Farklı Nişasta Tiplerinin Jelatinazyon Derecelerinin NMR Relaksometre ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DTK) Metotları ile İncelenmesi Damla Dağ*, Mete Kilercioğlu*, Mecit Halil Öztop* , Gülüm Şumnu* * Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Gıda Mühendisliği, Ankara, Türkiye, 06800  Brown, W. H.; Poon, T. (2005). Introduction to organic chemistry (3rd ed.). Wiley. ISBN 0-471-44451-0.[page needed] ODTÜ Özet Farklı zincir yapılarına sahip olan nişasta türleri farklı su absorbsiyon kapasitelerinde ve 50-85°C sıcaklık aralığında jelleşmeye uğrayıp yapısal farklılıklar gösterir. Nişasta jelleşmesi ortamda bulunan su ve ısıl işlem ile birlikte nişastanın moleküller arası bağlarının yıkılıp, hidrojen bağlanma alanlarının daha çok suyu tutması sonucunda gerçekleşir. Bu çalışmada farklı konsantrasyonlarda (1:1, 1:1,5, 1:2) su ile hazırlanmış mısır, buğday ve pirinç nişastalarının mikrodalgada tek bir güç seviyesinde farklı sürelerde (5s, 10s, 15s, 20s, 25s, 30s) işlem görmesi ile nişasta jelleri hazırlanmıştır. Hazırlanan jellerde, NMR (Nükleer Manyetik Rezonans) Relaksometre tekniğinin jelatinizasyon derecesini bulmada etkili bir yöntem olarak kullanabileceğini göstermek için 0.32 Tesla gücündeki düşük rezolüsyonlu NMR sistemi kullanarak CPMG ve Inversion Recovery sekansları ile sırasıyla T1 ve T2 değerleri ölçülmüştür. T2 eğrileri Ters Laplas tabanlı Non-Negative-Least Squares algoritması ile ayrıştırılmış ve relaksasyon spektrası elde edilmiştir. Relaksasyon spektrası jellerdeki farklı bağlanma özelliği gösteren su yapılarını temsil etmektedir. Elde edilen relaksasyon spektrasındaki piklerin T2 zamanları ve efektif T1 değerleri DTK’dan elde edilen jelatinizasyon dereceleri ile karşılaştırılmış ve iki tekniğin birbirini ne ölçüde temsil edebileceği araştırılmıştır. Giriş Nişasta yapısında amiloz ve amilopektin isimli iki polisakkariti bulundurmaktadır. Amiloz lineer bir moleküldür, ancak birbirini izleen glikoz birimlerinin açılı olma eğiliminden dolayı sarmal oluşturur. Sarmalların iç yüzeyi hidrofobiktir. Amilopektin ise, dallanma noktalarından sonra birbirine parallel iki zincirin birbirine sarılmasıyla meydana gelen çifte sarmallarla olumuştur. Amilopektin nişastanın kristal yapısını oluşturur. Nişasta polimer zincirlerinin birbirine sıkıca kenetlendiği granüllerden oluşur. Yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında suyun normalde içine giremediği granüllerdeki zincirler, birbirlerinden uzaklaşmaya başlayıp suyla etkileşebilir hale gelirler. Su ve sıcaklığın etkisiyle, nişastadaki polimerler birbirleriyle hidrojen bağları kurmak yerine suya bağlanırlar. Su, nişastanın içine nüfuz ettikçe genel polimer yapısının düzeni bozulmaya başlar, granüllü bölgeler küçülür ve amorflaşır. Suyla etkileşen amiloz, nişasta tanesinden dışarı sızar. Nişasta su emip şişmeye başlar. Buna nişasta jelleşmesi denir. Bulgular Manyetüd (a/u) Manyetüd (a/u) Zaman (msec) Zaman (msec) Şekil 2. Mısır Nişastasına ait T1 Relaksasyon eğrisi Şekil 1. Mısır Nişastasına ait T2 Relaksasyon eğrisi Şekil 1 mısır nişastasından alınan T2 relaksasyon sinyalini göstermektedir. Bu sinyal Ters Laplas tabanlı Non-Negative-Least Squares algoritması ile ayrıştırılmış ve Şekil 3 ‘teki relaksasyon spektrası elde edilmiştir. Şekil 3’teki mısır nişastası spektrasında 2 tane pik gözlemlenmiştir. Her pik için relaksasyon değeri piklerin maksimum amplitüde karşılık gelen noktası olarak hesaplanır. Piklerin alanı da yine o relaksasyon değerine sahip protonların miktarı hakkında bilgi verir. Fiziksel anlamda, relaksasyon spektrası suyun hücreler içerisinde nasıl dağıldığını göstermektedir. Öte yandan, Şekil 2 mısır nişastasının T1 relaksasyon sinyalini göstermektedir. Şekil 4 ve Şekil 5 te ise farklı mikrodalga işlem süresine maruz bırakılmış farklı nişasta türlerinin (mısır, buğday ve pirinç nişastası) T1 ve T2 değerlerinin değişimi gösterilmiştir. Tüm nişasta çeşitlerinde mikrodalga işlem süresinin artmasıyla T1 ve T2 değerlerinin azaldığı gözlemlenmiştir.. Malzemeler ve Yöntemler Numunelerin Hazırlanması: Kütlece 1:1 , 1:1.5 ve 1:2 (nişasta:su) oranlarındaki karışımların hazırlanması Sistemin homojen bir hale gelene kadar karıştırılması Mikrodalgada 5, 10, 15, 20, 25 ve 30 saniye bekletilmesi NMR Relaksometre cihazı ile T1 ve T2 ölçümlerinin yapılması Şekil 3. Mısır Nişastası Relaksasyon Spektrumu Mısır Nişastası Buğday Nişastası Pirinç Nişastası Şekil 4. Farklı Nişasta Türlerine ait T2 Değerleri Şekil 5. Farklı Nişasta Türlerine ait T1 Değerleri Referanslar:  Bayındırlı L., Ndife M., G. Şumnu. (1998). Differential Scanning Calorimetry Determination of Gelatinization Rates in Different Starches due to Microwave Heating. Brown W. H., Poon T. (2005). Introduction to organic chemistry (3rd ed.). Wiley.