Idesia polycarpa ham yağı bazlı yüksek iç fazlı emülsiyon (IPCO-HIPE), yağ fazının emülsiyon hacminin çok büyük bölümünü oluşturduğu ve bu çalışmada ovalbumin–tannik asit–ksantan gam (OVA–TA–XG) kompleksleriyle stabilize edilen yapılandırılmış bir yağ sistemidir. Araştırmacılar, çoklu doymamış yağ asitlerince zengin fakat oksidasyona hassas Idesia polycarpa ham yağını (Idesia polycarpa crude oil, IPCO) daha kararlı bir yarı-katı sisteme dönüştürmek ve bu sistemi bisküvide tereyağı veya shortening'in kısmi ikamesi olarak değerlendirmek amacıyla %75 hacimsel yağ fazına sahip HIPE'ler geliştirmiştir.

Çalışmanın tasarımında OVA ile tannik asidin (TA) kütle oranı 1:10'da sabit tutulmuş, ksantan gam (XG) ve OVA–TA kompleks konsantrasyonları değiştirilmiştir. Moleküler docking, FTIR, X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskopisi (SEM), temas açısı, optik mikroskopi, konfokal lazer taramalı mikroskopi (CLSM), santrifüj yağ tutma, emülsifiye aktivite ve stabilite indeksleri, dinamik ve sürekli kayma reolojisi, depolama–ısı–donma/çözünme testleri ve hızlandırılmış oksidasyon deneyleri birlikte kullanılmıştır.

Kaynakta bisküvi uygulaması için seçilen formülasyon 2,5% w/v OVA–TA ve 0,6% w/v XG olarak adlandırılmıştır. Bu sistem için ortalama damlacık boyutu 3,314 µm, santrifüj altında yağ tutma %99,29, seyreltme sonrasında ölçülen yardımcı emülsifiye aktivite indeksi (EAI) 49,91 m²/g ve yardımcı emülsifiye stabilite indeksi (ESI) %99,69 olarak raporlanmıştır. Buradaki %99,69 değeri bütün HIPE sisteminin her koşuldaki “genel stabilite yüzdesi” değildir; kaynak EAI ve ESI'yi seyreltme sonrasında ölçülen yardımcı göstergeler olarak tanımlar.

Bisküvi deneyinde seçilmiş HIPE ile tereyağının %25'i veya shortening'in yaklaşık %50'si kütle bazında değiştirildiğinde tekstür özellikleri kontrol örneklerine görece yakın kalabilmiştir. Daha yüksek ikame seviyelerinde özellikle tereyağı serisinde ve %75 shortening ikamesinde yapı daha fazla bozulmuştur. GC–MS analizi, IPCO-HIPE oranı yükseldikçe bisküvideki göreli palmitik asit (C16:0) payının düştüğünü, linoleik asit (C18:2n6c) payının ise yükseldiğini göstermiştir. Ancak iç standart kullanılmadığından bu sonuçlar mutlak yağ asidi konsantrasyonları değil, pik alanı normalizasyonuna dayalı göreli/semi-kantitatif bileşimlerdir.

Çalışma IPCO-HIPE'lerin oksidasyonu geciktirebildiğini ve belirli oranlarda katı yağ ikamesi sağlayabildiğini desteklemektedir. Buna karşılık araştırma insan sağlığı sonucu, klinik kardiyovasküler yarar, tüketici kabulü veya bisküvinin ticari raf ömrünü test etmemiştir. Ayrıca TA:OVA oranı sabit tutulduğu, OVA-only, OVA–XG ve OVA–TA kontrolleri bulunmadığı ve doğrudan arayüzey ölçümleri yapılmadığı için OVA, TA ve XG'nin bireysel mekanistik katkıları kesin olarak ayrıştırılamaz.

Araştırmanın temel problemi

Tereyağı ve shortening gibi katı yağlar bisküvi üretiminde yalnız yağ kaynağı değildir. Hamurun plastikliği, yağlama, hava tutma, “shortening” etkisi, tabakalanma ve son ürün dokusunun oluşmasında fiziksel görev üstlenirler. Bu nedenle katı yağı yalnız sıvı bir bitkisel yağ ile değiştirmek besinsel yağ profilini değiştirebilse bile hamurun işlenebilirliğini ve bisküvinin tekstürünü bozabilir.

Bu problemin temelinde iki farklı özellik grubunun aynı anda korunması gerekir: yağ sisteminin besinsel bileşimi ve katı yağın teknolojik işlevi. Idesia polycarpa tohumu yağında çoklu doymamış yağ asidi oranı yüksektir ve linoleik asit baskın bileşendir; ancak yüksek doymamışlık derecesi yağı oksidasyona da hassas hale getirir. Dolayısıyla araştırmacılar sıvı IPCO'yu doğrudan hamura eklemek yerine, yağı yoğun bir emülsiyon ağı içinde yapılandırmayı seçmiştir.

Yüksek İç Fazlı Emülsiyon (HIPE) Nedir ve Bu Çalışmada Neden Kullanılmıştır?

Yüksek iç fazlı emülsiyon (high-internal-phase emulsion, HIPE), iç faz hacim fraksiyonunun genellikle %74'ün üzerinde olduğu, damlacıkların birbirine çok yakın paketlendiği ve bu nedenle sıradan akışkan emülsiyonlardan daha yoğun, yarı-katı veya jel benzeri davranabilen bir emülsiyon sistemidir. Bu çalışmada yağ fazı hacim fraksiyonu \(\phi=0.75\), yani %75 olarak ayarlanmış; amaç sıvı IPCO'yu yoğun damlacık ağı içinde immobilize ederek katı yağ benzeri işlev kazandırmak ve aynı zamanda oksidasyona karşı korumaktır.

HIPE ile oleogel aynı şey değildir

Oleogeller sıvı yağı bir kristal, polimer veya başka yapılandırıcı ağ içinde jel haline getirirken HIPE'ler yüksek miktardaki yağ damlacıklarını sürekli faz ve arayüzey yapısı içinde sıkıca paketleyerek yarı-katı özellik oluşturur. Bu çalışmada HIPE yaklaşımı, yüksek miktarda yapılandırıcı madde gereksinimini azaltabilmesi ve su fazı üzerinden tekstür ile kalori yoğunluğunun ayarlanmasına daha fazla olanak verebilmesi nedeniyle tercih edilmiştir.

Idesia polycarpa ham yağı nedir?

Idesia polycarpa Maxim., Doğu Asya kökenli odunsu bir bitkidir. Kaynak literatür bilgisinde meyvelerin yağ içeriğinin yetiştirme koşullarına bağlı olarak %26,26–43,6 arasında bildirilebildiği, yağın çoklu doymamış yağ asitlerince zengin olduğu belirtilmektedir. Çalışmada kullanılan ham yağ doğrudan araştırma için hazırlanan tohum yağından elde edilmiştir.

Taze Idesia polycarpa tohumları seçilmiş, kusurlu materyal uzaklaştırılmış ve 55 °C sıcak hava kurutucusunda sabit kütleye ulaşıncaya kadar kurutulmuştur. Tohumlar kurutulmuş meyvelerden ayrıldıktan sonra mekanik presle yağ çıkarılmış; yağ 4200×g'de 20 dakika santrifüj edilmiştir. Tohumdan elde edilen yağ verimi yaklaşık %24 w/w olarak bildirilmiştir. IPCO, ışık ve oksidasyonu azaltmak için azotla yıkanmış amber renkli cam şişelerde 4 °C'de saklanmış ve bütün deneyler yağ ekstraksiyonundan sonraki iki hafta içinde yürütülmüştür.

OVA, TA ve XG'nin görevleri

Ovalbumin (OVA), yumurta akının başlıca proteinlerinden biridir ve amfifilik yapısı sayesinde yağ–su arayüzeyine adsorbe olabilen protein fazı olarak kullanılmıştır.

Tannik asit (TA), polifenolik bir bileşiktir. Çalışmada OVA ile 1:10 TA:OVA kütle oranında birlikte kullanılmıştır. OVA–TA arasındaki etkileşimin pH 7 ve kullanılan hazırlama koşullarında öncelikle hidrojen bağları ve hidrofobik etkileşimler gibi kovalent olmayan kuvvetlere dayandığı değerlendirilmiştir.

Ksantan gam (XG), yüksek molekül ağırlıklı bir polisakkarittir. Sürekli su fazının viskozitesini yükseltebilir, zincir dolaşıklığı ve hidrojen bağı ağına katkıda bulunabilir ve yağ damlacıklarının hareketini sınırlayabilir. Ancak çalışma “daha fazla XG her zaman daha iyi” sonucunu göstermemiştir. Orta konsantrasyonlarda performans iyileşirken aşırı XG, kendi kendine birleşme, zincir dolaşıklığı, lokal heterojenlik veya depletion-flocculation benzeri etkilerle damlacık boyutunu artırabilmiş ve bazı stabilite göstergelerini kötüleştirmiştir.

OVA–TA–XG kompleksi nasıl hazırlanmıştır?

OVA'nın 0,5–2,5% w/v aralığındaki çözeltileri 0,5 puanlık artışlarla hazırlanmış ve 100 rpm'de 2 saat karıştırılmıştır. Ardından TA, TA:OVA kütle oranı 1:10 olacak biçimde eklenmiş; karıştırma 240 rpm'e çıkarılarak 2 saat daha sürdürülmüştür.

Sistem pH'ı 0,1 M HCl veya NaOH kullanılarak 7,0'a ayarlanmış ve kompleksleşmeye izin vermek amacıyla 4 °C'de 12 saat hareketsiz tutulmuştur. Serbest TA'yı uzaklaştırmak için karışım 3500 Da moleküler ağırlık kesim değerine sahip diyaliz torbasında, 4 °C'de 48 saat deiyonize suya karşı diyaliz edilmiş; su her 8 saatte bir değiştirilmiştir.

XG çözeltileri 0,2–1,0% w/v aralığında 0,2 puanlık adımlarla ayrı hazırlanmış ve 240 rpm'de 2 saat ön hidrasyona bırakılmıştır. Ardından OVA–TA sistemiyle 1:1 hacim oranında karıştırılmış ve son kompozit sistem 25 °C'de 12 saat karıştırılmıştır.

Derişim adlandırması konusunda kaynak notu: yöntem bölümü bazı konsantrasyonları “pre-mixing concentration” olarak tanımlamakta ve 1:1 karıştırma sonrasında gerçek son konsantrasyonların yarıya düştüğünü ayrıca açıklamaktadır. Buna karşılık sonuç şekilleri ve sonuç bölümü numuneleri 0,2–1,0% XG ve 0,5–2,5% OVA–TA nominal etiketleriyle adlandırmakta; sonuçta seçilen formülasyonu “2,5% OVA–TA + 0,6% XG” olarak ifade etmektedir. Verianla metni bu kaynak adlandırmasını değiştirmemekte ve yeni bir konsantrasyon sistemi uydurmamaktadır.

Kompozit parçacıklar hangi yöntemlerle incelendi?

Moleküler docking analizinde tannik asit yapısı PubChem'den, ovalbumin kristal yapısı PDB'den alınmıştır. PyMOL 3.11 ile su molekülleri ve özgün ligandlar uzaklaştırılmış; Chem3D 23.1.1 ile küçük molekül konformasyon enerjisi optimize edilmiş; AutoDockTools 1.5.7 ve AutoDock Vina 1.2.3 kullanılmıştır. Docking exhaustiveness değeri 10'dur.

Docking sonucu TA–OVA için tahmini bağlanma enerjisini −10,20 kcal/mol olarak vermiş ve hidrojen bağları, hidrofobik etkileşimler, katyon–π etkileşimleri ve tuz köprüleriyle uyumlu bağlanma geometrileri önermiştir. Ancak docking yalnız yardımcı bir hesaplamalı kanıttır. XG yüksek molekül ağırlığı ve esnekliği nedeniyle klasik docking'e dahil edilmemiştir ve −10,20 kcal/mol değeri deneysel bağlanma serbest enerjisi olarak yorumlanmamalıdır.

XRD analizinde liyofilize OVA–TA–XG parçacıkları Bruker D2 Phaser cihazında 5–60° tarama aralığında ve 5°/dak tarama hızında incelenmiştir. SEM görüntüleri TESCAN MIRA LMS taramalı elektron mikroskobuyla elde edilmiştir.

Temas açısı deneyinde kompozit film yüzeyine 10 µL su damlası yerleştirilmiş ve üç fazlı temas açısı Young–Laplace yaklaşımıyla hesaplanmıştır. Kaynak Young–Laplace denkleminin açık matematiksel biçimini vermediği için Verianla metninde kaynak dışından bir denklem eklenmemiştir.

FTIR sonuçları ne söylüyor?

FTIR sonuçları OVA, TA ve XG'nin etkileşimiyle O–H/N–H gerilme bölgesinde değişiklikler olduğunu göstermiştir. OVA–TA 1,5% w/v sabitken XG 0,4% düzeyinde ilgili bant yaklaşık 3407 cm⁻¹'deyken, XG 0,6%'da 3386,4 cm⁻¹'e kaymıştır. XG 0,8% ve 1,0%'a çıkarıldığında bant sırasıyla yaklaşık 3394,8 ve 3403,1 cm⁻¹'e geri kaymıştır.

Kaynak, orta düzey XG'deki düşük dalga sayısı kaymasını daha güçlü hidrojen bağı ortamıyla uyumlu yorumlarken, aşırı XG'nin zincir dolaşıklığı ve kendi kendine birleşme yoluyla OVA–TA ile etkili etkileşimi azaltabileceğini tartışmaktadır. Ancak FTIR pik kayması hidrojen bağının kuvvetini doğrudan ölçmez; hidrasyon, konsantrasyon, moleküler paketlenme ve agregasyon da pik konumlarını etkileyebilir.

XG 0,6% sabitken OVA–TA 0,5% → 2,5% yükseltilmiş ve en düşük O–H/N–H bölgesi dalga sayısı 2,5% OVA–TA'da 3374,0 cm⁻¹ olarak bulunmuştur. Amid I bandı 1643,6–1651,9 cm⁻¹ aralığında değişmiş, XG'nin özgün yaklaşık 1044 cm⁻¹ polisakkarit parmak izi bölgesi komplekslerde 1030–1036 cm⁻¹ aralığına kaymıştır.

Bununla birlikte 1700–1730 cm⁻¹ bölgesinde kovalent bağ oluşumuna ait açık yeni pik saptanmamıştır. Kaynak bu yokluğu “kovalent etkileşim kesinlikle yoktur” kanıtı olarak görmemekte; SDS-PAGE, serbest amino grubu analizi veya kütle spektrometrisi gibi doğrudan yöntemlerin gerektiğini belirtmektedir.

XRD ve SEM sonuçlarının sınırı

XRD'de yaklaşık 20° civarındaki geniş özellik OVA–TA konsantrasyonuyla değişmiş ve OVA ile ilişkilendirilen keskin pikler zayıflamıştır. Bu değişimler moleküler paketlenme, düzenli bölgeler veya agregasyon durumunun değiştiğini düşündürmektedir; kaynak bunları “tam kristalden amorfa dönüşümün kesin kanıtı” olarak değerlendirmemektedir.

SEM'de düşük XG seviyelerinde yüzey daha gevşek, gözenekli ve kırılgan görünürken yaklaşık 0,6% XG civarında süreklilik artmıştır. 0,8–1,0% XG'de daha düzgün yüzeyler görülmesine rağmen yüksek konsantrasyonda kuruma gerilimiyle ilişkili lokal soyulmalar gözlenmiştir. OVA–TA serisinde ise 2,5% düzeyi görece düzgün ve homojen morfoloji göstermiştir.

Temas açısı nasıl yorumlanmalıdır?

Çalışmadaki bütün OVA–TA–XG kompozitlerinin temas açıları 90°'nin altında kalmıştır; yani sistemler görece hidrofiliktir. OVA–TA 1,5% sabitken XG serisinde temas açısı önce yükselip sonra düşmüş ve 0,8% XG'de 69,444° ile maksimuma ulaşmıştır. XG 0,6% sabitken OVA–TA serisinde minimum değer 2,5% OVA–TA'da 55,992° olarak raporlanmıştır.

Bu Sistem Neden Klasik Pickering HIPE Olarak Tanımlanmıyor?

Kaynak, OVA–TA–XG ile oluşturulan sistemi klasik bir Pickering HIPE olarak adlandırmamaktadır; çünkü komplekslerin temas açıları 90°'nin altında kalmış ve katı parçacıkların yağ–su arayüzeyine geri dönüşsüz biçimde adsorbe olduğunu gösteren doğrudan arayüzey ölçümleri yapılmamıştır. Araştırmacılar stabilizasyonu OVA–TA'nın arayüzeye adsorpsiyonu, kovalent olmayan etkileşimler, XG'nin sürekli fazı kalınlaştırması ve ağ oluşturması ile yoğun damlacık paketlenmesinin ortak sonucu olarak yorumlamaktadır.

HIPE nasıl hazırlanmıştır?

OVA–TA–XG kompozit çözeltisi IPCO ile toplam emülsiyon hacminin %75'i yağ fazı olacak biçimde karıştırılmıştır. Toplam 50 mL emülsiyon 100 mL cam beher içinde hazırlanmıştır. IPCO, ön karışımı kolaylaştırmak için yaklaşık 60 saniye boyunca 4200 rpm'de çalışan rotor–stator sisteme kademeli eklenmiş; ardından 24.500 rpm'de 3 dakika yüksek hızlı kesme uygulanmıştır.

Homojenizasyon sırasında sıcaklık artışını önlemek için numune kabı buz–su banyosunda tutulmuş ve hazırlanan emülsiyon hemen kullanılmıştır. Bu ayrıntı önemlidir; yüksek kesme sırasında oluşabilecek sıcaklık artışı yağın oksidasyonunu ve protein–polisakkarit sistemini etkileyebileceğinden sıcaklık kontrolü yöntemsel bir ayrıntı değil, deney koşuludur.

Damlacık boyutu ve CLSM analizi

Optik mikroskopi için emülsiyonlar 10 kat seyreltilmiş, 10 µL numune lam üzerine yayılmış ve en az beş rastgele görüş alanı seçilmiştir. Her görüş alanından en az üç görüntü alınmış ve örnek başına en az 200 damlacığın çapı ImageJ 1.54j kullanılarak ölçülmüştür.

CLSM analizinde 1 mL emülsiyon örneğine Nile Blue ve Nile Red içeren toplam 20 µL boyama karışımı eklenmiş; boyama 37 °C'de 30 dakika sürdürülmüştür. Görüntüler ZEISS LSM 900 cihazında 100× ve 200× büyütmede alınmıştır. Nile Red için 561 nm, Nile Blue için 640 nm uyarma kullanılmıştır.

Damlacık büyüklüğü XG konsantrasyonu yükseldikçe önce azalmış, sonra artmıştır. OVA–TA 1,5% sabitken 0,8% XG düzeyinde ortalama damlacık boyutu 4,530 ± 0,816 µm'ye kadar düşmüş; XG 1,0%'a çıkarıldığında 5,652 ± 1,248 µm'ye yükselmiştir. Bu sonuç, orta düzey XG'nin damlacık dağılımını ve ağ oluşumunu iyileştirebildiğini fakat aşırı XG'nin ters etki oluşturabildiğini desteklemektedir.

XG 0,6% sabitken OVA–TA konsantrasyonunun yükseltilmesi damlacık boyutunu sürekli azaltmış ve 2,5% OVA–TA koşulunda yaklaşık 3,314 µm değerine ulaşılmıştır.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Santrifüj altında yağ tutma denklemi

HIPE'lerin mekanik zorlanma altında yağ fazını ne kadar koruduğu 6100×g'de 15 dakikalık santrifüj sonrasında belirlenmiştir.

\[ \mathrm{Santrifüj\ yağ\ tutma}(\%)= \frac{m_2-m}{m_1-m}\times100 \tag{1} \]

Formül neyi hesaplar? Santrifüj öncesinde emülsiyon sisteminde bulunan kütlenin ne kadarının santrifüj sonrasında tüp içinde tutulduğunu yüzdesel olarak ifade eden pratik yağ tutma indeksini hesaplar.

\(m_1\): Santrifüj öncesinde numune içeren tüpün kütlesidir.

\(m_2\): Santrifüj sonrasında numune içeren tüpün kütlesidir.

\(m\): Boş santrifüj tüpünün kütlesidir.

Matematiksel anlam: \(m_1-m\) başlangıçtaki numune kütlesini, \(m_2-m\) santrifüj sonrasında tutulan kütleyi temsil eder. Oranın 1'e yaklaşması kaybın azalması demektir.

Yorum sınırı: Kaynak bu metriği HIPE'nin fiziksel bütünlüğü ve yağ sızıntısına karşı direnci için pratik bir gösterge olarak kullanır; tek başına arayüzey stabilitesinin kesin ölçümü olarak kabul etmez.

OVA–TA 1,5% sabitken XG 0,8%'a çıkarıldığında yağ tutma %97,54 ± 0,18'e ulaşmış, XG 1,0%'da %95,66 ± 0,08'e düşmüştür. XG 0,6% sabitken OVA–TA artışı yağ tutmayı yükseltmiş ve seçilmiş 2,5% OVA–TA + 0,6% XG formülasyonu %99,29 yağ tutma göstermiştir.

Emülsifiye aktivite indeksi (EAI)

EAI ve ESI, yüksek iç fazlı emülsiyonun doğrudan ve tek başına “gerçek stabilite” ölçütleri değildir. Kaynak bu ölçümleri HIPE sistemleri seyreltildikten sonra emülsifiye kapasiteyi tamamlayıcı biçimde değerlendirmek için kullanmıştır.

\[ EAI\,(m^2/g)= \frac{2\times2.303\times A_0\times DF} {C\times\phi\times L\times10^4} \tag{2} \]

\(A_0\): Taze emülsiyonun 500 nm'deki başlangıç absorbansıdır.

\(DF\): Emülsiyonun seyreltme faktörüdür.

\(C\): Sulu fazdaki protein konsantrasyonudur; kaynak g/mL cinsinden tanımlar.

\(\phi\): Yağ fazının hacim fraksiyonudur.

\(L\): Optik yol uzunluğudur ve deneyde 1 cm'dir.

2,303 faktörü: Absorbans tabanlı logaritmik tanımı doğal logaritma ilişkisine dönüştüren matematiksel katsayıdır.

Kaynakta OVA–TA konsantrasyonu XG 0,6% koşulunda artırıldıkça EAI yükselmiş ve 2,5% OVA–TA düzeyinde 49,91 ± 0,06 m²/g değerine ulaşmıştır.

Emülsifiye stabilite indeksi (ESI)

\[ ESI(\%)=\frac{A_{10}}{A_0}\times100 \tag{3} \]

\(A_0\): Seyreltilmiş emülsiyonun başlangıç absorbansı.

\(A_{10}\): Aynı emülsiyonun 10 dakika bekleme sonrasındaki absorbansı.

Absorbansın 10 dakika sonunda başlangıç değerine yakın kalması, kullanılan seyreltme testi koşullarında optik emülsiyon durumunun daha fazla korunduğunu gösterir.

%99,69 ESI Değeri HIPE'nin Genel Stabilitesinin %99,69 Olduğu Anlamına mı Gelir?

Hayır. %99,69, kaynakta seçilmiş formülasyon için seyreltme sonrasında 500 nm absorbansından hesaplanan yardımcı emülsifiye stabilite indeksi değeridir; 28 günlük depolama, ısıya dayanım, donma–çözünme davranışı, damlacık birleşmesi, arayüzey reolojisi veya bütün fiziksel stabilite özelliklerini tek bir yüzdeyle temsil etmez. Kaynak da HIPE performansının damlacık boyutu, CLSM, yağ tutma, G′/G″, viskozite ve görsel stabiliteyle birlikte değerlendirilmesi gerektiğini belirtmektedir.

Reoloji: G′, G″ ve kayma incelmesi

Reolojik ölçümlerde 40 mm paralel plaka geometrisi ve 1,0 mm plaka aralığı kullanılmış; bütün ölçümler 25 °C'de yapılmıştır. Numune yüklendikten sonra sıcaklık dengesi ve yapı toparlanması için 5 dakika beklenmiştir.

Önce 1 Hz sabit frekansta 1–100 Pa gerilme taraması uygulanmış ve doğrusal viskoelastik bölge (linear viscoelastic region, LVR) belirlenmiştir. Sonraki frekans taraması için LVR içinde kalan 3 Pa sabit gerilme seçilmiş ve 0,1–10 Hz arasında depolama modülü \(G'\) ile kayıp modülü \(G''\) ölçülmüştür. Sürekli kaymada ise 0,01–100 s⁻¹ kayma hızı aralığında görünür viskozite kaydedilmiştir.

Depolama modülü \(G'\), viskoelastik malzemenin deformasyon sırasında elastik olarak depoladığı enerjiyi temsil eder. Kayıp modülü \(G''\) ise viskoz akış yoluyla kaybedilen enerji bileşenini temsil eder.

Bütün formülasyonlarda frekans taraması boyunca \(G'>G''\) bulunmuştur. Bu sonuç emülsiyonların yalnız sıvı gibi davranmadığını, elastik bileşeni baskın jel-benzeri veya katı-benzeri bir damlacık ağı oluşturduğunu desteklemektedir.

Görünür viskozite kayma hızı yükseldikçe azalmıştır; yani bütün sistemler shear-thinning, Türkçe ifadeyle kayma incelmesi davranışı göstermiştir. Bu davranış teknolojik açıdan değerlidir: sistem dinlenme halinde daha yoğun ve yapı koruyucu davranırken karıştırma, yayma veya hamur işleme sırasında daha kolay akabilir.

XG konsantrasyonu yükseldikçe görünür viskozite önemli ölçüde artmış; ancak yapısal direnç doğrusal biçimde sonsuza kadar yükselmemiştir. Yaklaşık 0,8% XG'de deformasyona karşı direnç güçlü iken daha fazla XG lokal agregasyon ve yapısal heterojenlik oluşturabilmiştir.

28 günlük depolama, ısı ve donma–çözünme testleri

Depolama stabilitesi için 10 mL emülsiyonlar kapalı cam şişelerde 4 °C'de 28 gün tutulmuş ve 0., 7., 14., 21. ve 28. günlerde kremalaşma veya faz ayrımı açısından görsel olarak incelenmiştir.

XG serisinde OVA–TA 1,5% koşulunda 0,8% XG formülasyonu en güçlü depolama davranışlarından birini göstermiş; XG'nin 1,0%'a çıkarılması ilave iyileşme sağlamamıştır. OVA–TA serisinde 2,0% ve 2,5% OVA–TA + 0,6% XG sistemleri 14–28 günlük dönemde yalnız sınırlı akış göstermiştir.

Isıl stabilite deneyinde taze HIPE'ler 80 °C su banyosunda 30 dakika tutulmuş, ardından 25 °C'de 1 saat soğutulmuştur. Test edilen formülasyonlarda belirgin faz ayrımı veya ters çevirme sonrasında belirgin akış gözlenmemiştir.

Donma–çözünme testinde emülsiyonlar −20 °C'de 24 saat dondurulmuş ve 25 °C'de 2 saat çözdürülmüştür. Bu döngü üç kez tekrarlanmıştır. Üç döngü sonunda sistemlerde yağ–su faz ayrımı oluşmuş, bazı yüksek OVA–TA formülasyonlarında bozulma daha sınırlı görünse de donma–çözünme dayanımı genel olarak yetersiz kalmıştır. Bu nedenle kaynak bu HIPE'lerin mevcut biçimiyle donmuş ürünler veya tekrarlı donma–çözünme gören uygulamalar için sınırlı olduğunu belirtmektedir.

Oksidatif stabilite nasıl test edildi?

HIPE'ler ve serbest IPCO, karanlıkta 60 °C'de 12 gün hızlandırılmış oksidasyona bırakılmıştır. Ölçümler 0., 2., 4., 6., 8., 10. ve 12. günlerde gerçekleştirilmiştir.

Birincil oksidasyon ürünleri için emülsiyon önce 3600×g'de 2 dakika santrifüj edilmiştir. Üst organik fazdan 200 µL alınarak 2,8 mL metanol/n-bütanol 2:1 v/v karışımına eklenmiş; ardından 50'şer µL 0,3 g/mL amonyum tiyosiyanat ve 28,6 mg/mL demir klorür çözeltisi ilave edilmiştir. On dakikalık reaksiyon sonrasında 510 nm absorbansı okunmuş ve hidroperoksit içeriği kumen hidroperoksit standart eğrisiyle hesaplanmıştır.

İkincil oksidasyon değerlendirmesinde 0,2 g numune; %15 w/v trikloroasetik asit, %0,375 w/v tiyobarbitürik asit ve %2 w/v HCl içeren reaktifle 90 °C'de 20 dakika reaksiyona sokulmuştur. Soğutma ve 3500×g'de 15 dakika santrifüj sonrasında üst fazın 532 nm absorbansı ölçülmüş ve malondialdehit eşdeğeri 1,1,3,3-tetraetoksipropan standart eğrisi üzerinden hesaplanmıştır.

Serbest IPCO, 12 günlük deney boyunca HIPE formülasyonlarından daha yüksek birincil ve ikincil oksidasyon ürünleri göstermiştir. IPCO'nun OVA–TA–XG sistemi içinde yapılandırılması oksidasyon hızını düşürmüştür. OVA–TA miktarının artması oksidatif stabiliteyi iyileştirmiş; XG serisinde ise performans önce artıp sonra azalan bir davranış göstermiş ve 0,8% XG civarında en iyi sonuçlardan biri elde edilmiştir.

Kaynak bu etkinin TA'nın radikal süpürme/metal şelatlama olasılığı, yoğun arayüzey tabakasının oksijen taşınımına fiziksel engel oluşturması ve XG'nin viskozite/ağ etkisinin ortak sonucu olabileceğini tartışmaktadır. Ancak TA'sız, OVA-only ve OVA–XG kontrolleri bulunmadığından kimyasal antioksidan etkinin, fiziksel arayüzey bariyerinin ve viskozite etkisinin nicel katkıları birbirinden ayrılamaz.

Bisküvi deneyinde yağ ikamesi nasıl yapılmıştır?

Seçilmiş HIPE, tereyağı veya shortening'in kütlesi üzerinden %0, %25, %50, %75 ve yöntem tanımına göre %100 seviyelerinde ikame edilecek biçimde planlanmıştır. HIPE yaklaşık %25 su fazı içerdiğinden, doğrudan kütle bazlı ikame hamurun su miktarını da değiştirir. Araştırmacılar bu etkiyi azaltmak için formülasyonlar arasında eklenen toplam suyu hamur hidratasyonu eşdeğer olacak biçimde ayarlamıştır.

Temel formülasyonda 30 g şeker ile toplam 40 g yağ bileşeni 5 dakika yoğrulmuş, 45 g tam yumurta sıvısı iki porsiyonda eklenerek 3 dakika daha yoğrulmuş ve son olarak 100 g düşük glutenli un eklenerek 3 dakika yoğurma yapılmıştır. Hamur oda sıcaklığında 15 dakika dinlendirilmiştir.

Kaynak metin notu: makale hamurun “uniform thickness of 5 cm” kalınlığa açıldığını, 10 cm çaplı daireler kesildiğini ve her parçanın yaklaşık 40 g olduğunu yazmaktadır. 5 cm değeri bisküvi üretimi açısından alışılmadık görünse de Verianla bunu sessizce 5 mm'ye çevirmemektedir; kaynakta yazılı değer 5 cm'dir ve özgün deney kaydı doğrulanmadan düzeltilmemelidir.

Pişirme iki aşamada gerçekleştirilmiştir: önce alt ve üst ısıtma ile 120 °C'de 10 dakika, ardından 240 °C'de 20 dakika. Bisküviler fırından çıkarıldıktan sonra tel ızgara üzerinde 25 °C'ye kadar yaklaşık 1 saat soğutulmuştur. Pişirme deneyleri üç tekrarlı yapılmıştır.

Pişirme kaybı denklemi

Kaynak Denklem (4)'ü şu şekilde verir:

\[ \mathrm{Pişirme\ kaybı}(\%)= \left(1-\frac{m}{40}\right)\times100 \tag{4} \]

40: başlangıçta kontrol edilen yaklaşık 40 g hamur parçası kütlesidir.

\(m\): Kaynak denklemin hemen altında sembolü ayrı bir cümleyle açıkça tanımlamamaktadır. Denklemin deney bağlamı \(m\)'nin pişirme sonrasındaki bisküvi kütlesi olarak kullanıldığını göstermektedir; ancak bu açıklama kaynakta verilmiş açık sembol tanımı değil, formül bağlamından yapılan zorunlu matematiksel okumadır.

Örneğin son kütle başlangıçtaki 40 g'a yakınsa \(m/40\) oranı 1'e yaklaşır ve pişirme kaybı küçülür. Pişirme sırasında su ve diğer uçucu maddeler kaybedildikçe \(m\) küçülür ve hesaplanan kayıp yükselir.

Hem tereyağı hem shortening serisinde %25 HIPE ikamesi hamur yapısını yeterince koruyarak pişirme kaybını azaltabilmiştir. %50 ve %75 ikamelerde emülsiyondaki suyun buharlaşması ve katı yağ ağının sürekliliğinin azalması nedeniyle pişirme kaybı yeniden yükselmiştir.

Bisküvi tekstür analizi

Tekstür analizinde P50 silindirik prob kullanılmıştır. Ön-test, test ve son-test hızları sırasıyla 2,0, 1,0 ve 2,0 mm/s; hedef kuvvet 250 g ve sıkıştırmalar arasındaki süre 5 saniye olarak ayarlanmıştır.

Tereyağı kontrolünde HIPE ikame oranı %25'ten %75'e yükseldikçe sertlik, kırılganlık, çiğnenebilirlik, kohezyon ve resilience genel olarak azalmıştır. Kaynak bunu tereyağının β′ tipi yağ kristallerinden oluşan ince kristal ağının HIPE'deki protein–polisakkarit–polifenol ağından mekanik olarak daha güçlü olmasıyla ilişkilendirmektedir.

Shortening serisinde davranış doğrusal değildir. %25 ikamede shortening kristal ağının kısmen bozulmasına rağmen HIPE ağı henüz yeterli yapısal destek sağlayamamış ve tekstür özellikleri düşmüştür. Yaklaşık %50 ikamede kalan yağ kristal ağı ile emülsiyon temelli ağ arasında daha uygun bir yapı dengesi oluşmuş ve kontrol grubuna yakın tekstür elde edilmiştir. %75 ikamede ise geleneksel yağ kristal ağı büyük ölçüde kaybolduğu ve emülsiyon ağı pişirme sırasında su kaybından etkilendiği için tekstür yeniden zayıflamıştır.

Resilience, hem tereyağı hem shortening serisinde ikame oranı arttıkça azalmıştır. Kaynak bu sonucu kristal yağ ağının sıkıştırma sonrasında kısmen geri toparlanabilmesine karşılık emülsiyon-templated kolloidal ağın geri dönüşsüz kırılmaya daha yatkın olmasıyla açıklamaktadır.

Renk ölçümü ve ΔE denklemi

Bisküvi renkleri Konica Minolta CR-400 kolorimetre ile CIE L*a*b* sisteminde ölçülmüştür. D65 aydınlatıcı, 10° gözlemci açısı ve 8 mm açıklık kullanılmış; her örnek üç farklı noktadan ölçülerek ortalama alınmıştır.

\[ \Delta E= \sqrt{(L_p^*-L_c^*)^2+ (a_p^*-a_c^*)^2+ (b_p^*-b_c^*)^2} \tag{5} \]

\(L^*\): açıklık/koyuluk eksenidir.

\(a^*\): kırmızı–yeşil eksenidir.

\(b^*\): sarı–mavi eksenidir.

p alt indisi: HIPE içeren bisküviyi, c alt indisi ise tereyağı veya shortening kontrolünü temsil eder.

\(\Delta E\), iki renk noktasının üç boyutlu L*a*b* uzayındaki Öklid uzaklığıdır. Değer büyüdükçe kontrol ile HIPE içeren bisküvinin toplam renk farkı artar. Çalışmada yüksek HIPE oranlarında özellikle %75 ikamede renk farkı belirginleşmiştir; bisküviler daha sıcak kırmızı/sarı tonlara kaymıştır.

GC–MS yağ asidi analizi nasıl yapılmıştır?

İki gram bisküvi numunesine 10 mL etanol, 5 mL su ve 5 mL HCl eklenmiş ve 80 °C su banyosunda 40 dakika hidroliz uygulanmıştır. Yağ fazı iki kez 25 mL petrol eteri/etil eter 1:1 v/v ile ekstrakte edilmiş ve organik fazlar azot altında kurutulmuştur.

Yaklaşık 50 mg yağ önce 2 mL 0,5 M sodyum metoksit ile 45 °C'de 5 dakika, ardından 2 mL %14 bor triflorür–metanol ile 45 °C'de 3 dakika metillenmiştir. Soğutma sonrasında 2 mL n-heksan ve 5 mL doymuş NaCl çözeltisi eklenmiş; üst n-heksan fazı susuz sodyum sülfat üzerinde kurutulmuş ve 0,22 µm filtreden geçirilmiştir.

FAME analizi Trace 1310 ISQ GC–MS sistemi ve TG-FAME 50 m × 0,25 mm × 0,20 µm kolonla yürütülmüştür. Enjeksiyon hacmi 1 µL, split oranı 100:1, enjektör sıcaklığı 260 °C ve helyum akış hızı 0,63 mL/dak'tır. Fırın 80 °C'de 1 dakika tutulmuş, 5 °C/dak hızla 160 °C'ye, ardından 8 °C/dak hızla 230 °C'ye çıkarılmış ve 230 °C'de 5 dakika tutulmuştur. Elektron iyonizasyon enerjisi 70 eV, iyon kaynağı sıcaklığı 280 °C, transfer hattı 240 °C ve solvent gecikmesi 4 dakikadır.

GC–MS ile Verilen Yağ Asidi Yüzdeleri Mutlak Yağ Asidi Miktarları mıdır?

Hayır. Çalışmada GC–MS analizinde iç standart kullanılmadığı için yağ asidi sonuçları pik alanı normalizasyonuyla hesaplanan göreli veya semi-kantitatif bileşimlerdir. Örneğin “palmitik asit %23,79” ifadesi bisküvinin toplam kütlesinin %23,79'unun palmitik asit olduğu anlamına gelmez; analizde tanımlanan yağ asidi piklerinin toplam alanı içindeki göreli payı ifade eder. Bu nedenle sonuçlardan gram/100 g gibi mutlak besin kompozisyonu veya klinik sağlık etkisi hesaplanamaz.

Bu değişimler IPCO-HIPE oranının yükselmesiyle bisküvideki yağ kaynağının göreli bileşiminin daha yüksek çoklu doymamış yağ asidi ve daha düşük doymuş yağ asidi yönüne kaydığını göstermektedir. Ancak bu deney kan kolesterolü, kardiyovasküler risk, metabolik sağlık veya başka bir klinik sonlanımı ölçmemiştir.

İstatistiksel analiz

Bütün veri analizi ve görselleştirme OriginPro 2024 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sürekli değişkenler ortalama ± standart sapma biçiminde verilmiştir.

Normal dağılım varsayımı Shapiro–Wilk testiyle değerlendirilmiştir. Normal dağılan veriler için gruplar arası fark tek yönlü varyans analizi (one-way ANOVA) ve Tukey post-hoc testiyle; normal dağılmayan veriler için Kruskal–Wallis testi ve Dunn post-hoc düzeltmesiyle analiz edilmiştir. İstatistiksel anlamlılık seviyesi %95 güven düzeyine karşılık gelen \(p<0.05\) olarak belirlenmiştir.

Birçok fiziksel ve emülsiyon deneyi \(n=3\) tekrar üzerinden raporlanmıştır. Bisküvi renk şeklinin açıklamasında \(n=6\), bisküvi tekstür ve pişirme kaybı şeklinin açıklamasında \(n=3\) belirtilmiştir.

Seçilen HIPE formülasyonunun ana sonuçları

Çalışmanın desteklediği sonuçlar

• IPCO, yüksek doymamışlık nedeniyle serbest halde hızlandırılmış oksidasyona karşı hassastır.
• OVA–TA–XG ile %75 yağ fazlı HIPE oluşturmak IPCO'nun oksidasyon hızını serbest yağa kıyasla düşürmüştür.
• OVA–TA ve XG konsantrasyonları damlacık boyutu, yağ tutma, reoloji, yüzey ıslanabilirliği ve depolama davranışını belirgin biçimde etkilemiştir.
• Orta XG seviyesi birçok özellik için avantajlı olmuş, aşırı XG bazı performans göstergelerini yeniden kötüleştirmiştir.
• 2,5% OVA–TA + 0,6% XG nominal formülasyonu bisküvi uygulaması için seçilmiştir.
• Tereyağında %25 ve shortening'de yaklaşık %50 HIPE ikamesi kontrol grubuna görece yakın tekstür sağlayabilmiştir.
• HIPE oranı arttıkça GC–MS pik alanı normalizasyonuna göre palmitik asidin göreli payı düşmüş, linoleik asidin göreli payı yükselmiştir.
• HIPE sistemleri güçlü ısıl ve depolama davranışı göstermiş olsa da tekrarlı donma–çözünme koşullarına dayanımı sınırlıdır.

Çalışmanın desteklemediği sonuçlar

• “Bu bisküviler klinik olarak daha sağlıklıdır” sonucu test edilmemiştir.
• “Kardiyovasküler hastalık riskini azaltır” sonucu bu deneyden çıkarılamaz.
• “%99,69 genel stabilite” ifadesi doğru değildir; değer yardımcı ESI metriğidir.
• TA'nın antioksidan katkısı OVA ve XG'den bağımsız olarak nicel biçimde belirlenmemiştir.
• OVA, TA ve XG'nin bireysel stabilizasyon katkıları ayrı kontrol grupları olmadığı için kesin olarak ayrıştırılamaz.
• Önerilen arayüzey mekanizması doğrudan zeta potansiyeli, arayüzey gerilimi veya arayüzey reolojisiyle kanıtlanmamıştır.
• Duyusal kabul veya tüketici beğenisi ölçülmemiştir.
• Bisküvilerin raf ömrü değerlendirilmemiştir.
• Donmuş ürünlerde başarılı kullanım kanıtlanmamıştır; üç donma–çözünme döngüsünde faz ayrımı görülmüştür.
• GC–MS yüzdeleri mutlak g/100 g yağ asidi konsantrasyonları değildir.
• Yöntemde %100 HIPE ikamesi tanımlanmış olsa da ana sonuçların tartışması ağırlıklı olarak %0–75 aralığındadır; kaynakta açıkça gösterilmeyen %100 performansı tamamlanamaz.

Çalışmanın temel sınırlılıkları

TA:OVA oranı sabittir: TA:OVA oranı 1:10'da tutulmuş ve TA bağımsız değiştirilmemiştir. Bu nedenle TA ile OVA'nın bireysel katkıları ayrı ayrı çözülemez.

Eksik kontrol sistemleri: OVA-only, OVA–XG ve OVA–TA kontrol HIPE'leri bulunmamaktadır. Dolayısıyla üçlü sistemde hangi etkinin hangi bileşenden ne ölçüde kaynaklandığını kesin oranlarla söylemek mümkün değildir.

Doğrudan arayüzey ölçümü yoktur: Zeta potansiyeli, arayüzey gerilimi ve arayüzey reolojisi ölçülmemiştir. Stabilizasyon mekanizması FTIR, XRD, SEM, temas açısı, damlacık boyutu, CLSM, reoloji, yağ tutma ve oksidasyon sonuçlarının ortak yorumuna dayanmaktadır.

XG eşiği görülmüş, OVA–TA eşiği kesinleşmemiştir: XG'de orta konsantrasyon sonrası performansın gerilemesi belirgin olsa da OVA–TA için aynı tür optimum eşik mevcut deney aralığında tam belirlenmemiştir.

Donma–çözünme stabilitesi sınırlıdır: Sistem mevcut biçimiyle tekrarlı donma–çözünme gerektiren ürünler için doğrudan uygun kabul edilemez.

Duyusal test yapılmamıştır: Renk ve cihazla tekstür ölçülmüş olsa da tat, aroma, ağız hissi, genel beğeni ve tüketici kabulü değerlendirilmemiştir. Bu nedenle “duyusal kalite kabul edilebilir” şeklinde kesin bir kullanıcı kabul sonucu çıkarılamaz.

Raf ömrü testi yapılmamıştır: IPCO'nun hızlandırılmış oksidasyonu incelenmiştir ancak üretilen bisküvinin gerçek depolama raf ömrü belirlenmemiştir.

Mutlak yağ asidi analizi değildir: İç standart bulunmadığı için GC–MS verisi göreli/semi-kantitatiftir.

Kaynak ve Yöntem Notu

Özgün başlık: Tailoring the Properties and Oxidative Stability of Idesia polycarpa Crude Oil-Based HIPEs via Xanthan Gum and Ovalbumin: Implementation in Biscuit Processing

Yazarlar: Xiufang Huang; Yifan Shi; Yaobing Chen; Jianquan Kan; Kai Luo.

Eşit katkı: Xiufang Huang ve Yifan Shi eşit katkıda bulunmuştur.

Sorumlu yazar: Kai Luo.

Kurum 1: College of Biological and Food Engineering, Hubei Minzu University, Enshi 445000, China.

Kurum 2: Hubei Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization, Hubei Minzu University, Enshi 445000, China.

Kurum 3: College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China.

Dergi: Foods.

Yayıncı: MDPI, Basel, Switzerland.

Kaynak türü: Hakemli deneysel araştırma makalesi.

Cilt / sayı / makale numarası: 15(10), 1740.

DOI: 10.3390/foods15101740.

Gönderim tarihi: 9 Nisan 2026.

Revizyon tarihi: 28 Nisan 2026.

Kabul tarihi: 5 Mayıs 2026.

Yayın tarihi: 14 Mayıs 2026.

Resmî bağlantı: https://doi.org/10.3390/foods15101740

Lisans: Creative Commons Attribution, CC BY.

Veri erişilebilirliği: Yazarlar, çalışmada sunulan özgün katkıların makale içinde bulunduğunu ve ek soruların sorumlu yazara yöneltilebileceğini belirtmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan etmiştir.

Etik kurul: Uygulanabilir değil.

Bilgilendirilmiş onam: Uygulanabilir değil.

Finansman: National Natural Science Foundation of China (32472256); Natural Science Foundation of Hubei Province (2023AFD080); Open Fund of Hubei Engineering Research Centre of Selenium Food Nutrition and Health Intelligent Technology, Hubei Minzu University (PT082401); Open Fund of Hubei Provincial Key Laboratory of Occurrence and Intervention of Rheumatic Diseases, Hubei Minzu University (PT022208); Hubei Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization, Hubei Minzu University (KYPT012402).

Yazar katkıları: Kavramsallaştırma: X.H. ve K.L.; yöntem: X.H. ve Y.S.; yazılım: Y.S.; doğrulama: X.H., Y.S. ve Y.C.; formal analiz: X.H. ve Y.S.; araştırma: X.H., Y.S. ve Y.C.; kaynaklar: J.K.; veri kürasyonu: X.H. ve Y.S.; ilk taslak yazımı: X.H. ve Y.S.; gözden geçirme ve düzenleme: K.L.; görselleştirme: X.H. ve Y.S.; denetim: K.L.; proje yönetimi: K.L.; finansman edinimi: K.L.

Temel yöntemsel sınır: TA:OVA oranı 1:10'da sabitlenmiştir; OVA-only, OVA–XG ve OVA–TA kontrolleri yoktur. Arayüzey mekanizması doğrudan zeta potansiyeli, arayüzey gerilimi veya arayüzey reolojisiyle ölçülmemiştir. Donma–çözünme performansı sınırlıdır. Bisküvi uygulamasında duyusal değerlendirme ve raf ömrü testi yapılmamıştır. GC–MS yağ asidi sonuçları iç standart kullanılmadığından mutlak değil göreli/semi-kantitatif bileşimdir.

Kaynak içi dikkat noktası: Yöntem kısmı %100 HIPE ikamesini deney tasarımına dahil ederken ana ürün sonuçları ve tartışma özellikle %0, %25, %50 ve %75 ikame düzeylerini görünür biçimde karşılaştırmaktadır. Bu nedenle %100 ikame için kaynakta açıkça gösterilmeyen sonuçlar Verianla tarafından üretilmemiştir.

Terim notu: Çalışmanın yazarları sistemi “OVA–TA–XG-stabilized HIPE” olarak adlandırmaktadır. Temas açılarının 90°'nin altında kalması ve geri dönüşsüz katı parçacık adsorpsiyonunun doğrudan gösterilmemesi nedeniyle sistem Verianla metninde “klasik Pickering HIPE” olarak yeniden adlandırılmamıştır.