| Tez Türü | Doktora |
| Ülke | Türkiye |
| Üniversite | Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi |
| Enstitü | Lisansüstü Eğitim Enstitüsü |
| Anabilim Dalı | Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı |
| Tez Onay Yılı | 2025 |
| Öğrenci Adı ve Soyadı | Hilal MERAL |
| Tez Danışmanı | PROF. DR. ASLIHAN DEMİRDÖVEN |
| Türkçe Özet | Bu doktora tezinde, havuç işleme prosesi sonrası açığa çıkan posanın mikrokristalin selüloz (MCC) üretiminde değerlendirilmesi ve elde edilen MCC'nin antidiyabetik özellikte sebze bazlı bir medikal gıdanın formülasyonuna entegre edilmesi çok yönlü olarak araştırılmıştır. İlk aşamada, MCC üretiminde otoklavlama ve ultrason ön işlemlerinin etkinliği incelenmiş, Cevap Yüzey Yöntemi (RSM) D-optimal deneme deseni ile optimizasyon süreçleri yürütülmüştür. Elde edilen bulgular, otoklavlama ve ultrason ön işlemlerinin geleneksel asit hidrolizine (%31.40) kıyasla daha yüksek verim (%36.62) sağladığını, çevresel açıdan daha sürdürülebilir bir yöntem sunduğunu ve ekonomik avantajlar içerdiğini ortaya koymuştur. Karakterizasyon analizleri (FTIR, SEM, XRD, TGA, DSC), üretilen MCC'nin yüksek kristallik (%81.55), güçlü termal stabilite ve ticari MCC örneklerine benzer morfolojik özellikler sergilediğini doğrulamıştır. Özellikle SEM görüntüleri, otoklavlama ve ultrason ön işlemleriyle elde edilen MCC'nin kısa lifli ve pürüzlü yapısıyla ticari örneklere oldukça yakın bir morfoloji sunduğunu göstermiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, MCC'nin fonksiyonel katkısı sebze bazlı medikal gıda geliştirilerek incelenmiştir. Öncelikle 31 farklı reçete denemesi yapılmış ve duyusal analizler sonucunda en çok beğenilen formülasyon ön reçete olarak belirlenmiştir. Formülasyona ilave edilecek diyet lifi kaynaklarının (inülin, FOS ve MCC) oranları RSM D-optimal karışım dizaynı ile optimize edilmiştir. Optimizasyon analizleri sonucunda, tez kapsamında üretilen MCC'nin ticari MCC'lere kıyasla daha yüksek α-amilaz (%92.52-93.83) ve α-glukozidaz (%91.44-93.70) inhibisyon değerleri sağladığı belirlenmiştir. Antioksidan kapasite (DPPH, ABTS, FRAP) ve toplam fenolik madde analizleri de MCC içeren formülasyonların biyofonksiyonel açıdan üstün olduğunu desteklemiştir. Besin değeri analizleri, ürünlerin düşük enerjili (384-517 kcal/200 mL), yüksek lif içerikli (%92.76) ve diyabetik bireylerin beslenmesine uygun formülasyonlar sunduğunu göstermiştir. Medikal gıda örneklerinin raf ömrü analizleri, ürünlerin +4°C'de 6 ay boyunca fizikokimyasal, fonksiyonel ve mikrobiyolojik açıdan stabil kaldığını göstermiştir. Özellikle MCC ilavesi, renk parametrelerinde toplam renk değişimini (ΔE) sınırlayarak görsel kaliteyi korumuş; antidiyabetik aktivite %75'in üzerinde muhafaza edilmiş ve antioksidan kapasitede yalnızca beklenen sınırlarda azalmalar kaydedilmiştir. Mikrobiyolojik açıdan ise toplam mezofilik aerobik bakteri, toplam psikrofilik aerobik bakteri ve maya-küf gelişimi saptanmamış, otoklavlama ve soğukta depolamanın ürün güvenliğini sağladığı doğrulanmıştır. In-vivo modelde yapılan testlerde, MCC ve inülin içeren medikal gıdanın tüketimi sonrasında postprandiyal kan glukoz düzeylerinin kontrol grubuna kıyasla 15. ve 30. dakikalarda anlamlı şekilde daha düşük seyrettiği belirlenmiştir. Bu sonuç, ürünün diyabet yönetiminde hiperglisemiyi baskılama potansiyeline sahip olduğunu güçlü bir şekilde göstermiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması gıda atıklarının katma değeri yüksek ürünlere dönüştürülmesi ve diyabet gibi kronik hastalıkların yönetiminde kullanılabilecek medikal gıdaların geliştirilmesi açısından özgün, yenilikçi ve sürdürülebilir bir yaklaşım sunmaktadır. |
| İlgilizce Özet | This doctoral thesis investigated the valorization of carrot pomace, an abundant agro-industrial by-product, to produce microcrystalline cellulose (MCC) and its subsequent incorporation as a functional dietary fiber source into the formulation of an antidiabetic vegetable-based medical food. In the first stage, the efficiency of autoclaving and ultrasound pretreatments in MCC production was examined, and process optimization was carried out using Response Surface Methodology (RSM) with a D-optimal experimental design. The findings demonstrated that combined pretreatments achieved a higher yield (36.62%) than conventional acid hydrolysis (31.40%), while offering environmentally sustainable and economically advantageous alternatives. Characterization analyses (FTIR, SEM, XRD, TGA, DSC) confirmed that the MCC produced under optimized conditions exhibited high crystallinity (81.55%), strong thermal stability, and morphological features comparable to those of commercial MCC. SEM micrographs revealed a short-fibered, rough surface structure resembling commercial samples. In the second stage, the functional contribution of MCC was evaluated through the development of vegetable-based medical food. A total of 31 formulations were initially tested, and the most preferred recipe, as determined by sensory analysis, was selected as the preliminary base formulation. The proportions of dietary fiber components (inulin, FOS, and MCC) were optimized using RSM D-optimal mixture design. Validation studies demonstrated that the MCC produced in this thesis provided higher α-amylase (92.52–93.83%) and α-glucosidase (91.44-93.70%) inhibition values compared to formulations containing commercial MCC. Antioxidant assays (DPPH, ABTS, FRAP) and total phenolic content further supported the superior bio-functional potential of MCC-enriched formulations. Nutritional analyses revealed that the developed medical food was low in energy (384-517 kcal/200 mL), rich in dietary fiber (92.76%), and well-suited to the dietary requirements of diabetic individuals. Shelf-life assessments showed that products stored at +4°C for six months maintained physicochemical, functional, and microbiological stability. Notably, MCC addition reduced total color change (ΔE), preserved visual quality, maintained antidiabetic activity above 75%, and limited antioxidant losses to expected ranges. Microbiological safety was ensured, with no detectable total mesophilic aerobic bacteria, total psychrophilic bacteria, and yeast-mold growth. Finally, in-vivo experiments confirmed the antidiabetic efficacy of the developed product: rats consuming the MCC, and inulin-enriched formulation exhibited significantly lower postprandial blood glucose levels at 15 and 30 minutes compared with the control group. These findings provide strong evidence that the product can attenuate postprandial hyperglycemia. Overall, this thesis presents an innovative and sustainable approach that integrates waste valorization with the development of medical foods targeting chronic disease management. |