Farklı katkılar içeren kitosan kaplamanın peynirin depolama boyunca bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerine etkileri

Bu tez çalışmasında, tarımsal bir atık ve endüstriyel yan ürün olan fındık kabuğundan elde edilen fenolik ekstrakt ile tıbbi bir bitki olan dağ çayından (Sideritis congesta) distile edilen esansiyel yağ, doğal bir biyopolimer olan kitosan matrisine entegre edilerek aktif yenilebilir kaplamalar geliştirilmiştir. Geliştirilen aktif kaplamalar, Türkiye’nin geleneksel lezzetlerinden biri olan İzmir Tulum peynirlerinin muhafazası sürecine dahil edilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında hazırlanan %2’lik kitosan film çözeltilerine, farklı konsantrasyonlarda fındık kabuğu ekstraktı (%2,5, %5 ve %10) ve dağ çayı esansiyel yağı (%0,25, %0,50 ve %1) ilave edilerek aktif filmler üretilmiştir. Geliştirilen bu filmlerin optimum katkı oranlarını belirlemek amacıyla detaylı film karakterizasyon analizleri (kalınlık, suda çözünürlük, CIE Lab* renk, ışık geçirgenliği ve opaklık, kopma mukavemeti, kopma anında uzama, toplam fenolik madde miktarı, DPPH ve ABTS antioksidan aktivite, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR)) gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon bulgularına göre en yüksek biyoaktif performansı ve UV bariyer özelliğini gösteren %10 fındık kabuğu ekstraktı ve %1 dağ çayı esansiyel yağı ilaveli formülasyonlar optimum kaplama materyali olarak seçilmiştir. Araştırmanın ikinci aşamasında peynir örnekleri kontrol, sadece kitosan, optimum oranda fındık kabuğu ekstraktı ilaveli kitosan, optimum oranda dağ çayı esansiyel yağı ilaveli kitosan ve kitosan kaplı vakum ambalajlanan gruplara ayrılarak 90 gün boyunca soğuk hava koşullarında (+4 °C) depolanmıştır. Depolama süresince örneklerin fizikokimyasal, mikrobiyolojik, dokusal ve duyusal özelliklerinde meydana gelen değişimler incelenmiştir. Çalışma sonucunda, kitosan bazlı yenilebilir kaplamaların ve vakum ambalaj uygulamasının peynir yüzeyinde etkili bir nem bariyeri oluşturarak ağırlık kaybını en aza indirdiği, peynirin karakteristik renk stabilitesi ile yapısal bütünlüğünü enzimatik zayıflamalara karşı başarıyla koruduğu belirlenmiştir. Ekstrakt ve esansiyel yağ ilaveli kitosan kaplamaların gösterdiği güçlü antimikrobiyal ve antioksidan bariyer özelliği sayesinde peynir yüzeyindeki mikrobiyal gelişim kontrol altına alınmış, buna bağlı olarak proteolitik ve lipolitik enzim aktiviteleri yavaşlatılarak peynir matrisinde serbest amino asit ile serbest yağ asidi birikimi kısıtlanmıştır. Mikrobiyal gelişim ve proteolitik aktivite ile paralel olarak insan sağlığını tehdit eden biyojen amin birikimi, peynirin başlangıç tuz konsantrasyonu ve ambalajlama tekniğine göre değişmektedir. Koruyucu katman içermeyen tuzlu kontrol grubunda, yüksek tuzluluğun yarattığı ozmotik stres serbest amino asit birikimi hızlandırmış, 60. günde 903,76 mg/kg ile toksisite sınırını (900 mg/kg) aşmış, 90. günde 1229,72 mg/kg’a ulaşarak ürün güvenilirliğini yitirmiştir. Aynı tuzlulukta aktif kaplama ve vakum uygulanan tuzlu peynirlerde aşırı artış engellenmiş, biyojen amin miktarı 90. günde 600,41-835,10 mg/kg aralığında kalmıştır. Kaplamasız az tuzlu kontrol grubunda ise, ozmotik stresin hafiflemesiyle dekarboksilaz aktivitesi azalarak 90. günde 598,92 mg/kg ile tuzlu kontrolden düşük kalmıştır. Dekarboksilasyonun baskılandığı az tuzlu kaplamalı gruplarda 90. günde 290,44-404,90 mg/kg toplam biyojen amin miktarı tespit edilmiştir. Duyusal analiz değerlendirmelerinde, peynirin kendine has duyusal profilinin korunduğu ve panelistlerden yüksek genel kabul puanları aldığı saptanmıştır. Sonuç olarak, tüm analiz verileri değerlendirildiğinde, fındık kabuğu ekstraktı ve dağ çayı esansiyel yağı ile zenginleştirilmiş kitosan kaplamalar ile vakum ambalaj kombinasyonlarının peynirlerde kalite kayıplarını azalttığı, toksikolojik sağlık risklerini engellediği ve depolama stabilitesini önemli ölçüde koruduğu tespit edilmiştir.

In this thesis study, active edible coatings were developed by integrating a phenolic extract obtained from hazelnut shells an agricultural waste and industrial byproduct and an essential oil distilled from mountain tea (Sideritis congesta), a medicinal plant, into a chitosan matrix, a natural biopolymer. The developed active coatings were incorporated into the preservation process of İzmir Tulum cheese, one of Turkey's traditional delicacies. In the first phase of the study, active films were produced by adding hazelnut shell extract (2.5%, 5%, and 10%) and mountain tea essential oil (0.25%, 0.50%, and 1%) at various concentrations to the prepared 2% chitosan film solutions. To determine the optimal addition ratios of these films, detailed film characterization analyses were carried out (thickness, water solubility, CIE Lab* colour, light transmittance and opacity, tensile strength, elongation at break, total phenolic content, DPPH and ABTS antioxidant activity, scanning electron microscopy (SEM), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR)). Based on the characterization results, the formulations containing 10% hazelnut shell extract and 1% mountain tea essential oil, which exhibited the highest bioactive performance and UV-barrier properties, were selected as the optimal coating material. In the second phase of the study, cheese samples were divided into groups control, chitosan alone, chitosan with an optimal amount of hazelnut shell extract, chitosan with an optimal amount of mountain tea essential oil, and chitosan-coated vacuum-packaged samples and stored under refrigerated conditions (+4 °C) for 90 days. Changes occurring in the physicochemical, microbiological, textural, and sensory properties of the samples were examined during the storage period. As a result of the study, it was determined that the chitosan-based edible coatings and vacuum packaging formed an effective moisture barrier on the cheese surface, minimizing weight loss and successfully preserving the cheese's characteristic colour stability and structural integrity against enzymatic weakening. Owing to the strong antimicrobial and antioxidant barrier properties exhibited by the chitosan coatings containing extract and essential oil, microbial growth on the cheese surface was brought under control; accordingly, proteolytic and lipolytic enzyme activities were slowed, limiting the accumulation of free amino acids and free fatty acids in the cheese matrix. The accumulation of biogenic amines, which pose a threat to human health, varied depending on the initial salt concentration and packaging method of the cheese, in parallel with microbial growth and proteolytic activity. In the salted control group without a protective coating, the osmotic stress created by high salinity accelerated free amino acid accumulation; it exceeded the toxicity limit (900 mg/kg) at 903.76 mg/kg on day 60 and reached 1229.72 mg/kg on day 90, thereby losing product safety. In the salted cheeses with active coating and vacuum application at the same salinity, the excessive increase was prevented, and the biogenic amine content remained within the range of 600.41-835.10 mg/kg on day 90. In the uncoated low-salt control group, on the other hand, as the osmotic stress eased, decarboxylase activity decreased, remaining lower than the salted control at 598.92 mg/kg on day 90. In the low-salt coated groups, in which decarboxylation was suppressed, a total biogenic amine content of 290.44-404.90 mg/kg was determined on day 90. Sensory analysis evaluations revealed that the cheese retained its distinctive sensory profile and received high overall acceptance scores from the panellists. In conclusion, upon evaluation of all analytical data, it was determined that the combinations of chitosan coatings enriched with hazelnut shell extract and mountain tea essential oil together with vacuum packaging reduced quality losses in the cheeses, prevented toxicological health risks, and significantly preserved storage stability.