Süne ve kımıl zararına uğramış buğdaylarda proteaz enzimi inaktivasyonunda ultrasonik ses dalgalarının kullanım imkanları

Abstract

Tahılların özellikle de buğdayların en önemli zararlıları Eurygaster spp. (süne) ve Aelia spp. (kımıl) cinslerine ait kalkan kanatlı böceklerdir. Bu böcekler insanlık için en stratejik ürün olan buğday başta olmak üzere tahıllarda çok önemli verim ve kalite kayıplarına neden olmaktadırlar. Türkiye'nin 20 milyon ton kadar olan yıllık buğday üretimi süne ve kımıl zararı nedeni ile yıldan yıla önemli verim ve kalite kayıplarına uğramaktadır. Süne zararı sonucu fiziksel özelliklerinde önemli bir farklılaşma olmayan emgili buğday taneleri öğütme öncesi temizleme ve yıkama işlemleri ile sağlam tanelerden etkili bir şekilde ayrılamamakta ve son ürün kalitesi üzerine olumsuz etki yapmaktadır. Süne emgi zararlı buğday tanelerinin unları, özellikle proteolitik enzimler olmak üzere içerdikleri süne kaynaklı enzimler nedeniyle son ürüne işleme sırasında sağlam tanelerden elde edilen unların da teknolojik kalitesini düşürmektedir. Ultrasonik ses dalgaları birçok alanda olduğu gibi gıda alanında da enzimleri inaktive etmek için güvenle kullanılabilen bir tekniktir. Ultrasonik ses dalgaları ortamda boylamsal olarak ilerler ve farklı frekans ve dalga boyunda farklı mekanik, fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal etkilere neden olurlar. Bu araştırmada süne emgili buğday tanelerine farklı güçlerde ve sürelerde ultrasonik ses dalgaları uygulayarak, taneye göre daha yumuşak olan emgi bölgesinde süneden kaynaklanan proteolitik enzimlerin inaktive edilme imkanlarının araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla 96 W gücündeki ultrasonikasyon sistemi ile sağlam ve süne emgili buğday taneleri faklı güçlerde (%25, %50, %75 ve %100) ve farklı sürelerde (0, 4, 8 ve 12 dakika) su içerisinde muamele edilmiştir. Muamelenin etkinliğini belirlemek için örnek unlarında renk, düşme sayısı, sedimantasyon, yaş ve kuru öz, gluten indeks, toplam serbest amino asit ve GC-MS ile serbest prolin ve glutamik asit amino asitlerinin miktar analizleri yapılmıştır. Farklı güç ve sürelerde ultrasonik uygulamaların; örneklerin L*, a* ve b* renk değerlerini (54.14, 7.95 ve 15.68), düşme sayılarını (323 saniye) ve normal ve beklemeli gluten indeks değerlerini (91.10 ve 51.75) istatiksel olarak önemli seviyede etkilemediği (p>0.05) tespit edilmiştir. Ultrasonik uygulamada sürenin artışına bağlı olarak emgi zararlı tanelerin yaş ve kuru öz miktarları ile beklemeli sedimantasyon değerlerinin istatiksel olarak önemli seviyede (p<0.01; p<0.05) arttığı ve bu artışların 12 dakika süren uygulamada yaş öz için %8.7, kuru öz için %6.6 ve sedimantasyon değeri için %7.5 olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca ultrasonik uygulamada süre artışına bağlı olarak emgi zararlı tanelerin serbest prolin ve glutamik asit içeriği değerlerinin istatiksel olarak önemli seviyede azaldığı (p<0.05) ve bu azalışların 12 dakika süren uygulamada prolin için %21.5, glutamik asit için %29.5 olduğu tespit edilmiştir. Farklı güçlerde gerçekleştirilen ultrasonik uygulama, örneklerin hem normal hem de beklemeli toplam serbest amino asit içeriğini azaltmış olup, bu azalışların normal analizde %28.5 ve beklemeli analizde ise %10.7 olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak; ultrasonik uygulamanın süne emgili buğday tanelerinin proteolik aktivitesini istatiksel olarak önemli seviyede (p<0.01; p<0.05) azaltıcı bir etkiye sahip olduğu yaş öz, kuru öz, beklemeli sedimantasyon, toplam serbest amino asit ve serbest prolin ve glutamik asit analizleri ile tespit edilmiştir. Ayrıca araştırmada tanenin süne emgi zarar bölgesinde protein matriksin süne kaynaklı proteolitik enzimlerce hidrolize edildiği ve nişasta granüllerinin lokalize bir şekilde görünür bir hale geldiği de taramalı elektron mikroskobu ile belirlenmiştir.