Gıda Teknolojisi

Giriş

Kurabiye un, yağ, şeker, süt, yumurta, tuz, nişasta, kakao, maya, emülgatör ve aroma maddeleri gibi bileşenlerin oluşturduğu, düz bir zemin üzerinde pişebilecek kadar viskoz bir hamurdan elde edilen bir fırın ürünüdür. Kurabiyeler farklı boyut ve şekillerde, değişik tekstürel özelliklere sahip olup farklı kompozisyonlarla, tat ve renklerde olabilirler (Pyler 1988). Kurabiye üretim işleminin en önemli kısmı, renk, tekstür ve aroma gibi ürün karakteristiklerinin oluştuğu pişirme işlemidir.

Daha önceki çalışmalar, renk ve aromanın oluşmasında rol oynayan enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonları ile tekstürel yapının oluşmasında etkili nişasta jelatinizasyonu ve protein denatürasyonu üzerine yoğunlaşmıştır (Tireki, 2008). Tekstür, birçok gıdanın, özellikle fırın ürünlerinin (kurabiye, kek, bisküvi,…) duyusal algısını, dayanıklılığını ve besinsel özelliklerini etkilediği için önemli bir kalite kriteridir (Arifin ve ark.,2010). Megahey (2005) mikrodalga ve konvektif fırında pişirilen keklerin tekstürel özelliklerini belirlediği çalışmasında, 250 W gücünde mikrodalga fırında pişirilen keklerin tekstürel özelliklerinin (esneklik, nem miktarı, sıkılık), 200°C’de konvektif fırında pişirilen keklere göre daha iyi olduğunu gözlemlemiştir. Bisküvi üzerine yapılan bir çalışmada, tekstürel bir özellik olarak kırılma stresinin, bisküvinin mekanik bütünlüğünün bir göstergesi olduğu ifade edilmiştir (Ahmad et. al., 2001). Nem dağılımının yanında bisküvinin pişirme sırasındaki sıcaklığının da, gerilme davranışı ve mekanik gücünü belirlemede kritik faktörler olduğu düşünülmektedir.

Kurabiyenin tekstürel özelliklerini belirlemek amacıyla yapılan çeşitli çalışmalar bulunmaktadır. Sertlik ve kırılganlık kurabiyenin tekstürel özelliklerinden en önemli kriterleri oluşturmaktadır. Yapılan araştırmalarda, kurabiyenin sertlik değerini belirlemek amacıyla çeşitli testler kullanılmıştır. Arifin ve ark. (2010), uzun zincirli triakrilgliserol ile zenginleştirilmiş margarin ile elde edilen kurabiyelerin sertlik değerlerini tekstür profil analizi (TPA) ile belirlemişlerdir. Tekstür profil analizine dayanan bir başka çalışmada ise konvensiyonel ve mikrodalga pişirme sonucunda elde edilen kurabiyelerin tekstürel özellikleri belirlenmiştir (Bernussi ve ark., 1998). Zoulias ve ark. (2002), farklı oranlarda yağ ve şeker ikameleri kullanarak elde ettikleri kurabiyelerin sertlik ve gevreklik değerlerini, bir diğer yöntem olan keskin bıçak kesme başlığı (sharp blade cutting probe) kullanarak,  sıkıştırmadaki kuvveti ölçerek belirlemişlerdir.  Bir başka çalışmada ise, İtalyan “Amaretti” kurabiyesinin depolama sırasındaki tekstürel değişimini gözlemlemek amacıyla iki farklı tekstür belirleme testi olan  delme ve kesme testleri kullanılmıştır (Piga ve ark., 2005). Kurabiyelerin tekstürel özelliklerini belirlemede en çok kullanılan test,  “üç nokta kırma testi” dir (Hornstein ve ark., 1943; Fogg ve Tinklin, 1972; Vecchionacce ve Setser, 1980; Curley ve Hoseney, 1984; Arndt ve Wehling, 1989, Bullock ve ark., 1992; Patel ve Venkateswara Rao, 1995; Sanchez ve ark., 1995; Keskin ve ark., 2005). Keskin ve ark. (2005), farklı oranlardaki halojen lamba-mikrodalga kombinasyonlu pişirmeler sonucu elde edilen kurabiyelerin sertlik değerleri “üç nokta kırma testi” kullanarak belirlemişlerdir.

 

Bu çalışmada, doğal ve zorlamalı konveksiyonlu fırınlarda 3 farklı sıcaklıkta farklı sürelerde (165, 180, 195^oC) pişirilen kurabiyelerin sertlik ve kırılganlık değerlerinin pişirme süresine bağlı olarak belirlenmesi amaçlanmıştır. Farklı koşullarda pişirilen kurabiyelerin pişirme süresi boyunca diğer fiziksel özelliklerinden nem, su aktivitesi, renk değerleri incelenmiştir.

 

Materyal-Metot

Kurabiye hamuru toplam ağırlığının % 68.77’ini Dr. Oetker hazır kurabiye karışımı (buğday unu, şeker, maltodekstrin, mısır nişastası, kabartma tozu, tuz, vanilya), % 7.15’ini homojenize edilmiş yumurta ve % 24.07’sini bitkisel margarin oluşturmaktadır. Tüm bileşenler karıştırıldıktan sonra oluşan kurabiye hamuru yaklaşık 5 dakika homojen bir karışım elde edilene kadar yoğrulmuştur. Daha sonra kurabiye hamuru 47 mm çap ve 9 mm kalınlıkta parçalara kesilmiştir. Hamurun başlangıç nem miktarı tüm denemelerde 0.23 kg su/kg kuru madde olacak şekilde sabit tutulmuştur.

Pişirme işlemleri önceden ısıtılmış ev tipi elektrikli fırınlarda (Blomberg, BKO 9566) gerçekleştirilmiştir. Kurabiyeler 165, 180 ve 195°C fırın sıcaklıklarında doğal ve zorlamalı konveksiyon koşullarında pişirilmiştir. Farklı pişirme sıcaklıklarında ki pişirme denemeleri için farklı pişirme aralıkları ile (5 veya 10 dakika gibi) örnek alınmış ve analizler gerçekleştirilmiştir. Aynı fırın yükünü elde edebilmek için her bir pişirme işleminde 5 adet kurabiye örneği kullanılmıştır. Denemeler 2 tekrarlı olarak gerçekleştirilmiştir.

Kurabiye örneklerinin nem miktarları başlangıçta ve her bir zaman aralığında infrared nem analiz cihazı (Ohaus, MB45) kullanılarak iki paralel olacak şekilde belirlenmiştir.

Su aktivitesi,  ±0.001 hassasiyete sahip su aktivitesi ölçüm probu (Testo-AG 400) kullanılarak belirlenmiştir.

Kurabiye örneklerinin yüzey renkleri Hunter L, a ve b değerleri ölçülerek belirlenmiş ve BI değerleri, Eşitlik (1) kullanılarak hesaplanmıştır (Hunter,1975).

               (1)

a_t= t anındaki a değeri

b_t= t anındaki b değeri

L_t= t anındaki L değeri

BI= esmerleşme değeri

Tekstür analizi doku ölçer cihaz (Stable Microsystems TA-XT2 Plus) ile “3-nokta bending rig” başlığı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Test parametreleri; test öncesi hız 1.0 mm/s, test hızı 3.0 mm/s, test sonrası hız 10 mm/s, mesafe 5mm, tetikleme kuvveti 50g olarak belirlenmiş ve 30 kg’lık yük hücresi kullanılmıştır. Serlik değerleri maksimum pik kuvvetinden, kırılganlık ise örneklerin kırılma mesafesinden hesaplanmıştır.

 

Sonuç

Kurabiyelerin yüksek sıcaklıkta (195^oC) pişirilmesi sırasında, ilerleyen pişirme sürelerinde, nem uzaklaşma hızında artış görülmüştür. Maillard reaksiyonlarına karamelizasyon reaksiyonları eşlik etmekte ve bunun sonrasında üst kabukta gözenekli siyah tabaka oluşumu ile sonuçlanan karbonizasyon reaksiyonu gerçekleşmektedir. Pişirmenin sonuna doğru yüzeyde oluşan bu gözenekli yapının sertlik değerini düşürdüğü düşünülmektedir (Şekil 1).

Bu durum Şekil 2’den de gözlenebilir. Nem içeriği ilerleyen pişirme süresiyle birlikte ~%4’ün altına düşerken, sertlik değerleri düşmektedir.(a)                                                

Şekil 1. Pişirilen kurabiyelerin sertlik değerleri; (a) doğal konveksiyon, (b) zorlamalı konveksiyon

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a)                                                (b)

Şekil 2. Pişirilen kurabiyelerin sertlik değerlerinin % nem içeriği ile değişimi; (a) doğal konveksiyon, (b) zorlamalı konveksiyon

Kurabiyelerin kırılganlık değerleri, tüm değerler dar bir aralıkta (45-50 mm) değişiyor olsa da, artan pişirme süre ve sıcaklıklarıyla birlikte artış eğilimi göstermiştir. Zorlamalı konveksiyonlu fırında, farklı sıcaklıkta pişirilen kurabiyelerde ölçülen kırılganlık değerleri, doğal konveksiyonlu pişirmeye göre birbirine daha yakın seyretmiştir (Şekil 3).

 

(a)                                                (b)

Şekil 3. Pişirilen kurabiyelerin kırılganlık değerleri; (a) doğal konveksiyon, (b) zorlamalı konveksiyon

Fırın tiplerinin karşılaştırması yapıldığında, aynı sıcaklık ve sürede pişirilen kurabiye örneklerine ait su aktivitesi (a_w) değerlerinin, en yüksek pişirme sıcaklığında en uzun süreli pişirme işlemi hariç, fırın tipine göre önemli fark göstermediği (p>0,05) belirlenmiştir. Doğal konveksiyonlu fırında 30 dakika pişirme sonucunda elde edilen kurabiye örneklerinde ölçülen aw değerinin zorlamalı konveksiyonlu fırında pişirilmiş kurabiye örneklerine göre daha düşük olduğu görülmüştür (Table 1 (a) and (b)).

Tablo 1. (a) Doğal konveksiyonlu fırında pişirilen kurabiyelerin su aktivitesi değerleri. (b) Zorlamalı konveksiyonlu fırında pişirilen kurabiyelerin su aktivitesi değerleri

 

Süre (dakika)	165°C	180°C	195°C
0	0,867 (±0,000)	0,867 (±0,000)	0,867 (±0,000)
15	0,601 (±0,029)	0,594 (±0,002)	0,467 (±0,042)
20	0,482 (±0,047)	0,430 (±0,040)	0,317 (±0,029)
25	0,337 (±0,040)	0,295 (±0,005)	0,174 (±0,009)
30	0,198 (±0,005)	0,187 (±0,001)	0,122 (±0,005)

(a)

Süre (dakika)	165°C	180°C	195°C
0	0.867(±0.000)	0.867(±0.000)	0.867(±0.000)
15	0.630(±0.002)	0.572(±0.002)	0.435(±0.022)
20	0.521(±0.015)	0.423(±0.007)	0.361(±0.006)
25	0.396(±0.025)	0.297(±0.012)	0.213(±0.010)
30	0.277(±0.041)	0.204(±0.009)	0.146(±0.001)

(b)

Genel olarak, pişirme süre ve sıcaklıklarında artış ile Hunter “a” değerlerinin arttığı saptanmıştır. Doğal konveksiyonlu fırında 165^oC’ta 30 dakika pişirmenin zorlamalı konveksiyonlu fırında aynı sıcaklık ve sürede pişirmeye göre daha yüksek “a” değerlerine sebep olduğu belirlenmiştir (p<0,05). Yüksek sıcaklıkta (195^oC) uzun süre pişirme (25 dakika) sonrasında, “a” değerinin yüzeyde fazla pişmekten kaynaklanan aşırı kararmaya bağlı olarak sabit kaldığı (p>0,05)  görülmüştür (Şekil 4). Doğal ve zorlamalı konveksiyonlu fırınlarda pişirilen kurabiyelerin üst yüzeyinde ölçülen BI değerlerinin artan pişirme süre ve sıcaklıkları ile arttığı, fakat fırın tipine göre önemli bir farklılık göstermediği belirlenmiştir (p>0,05) (Şekil 5).

 

                                                                (a)                                                               (b)

Şekil 4. Pişirilen kurabiyelerin “a” değerleri; (a) doğal konveksiyon, (b) zorlamalı konveksiyon

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a)                                                                     (b)

Şekil 5. Pişirilen kurabiyelerin BI değerleri; (a) doğal konveksiyon, (b) zorlamalı konveksiyon

Kaynaklar

Ahmad, S. S., Morgan, M. T. and Okos, M. R., 2001. Effects of microwave on the drying, checking and mechanical strenght of baked biscuits, Journal of Food Engineering, 50, 63-75.

Arifın, N., Peng, K.S.,Long, K., Ping, T.C.,Yusoff, M.S.A., Aini, I.N. and Ming, L.O.2010. Relationship between textural properties and sensory qualities of cookies made from medium-and long-chain triacylglycerol-enriched margarines. Journal of Science Food Agriculture 90, 943-948.

Bernussi, A.L.M., Chang, Y.K. and Martinez-Bustos F.1998. Effects of production by microwave after conventional baking on moisture gradient and product quality of cookies. Cereal Chemistry. 75, 606-611.

Bullock, L.M., Handel, A.P., Segall,S. and Wasserman, P.A. 1992. Replacement of simple sugars in cookie dough. Food Technology 46,82-86.

Curley, L.P. and Hoseney, R.C. 1984. Effects of corn sweeteners on cookie quality. Cereal Chemistry. 61,274-278.

Fogg, N.E. and Tinklin, G.L.1972. Influence of glandless cottonseed flour on quality, acceptability, and amino acid content of sugar cookies. Cereal Chemistry, 69, 115-119.

Hornstein, L.R., King, F.B. and Benedict, F. 1943. Comparative shortening value of some commercial fats. Food Research. 8,1-12.

Hunter, R.S. , 1975. Scales for the measurements of colour difference. In The Measurement of Appearance. John Wiley & Sons, New York.

Keskin, S.Ö., Öztürk, S., Sahin, S., Köksel, H. and Sumnu, G.2005. Halogen lamp-microwave combination baking of cookies. European Food Research Technolgy 220, 546-551.

Megahey, E. K., McMinn, W. A. M., and Magee, T. R. A., 2005, Experimental Study of Microwave Baking of Madeira Cake Batter, Food and Bioproducts Processing, 83, 277–287.

Patel, M.M. and Venkateswara RAO, G. 1995. Effect of untreated, roasted and germinated black gram (Phaseolus mungo) flours on the physicochemical and biscuit(cookie) making characteristics of soft wheat flour. Journal of Cereal Science, 22,285-291.

Piga, A., Catzeddu, P., Farris, S.,Roggio, T., Sanguinetti, A. and Scano, E. 2005. Texture evolution of “Amaretti” cookies during storage. European Food Research Technolgy, 221, 387-391.

Pyler, E.J. 1988. Baking Science and Technology, Vol. 2. Kansas City, MO: Sosland.

Sanchez, C., Klopfenstein, C.F. and Walker, C.E. 1995. Use of carbohydrate-based fat substitutes and emulsifying agents in reduced- fat short-bread cookies. Cereal Chemistry, 72,25-29.

Tireki, S.,Technology of Cookie Production, 2008. edited by Servet Gülüm ˛Sumnu and Serpil Sahin, Food Engineering Aspects of Baking Sweet Goods

Vecchionacce, L.M. and  Setser, C.S.1980. Quality of sugar cookies fortified with liquid cyclone processed cottonseed flour with stabilizing agents. Cereal Chemistry, 57,303-306.

Zoulias, E., Oreopoulou, V. and Kounalaki, E. 2002. Effect of fat and sugar replacement on cookie properties. Journal of Science Food Agriculture, 82, 1637-1644.