Unların Reolojik Özelliklerinin Belirlenmesinde Tekstür Analiz Cihazının Kullanımı ve Sonuçların Ekstensograf Değerleri ile Karşılaştırılması

Transkript

1 Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 5, No: 3, 2010 (17-24) Electronic Journal of Food Technologies Vol: 5, No:3, 2010 (17-24) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Makale (Paper) Unların Reolojik Özelliklerinin Belirlenmesinde Tekstür Analiz Cihazının Kullanımı ve Sonuçların Ekstensograf Değerleri ile Karşılaştırılması Raciye MERAL 1, Önder YILDIZ 2, İsmail Sait DOĞAN 1 1 Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Van, Türkiye 2 Iğdır Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Iğdır, Türkiye Özet Hamur uzayabilirliği ve hamur kuvveti (uzamaya karşı gösterilen direnç) ekmeklik unların kaliteleri arasındaki farklılığı belirlemede ve uygun hammadde seçiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada üç farklı una nişasta veya glüten ilave edilerek oluşturulan üç farklı protein seviyeli un ile hazırlanan hamurların 45, 90 ve 135. dakikadaki uzayabilirlik ve direnç değerleri Ekstensograf ve Tekstür Analiz cihazında SMS/Kieffer Dough-Gluten Extensibility Ring ünitesi kullanılarak belirlenmiştir. Her iki yöntemde elde edilen ortalama uzayabilirlik değerleri paralellik göstermiştir (F 2 >F 1 >F 3 ). Ekstensograf ve Tekstür Analiz cihazı kullanılarak üç farklı un için elde edilen uzayabilirlik değerleri arasındaki fark istatistiksel olarak önemli bulunmuştur (P<0.05). Dinlendirme süresinin uzamasıyla uzayabilirlik değeri azalmıştır. Her iki yöntemde de farklı un kombinasyonlarıyla elde edilen hamurların direnç değerleri arasındaki fark istatistiksel olarak önemli bulunmuş ve F 2 ununa ait direnç değerlerinin diğer unlardan farklı olduğu gözlenmiştir (P<0.05). Ekstensograf cihazı ile karşılaştırıldığında, Tekstür Analiz cihazında artan protein oranına karşı elde edilen değerlerin daha başarılı olduğu söylenebilir. Anahtar Kelimeler: Direnç, Uzayabilirlik, SMS/Kieffer Ring, Ekstensograf Abstract Determination of Rheological Properties of Flour Using Texture Analyzer and Comparation of Results with Extensograph Values Dough extensibility and resistance to extension widely used to determine the difference between the quality of bread flour and the appropriate selection of raw materials. In this study, three different flours were used (F 1, F 2 and F 3 ) and 12 % wheat starch or 2 % vital gluten were added to those flours to widen protein content for each flour sample. Later, extensibility values of prepared doughs with those flours, Extensograph and SMS/Kieffer Dough-Gluten Extensibility Ring unit using of Texture Analyzer were determined at different times (45, 90 and 135 min). Average extensibility values obtained with both methods showed parallelism (F 2 >F 1 >F 3 ). For three different flour, the difference between the values of extensibility obtained with Texture Analyzer and ekstensograph were significant (P<0.05). Extensibility with extended rest time decreased in both methods. In both methods the difference between resistance value of prepared dough with different flour combinations was found significant and the resistance value of F 2 flour is different from other flours (P<0.05). Compared with Extensograph and Texture Analyzer with results increasing protein content the finding obtained in Texture Analyzer yielded more successful. Keywords : Resistance to Extension, Extensibility, SMS/Kieffer Ring, Ekstensograph Bu makaleye atıf yapmak için Meral, R., Yıldız, Ö., Doğan, İ.S., Unların Reolojik Özelliklerinin Belirlenmesinde Tekstür Analiz Cihazının Kullanımı ve Sonuçların Ekstensograf Değerleri ile Karşılaştırılması Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi 2010, 5(3) How to cite this article Meral, R., Yıldız, Ö., Doğan, İ.S., Determination of Rheological Properties of Flour Using Texture Analyzer and Comparation of Results with Extensograph Values Electronic Journal of Food Technologies, 2010, 5(3) 17-24

2 Teknolojik Araştırmalar: GTED 2010 (3) Unların Reolojik Özelliklerinin Belirlenmesinde Tekstür Analiz Cihazının Kullanımı 1. GİRİŞ Buğdaydan elde edilen hamurun reolojik özellikleri proses boyunca değişmekte ve üretilen ürünlerin kalitesini önemli derecede etkilemektedir (1, 2). Farklı enstrümental cihazlar kullanılarak elde edilen hamurun reolojik özelliklerine ait değerler yetiştirmede yeni kültürlerin seçilmesi, öğütme ve fırıncılıkta ise kalite kontrol, proses adaptasyonu ve bileşenlerin etkilerinin belirlenmesi amacıyla yaygın bir şekilde kullanılmaktadır (1). Reolojik özelliklerden uzayabilirlik ve hamur kuvveti (direnç) buğdayların farklı ürünlere işlenebilirliğini belirlemede kullanılmaktadır. Uzayabilirlik değeri, pişme performansı ve son ürün kalitesi hakkında önemli bilgiler sağladığından tahıl kimyasının anahtarlarından birisidir (3). Hamur uzayabilirlik testi, yoğurmanın tekdüzeliği, uzayan dinlenme süresi, ilave edilen tuz, emülgatör ve oksidanların son ürünün yapısı ve kalitesi üzerine olan etkilerini belirlemek için kullanılan önemli ölçümlerden biridir (4). Ayrıca uzayabilirlik testi ile fermentasyon sırasında hamurda meydana gelen değişimler belirlenip, proses hakkında oldukça önemli bilgiler elde edilebileceği ifade edilmektedir (5). Üretimde arzu edilen optimum uzayabilirlik değerleri ürüne göre farklılık gösterir. Ekmek yapımda, son fermentasyon boyunca ve pişmenin ilk devrelerinde yüksek uzayabilirlik değerinin olması tercih edilir. Bunun yanında oluşan gaz hücrelerinin hamur ağırlığı altında çökmemesi için direnç değerinin yüksek olması gerekmektedir. Bisküvi üretiminde ise yüksek uzayabilirlik değeri istenmesine rağmen, düşük direnç değeri arzu edilmektedir. Çünkü pişirme ile hamur yapısı sabitlendikten sonra hamur parçalarında çekmenin olmaması için düşük direnç değerine ihtiyaç duyulmaktadır (6). Uzayabilirlik ile direnç değerleri Ekstensograf (7, 8), Alveograf (6, 9, 10) ve Tekstür Analiz cihazı (2, 8, 11) gibi enstrümental cihazlar kullanılarak belirlenebilmektedir. Bu çalışmada üç farklı una nişasta veya glüten ilave edilerek oluşturulan ve her bir unun üç farklı protein seviyesi ile hazırlanan hamurların uzayabilirlik ve direnç değerleri farklı üç süre (45, 90 ve 135 dk) sonunda Ekstensograf ve Tekstür Analiz cihazı kullanılarak belirlenmiş ve iki yöntemin un kombinasyonlarındaki farklılıkları tespit etme hassasiyetleri istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. 2. MATERYAL VE METOT 2.1. Materyal Bu çalışmada ekmek yapımına uygun F 1, F 2 ve F 3 olarak kodlanan üç farklı un (Akova Un ve Yem San. Tic. A.Ş., Sakarya, Toprakcan Un ve Gıda San. Tic. A.Ş., Van ve Başer Gıda San. ve Tic. A.Ş., Sakarya), buğday nişastası (Tate and Lyle Europe N.V., Belgium) ve vital glüten (Meelunie America, Inc., ABD) kullanılmıştır. Bu unlara % 12 buğday nişastası ile % 2 oranında vital (canlı) glüten ilave edilerek protein miktarları yaklaşık % arasında olacak şekilde ayarlanmıştır. Böylece her bir una ait üç farklı protein seviyesi oluşturulmuştur Metot Unların nem, kül, toplam protein değerleri ile Farinograf ve Ekstensograf testleri (12) tarafından belirtildiği şekilde yapılmıştır Hamur Hazırlama Tekstür Analiz cihazı ile ölçüm yapılacak hamurların hazırlanmasında unlara ilave edilecek su miktarı her bir unun farklı protein seviyelerine ait Extensograf su absorbsiyonu göz önünde bulundurularak 18

3 Meral, R., Yıldız, Ö., Doğan, İ.S. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2010 (3) belirlenmiştir. Yoğurma süresi ise Farinograf yoğurma süreleri göz önünde bulundurularak ön denemeler ile belirlenmiştir. Hamur yoğurmada KitchenAid Mikser (Model KSM45) kullanılmıştır. Miksere önce un konulup s karıştırıldıktan sonra su ilave edilmiştir. Yoğurmanın ardından hazırlanan hamurlar 30 ºC ve % nispi nemde 45, 90 ve 135 dk dinlenmeye bırakılmıştır Hamur Uzayabilirlik Testi Hazırlanan hamurların Tekstür Analiz cihazında (TA.TX2, Stable Micro Systems Ltd., Godalming, Surrey, İngiltere) SMS/Kieffer Dough and Gluten Extensibility Rig yöntemi kullanılarak uzayabilirlik ölçümleri yapılmıştır. Bu yönteme ait parametrelerden ön test hızı 2.0 mm/s, test hızı 3.3 mm/s, son test hızı 10.0 mm/s, mesafe 75 mm, trigger kuvvet tipi 5 g ve veri elde etme oranı ise 200 pps şeklindedir. Hamur örneğinin yapışmasını önlemek için, kullanılan teflon hamur formunun her iki yüzüne az miktarda sıvı parafin uygulandıktan sonra kalıp üstüne hazırlanan hamur örneği konulmuştur. Örneğin üzerine düzeneğin üst bloku yerleştirildikten sonra iki blok bir araya gelinceye kadar mengene ile baskı uygulanmıştır. Daha sonra spatula yardımıyla kenarlardan taşan fazla hamur temizlenmiştir. Nem kaybını önlemek ve hamurun dinlenmesi için kontrollü şartlarda hamur 45, 90 ve 135 dk dinlendirilmiştir. Hamur üzerindeki baskı gevşetilip ve ilk hamur şeridini açmak için yivli blokun üstünden üst form bloku dikkatlice geriye doğru kaydırılmıştır. Düzenekten spatula ile dikkatlice alınan şerit halindeki hamur örneği gerilmeye veya bozulmaya meydan vermeden cihaza yerleştirilmiştir. Uygulanan 5 g kuvvet, çengel vasıtasıyla hamura ulaşınca, hamur belli bir miktar uzamakta ve sonra kopmaktadır. Test sonucunda hamur örneklerinden maksimum kuvvet (g) ve ortalama mesafe (uzayabilirlik) (mm) olarak iki sayısal değer elde edilmiştir (4). Çalışma iki tekerrürlü ve en az 5 paralelli olarak yapılmış, elde edilen veriler veri analizine tabi tutulmuştur (13). Çoklu karşılaştırma testi olarak LSD (Least Significant Difference) kullanılarak örnekler aralarındaki fark P<0.05 seviyesinde belirlenmiştir. 3. BULGULAR VE TARTIŞMA Çalışmada kullanılan F 1, F 2 ve F 3 unlarının sırasıyla kül içerikleri % 0.58, 0.60 ve 0.64; protein içerikleri ise % 12.1, 12.5 ve 10.5 olarak bulunmuştur. Seçilen unların protein değerlerinin farklı olması çalışma sonuçlarının karşılaştırılması açısından önemlidir. Bu unlara nişasta ve vital glüten ilave edilmesiyle protein aralığı daha da açılmıştır. F 1, F 2 ve F 3 unlar ve bu unlara nişasta veya glüten ilave edilerek oluşturulan farklı protein seviyeli un kombinasyonları kullanılarak hazırlanan hamurların Ekstensograf ve Tekstür Analiz cihazlarından elde edilen uzayabilirlik ve direnç değerleri Çizelge 1 ve Çizelge 2 de verilmiş ve söz konusu unlarla yapılan hamurlar arasındaki reolojik özellikleri belirleme hassasiyetleri değerlendirilmiştir. Her iki yöntemle farklı dinlendirme zamanlarında (45, 90 ve 135. dk) ölçülen değerler bağımsız olarak düşünülmüş ve aynı dinlendirme zamanı için alınan sonuçlar kullanılarak farklı un ve protein seviyelerini ayırabilme hassasiyetleri istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Uzayabilirlik değeri unun içerdiği protein oranından önemli derecede etkilenmektedir. Birçok çalışmada protein oranının artması ile uzayabilirlik değerinin arttığı ifade edilmektedir (10, 14, 15, 16). Her iki cihazdan da elde edilen uzayabilirlik değerleri literatüre paralellik göstermekte olup unların içerdiği protein oranına bağlı olarak F 2 >F 1 >F 3 şeklindedir (Şekil 1). Tekstür Analiz cihazı kullanıldığında farklı üç una ait uzayabilirlik değerleri mm arasında değişmiş ve unlar arasındaki fark istatistiksel olarak önemli bulunmuştur (P<0.05). 19

4 Teknolojik Araştırmalar: GTED 2010 (3) Unların Reolojik Özelliklerinin Belirlenmesinde Tekstür Analiz Cihazının Kullanımı Çizelge 1. Farklı un ve protein seviyeleri ile hazırlanan hamurların Tekstür Analiz cihazı ve Ekstensograf ile ölçülen uzayabilirlik değerleri Tekstür Analiz, uzayabilirlik (mm)* Ekstensograf, uzayabilirlik (mm)* 45 (dk) 90 (dk) 135 (dk) 45(dk) 90 (dk) 135 (dk) Unlar (F) F b 63.9 a 57.8 b b a b F a 68.4 a 65.4 a a a a F b 56.4 b 53.5 b c b c Protein (P) P 1 (%12 nişasta) 58.8 c.6 c 52.2 b b b b P 2 (katkısız) 72.4 b 62.7 b 57.1 b a a a P 3 (%2 glüten) 79.5 a 75.5 a 67.7 a a a a F*P F 1* P cd 48.9 de 48.1 d c cd bc F 1* P abc 62.2 bcd.8 bc b a ab F 1* P ab 80.7 a 74.7 a b ab ab F 2* P bc 61.2 cd 63.6 bc b bc a F 2* P ab 70.6 abc 64.3 bc a a a F 2* P a 73.3 ab 68.4 ab b a a F 3* P d 43.4 e 44.4 d d e d F 3* P abc 64.4 bcd 56.2 cd cd cd c F 3* P a 72.4 ab 60.0 bc c de cd * Her sütunda farklı harflerle gösterilen kendi içlerinde değerlendirilen un, protein seviyeleri ve interaksiyonlar birbirinden farklıdır (P<0.05). Öte yandan bu unlar için Ekstensograf uzayabilirlik değerleri mm arasında değişmiş ve unlar arasındaki fark daha net bir şekilde belirlenebilmiştir (P<0.05). Her iki yöntem ile elde edilen verilerin rakamsal farklılığına literatürde de rastlanmaktadır. Kontrol olarak kullanılan buğday unu hamurunun Tekstür Analiz cihazı ile belirlenen uzayabilirlik değeri mm (9) iken bu değer başka bir çalışmada (17) Ekstensograf cihazı ile 146,7 mm olarak ölçülmüştür. Yapılan bir diğer çalışmada ise farklı buğday unlarının Ekstensograf cihazı ile belirlenen uzayabilirlik değerleri mm arasında değişmiştir (7). Deneme unlarına nişasta veya glüten ilave edilerek oluşturulan daha büyük protein farklılığının belirlenmesinde ise iki yöntem benzer hassasiyet göstermektedir (Çizelge 1 ve Şekil 1). Her iki yöntemde de bekleme süresi uzadıkça hem farklı unlar ve hem de farklı protein seviyeleri ile hazırlanan hamurlara ait uzayabilirlik değeri azalmaktadır. Son ürün kalitesini etkileyen maksimum direnç değeri unun içerdiği protein oranından önemli derecede etkilenmektedir. Uzayabilirlik değerinde olduğu gibi unun protein oranının artması bu değeri de arttırmaktadır (16). Farklı üç una ait direnç değerleri Tekstür analiz cihazı kullanıldığında g, Ekstensograf cihazı kullanıldığında ise BU arasında değişmiş, unlar arasındaki fark her iki yöntemde de istatistiksel olarak önemli bulunmuştur (P<0.05) (Çizelge 2). Yapılan bir çalışmada farklı buğday unları kullanılarak hazırlanan hamurların Ekstensograf cihazı ile belirlenen direnç değerleri BU arasında değişmiştir (7). Her iki yöntemde de F 2 unu kullanılarak hazırlanan hamurun direnç değeri diğer unlardan yüksek bulunmuştur (P<0.05) (Şekil 2). 20

5 Meral, R., Yıldız, Ö., Doğan, İ.S. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2010 (3) dk dk Uzayabilirlik (Tekstür Analiz cihazı), mm dk F1 135 F2dk F3 Uzayabilirlik (Ekstensograf), mm dk 135 dk Unlar Unlar P 1 (% 12 Nişasta) P 2 (Katkısız) P 3 (% 2 Glüten) Şekil 1. Farklı unlar ve protein seviyeleri için Tekstür Analiz (TA) ve Ekstensograf (E) cihazları ile belirlenen uzayabilirlik değerleri Farklı protein seviyelerinin etkileri açısından iki yöntem sonuçları farklılık göstermektedir (Şekil 2). Bu farklılık unların doğal protein seviyeleri ile ilişkili olabilir. Tekstür analiz cihazı kullanıldığında protein oranının artması ile unlar arasındaki fark istatistiksel olarak belirlenebilirken, Ekstensograf cihazı kullanıldığında % 2 glüten ilaveli hamur diğer protein seviyelerinden farklı iken, % 12 nişasta ilaveli hamur ile katkısız undan yapılmış hamur arasında fark bulunamamıştır. Genel olarak Tekstür analiz cihazı kullanıldığında daha iyi sonuçlar alındığı söylenebilir. SONUÇ Her iki cihazdan da elde edilen uzayabilirlik değerlerinin unlara göre sıralaması aynıdır. Fakat farklı unlarla hazırlanan hamurların uzayabilirlik değerlerini belirlemede Ekstensograf yöntemi daha hassas sonuç vermiştir. Farklı protein seviyelerinin uzayabilirlik değerine etkisini belirlenmede ise iki cihaz benzer hassasiyet göstermektedir. Farklı unlardan elde edilen hamurların direnç değerleri arasındaki farklılık her iki cihazda belirlenebilmektedir (P<0.05). Farklı protein seviyelerinin direnç değerine etkisini belirlemede ise Tekstür Analiz cihazı daha başarılı bulunmuştur. 21

6 Teknolojik Araştırmalar: GTED 2010 (3) Unların Reolojik Özelliklerinin Belirlenmesinde Tekstür Analiz Cihazının Kullanımı Çizelge 2. Farklı unlar ve protein seviyeleri ile hazırlanan hamurların Tekstür Analiz cihazı ve Ekstensograf ile ölçülen direnç değerleri Tekstür Analiz direnç (g)* Ekstensograf mak. direnç (BU)* 45 (dk) 90 (dk) 135 (dk) 45 (dk) 90 (dk) 135 (dk) Unlar (F) F b 21.9 b 19.4 b b c c F a 42.7 a 42.5 a a a a F c 21.7 b 19.0 b b 4.6 b b Protein (P) P 1 (%12 nişasta) 21.9 c 22.4 c 20.1 c b b b P 2 (katkısız) 28.3 b 29.6 b 28.1 b b b b P 3 (%2 glüten) 34.6 a 34.3 a 32.6 a a a a F*P F 1* P f 13.2 h 12.4 f cd ef f F 1* P d 23.1 f 22.8 e cd f g F 1* P c 29.3 d 22.8 e b c d F 2* P b 38.0 c 35.7 c b b b F 2* P b 42.9 b 43.1 b b b b F 2* P a 47.2 a 48.6 a a a a F 3* P f 16.0 g 12.2 g d d e F 3* P e 22.6 f 18.4 f c e de F 3* P d 26.4 e 26.4 d b bc c * Farklı harflerle gösterilen her sütunda kendi aralarında değerlendirilen un, protein seviyeleri ve interaksiyonlar birbirinden farklıdır (P<0.05). 45 dk 45 dk Direnç (Tekstür Analiz cihazı), g dk 135 dk Maksimum direnç (Ekstensograf), BU dk 135 dk Unlar P 1 (% 12 Nişasta) P 2 (Katkısız) P 3 (% 2 Glüten) 2 Unlar Şekil 2. Farklı protein seviyeleri için Tekstür analiz (TA) ve Ekstensograf (E) cihazları ile belirlenen direnç değerleri 22

7 Meral, R., Yıldız, Ö., Doğan, İ.S. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2010 (3) KAYNAKLAR 1. Dunnewınd B, Slıwınskı EL, Grolle K, Vliet TV The Kieffer Dough and Gluten Extensibility Rig - An Experimental evaluation. Joumal of Texture Studies, 34: Zaidel DNA, Chin NL, Rahman RA, Karim R Development of gluten extensibility measurement using tensile test. World Engineering Congress, 5-7 August Penang, Malaysia. 3. Anderssen RS, Bekes F, Gras PW, Nikolov A, Wood JT Wheat-flour dough extensibility as a discriminator for wheat varieties. Journal of Cereal Science, 39: Anonim, Dogan IS, Ponte Jr. JG, Walker, CE, Effect of formula and process variations on Turkish francala bread production. Cereal Foods World, 41(9): Larroque O, Gianibelli MC, MacRitchie F Protein composition for pairs of wheat lines with contrasting dough extensibility. Journal of Cereal Science, 29: Alava JM, Sahi SS, Garcıa-Alvarez J, Turob A, Chavez JA, Garcıa MJ, Salazar J Use of ultrasound for the determination of flour quality. Ultrasonics, 46: Tronsmo KM, Magnus EM, Baardseth P, Schofield JD, Aamodt A, Færgestad EM Comparison of small and large deformation rheological properties of wheat dough and gluten. Cereal Chemistry, 80(5): Yi J, Kerr WL Combined effects of freezing rate, storage temperature and time on bread dough and baking properties. LWT - Food Science and Technology, 42: Salazar-Garcıa MG, Torres PI., Reyes-Moreno C, Ramirez-Wong B Extensional flow studies on wheat flour doughs with different protein content. Journal of Texture Studies, 34: Collar C, Bollan C Impact of microbial Transglutaminase on the viscoelastic profile of formulated bread doughs. Eur Food Res Technol., 218: Anon American Association of Cereal Chemists Approved Methods of the AACC. The Association: St. Paul, MN. 13. Cohort CoStat User s Guide. CoHort Software, Monterey, CA 14. Færgestad EM, Molteberg EL, Magnus EM Interrelationships of protein composition, protein level, baking process and the characteristics of hearth bread and pan bread. Journal of Cereal Science, 31: Uthayakumaran S, Gras PW, Stoddard, FL, Bekes F Effect of varying protein content and glutenin-to-gliadin ratio on the functional properties of wheat dough. Cereal Chemistry, 76 (3):

8 Teknolojik Araştırmalar: GTED 2010 (3) Unların Reolojik Özelliklerinin Belirlenmesinde Tekstür Analiz Cihazının Kullanımı 16. Sahari MA, Gavlighi HA, Tabrizzad MHA Classification of protein content and technological properties of eighteen wheat varieties grown in Iran. International Journal of Food Science and Technology, 41 (2): Gül H, Özer MS, Dizlek H Improvement of the wheat and corn bran bread quality by using glucose oxidase and hexose oxidase. Journal of Food Quality, 32: