Buğday Ununda Hasarlı Nişasta Analizi Nasıl Yapılır?

Hasarlı Nişasta Nedir?

Nişasta endosperminde amiloz ve amilopektin molekülleri bulunmaktadır. Bu moleküller buğdayın endosperminde düzenli bir dizilim göstermektedirler. Buğday bu haliyle yarı-kristal bir yapıdadır. Kristal yapıyı oluşturan ana etmenlerden birisi amilopektinin oluşturduğu dallanmalardan kaynaklanmaktadır. Bu moleküller kısa yan zincirlere sahiptir. Bu zincirler birbirlerine paralel olarak dizildiğinde ortaya çift (sarmal) yapılar çıkmaktadır. Kristal tabaka ise bu sarmalların yan yana gelmesiyle oluşan bir tabakadır. Endospermde düzenli moleküllerin dizilişiyle oluşan yapılar olduğu gibi düzensiz yapılar da mevcuttur. Düzensizliğe neden olan bu yapıların mevcut olduğu bölgeler ise amorf bölgeler olarak adlandırılmaktadır. Dallanmalara sahip olan amilopektin molekülünün dallanmış bölgeleri ve amiloz molekülünün oluşturduğu doğrusal yapılar amorf bölgeleri meydana getirmektedir. Bu yapılar birlikte mikroskobik düzeyde incelendiğinde iç içe geçmiş yapılar oluşturmaktadır. Halkalar iç içe geçen bir yapı oluşturduğundan dolayı su halkaların merkezine inmekte zorlanır. Dolayısıyla, hidrofobik bir yapı ortaya çıkar. Buna bağlı olarak, su granül merkezine inmekte zorlanır.

Buğday öğütmeye girdiğinde öğütme cihazındaki valsler arasında çalışırken büyük bir basınç meydana gelmektedir. Buradaki basınç ve kuvvetler, öğütme esnasında buğday granüllerine bu enerjiyi aktarır. Enerjinin granüllere geçmesiyle amilopektin sarmallarının bir arada durmasını sağlayan bağlar -hidrojen bağları- zamanla birbirinden ayrılmaya başlamaktadır.  Bu nedenle de amilopektinin yarattığı kristalimsi yapı çözülerek moleküllerin birbirinden uzaklaşmaları meydana gelmektedir.

1.1 Nişasta Granüllerinde Kırılma ve Parçalanma:

Nişasta granülleri ışığa bağlı olarak bir kırılma veya çok şiddetli mekanik etkilere bağlı olarak bağ kopmaları yaşayabilmektedir.

• Çift Kırılma Kaybı
• Moleküler Parçalanma

Çift Kırılma Kaybı: Nişasta granüllerine polarize ışığın teması sonucu granüller bir kırılmaya uğrarlar. Buna bağlı olarak, yapıda gelen bozulmayla birlikte moleküllerin oluşturduğu kristal yapıda da bir bozulma meydana gelir. Bozulmanın artışıyla birlikte yapıdaki düzensizlik de artış göstermektedir.

Moleküler Parçalanma: Buğdayın öğütülmesi sırasında çeşitli nedenlere bağlı olarak buğday hep sabit bir mekanik etkiye maruz kalmamaktadır. Bazı durumlarda öğütme çok şiddetli olabilmekte ve ortaya çıkan bu şiddet sadece moleküller arası bağlarla sınırlı kalmayıp glikoz moleküllerini birbirine bağlayan glikozidik bağ denen bağların kopmasına dahası zincirlerin boyuna da etki etmektedir.

Bu deformasyonlar meydana geldiğinde, granülün tek bir yapısını etkilemekle kalmayıp granülün bütününde bir geometri değişikliği yaratmaktadır. Valsler arasında yüksek basınca maruz kalan granüller bu basınca bağlı olarak düzleşmeye gitmektedir. Bunun sonucunda yüzey alanı artmakta hacim azalmaktadır. Genişleme ve yassılaşma olayları görülmektedir. Diğer taraftan, bazı bölgelerde granüllerin ayrı parçalara bölündüğü görülmektedir. Bu olay unun akışkanlığı ve reolojisi açısından önemlidir.

1.2 Hasar Sonrası Suyla Temas: Moleküler Şişme

Çeşitli nedenlerden dolayı granüllerdeki kristal yapının bozulması, aradaki boşlukların açılmasına sebep olacaktır. Bu nedenle, buğdayda bulunan moleküller dış etkilere açık hale gelecektir. Bunun sonucunda ise su molekülleri içeriye girerken kristalin içinde bulunan -OH moleküllerine tutunmaya başlayacaktır. Bu tutunma kolay bir şekilde gerçekleşebilir çünkü normal şartlarda nişastanın suyu içine alabilmesi için ortamda ısı gereklidir. Fakat, nişasta granüllerinin parçalanması sonucu moleküller zaten açık olduğundan dolayı hasar sonrası, oda sıcaklığındaki suyu bile bu yapı içine rahatça çekebilmektedir. Bunun sonucunda ise “soğuk jelatinleşme” olayı görülmektedir.

Un Endüstrisinde Hasarlı Nişasta Tayininin Kullanım Alanları ve Önemi

Değirmencilik sektöründe hasarlı nişasta miktarının enerji tasarrufu ve makine kontrol, bakım olayları için bilinmesi gerekmektedir. Hasarlı nişasta miktarının yüksek çıkması demek öğütmenin gereğinden fazla yapıldığını göstermektedir. Öğütmenin normal değerlerin üzerine çıkması demek burada kullanılan makinelerin gereğinden fazla zorlanmasına yol açmaktır. Dolayısıyla, fazla çalışan makineler, içinde bulunan valsleri birbirine daha çok yakınlaştırır. Bu yakınlaşmanın artmasıyla birlikte valsler arasındaki basınç da artmaktadır. Bu da baskının artması demektir. Artan baskı, hızlı çalışma gibi durumların getirisi olarak makinelerde aşırı ısınma olayları yaşanmaktadır. Üretici sektör uzun vadede hem hammaddesini bozmakta, ürün kalitesini düşürmekte hem de elektrik tüketimini arttırarak gereksiz harcamalara maruz kalmaktadır.

Ekmek sektörü için hasarlı nişasta miktarına bakmak doğrudan ürünün raf ömrü ve verimliliği ile ilgilidir. Hasarlı nişastanın fazla olması demek ürünün içine çok su alması fakat unun gluten yapısı zayıf olduğundan daha sonra bu fazla suyu dışarı vererek ekmeğin içinin kurumasına yol açması demektir. Bu da ürünün çok kısa bir zaman dilimi içinde bayatlamasına neden olmaktadır.

Bisküvi ve Kek üretiminde ise hasarlı nişasta miktarının düşük olması tercih edilir çünkü bu sektörde hamurun gevrek olması önemlidir. Hasarlı nişasta miktarı fazla olursa hamur düzenli bir yayılım gösteremez aksine fazla su alacağı için nihai ürün sert olur.

Neden Hasarlı Nişasta Miktarına Bakmak Sektör için Gerekli?

Un sektöründe hasarlı nişasta miktarını bilmek bir ürünün hammadde aşamasında alınıp nihai ürüne sorunsuz getirilmesini kontrol etme sürecinin sağlıklı ilerlemesini sağlayacak olan temel bir zorunluluktur.

Su Kaldırma:

Yetersiz öğütülmüş unlarda moleküller arasındaki açıklık az olacağından hasarlı nişasta miktarı düşük çıkacaktır. Hasarlı nişasta miktarının düşük çıkması, açıklık az olacağından dolayı unun, suyu içine çekmekte zorlanmasına yol açacaktır. İçine yeteri düzeyde su çekemeyen un, aynı miktar unla daha az hamurun ortaya çıkmasına ve uzun vadede verimin giderek düşmesine neden olmaktadır.

Öğütme çok fazla gerçekleştiğinde ise süreçlerin kontrol edilmesinde zorluk yaşanmaktadır. Bu durumda sahte bir su kaldırma olayıyla karşılaşılmaktadır. Fazla suyla karşılaşan ve açıklığı fazla olan nişasta granülleri ilk başta fazla suyu çeker fakat ileriki aşamalarda bu suyu geri dışarıya vermeye başlamaktadır.

Fermantasyon:

Hasarlı nişasta miktarının az olduğu durumlarda açık nişasta alanı yeteri düzeyde olmadığı için amilaz enzimlerinin işlevi kısıtlanmaktadır. İşlevini yeteri kadar yapamayan enzimlerin varlığı sonucunda mayanın beslenmesi için gerekli olan şekerler açığa çıkamamaktadır. Maya beslenmesi için gerekli şekeri alamadığında da buna bağlı olarak fermantasyon hızı düşmektedir. Mayanın işlevsiz kalması veya işlevinin az olması sonucu gaz üretilemeyeceğinden dolayı da ekmek hacimsiz kalmaktadır.

Hasarlı nişasta miktarı fazla olduğunda ise enzimler daha aktif çalışacağından mayanın beslenmesi için gerekli olan şekerler üretilecektir. Maya bu şekerlerle beslenerek her ne kadar aşırı gaz üretse de hamurun gluten yapısı zayıf olduğundan dolayı hamur bu gazı tutamayıp sonunda sönme yaşamaktadır.

Şekil 1: Hasarlı Nişasta Oranı ve Gaz Üretim Hızı İlişkisi.

Kabuk Rengi:

Moleküller arası açıklık az yani öğütme verimi düşük durumlarda enzimlerin yetersiz işlevi, şekerlerin yeteri kadar ortaya çıkamayışı, mayanın çalışmasını iyi yapamaması sonucu ortaya çıkan düşük şeker miktarından dolayı Maillard Reaksiyonu gerçekleşmemektedir. Bu durum, ekmek kabuğunun kahverengi rengini tam olarak alamamasına ve rengin soluk çıkmasına neden olmaktadır. Zedelenmiş nişasta miktarı fazla olduğunda ise açıklık fazla olacağından su granüller içine rahatça girecek, enzimlerin çalışması sonucu ortaya yeterli miktarda şeker açığa çıkacaktır. Aşırı şeker oluşumu sonucu kabuk renginde koyuluk yaşanacaktır.

Doku:

Hasarlı nişasta miktarı az olduğunda içine yeterli miktarda su çekemeyeceğinden dolayı hamur, elastikiyet kazanmakta zorluk çeker. Buna bağlı olarak, sert bir ekmek yapısıyla karşılaşılır. Diğer taraftan, hasarlı nişasta miktarı çok olduğunda açıklık fazla olacağından dolayı içine başlangıçta suyu fazla çeken nişasta granülleri sonrasında bu suyu dışarıya vermeye başlayacağından, suyunu salan hamur bu sefer tezgâha veya makinelere yapışma riskiyle karşı karşıya kalmaktadır. Bu nedenle, yapışkan ve cıvık bir hamur elde edilmektedir.

Hasarlı Nişasta Miktarında BASTAK SD CHEQ 15000’in Avantajları

4.1 Amperometrik Yöntemle Hızlı Analiz, Yüksek Doğruluk ve Ekonomik Verimlilik

Normal şartlarda, enzimatik yöntemler uzun süren analiz süreçleri ve karmaşık analiz süreçlerini beraberinde getirmektedir. Amperometrik yöntem ise hasarlı nişasta miktarının belirlenmesinde en hassas ölçüm yöntemini sunmaktadır. Bastak 15000 SDCheq, elektrokimyasal amperometrik method kullanarak çok az miktarda (1 g) numune ile nişasta granüllerinin absorbe ettiği iodin miktarını sadece dakikalar içerisinde az malzeme kullanımını gerektirerek hızlı bir şekilde analiz etme yeteneğine sahiptir. Uluslararası olarak kabul görmüş Chopin SD prensibine dayanan SD Cheq cihazı, unun su kaldırma kapasitesini ve fermentasyon hızını etkileyen zedelenmiş nişasta miktarını ölçebilmektedir. SD Cheq 15000, unun teknolojik özelliklerini görsel bir harita üzerinde göstererek, unun zedelenmiş nişasta oranını C UCD cinsinden ölçebilme yeteneğine sahiptir. Cihaz ticari un, buğday unu, tam buğday unu, durum buğday unu, bulgur, vital gluten, şehriye ve irmikte zedelenmiş nişasta miktarını en fazla 7 dakikada dünya standartlarında belirleyebilmektedir.

Analizin mantığı hasarlı nişasta granüllerinin oluşturduğu açıklıktan iyotun emilmesine dayanmaktadır. Emilen iyot hızıyla, hasar arasında bir ilişki bulunmaktadır. Emilen iyot hızı ne kadar fazla olursa bu, hasarlı nişasta miktarının o kadar fazla olması demektir. Cihaz, zamana bağlı olarak iyot miktarını ölçerek zedelenmiş nişasta miktarı hakkında yüksek doğruluklu veriler sağlamaktadır. Analizin sonunda cihaz LCD ekranında hasarlı nişasta değerini % olarak akım cinsinden göstermektedir. Ekranda “%Al” olarak görülmektedir. Bununla birlikte, değer, diğer özel birimler olan UCD, UCDc, AACC ve Farrand a çevrilerek cihaz ekranında görülebilmektedir.

Normal şartlarda, hasarlı nişasta miktarının ölçülmesi için oldukça pahalı ve hassas enzim kitlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bastak 15000 SDCheq, bu pahalı ve kompleks enzim kitlerine ihtiyaç duymadığından uzun vadede işletme maliyetlerinin düşürülmesine yardımcı olmaktadır. Ayrıca cihaz tam otomasyon altında çalıştığından personellerin iş gücünden azaltma yoluna gidilebilmektedir.

Cihaz ile hamurun fermantasyon şartları, hamurun su kaldırma miktarı, hamurun reolojik özellikleri, hamurun pişme performansı, son ürünlerin aroma oluşumunun belirlenmesinin yanı sıra standart un üretimi, bisküvilerin kırılma oranı, makarna imalat kalitesinin belirlenmesi de bu cihaz sayesinde olur.

4.2 Veri İzlenebilirliği, Cihazın Güvenilirliği ve Entegre Çalışma İmkanları

Bastak 15000 SDCheq, 5 inç’lik dokunmatik yüksek çözünürlüklü ekranıyla analiz sırasında analizin kontrolünün ve izlenmesinin kolaylıkla yapılmasına imkân tanımaktadır. Bununla birlikte, gelen verileri hafızasına kaydedebilme yeteneği sayesinde güncel sonuçları eski sonuçlarla karşılaştırma şansı yaratır. Sonuçlar, analiz bitiminde dijital ortamda raporlanabilmekle beraber uzaktan erişim de sağlanabilmektedir.

Tablo 1: Bastak Teknoloji. (2026). UCD (Damaged Starch) Analiz Sonuçları Çizelgesi.

Bastak marka öğütücülerle elde edilen un numuneleri sonrası Bastak SdCheq15000 ile gerçekleştirilen hasarlı nişasta miktarı analizlerinde dengeli ve birbirine yakın sonuçlar elde edilmiş olup veriler yüksek düzeyde bir hassasiyet sergilemiştir. Tablo incelediğinde art arda yapılan analizler sonucunda bu sonuçların bir stabiliteye sahip olduğu görülmektedir.

4.3 BASTAK SD CHEQ 15000 ile Maliyet Tasarrufu ve Kalite Kontrol

Bastak SdCheq 15000 ile maliyette bir kar ve kalitede iyileşme sağlanabilmektedir. Cihaz, maliyet tasarrufunun sağlanması için gerekli verileri yüksek doğruluk ve yüksek tekrarlanabilirlik özellikleriyle üreticiye sunmaktadır. Maliyet tasarrufunda esas olay sektörde aynı miktar un kullanarak daha fazla ürün yani hamur çıktısı elde etmektir. Bunu gerçekleştirmek için de optimizasyon olmazsa olmazlardan biridir. Burada istenen unun iyi düzeylerde su kaldırma kapasitesinin olmasıdır. Fakat bu optimize edilmediğinde kar yerine zararla sonuçlanabilmektedir çünkü hasarlı nişasta miktarının yüksek olması unun su kaldırmasının daha iyi olacağı anlamına gelmektedir. Fakat, bu değer optimize değerlerin dışına ulaştığında un kendi gluten yapısının kaldıramayacağı kadar fazla su alacağı için bu suyu geri dışarı salacaktır ve yapışkan bir hamurun elde edilmesine neden olacaktır. Su kaldırma kapasitesinin iyi olması beklenir. Fakat bu duruma dikkat edilmelidir. Bastak SdCheq 15000 cihazı, hasarlı nişasta miktarının fazla olduğu durumları erken aşamada tespit edip üreticilerin hammaddesini iyileştirmesine olanak tanır.  Eğer bir sorun varsa fazla vakit kaybı olmadan en fazla 7 dakika içinde yoğun kimyasal maliyeti ve iş gücü maliyeti altına girmeden harekete geçilmesine olanak tanımaktadır. Hatalı üretimlerin önüne geçerek üreticilerin sürekli bir fire kaybı yaşamasını önlemeye yardımcı olmaktadır.

Protein Aralıklarına göre Hasarlı Nişasta Miktarı Hangi Aralıklarda Olmalı?

Şekil 2. Unlu Mamullerin Protein (X Ekseni) ve Zedelenmiş Nişasta (Y ekseni) Arasındaki İlişkisi (Bastak Instruments, 2026).

Her ürünün kendine özgü bir protein miktarı olduğu için analiz aşamasında bu ürünlerin hasarlı nişasta miktarı değerleri de protein miktarına bağlı olarak belirli düzeylerde olmalıdır. Çerez ve kraker türündeki ürünler düşük protein içeriğine sahipken tava ekmeği yüksek protein miktarına sahiptir. Protein miktarı arttıkça yani daha güçlü bir hamur mevcutsa hasarlı nişasta miktarı ve unun su kaldırma kapasitesi de daha iyi olmaktadır. Üretimde standart bir kalitenin elde edilmesi çok önemlidir. Bu yüzden, unun zedelenmiş nişasta miktarı Chopin SD metodolojisine benzer Bastak SD Cheq 15000 kullanılarak analiz edilmiştir. Bu, ürün grubuna (ekmeklik, kraker, noodle vb.) uygun un seçimini en iyi düzeylerde yapmak için kullanılmaktadır.

Tava ekmeği yaklaşık 11-14 protein miktarı ve 19-23 UCD hasarlı nişasta değerine sahiptir. Tava ekmeğinde ekmeğin hacimli durması istenir. Dolayısıyla, fermantasyon olayının yeterli düzeyde gerçekleşebilmesi ve hamurun kabarması için unun suyu içine çekmesi tercih edilir. Buna bağlı olarak enzim aktif hale gelir, şekerler ortaya çıkar ve maya bu ortaya çıkan şekerlerden beslenerek fermantasyon yapıp ekmeğin kabarmasını sağlar.

Düz ekmekte ise protein seviyelerinin %10.5-12.5 arasında değiştiği görülmektedir. Olması gereken hasarlı nişasta miktarı 17- 20 UCD arasındadır. Hasarlı nişasta miktarı tava ekmeğine göre daha düşüktür. Bu tip ekmekler su kaldırma kapasitesinin tava ekmeklerine göre biraz daha düşük olması ve esnek bir yapı sağlamaları beklenmektedir.

Ocak ekmeği açısından bakıldığında bu ekmeklerin çok fazla yayılım göstermemesi tercih edilmektedir. Daha sıkışık bir yapı istenir. Bu nedenle protein oranı düz ekmeğe yakın olsa da hasarlı nişasta miktarı

Krakerler, orta-düşük nişasta zedelenmesi (16-18 UCD) ve orta-düşük protein düzeyi (%8-10.5) gerektirir. Kraker gevrek olmalıdır çünkü çok fazla nişasta zedelenmesi hamuru fazla yumuşatır ve kıtırlık elde edilemez.

Noodle’lar için düşük nişasta zedelenmesi (14-17.5 UCD) ve orta protein düzeyi (%8.5-10.5) vardır. Haşlandığında dağılmaması ama çok sert olmaması için glüten yapısı ve su emilimi hassas bir şekilde dengede olmalıdır.

Bisküviler, düşük protein içeriği (%7-9) ve düşük nişasta zedelenmesi (14-16 UCD) kullanır. Bu unlar suyu az çektiği için hamur tepside yayılır ve ağızda dağılan ince, kıtır bir bisküvi yapar.

Çerezler, zedelenmiş nişasta (14-16.5 UCD) ve protein (%7-8,5) en düşük değerleri gösterir. Bu gruptaki ürünlerin kabarık olması istenmez, bu nedenle hamurda suyun minimum seviyede tutulması ve nişastanın zedelenmemiş kalması gerekir.