Hidrotermal İşlemlerin Karabuğday Nişastasının Fizikokimyasal Özellikleri Ve Dirençli Nişasta Miktarı Üzerindeki Etkisi

Abstract

Geçmişi çok eskilere dayanan, Orta Asya kökenli bir bitki olan karabuğday kuzukulağıgiller (Polygonaceae) familyasından Fagopyrium cinsine ait tek yıllık bir bitkidir. Buğday, arpa, pirinç gibi tahıllarla hem benzerlik hem de farklılık gösterdiği için tahıl benzeri olarak adlandırılmıştır. Karabuğday yüksek besleyici değere sahip olup beslenmemiz için gerekli temel gıda bileşenlerini içeren önemli bir kaynaktır. Bu çalışmada kullanılan karabuğday yerel bir firmadan temin edilmiş ve öğütülerek un haline getirilmiştir. Karabuğdaydan izole edilen nişasta, ısı-nem uygulaması (HMT) ve tavlama (ANN) işlemleriyle modifiye edilmiştir. İşlem görmüş nişastaların özelliklerindeki değişimleri tespit etmek amacıyla doğal nişasta kontrol olarak kullanılmıştır. Uygulanan işlemlerin nişastanın sindirilebilirliği üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Ayrıca elde edilen nişastaların çözünürlükleri, su tutma, yağ tutma, emülsiyon oluşturma ve şişme kapasiteleri ile sinerezis ve bulanıklık oranları da incelenmiştir. Uygulanan hidrotermal işlemlerin nişastanın X-ışını difraksiyon desenleri, termal, vizkozite ve morfolojik özellikleri üzerinde meydana getirdiği değişimler değerlendirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında karabuğday ve doğal nişastaya temel kompozisyon analizleri uygulanmıştır. Bu aşamada belirlenen toplam nem miktarları karabuğday ve doğal nişasta için sırasıyla; %12,09-%12,48; kül miktarları kuru maddede % 1,83-%0,24; protein miktarları %10,37-%1,78; yağ miktarları %2,41-%0,36; toplam nişasta miktarları %63,78-%81,81 olarak belirlenmiştir. Karabuğday nişastası ve işlem görmüş nişastaların dirençli nişasta (DN), sindirilebilen nişasta ve toplam nişasta oranları arasında istatistiksel açıdan önemli derecede farklılık olduğu belirlenmiştir (p0,05). Karabuğdayın DN içeriği %1,33 olarak tespit edilmiş ve bu değerin diğer tahılların DN içeriği ile benzer olduğu saptanmıştır. HMT ve ANN işlemleri nişastanın çözünürlüğünde, su tutma ve şişme kapasitelerinde istatistiksel olarak önemli düzeyde azalışa neden olmuştur (p0,05). Su tutma kapasitelerine bakıldığında ise; HMT nişastasının su tutma kapasitesinin ANN nişastasından daha düşük olduğu görülmektedir (p0,05). Yağ tutma ve emülsiyon kapasitesi en yüksek olan örneğin doğal karabuğday nişastası olduğu saptanmıştır. HMT nişastasıyla doğal nişasta arasında yağ tutma kapasitesi açısından istatistiksel olarak önemli bir fark olmadığı (p>0,05), emülsiyon kapasitesi açısından ise aralarındaki farkın önemli olduğu tespit edilmiştir (p0,05). İşlem görmüş nişastalar kendi aralarında karşılaştırıldığında; HMT nişastasının yağ tutma kapasitesi ANN nişastasından daha yüksekken, emülsiyon kapasitesi daha düşüktür. Çalışma kapsamında doğal nişastaya uygulanan HMT ve ANN işlemleri nişastanın jelatinizasyon sıcaklıklarını arttırırken, jelatinizasyon entalpilerini ise düşürmüştür. En yüksek jelatinizasyon sıcaklığına sahip olan örnek HMT işlemi uygulanan nişastadır. Jelatinizasyon entalpisi en yüksek olan örnek ise doğal nişastadır. HMT işlemi nişastanın jelatinizasyon sıcaklığını arttırmış, jelatinizasyon entalpisini düşürmüş, jelatinizasyon sıcaklık aralığını (Tc-T0) ise az miktarda daraltmıştır. ANN işlemi de nişasta üzerinde HMT işlemiyle benzer etkiyi yapmıştır. ANN işlemi uygulanmış nişastaların jelatinizasyon sıcaklıkları artarken, jelatinizasyon entalpisi azalmış, ancak jelatinizasyon sıcaklık aralığı (Tc-T0) genişlemiştir. Uygulanan HMT ve ANN işlemlerinin nişastaların maksimum ve son vizkozitelerini istatistiksel açıdan önemli düzeylerde azalttığı belirlenmiştir (p

Buckwheat, the annual plant, has arised and been widely consumed in Central Asia region for ages. It belongs to Polygonaceae family and Fagopyrium genus. Buckwheat named as pseudocereal due to its similarities and differences from cereals like wheat, barley and rice. Buckwheat is known as an important source of carbohydrate, protein, lipid, vitamin, dietary fiber and minerals. Because of its high nutritious value, it seems to be a good source of food components. The buckwheat used in this study was obtained from local market and it was milled and sieved. Native buckwheat starch has been either modified with heat-moisture treatment or annealed after starch has been isolated. Native buckwheat starch was used as control for determining the effects of hydrothermal treatments on starch properties. Effects of hydrothermal treatment on digestibility of starch were also investigated. In addition, solubility, water absorption and fat binding capacities, swelling power, emulsifying capacity, syneresis and turbidity of starch samples were evaluated. The impact of hydrothermal treatments on pasting, morphological, thermal properties and X-ray diffraction patterns were also investigated. Firstly, basic compositions of samples were determined. According to this evaluations, total moisture contents of buckwheat and native starch were found as 12,09% and 12,48%; ash contents as 1,83% and 0,24%; protein contents as 10,37% and 1,78%; lipid contents as 2,41% and 0,36%; total starch contents as 63,78% and 81,81%, respectively. Resistant, digestible and total starch contents of native and treated starches were found significantly different from each other (p0,05). Hydrothermally treated starches have lower calorific value than native starch due to has higher resistant and slowly digestible starch content than native buckwheat starch, so that these samples may be used for diabetic food formulations. RS content of buckwheat was 1,33% and this value was similar to that of other cereals. HMT and ANN treatments significantly reduced solubility, water binding capacity and swelling power of starches (p0,05) while water absorption capacity of HMT starch was lower than that of ANN starch (p0,05). The highest fat binding and emulsifying capacities were determined for native buckwheat starch when compared to treated starches. Fat binding capacity of heat moisture treated starch was not different than native starch (p>0,05), while the emulsifying capacity of starches were significantly different from each other (p0,05). Fat binding capacity of heat treated starch was higher than ANN treated starch while emulsifying capacity was lower. Fat binding property is a measurement of emulsifying capacity of starch. Starch was granular form so not acted as an emulsifying agent. Starch may affect the emulsifying property of proteins. HMT and ANN increased gelatinization temperature while gelatinization enthalpy of the starhes were reduced. The highest gelatinization temperature were determined for HMT treated starch. Gelatinization temperature range narrowed with HMT treatment while broadened with ANN treatment. Starch granules reorganizated during hydrothermal treatment and interactions between amylose-amylose or amylose-amylopectin increased. Crystallites formed, which has hard structure limited swelling of granule so that gelatinization of starch delayed and gelatinization temperature increased. At the same time hydrothermal treatments reduced pasting viscosity significantly (p