IV ÖZET Havuç suyu üretiminde total sıvılaştırma yöntemi uygulaması ve diğer bazı farklı teknikler üzerinde araştırmalar konulu bu çalışma, sebze sularının üretimine yönelik teknolojik ve ekonomik bir katkı sağlaması amacıyla planlanmıştır. Bu araştırma ile havuç suyu üretim tekniğinin geliştirilmesi, total sıvılaştırma yöntemi kullanılarak verimliliğin arttınlması, total sıvılaştıncı enzimin değişik matriksler üzerine immobilizasyonu ile bu tekniğin' pratikte uygulanabilir hale getirilmesi amaçlanmıştır. Sebze suyu üretiminde ve muhafazasında geliştirilmiş ve yaygın bir teknoloji olmamasına rağmen, son yıllarda bu konu üzerinde çalışmalar yoğunlaşmıştır. Sebze sularının muhafazası, düşük asitlik değeri ile birlikte çürüme etmenleri ve sporlu bakteri yüklerinin fazla olması nedeniyle zordur. Bu araştırma kapsamında, havuç mayşesinin asitliği sitrik asit eklenmesi yada laktoferment yöntemi uygulaması ile mayşe enzimasyonu ve pastörizasyon için uygun olan pH 4.5 değerine ayarlanmıştır. Laktoferment yöntemi ile sebze mayşesinin seçilen starter kültür tarafından kontrollü fermentasyonu sağlanmıştır. Bu aşamada daha önceki çalışmalarda ortama kısa sürede hakim olup, iyi bir pH düşüşü sağladığı belirlenen homofermentatif Lplantarum RSKK 1062 susu kullanılmıştır. Bu amaçla farklı konsantrasyonlarda Lplantarum kültürü (3x1 05, 3x1 06, 3x1 07 CFU/g) havuç mayşesine eklenmiş, 35°C'de 16 saat inkübasyona bırakılan havuç mayşelerinin analitik ve duyusal özellikleri karşılaştırılarak, laktik asit fermentasyonu için optimum başlangıç mikroorganizma konsantrasyonu bulunmuştur. Bu aşamada 3x1 05 CFU/g Lplantarum başlangıç konsantrasyonu seçilmiştir. Havuç mayşesi ortamına 3x1 05 CFU/g başlangıç konsantrasyonunda eklenen Lplantarum kültürünün gelişme kinetiği Modifiye Gompertz Eşitliği kullanılarak incelenmiştir. Lplantanım kültürünün havuç mayşesi ortamındaki mikrobiyal gelişim eğrisinden lag süresi 2.12 saat, spesifik gelişim hızı ise (n^x) 0.75 saat`1 olarak belirlenmiştir. 35°C inkübasyon sıcaklığında, 26 saat inkübasyon süresi sonunda, havuç mayşesinde asilliğin (laktik asit cinsinden), 6.83 + 0.05 g/L düzeyinde gelişerek, pH'nın 3.86 seviyesine kadar düştüğü ve mikroorganizmanın sahip olduğu pektolitik aktivite nedeniyle havuç mayşesi viskozitesinde % 30 oranında azalma meydana geldiği saptanmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, total sıvılaştırma yönteminin havuç suyu verimi ve analitik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu amaçla kullanılan Pectinex UltraSP-L pektolitik enzim preparatının geri kazanılmasının ve tekrar kullanımının sağlanması amacıyla, enzim preparatı değişik polimer matrikslere immobilize edilmiştir. İmmobilizasyonun kolay ve rejenerasyonun mümkün olması nedeniyle Dowex Marathon WBA iyon değiştirici reçine ve reaksiyon ortamında stabil kalabilen stiren divinil benzen (St-DVB) kopolimeri uygun taşıyıcı matriksler olarak seçilmiştir. immobilize ve serbest enzimin aktivite ve stabilite çalışmalan pektin içeren model sistemlerde ve havuç mayşesi ortamında yürütülmüştür. Serbest enzim aktivitesi 0.0250 % pektin (w/v)/% enzim (v/v)xsn, Michaelis-Menten sabiti (Km değeri) 1.1370 % pektin (wAr), maksimum reaksiyon hızı (Vmax) ise 0.0046 % pektin (w/v)/% enzim (v/v)xsn olarak saptanmıştır. Dowex Marathon WBA yüzeyine immobilize edilen enzime ait Km değeri 2.1720 %pektin (w/v), V^ değeri ise 9.1x 10`3 % pektin (w/v)/% enzim (v/v)*sn olarak belirlenmiştir, immobilize enzimde 9 denemeden sonra görülen aktivite kaybı % 20 olarak gerçekleşmiştir. Stiren divinil benzen (St-DVB) kopolimeri partiküllerine immobilize edilen enzime ait Vm» değeri 6.6x1 0`3 % pektin (w/v)/% enzim (v/v)xsn ve ^ değeri ise 2.3760 % pektin (w/v) düzeyinde tesbit edilmiştir, immobilize enzim aktivitesinin oldukça stabil, 8 deneme sonrası aktivite kaybının % 8.04 düzeyinde olduğu bulunmuştur. Çalışmanın üçüncü aşamasında, serbest ve immobilize enzim kullanımının havuç suyu verimi, kimyasal ve duyusal özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Enzimasyon ile mayşenin pH ve viskozite değerlerinde azalma görülürken, polisakkaritlerin parçalanması ile verim ve kuru madde içeriğinde artış saptanmıştır. Herhangi bir işlem görmeyen havuç suyu verimi % 59.90 ± 0.81 düzeyinde belirlenirken, haşlama işleminin etkisiyle havuç suyu veriminde artış ortalama % 28.12 düzeyinde olmuştur. Sitrik asit ve laktoferment yöntemleri ile üretilen ve enzim uygulaması yapılmayan havuç suyu örneklerinde ise sırasıyla verim değerleri, % 83.33 + 0.48 ve % 84.54 ± 0.64 olarak tesbit edilmiştir. Sitrik asit ve laktoferment yöntemleri ile üretilen havuç mayşelerine serbest enzim uygulaması ile sırasıyla, % 7.85 ve % 6.47; Dowex Marathon WBA reçinesine immobilize pektolitik enzim uygulaması ile % 4.77 ve % 6.25; stiren divinil benzen (St-DVB) kopolimeri yüzeyine immobilize uygulaması ile ise % 4.02 ve % 6.00 oranında verim artışları olduğu belirlenmiştir. Havuca uygulanan presleme işlemi ile havuç suyuna geçen p-karoten düzeyinin 108.65 ± 0.24 mg/L, posada kalan miktarın ise 82.73 ± 0.20 mg/kg olduğuVI bulunmuştur. İncelenen fermente ürünlerde p-karoten miktarının daha yüksek olduğu, p-karoten ekstraksiyonu üzerine laktik asit fermentasyonunun etkisinin bulunduğu saptanmıştır. Havuç mayşesine serbest enzim uygulaması ile birlikte kuru ağırlık üzerinden ortalama % 16.68 oranında p-karoten artışı saptanmıştır. Çalışma, sitrik asit ve laktoferment yöntemi ile üretilen ürünlerin p-karoten içerikleri, kimyasal ve duyusal özellikleri üzerine 6 ay süreyle oda sıcaklığında depolama etkisinin incelenmesiyle sonlandınlmıştır. Depolama ile p-karoten kaybı üzerine farklı işleme yönteminin etkisinin bulunmadığı ancak depolama süresinin önemli olduğu belirlenmiştir. Duyusal testlerde panelistler tarafından viskozitesi, tatlılığı yüksek olan örneklerin seçilmesi, göreceli olarak yüksek verim artışına sebep olan serbest enzim ve immobilize reçine kullanılarak üretilen örneklerin tercih edilmemesi, artan verim ile birlikte oluşan galakturonik asitin havuç suyu tadını olumsuz etkilediğini göstermektedir. Ekonomik yönden avantajlı yüksek verimli örnekler yerine enzim kullanılmadan üretilen yada orta düzeyde verim artışına neden olan immobilize enzim kullanımının daha avantajlı olduğu belirlenmiştir. Anahtar kelimeler. laktoferment, sitrik asit, total sıvılaştırma, p-karoten, havuç suyu, immobilizasyon, pektolitik enzimler, verim. vıı ABSTRACT Researches on the production of carrot juices by total liquefaction and other related techniques are the main subjects of this investigation and it was planned to make a contribution to the production of carrot juices with the technological and economical aspects. With this research, the improvement of the carrot juice production technique, economizing the juice yield by using total liquefaction technique, immobilization of the total liquefaction enzyme on different matrixes and the use of this technique on industrial manner were aimed. Although the production and preservation of the carrot juice technology have not been improved and not prevalent, an intensive work has been carried out on this subject recently. It's difficult to preserve vegetable juices because of low acidity and high concentration of spoilage and spore forming bacteria. In the scope of this research, the acidity of the carrot mash was adjusted by the addition of citric acid or lactofermentation method to an appropriate pH degree of pH 4.5 for the mash enzymation and the pasteurization of the carrot juice. With the lactofermentation process, a controlled fermentation of the carrot mash was obtained by using a certain starter culture. Lactobacillus plantarum RSKK 1062 was used to obtain homofermentative fermentation with the production of DL-lactate, which was declared as the fast predominating, high acid producing bacteria from the previous researches. For that purpose, L plantarum culture with the initial concentrations of, 3x105, 3x106, 3x107 CFU/g were inoculated onto carrot puree and incubated at the 35°C for 16 hours and by comparing the analytical and sensorial properties of the products, the optimum initial concentration of the bacteria was found. In this stage, 3x105CFU/ g Lplantarum concentration was selected. The growth kinetics of Lplantarum with the initial concentration of 3x10s CFU/g on the carrot mash medium were investigated by using the Modified Gompertz Equation. From the growth curve of the Lplantarum culture in carrot mash, the specific growth rate (umax) and lag phase lengths were found as 2.12 hour and 0.75 hour`1, respectively. After incubation at 35°C for 16 hours, the acidity of the carrot mash (given as lactic acid) increased to 6.83 ± 0.05 g/L, pH decreased to 3.86 and the viscosity of the carrot mash was reduced by 30 % with the help of the pectolytic activity of the microorganism. In the second part of the study, the effect of total liquefaction technique on the yield and the analytic properties of the fermented carrot juices were determined. In ordervuı to recover and reuse, the Pectinex Ultra SP-L pectolytic enzyme preparation was immobilized on the surface of different polymer matrixes. Because of the ease and regeneration possibilities Dowex Marathon WBA ion exchange resin particles, and the capability of being stable at the reaction medium, styrene divinyl benzene copolymer particles (St-DVB) were chosen as immobilization matrixes. The activity and stability studies of the immobilized enzymes were carried out in model system and in fermented carrot mash media. For the free pectolytic enzyme, Michaelis-Menten constant (Km) and the maximum reaction rate (Vmax) were found as 1.1370 pectin % (w/v) and 0.0046 pectin % (w/v)/enzyme % (v/v).s, respectively. The Michaelis-Menten constant (Km) and the maximum reaction rate (Vmax) of the immobilized enzymes on the Dowex Marathon WBA surfaces were found as 2.3760 pectin % (w/v) and 6.6x10`3 pectin % (w/v)/enzyme % (v/v).s, respectively. After 9 batches the activity loss of the immobilized pectinase was 20%. The Michaelis-Menten constant (Km) and the maximum reaction rate (Vmax) of the immobilized enzymes on the Styrene divinyl benzene copolymer particles were found as 2.1720 pectin % (w/v) and 9.1 x10`3 pectin % (w/v)/enzyme % (v/v).s, respectively. After 8 batches the activity loss of the immobilized pectinase was 8.04 %. In the third part of the study, the effect of free and immobilized enzymes on the yield, chemical and sensorial properties of carrot juices were investigated. With the enzymation, the pH and the viscosity values of the mash were decreased while the yield and soluble solid content were increased by the decomposition of the polysaccharides. While the non-treated carrot juice yield was found as % 59.90 ± 0.81, after boiling treatment the yield was found to be increased by % 28.12. Without enzymation, the carrot juice yields obtained by citric acid and lactofermentation methods were % 83.33 ± 0.48 and % 84.54 ± 0.64, respectively. The yield increases for the free enzyme treated and either citric acid added or lactofermentation treated carrot mashes were found as % 7.85 and % 6.47; and for the immobilized enzyme treated onto Dowex Marathon WBA samples as % 4.77 and % 6.25; and for the immobilized enzyme onto styrene divinyl benzene treated samples as % 4.02 and % 6.00, respectively. After pressing the carrot mash, the p-carotene extraction to the carrot juice was found to be 108.65 ± 0.24 mg/L while p-carotene concentration of the remaining partIX was found as and 82.73 ± 0.20 mg/kg, respectively, p-carotene concentration was found to be higher in fermented carrot juice products, thus lactic acid fermentation found to be positively effective for the p-carotene extraction from the carrot mash. After free enzyme treatment of the carrot mash, the p-carotene extraction was found to increase by % 16.68. The project was completed with the determination of the storage effect on the chemical and sensorial properties of the products after 6 months storage at room temperature. While the production methods did not affect the p-carotene degradation, the storage period was found to be effective. During organoleptic analysis, the panelists were chosen the more viscous and sweet carrot juice. This indicates that the yield increment with the formation of galacturonic acid were adversely affected the carrot juice taste. Instead of the economically feasible higher yields, medium yield increment or the carrot juices produced without enzymation were found to have more advantageous. Key words: lactofermentation, citric acid, total liquefaction, p-carotene, carrot juice, immobilization, pectolytic enzymes, yield. 147