar süzme bandında ilerleyerek öğütücüye girer. Mısır biri sabit, biri de motora bağlı iki taş arasına beslenir, istenilen nemde hamur elde edebilmek için belli miktarda su da mısırla birlikte öğütücüye beslenir ve mısır

(25)

7 ġe ki l 1 .3 : M as a ve m as ad an e lde e di le n ür ünl eri n pros es a şa m al arı

(26)

8

öğütülür, öğütücüden ayrılan hamur bir karıştırıcı yardımıyla homojen hale getirilir. Oluşan yumuşak mısır hamuruna “masa” denir. Masa nemi ve sıcaklığı, ürün oranını, bitmiş ürünün yağ içeriğini ve şeklini etkiler. Bundan dolayı masa nemi ve sıcaklığı önemli proses parametrelerini oluşturmaktadır.

Öğütücü çıkışında karıştırılan hamur şekillendiriciye gönderilir. Hamur iki silindir arasında incelir, silindirlerden biri diğerinden daha hızlı döner ve hamur bu silindire doğru sarılır. Bu silindirlerin tam altında, gene silindir şeklindeki şekillendirme kalıpları bulunur. Kalıp hamura baskı uygulayarak istenilen şekilde hamuru keser ve üçgen şeklinde kesilmiş olan hamur bant üzerine düşer.

Şekillendirilmiş masa bant üzerinde fırına gönderilir. Fırına giren cipsler hızla kururlar ve mısır cipslerinin karakteristik özelliği olan baloncuklaşma burada gerçekleşir. Doğru şekilde uygulanan fırınlama işleminden sonra, cipslerin yüzeyi kuru olur fakat içlerinde hala bir miktar nem bulunmaktadır. Bundan dolayı dinlendirme işlemi uygulanır, dinlendirme işlemiyle fırınlanmış cipslerin iç ve yüzey nemi dengelenir. Ayrıca dinlendirme işlemiyle, nemi ayarlanmış cipslerin sıcaklıkları da istenilen düzeye düşer. Dinlendirme bandından kızartıcıya giren cipsler yağın içerisine tam olarak batmaya zorlanır. Bitkisel yağda cipslerin tüm yüzeyi pişirilir. Kızartma işlemi devam ederken cipslerin içerisindeki nem ile sıcak bitkisel yağ yer değiştirir.

Kızarmış cipsler, tuz ve baharatlar ile kaplanmak üzere tamburlara gönderilirler. Tambur girişinde ürün yatağına uygun açıda yerleştirilmiş püskürtücülerle ürüne pulverize biçimde yağ püskürtülür. Yağ püskürtüldükten sonra tamburdan ince bir film halinde baharat akıtılır ve tamburun döndürülmesiyle tüm cips yüzeyi baharat ile kaplanmış olur. Bu işlem sonucunda cips konveyörlerle ambalajlamaya gönderilir.

1.1.2. Mısırın kimyasal kompozisyonu ve besin değeri

Mısırın kompozisyonu çevresel koşullar ve genetiğe bağlı olarak değişim göstermektedir. Mısırın yaklaşık besin içeriği Şekil 1.4‟te verilmiştir.

Mısır tanesindeki ham yağ, yulaftan sonra en yüksek değer veren besin maddesidir. Mısır kalorisi, karbonhidratı ve potasyum minerali yüksek değerlere ulaşan yararlı bir besindir fakat protein açısından pek zengin değildir. Protein miktarı, mısır tanesinin %8'i ile %11‟i arasında değişir. Bu proteinin çoğu endospermde bulunur. Mısır, % 7 albümin, % 10 globulin, % 39 prolamin ya da zein ve % 35 glutelin içerir.

(27)

9

(Url-4, 2008). Fakat mısır, önemli esansiyel aminoasitler olan lisin ve triptofan açısından yoksundur.

ġekil 1.4 : Mısırın besin içeriği

Mısır proteininde lisin ve triptofanın biyolojik değeri aminoasitlerin kısıtlayıcı etkisi altındadır. Kurutulmuş sarı mısır tanelerinin protein kalite değeri 67‟dir (Url-5, 2008). Protein kalitesi bir gıdanın önemli 9 tane esansiyel aminoasidin tümünü yeterli miktarlarda içermesine göre hesaplanır. Aminoasit skoru 100 veya 100‟ün üzerinde ise bu yüksek kalite protein içerdiğinin bir göstergesi olur. Mısırda tirptofan ve lisin yoksunluğundan dolayı aminoasit skoru düşük olmaktadır bu nedenle protein kalitesinin düşük olduğu söylenebilmektedir.

1.1.3. Mısır ürünlerinin besin değerinin arttırılması

Özellikle gelişmekte olan ülkelerde protein ihtiyacı tahıllardan, genellikle de buğday ve mısır ürünlerinden karşılanmaktadır. Fakat bu tahılların protein kaliteleri düşüktür, çünkü buğday önemli esansiyel aminoasitler olan lisin ve treonin yönünden yoksunken mısır da lisin ve triptofan yönünden yoksundur (Waliszewski ve diğ. , 2004). Bu nedenle tahıl proteinlerinin besinsel değerini arttırmak için birçok çalışma gerçekleştirilmiştir. Mısırdan elde edilen ürünlerin protein kalitesinin değişik bileşenler eklenerek artırılması mümkündür. Baklagiller Asya, Latin Amerika ve Afrika gibi kıtalarda önemli bir protein kaynağı olarak tüketilmektedir ve Avrupa ile Kuzey Amerika‟da gittikçe artan bir ilgi görmektedir (Yadav ve diğ., 2006). Baklagillerin en önemli avantajı ucuz olmaları, önemli derecede protein içermeleri ve uzun raf ömrüne sahip olmalarıdır. Bu nedenle baklagiller ya da protein kalitesi yüksek olan benzeri ürünler besin değerinin zenginleştirilmesine yönelik olarak mısır

(28)

10

ürünlerine eklenebilmektedir. Teoride tahıl-baklagil karışımları yüksek protein içeriğine, kalitesine ve hayvansal protein kaynaklı ürünlere yakın besinsel değere sahiptir (Barron ve Espinoza, 1993). Baron ve Espinoza (1993) tortillaların alkali ile muamele edilen nohut unu ile zenginleştirilmesi üzerine çalışmışlar ve nohut unu eklenerek elde edilen tortillaların besinsel değerini ve ürünlerin duyusal özelliklerini incelemişlerdir. Bu amaçla tortillalara %5, 10, 15, 20 ve 25 değerlerinde alkali ile muamele görmüş nohut unu eklemişler ve %25 değerinde eklenmiş olan nohut ununun üründeki protein miktarını %30 oranında arttırdığını saptanmışlardır. Bu çalışmayla %15‟ten yüksek oranlarda katılan alkali ile muamele görmüş nohut ununun, ürünün tekstürel karakteristiklerini de geliştirdiği ve daha üstün bir kıvam sağladığı belirlenmiştir. Duyusal özellikler (tekstür ve renk) açısından, zenginleştirilmiş tortillaların kontrol örneklerinden bile daha çok kabul gördüğü sonucuna varmışlardır. Yañez-Farias ve diğ. (1999) atıştırmalık mısır ürünlerine %5,10 ve 15 miktarlarında nohut protein konsantresi eklendiğinde mısır cipslerinin protein ve lisin miktarının önemli derecede arttığını ve cipsin absorbe ettiği yağ miktarında azalma gerçekleştiğini belirtmiştir. Khalıl ve Chughtai (1984) buğday ve mısır unlarını %10, 20 ve 30 miktarında fıstık-nohut unu karışımıyla (%50 nohut unu, %50 fıstık unu) zenginleştirerek, değişik oranlarda kullandıkları karışımların buğday ve mısır ekmeklerinin protein içeriğini 20-61% oranında yükselttiğini gözlemlemişlerdir. Ayrıca üründeki K, Ca, P, Fe, Zn, Cu ve lisin miktarlarında da kayda değer bir yükselme gözlemlemişlerdir. Aynı çalışmada optimum besinsel yararın sağlanması için %20 oranında fıstık-nohut unu karışımı kullanımının yeterli olduğu belirtilmiştir.

Mısır ürünlerinin proteince zenginleştirilmesi amacıyla nohut unu, fıstık unu veya bunların karışımlarının değişik araştırmalarda kullanıldığı görülmektedir. Bunun dışında proteince zengin olan benzeri ürünlerde bu amaçla kullanılabilmektedir. Aşağıda bu amaçla kullanılabilecek olan nohut unu, fıstık unu ve kırmızıbiber tohum ununun besinsel değeri hakkında daha detaylı bilgi verilmektedir. Nohut unu, yerfıstığı unu ve kırmızıbiber tohum unu proteince zengin olmakla birlikte mısırda eksik olan önemli esansiyel aminoasitler olan lizin ve triptofan açısından da zengin olan ürünlerdir. Çizelge 1.1‟de mısırın, masanın ve masaya eklenmesi planlanan nohut unu, yağı alınmış yer fıstığı unu ve kırmızıbiber tohum ununun yaklaşık protein, lisin ve triptofan miktarları gösterilmektedir.

(29)

11

Çizelge 1.1 : Mısır, masa, nohut unu, kırmızıbiber tohum unu ve yerfıstığı ununun

protein, lizin ve triptofan değerleri Protein (g/100g) Lizin (g/100g) Triptofan (g/100g) Kaynak Sarı mısır 9,42 0,265 0,067 Url-6, 10.12.2009

Sarı mısırdan elde

edililmiş olan masa 9,34 0,263 0,066 Url-6, 10.12.2009

Nohut 19,3 1,291 0,185 Url-6, 10.12.2009

Kırmızıbiber tohum unu

*24,4 1,01 0,25

Url-6, 10.12.2009 *El-Adawy ve

Taha (2001)

Yağı alınmış fıstık unu 52,2 1,874 0,507 Url-6, 10.12.2009

1.1.3.1. Nohut unu besin değeri

Nohut, Leguminosae ailesine ait bir baklagildir. Bilimsel adı Cice arietinum L. olan bu bitki tohumları yüksek protein içerdiği için üretilmektedir. Dünyada en fazla üretilen nohut çeşitleri kabuli tipi nohut ve desi tipi nohuttur (Akdeniz ihracatçı birlikleri araştırma serisi ürün raporu, 2001). Bol miktarda nişasta ve azot içermesinin yanında bitkisel protein ve B vitaminleri ile demir, kalsiyum, fosfat ve fosfor gibi mineraller açısından zengindir.Nohut dünyada en önemli beşinci baklagil olarak nitelendirilir (Sabanis ve diğ., 2006). Nohut çok iyi bir protein kaynağı olmasının yanı sıra lif, kompleks karbonhidrat, vitamin ve mineral kaynağıdır. Nohut proteinleri okul öncesi çağı çocukları için gerekli birçok esansiyal aminoasidi içermekle birlikte yetişkinler için gerekli bütün esansiyel aminoasitleri içermektedir (Sabanis ve diğ., 2006).

Bütün nohut tanesi, ortalama olarak; %17 protein, %70 toplam karbonhidrat, %5,3 yağ, %3.9 lif‟ten oluşur (Singh ve diğ., 2004c). Toplam nişasta oranı %42-45 civarındadır ve nohut nişastası yaklaşık %28,6-34,3 civarında amiloz içermektedir. (Singh, ve diğ., 2004c).

Nohut unu yukarıda anlatıldığı gibi önemli bir protein kaynağı olarak kabul edildiğinden ekmek, tortilla gibi yüksek karbonhidrat içeren gıdaların zenginleştirilmesinde çeşitli araştırmacılar (Sharma ve diğ., 1995, Barron ve Espinoza, 1993, Hernandez ve Sotelo, 1987, Yañez-Farias, 1999) tarafından kullanılmıştır. Nohut unu bu kadar geniş kullanım alanına sahip olduğundan üreticilerin proses parametrelerini uygun olarak belirleyebilmeleri açısından nohut ununun ısıl ve reolojik özelliklerini bilmeleri gerekmektedir. Bu amaçla

(30)

12

gerçekleştirilmiş çeşitli çalışmalar bulunmaktadır. Bu çalışmalardan bazılarında elde edilmiş olan jelatinizasyon sıcaklık ve entalpi değerleri Çizelge 1.2‟de verilmektedir.

Çizelge 1.2: Nohut ununun ısıl özellikleri

DSC parametreleri* To (°C) Tp (°C) Te (°C) ΔH

(J/g) Nohut unu Cinsi Referans

Nohut unu

64 72 - 0,74

Kabuli ve Desi Tipi Avustralya Nohudu Meares et al. (2004) 65,4 -67,9 70,6 -73,3 77 -79,4 3,5 -4,9

Kabuli ve Desi Tipi Hindistan Nohudu Kaur ve Singh (2005) 61,5-64,8 66,4-69 71,3-73,8 7,2-8,7

Kabuli ve Desi Tipi Hindistan Nohudu Singh et al. (2004c) 58,65-59,83 63,29-65,51 77,47-79,28

11,16-13,01 Kabuli ve Desi Tipi Kanada Nohudu

Hughes ve diğ. (2009)

*To: başlangıç sıcaklığı, Tp: pik sıcaklığı, Te: bitiş sıcaklığı, ΔH: nişasta jelatinizasyon entalpisi

Hamurdan elde edilen ürünler genellikle ekstürüzyon, hamurun proses hattında nakli, inceltilmesi ve kesilmesi gibi proses aşamalarından geçerek elde edilir. Bu nedenle kullanılacak olan hamurun reolojik karakterinin bilinmesi gerekmektedir. Nohut unu hamurunun reolojik özellikleri Yadav ve diğ. (2006) tarafından incelenmiş ve %27-39 nem içeren hamur örneklerinin düşük elastik özelliğe sahip, tipik elastik olmayan hamur özelliği gösterdiğini belirtmiştir. Bu özelliğiyle nohut ununun, ekmek yapımı için uygun olmadığını fakat proses boyunca akıcılık gerektiren veya şekil verilip fırınlanacak, kızartılacak ürünlerin yapımı için uygun olduğunu belirtmişlerdir.

1.1.3.2. Yerfıstığı unu besin değeri

Yer fıstığı (Arachis lypogae L.) baklagiller ailesinden bir bitkidir. Daha çok çerez olarak tüketilir. Ayrıca bazı pastane ürünleri ve atıştırmalık ürünlerde yer fıstığı unu kullanılmaktadır. Besin değeri olarak yer fıstığı, karbonhidrat, protein, B vitamini yönünden çok zengindir. Ayrıca az miktarda A, C, D ve E vitaminlerini bünyesinde bulundurmaktadır. Sıfır kolesterol içerir, ayrıca kalsiyum, sodyum, fosfor, potasyum ve magnezyum gibi mineralleri içerir. Protein açısından zengindir ve ensansiyel aminoasitlerin tümünü içerir.

1.1.3.3. Kırmızıbiber tohum unu besin değeri

Kırmızıbiber (Capsicum annum L.) meyvesi C vitaminince zengin, yüksek antioksidan miktarına sahip, besin değeri yüksek bir gıdadır. Kırmızı tatlı biberler,

(31)

13

yüksek oranda doğal fenolik veya flavanoidler içermektedir (Deepa ve diğ., 2006). Kısmen yağı alınmış kırmızıbiber tohumlarında ise, yaklaşık olarak %4 yağ, %26 protein, %4 kül ve %55 karbonhidrat bulunmaktadır (Durmuş ve Evranuz, 2010). Askorbik asit miktarı tatlı kırmızıbiberlerde 48,23-193,63 mg/100g arasında değişim göstermektedir (Deepa ve diğ., 2006). Kırmızıbiber tohumu protein açısından zengindir. Esansiyel aminoasitlerin hepsini bünyesinde barındırmaktadır. Kırmızıbiber tohumunda meyvesine göre çok daha fazla miktarlarda glutamik asit, arginin, serin, glisin ve esansiyel aminoasitlerden, lizin, treonin, lösin, izolösin, valin ve fenilalanin bulunmaktadır (Kehayoglou ve Manoussopoulos, 1977).

1.1.4. NiĢastanın yapısı

Nişasta lineer (amiloz) veya dallanmış (amilopektin) polimerlerin bir karışımıdır. Nişasta granüllerinin kuru ağırlığının %98-99‟unu amiloz ve amilopektin oluşturur (Copeland ve diğ., 2008). Yapısal olarak nişasta, birbirine bağlı, lineer polimer sütunlardan oluşur. Amilopektinde alfa-1,4 bağlantılı zincirler, düzenli aralıklarla alfa-1,6 bağlantılarıyla dallanır. Amiloz lineer bir moleküldür, ancak birbirini izleyen glikoz birimlerinin açılı olma eğiliminden dolayı bir sarmal oluşturur. İki amiloz molekülü birbirine sarılarak bir çifte sarmal da oluşturabilirler. Bu sarmalın iç yüzeyi hidrofobik olduğu için, içinde yer alan su molekülleri kolaylıkla daha hidrofobik moleküllerle yer değiştirebilir. Amilopektinde dallanma noktalarından sonra birbirine paralel iki zincir birbirlerine sarılarak bir çifte sarmal oluşturur. Amilopektin, bir çalı gibi, bir merkezden dallandıkça genişleyen bir şekle sahiptir. İki dallanma noktası arasında çifte sarmallar düzgün bir şekilde istiflenerek kristal bir yapı oluştururlar. Şekil 1.5 ve 1.6‟da amilopektin ve amiloz moleküllerinin kimyasal gösterimi verilmektedir.

Farklı bitki türlerinde, hatta aynı türün farklı anaçlarında amilozun amilopektine oranı değişir. Örneğin yüksek amilozlu mısır nişastasında % 85 oranında amiloz bulunurken, mumlu mısır türünde amilopektin oranı %99'dır. Genellikle nişastaların % 25‟i lineer, % 75‟i dallı molekül içermektedir (Sandhu ve Singh, 2007). Mısır

nişastasında ise genellikle amiloz oranı %25-28 arasında, amilopektin oranı ise %72-75 arasında değişmektedir.

Tahıl tanelerinin ana bileşeni karbonhidrattır. Tanelerin endosperm içeriklerinin 86-89%‟unu nişasta oluşturur (Mendez-Montealvo, 2006). Mısır tanesinin ana bileşeni

(32)

14

ġekil 1.5 : Amilopektin molekülü

ġekil 1.6 : Amiloz molekülü

nişastadır ve nişasta, mısır hamurunun fiziksel, reolojik ve ısıl özelliklerinin oluşumundan ve ürün kalitesinden sorumludur (Bhattacharyya, 2007).

1.1.5. Isıl özellikler

Masanın termal özelliklerinin belirlenmesi, optimum proses koşullarının oluşturulması için gereklilik arz etmektedir. Her bileşenin termal özellikleri kendine has ve eşsiz olduğundan herhangi bir bileşende değişiklik yapıldığında ısıl özelliklerdeki değişimin belirlenmesi gerekmektedir. Gıdalarda belirlenen bazı ısıl özellikler jelatinizasyon sıcaklık ve entalpi değerleri retrogradasyon özellikleri ve camsılığa geçiş sıcaklığıdır (Tg). Jelatinizasyon ve retrogradasyon nişasta yapısına sahip gıdalarda meydana gelen en önemli iki fiziksel fenomendir (Park ve diğ., 2009). Bu nedenle nişasta içeren gıdalarda jelatinizasyon ve retrogradasyon davranışlarının ürün kalitesi açısından incelenmeleri gerekmektedir. Aynı zamanda tortilla cipsi gibi kuru gıdalarda Tg ürün dayanaklılığını birinci dereceden etkilediği için büyük önem taşımaktadır. Camsı durum kraker ve patates, mısır cipsi gibi ürünlerde çıtır yapının oluşumunu sağlar.

1.1.5.1. Jelatinizasyon

Nişasta suyun içerisinde ısıtıldığında, suyu absorbe ederek şişmeye başlar, su ve sıcaklığın etkisiyle, nişastadaki polimerler birbirleriyle hidrojen bağları kurmak yerine suya bağlanırlar. Su, nişastanın içine nüfuz ettikçe genel polimer yapısının düzeni bozulmaya başlar, granüllü bölgeler küçülür ve şekilsizleşir. Suyla etkileşen

(33)

15

amiloz, nişasta tanesinden dışarı sızar, nişasta molekülünün yapısı deforme olur ve amiloz suya geçer, bu olaya jelatinizasyon ismi verilir. Nişastanın jelatinizasyon sırasındaki faz değişimi Şekil 1.7‟de verilmektedir.

ġekil 1.7 : Nişastanın mikro yapısının şematik gösterimi ve jelatinizasyon sırasında

gösterdiği faz değişimi (Xie ve diğ., 2009‟nin çalışmasından modifiye edilmiştir.)

Yukarıda bahsedildiği gibi nişasta yarı kristal halde bulunan amiloz ve amilopektinden oluşmaktadır. Ortamda yeterince su bulunursa ve sıcaklık artışı gerçekleşirse jelatinizasyon sıcaklığında nişastada bulunan bu kristaller erir (Coral ve diğ., 2009). Nişastanın jelatinizasyon sıcaklıkları ve entalpi değerleri; Nişasta kaynağına, su içeriğine ve amiloz/amilopektin oranına bağlı olarak değişmektedir (Liu ve diğ., 2007a). Jelatinizasyon sıcaklığı genellikle bir sıcaklık aralığıdır. DSC termogramında gözlemlenen jelatinizasyon pikinin başlangıcı (To), jelatinizasyonun başlangıç sıcaklığı, pikin tepe noktası (Tp), jelatinizasyon sıcaklığı olarak belirtilebilmektedir, Tm ise jelatinizasyonun son bulduğu sıcaklık olarak tanımlanmaktadır. Entalpi değerinin amilopektin varlığında yükseldiği söylenebilmektedir (Elliason ve Gudmundsson, 2006). Jelatinizasyon sıcaklığının nişasta kristal yapısının düzgünlüğünü yansıttığını entalpi değerinin ise kristal amilopektin miktarını yansıttığını belirtilmiştir (Tester, 1997; Tester ve diğ., 1993). Bazı yazarlar ise jelatinizasyon prosesinin birincil olarak çift heliks yapıdaki hidrojen bağlarının parçalanmasını içerdiğini ve DSC tarafından ölçülenin bu çift heliks yapı olduğunu savunmaktadır (Tester, 1997; Cooke ve Gidley; 1992).

Jelatinizasyon belli bir su miktarı ve belli bir sıcaklığın altında gerçekleşmez. Şekil 1.8‟de nişastanın değişik su ve sıcaklık kombinasyonlarındaki davranışı gösterilmektedir. Şekil 1.8‟de da görüldüğü gibi düşük su içeriğinde ve jelatinizasyon sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda gerçekleştirilen uygulamalara

(34)

16

sıcaklık-nem uygulamaları adı verilmektedir. Yüksek su içeriğinde ve jelatinizasyon sıcaklığının altında gerçekleştirilen uygulamalara ise sertleştirme (annealing) adı verilir. Sertleştirme, aynı tipte ve daha yüksek kaliteye, hatta bekli de daha yüksek kristallik derecesine sahip, kristal oluşumuna yol açmaktadır. Böylelikle nişasta jelatinizasyon sıcaklığında bir miktar artış gerçekleşir ve jelatinizasyon sıcaklık aralığı daralır (Wang ve diğ., 2006).

ġekil 1.8 : Nişasta davranışını etkileyen değişik su ve sıcaklık kombinasyonları

(Elliasson ve Gudmundsson, 2006, modifiye edilerek alınmıştır.) Jelatinizasyon sıcaklığı birçok yöntemle belirlenebilmektedir. Jelatinizasyon sıcaklığının belirlenmesi için kullanılan en yaygın metot DSC gibi ısıl analizlerin kullanılmasıdır fakat reolojik analizlerle de bu sıcaklık belirlenebilmektedir.

1.1.5.2. Retrogradasyon

Jelatinizasyonla birlikte kristal yapı zarar görür fakat kristallik depolama sırasında zamanla yeniden oluşabilmektedir. Nişasta granüllerinin, jelatinizasyondan sonra jelatinizasyon sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda depolanması sırasında, yeniden kristalleşme yeteneğine retrogradasyon ismi verilmektedir. Retrogradasyon, jelatinizasyon sonrasında, nişasta su karışımındaki nişastanın beklemesi sonucunda çözünürlüğünü kaybederek, yapısının sertleşip daralması, su tutma kapasitesini kaybetmesi ve jelatinize nişastanın bir kısmının kristal hale gelmesi olayıdır (Webber, 2008). Kristalizasyon üç basamakta meydana gelir (Park ve diğ., 2009);

(35)

17

1. Çekirdeklenme (Nucleation) (Kritik çekirdek oluşumu) 2. Yayılma (Oluşmuş olan çekirdekten kristallerin oluşumu) 3. Olgunlaşma (Düzgün kristal yapısının oluşması)

Polimerlerde bulunun glikoz birimlerinin α-[1-4] bağlantılı lineer bölgelerinin yeniden bir araya gelmesi sonucu nişasta jeli retrograde olur (Copeland ve diğ., 2008). Amilopektin retrogradasyonu geri dönüşümlü bir prosestir (Weber, 2008). Gıdalarda kısa süreli olarak reolojik özelliklerde meydana gelen değişimden amiloz retrogradasyonu, uzun süreli değişimlerden ise amilopektin retrogradasyonu sorumludur (Park ve diğ., 2009).

Nişastanın retrogradasyonu zaman ve sıcaklığa bağlı olarak gerçekleşmektedir, aynı zamanda su içeriği de retrogradasyonun hızını ve miktarını etkilemektedir (Bello-Perez ve diğ., 2003). Mohamed ve diğ. (2006) mısır nişastası örneklerini 4°C‟de, oda sıcaklığında ve -20°C‟de depolamış ve 4°C‟de depolanan örneklerin en yüksek retrogradasyonu gösterdiğini görmüştür.

Retrogradasyon prosesine birçok bileşen etki edebilmektedir. Bunlardan en önemlileri lipidler ve sıvının yüzey gerilimini azaltan maddelerdir (Weber, 2008), bunlar moleküler hareketi azaltırlar, lipidler aynı zamanda amilozla kompleks oluşturur. Nişasta jelinin yeniden kristalleşmesi Tg‟ye bağlıdır. Su, nişasta jelinin Tg‟sini kontrol eden plastizer ajan görevini görür. Su içeriği çok düşük olduğunda Tg oda sıcaklığının üzerinde olur ve jel moleküler hareketin kısıtlı olduğu yoğun viskoz bir yapıda bulunur. Su içeriği %50‟nin üzerinde olduğunda moleküler hareketin artmasına bağlı olarak jelin yeniden kristalizasyonu da artar (Webber, 2008).

Retrogradasyon makroskopik ya da moleküler teknikler kullanılarak belirlenebilmektedir. Kullanılan teknikler, X ışını kırımı tekniği, DSC gibi ısıl metotlar veya reolojik analizler olabilmektedir.

1.1.5.3. Camsılığa geçiĢ sıcaklığı

Camsılığa geçiş amorf bir katının kauçuğumsu ve viskoz bir yapıdan camsı ve sert bir yapıya geçişi olarak ifade edilen bir hal değişimidir. Bu hal değişimi katı için karakteristik bir sıcaklık aralığında meydana gelir (Kılıç ve Evranuz, 2006). Camsılığa geçiş için, genellikle tek bir sıcaklıktan bahsedilmesine rağmen, bu bir sıcaklık aralığında vuku bulan ikinci dereceden bir faz değişimidir (Bhandari ve Howes 1999).

(36)

18

Bir amorf katının camsı yapıdan kauçuğumsu ve kristal yapıya geçişi Şekil 1.9‟da verilmektedir.

ġekil 1.9 : Amorf bir katının fiziksel değişimi, (T: Sıcaklık, t: zaman), (Bhandari ve

Howes, 1999)

Camsılığa geçiş ile gıdalardaki fiziksel ve bazı kimyasal bozulmalar ilişkilendirilmiştir. Camsı fazda, suyun konsantre fazda kinetiksel olarak immobilize olması ve bu yüzden de reaksiyonlara katılamaması veya reaksiyonlar için kullanılaması nedeniyle camsılığa geçiş, gıda stabilitesine büyük ölçüde etkide bulunmaktadır.Camsılığa geçiş kavramının genel kuralları şunlardır:

1. Gıda kendi Tg değerinde ve bu Tg sıcaklığının altında son derece stabildir, 2. Tg‟den yukarı doğru çıkıldıkça yani T-Tg farkı arttıkça bozulma veya

reaksiyon hızları da artar. (Rahman 2006).

Ortam sıcaklığı, Tg‟nin üzerine çıktığında, materyalin fiziksel özelliklerinin çoğu aniden değişir (Champion ve diğ., 2000). Viskoelastik özelliklerde meydana gelen değişimlerle, serbest moleküler hacimde, ısı kapasitesinde (Cp), ısıl genleşme katsayısında (β) ve dielektrik katsayısında (ε) değişimler gerçekleşir. Meydana gelen bu değişimlerin gözlemlenmesiyle camsılığa geçiş belirlenebilmektedir. Camsılığa geçişi açıklamak için çeşitli teoriler bulunmaktadır. Serbest hacim teorisi, bu teorilerden en popüler olanıdır. Bu teori, moleküller arasında var olan boşluk kritik bir değere ulaşana kadar moleküler hareketin olmadığını vurgular. Sıcaklık Tg‟nin üstüne yükseldiğinde, serbest hacim kritik bir değere ulaşır, bu değerden sonra camsı yapıdan plastiğimsi yapıya geçiş gerçekleşir (Khalloufi ve diğ. 2000). İncelenen örnek ve yapılan ölçümün amacına göre birçok değişik yöntemle Tg belirlenebilmektedir. En yaygın olarak kullanılan yöntem DSC‟dir.

(37)

19

Tg; ürünün su içeriğine, kurumaddeyi oluşturan bileşenlerin yapılarına ve bileşenlerin molekürler ağırlığına göre değişkenlik göstermektedir. Gıdalarda karbonhidratlar ve proteinler camsılığa geçiş göstermektedirler. Karbonhidratlar bir amorf gıda materyalinin Tg‟sine en büyük etkide bulunan bileşenlerdir. Bu nedenle araştırmacılar karbonhidratların Tg‟si üzerine birçok çalışma gerçekleştirmiştir. Avaltroni ve diğ. (2004) karbonhidratlarda bulunan kısa malto-oligosakkaritlerin Tg üzerinde etkili olduklarını ve plastizize etme görevi üstlendiklerini ve kısa maltodekstrin sayısı arttıkça da Tg‟de meydana gelen düşüşün de artacağını belirtmiştir. Yukarıda bahsedildiği gibi proteinler de camsılığa geçiş göstermektedirler. Matveev ve diğ. (1997) proteinlerin aminoasit kompozisyonlarının Tg üzerine etkili olduğunu belirtmiştir. Aynı çalışmada glisin ve alaninin Tg‟yi arttığı, lösin, asparajin, glutaminin ise azalttığı belirtilmiştir.

1.1.6. Reolojik ölçümler

Masanın ısıl özellikleri gibi reolojik özelliklerinin de belirlenmesi optimum proses koşullarının oluşturulması için gereklilik arz etmektedir. Hamurun reolojik özellikleri üretim hattı boyunca hamurun transferini etkilediği gibi, şekil verme, yuvarlama ve karıştırma gibi proses aşamalarında da büyük önem taşımaktadır, bunların yanında hamurun reolojik özellikleri son ürün kalitesi üzerine de etki etmektedir (Yadav ve diğ., 2006).

Reolojik ölçümler makroskopik tekniklerdir ve örneklerin bütün 3 boyutlu yapısının incelenebilmesini sağlamaktadır (Weber, 2008). Reoloji, maddelerin belli bir andaki gerilimlerini biçim değiştirmelerine bağlayan madde davranış yasaları bilimidir. Gıda teknolojisinde reoloji bilimi, gıda viskozitesi, yapısı ve esnekliği hakkında bilgi sahibi olmamızı sağlar.

Genellikle dinamik ölçümler osilasyon şeklinde yapılır. Dinamik reoloji ölçümünde bir malzemeye devamlı bir şekilde artıp azalan gerilim, belirli bir frekans aralığında uygulanır ve en yüksek gerilim değeri ile gerinim ve gerilim arasındaki faz farklılığı ölçülür. İdeal elastik madde, uygulanan tüm enerjiyi saklar ve geri verir. İdeal viskoz maddeler ise elastik maddelerin tersine enerjiyi emer ve kaybederler. Viskoelastik ürünler ise viskoz ve elastik özellikleri aynı anda taşımaktadır.

Moleküler yapı ve viskoelastik davranış arasındaki ilişkinin doğru bir şekilde belirlenebilmesi için reolojik ölçümler gibi bazı deneylerin yapılması gerekmektedir.

(38)

20

Bu deneyler viskoelastik özelliklerin uygulanan gerilim ve gerinim seviyelerinden bağımsız olarak gözlemlenebileceği bir bölgede gerçekleştirilmelidir. Bu bölgeye lineer viskoelastik bölge ismi verilmektedir. Lineer viskoelastik bölgenin yeri ve boyutu emülsiyonun yapısının dayanıklılığının ölçütüdür. Bir polimerin lineer viskoelastik bölgesi dinamik osilasyonla belirlenebilmektedir. Dinamik osilasyonda, uygulanan gerilim ve gerinim sabit frekansta periyodik olarak arttırılır, lineer viskoelastik bölge içerisinde reolojik parametrelerin, uygulanan gerinim şiddetinden bağımsız olması beklendiğinden, fonksiyonun sabit değerden %10‟dan fazla sapması, lineer viskoelastik bölgeden çıkışı göstermektedir. Şekil 1.10‟da lineer viskoelastik bölgenin belirlenmesi için uygulanan gerinim taramasının şematik gösterimi verilmektedir.

ġekil 1.10 : Lineer viskoelastik bölgenin belirlenmesi için uygulanan gerilme

taraması (Gunesekaran ve Ak, 2000)

Reometrede, dinamik mekanik osilasyon kullanılarak lineer viskoelastik bölgenin belirlenmesinden sonra jelin elastik karakterinin belirlenmesi için frekans taraması veya termal özelliklerinin belirlenmesi için sıcaklık taraması uygulanabilir (Gunasekaran ve Ak, 2000). Ölçülen önemli reolojik parametreler elastik modül (G'), viskoz modül (G''), kompleks modül (G*) ve kompleks viskozite (η*)‟dir.

 Elastik modül; bir malzemenin uygulanan enerjiyi saklayıp geri verebilme özelliğini temsil eder.

 Viskoz modül; bir malzemenin enerjiyi emebilme (kaybetme) özellğini temsil eder.

 Kompleks modül ise bir malzemenin deformasyona karşı dayanıklılığını temsil eder.

(39)

21

 Dinamik viskozite kompleks modülün frekansa bölünmesi sonucu elde edilir ve maddenin akmaya karşı gösterdiği direncin ölçümüdür.

G' ve G''‟ın hamurun sertlik ya da uzayabilirlik özelliklerinin göstergesi olarak kabul edildiği, yüksek G' değerinin sert hamurun göstergesi olduğu, düşük G' değerinin ise daha yumuşak ve uzayabilir bir hamurun göstergesi olduğu belirtilmiştir (Kulamarva, 2005).

Reometrede dinamik mekanik osilasyon kullanılarak sıcaklık taraması uygulandığında jelleşme gözlemlenebilmekte ve jelleşme sıcaklığı belirlenebilmektedir.

Rometreden elde edilen tipik jelleşme eğrisinin şematik gösterimi Şekil 1.11‟de verilmektedir. Şekil 1.11‟te görüldüğü gibi jelatinizasyon sırasında G' ve G'' hızlı bir yükseliş göstermekte ve G' ve G''‟ın kesişmesiyle G' daha yüksek değerler göstermekte yani jel oluşumuyla birlikte sistem daha ağırlıklı olarak elastik-katı özellikler sergilemektedir. G' ve G'' hızlı bir yükseliş gösterdiği bölge jelleşmenin gerçekleştiği bölge olarak belirtilmektedir.

Jel noktası polimer/biyopolimer sisteminin viskoz-sıvı özellikten elastik-katı özelliğe geçiş gösterdiği an olarak belirtilmektedir (Gunesekaran ve Ak, 2000). Jelleşme noktasının belirlenmesi için bazı reolojik ölçümler belirtilmiştir (Gunesekaran ve Ak, 2000);

1) G' ve G'' reolojik analizin başında sıvı özelliği daha baskın olduğundan daha düşük değerlerde seyretmektdir. Jelleşen sistemde meydana gelen sinyallerin başta görülen ve gürültü olarak nitelendirilen değerlerin üstüne çıktığı nokta jelleşme noktası olarak kabul edilebilmektedir,

2) G'‟ın seçilmiş bir eşik değerinden daha yüksek değere ulaştığı an, 3) G'‟ın G''‟dan daha yüksek değer aldığı nokta (Kesişme Noktası) veya,

4) tan δ„nın frekanstan bağımsız olduğu nokta (Winter-Chambon Metodu) jelleşme noktası olarak kabul edilebilmektedir..