A research on the production of apple vinegar from apple wastes

Abstract

Apple is one of the most consumed and traded soft-core fruits worldwide. Apples can be consumed fresh and also processed into a wide variety of products such as apple juice, jam-marmalade, wine and vinegar. Generally the apple peels and pulp which are rich in nutrient content and the apple cores remain as waste. The conversion of such agricultural wastes into high value-added products provides economic benefits as well as reduction in environmental problems. In this study, the usability of different types of waste apple peels and apple core with seeds in vinegar production was investigated with slow method. The brix values decreased rapidly due to the ethyl alcohol fermentation and the concentration of ethyl alcohol which was formed as the main product, got decreased below 0.5% after subsequent acetic acid fermentation. In addition, the values of pH, total acidity (as acetic acid), antioxidant activity and total phenolic substance in the vinegars obtained were determined between 3.25-3.41, 15.3-23.07 g/L, 68.3-90 µl and 259.8-387.1 mg GAE/L, respectively. In this study, apple wastes have been utilized in vinegar production for the first time in our country. Especially the production of vinegar for cleaning purposes seems like an acceptable alternative for value addition to apple wastes.

Keywords

• Apple
• Waste products
• Apple peel
• Apple core with seeds
• Vinegar

Elma atıklarından elma sirkesi üretimi üzerine bir araştırma

Öz

Elma dünya genelinde en çok tüketilen ve en çok ticareti yapılan yumuşak çekirdekli meyvelerden biri olup, taze olarak tüketilebildiği gibi elma suyu, reçel-marmelat, şarap ve sirke gibi çok çeşitli ürünlere işlenmekte ve genellikle besin içeriği bakımından zengin olan elmanın kabukları, posa ve çekirdekleri atık olarak kalmaktadır. Bu gibi tarımsal atıkların katma değeri yüksek ürünlere dönüştürülmesi, çevre sorunlarının azaltılması yanında ekonomik faydalar da sağlamaktadır. Bu çalışmada yavaş yöntem ile farklı çeşitlerde atık elma kabukları ve çekirdek evlerinin sirke üretiminde kullanılabilirliğini araştırılmıştır. Etil alkol fermantasyonu ile briks değerleri hızlı bir şekilde düşmüş ve esas ürün olarak etil alkol oluşmuş ve ardından gerçekleşen asetik asit fermantasyonu ile etil alkol %0.5'in altına düşmüştür. Ayrıca, elde edilen sirkelerde pH değerleri 3.25-3.41, toplam asitlik 15.3-23.07 g/L, antioksidan aktivite 68.3-90 µl ve toplam fenolik madde 259.8-387.1 mg GAE/L arasında belirlenmiştir. Bu çalışmada ülkemizde ilk defa elma atıkları sirke üretiminde değerlendirilmiştir. Özellikle temizlik amaçlı sirke üretimi, elma atıklarına katma değer kazandırılmasında alternatif olarak kabul edilebilir görünmektedir

Anahtar Kelimeler

• : Elma
• Atık ürünler
• Elma kabuğu
• Çekirdek evi
• Sirke

Kaynakça

1. I. Fidan, Niğde bölgesinde yetiştirilen bazı elma çeşitlerinin şaraplık değerleri üzerinde bir araştırma. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yıllığı, 24, 121-130, 1975.
2. G. Bashimov, Elma ihracatında Türkiye’nin karşılaştırmalı üstünlüğü. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(2), 9-15, 2016. https://doi.org/10.25308/aduziraat.293391
3. O. Gencer, Niğde ilinde yetişen yerel elma tiplerinin morfolojik, pomolojik ve moleküler karekterizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Niğde, 2019.
4. A. Canbas, T. Cabaroglu, ve T. Eskiuctepe, Starking ve Golden delicious çeşitlerinden düşük, normal ve yüksek alkollü elma şarabı üretimi üzerine bir araştırma, CUZF Dergisi, 15, 71-78, 2000.
5. E. B. Eryılmaz, Production of astaxanthin pigment from pomegranate, olive and apple wastes by solid state fermentation. MSc Thesis, Gaziantep University, Turkey, 2019.
6. FAO, http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC. Accessed: December 04, 2019
7. H. B. Tüfekci, ve H. Fenercioglu, Türkiye’de üretilen bazı ticari meyve sularının kimyasal özellikler açısından gıda mevzuatına uygunluğu, Akademik Gıda, 8(2), 11-17, 2010.
8. P. Satora, P. Sroka, A. Duda-Chodak, T. Tarko, and T. Tuszynski, The profile of volatile compounds and polyphenols in wines produced from dessert varieties of apples. Food Chemistry, 111, 513–519, 2008. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.04.007

9. E. Demircan, Elma kabuklarından elde edilen fenolik bileşiklerin lipozom ile enkapsülasyonu. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Türkiye, 2016. http://hdl.handle.net/11527/13599
10. M. Horzum, Endüstriyel artık olan elma posasından diyet lifi üretimi optimizasyonu ve partikül boyutun teknolojik özelliklere etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, 2018.
11. B. Canan, Elma Posasından Glikoz eldesinde ozonlamanın etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Gebze, 2008.
12. H. Tangüler, 2013. Sirke üretim yöntemleri. İç Anadolu Bölgesi 1. Tarım ve Gıda Kongresi, sayfa 81-83, Niğde, 2-4 Ekim 2013.
13. M. J. Waites, N. L. Morgan, J. S. Rockey, and G. Higton, Industrial Microbiology: An Introduction. Blackwell Science Ltd., London, 2001.
14. W.C. Frazier, and D. C. Westhoff, Food Microbiology. 4th ed., McGraw-Hill International Editions, 1988.
15. A. I. Elijah, and M. P. Etukudo, Quality evaluation of vinegar produced from banana peel using Saccharomyces cerevisiae and Acetobacter aceti isolated from palm wine dreg. Nigerian Journal of Agriculture, Food and Environment, 12(4), 205-211, 2016.
16. E. Ünal, Dimrit üzümünden değişik yöntemlerle sirke üretimi üzerinde bir araştırma. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, 2007.
17. M. R. Adams, Vinegar, in Microbiology of Fermented Foods, Wood, Brian J. B. (eds). Blackie Academic & Professional, Second Edition, 1, 1-44, NewYork, 1998. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-0309-1
18. S. C. Tan, Vinegar Fermentation. Master Thesis, Agricultural and Mechanical College, Louisiana State University Lafayette Parish, Louisiana, United States, 2005.
19. N. Aktan, ve H. K. Yıldırım (eds.), Sirke Teknolojisi, Sidas Medya, Yayın No: 11-1B, İzmir, 2011.
20. İ. Şahin (ed)., Asit Fermantasyonları (Sirke, Laktik ve Sitrik Asit Fermantasyonları). Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Teksir, Ankara, 1982.
21. B. Başyiğit, H. Alaşalvar, N. Doğan, C. Doğan, S. Berktaş ve M. Çam, Wild mustard (Sinapis arvensis) parts: compositional analysis, antioxidant capacity and determination of individual phenolic fractions by LC–ESI–MS/MS. Journal of Food Measurement and Characterization, 14, 1671–1681, 2020. https://doi.org/ 10.1007/s11694-020-00415-2
22. A.O.A.C., Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists. (K. Hekrich, editor), vol. 1 and 2, 15th edn, Arlington, Virginia 22201 USA, 1990.
23. C. S. Ough, and M. A. Amerine (eds.), Methods for Analyses of Musts and Wines, 2nd. edn. John Wiley and Sons, New York, 377, 1988.
24. R. S. Hunter, Ed., Scales for the Measurments of Apperarance, John Wiley and Jons, New York, 133-140, 1975.
25. S. Ethiraj, and E. R. Suresh, Studies on the utiliisation of mango processing waste for production of vinegar. Journal of Food Science and Technology, 29, 48-50, 1990.
26. M. Bayram, C. Kaya, E. E. Yücel, B. Er, E. Gülmez, ve E. Terzioğlu, Pirinç sirkesi ve çeşitli ticari sirkelerin bazı kalite özellikleri, Akademik Gıda, 16(3), 293-300, 2018. https://doi.org/10.24323/akademik-gida.475357
27. A. O. Adebayo-Oyetoro, E. Adenubi, O. O. Ogundipe, B. O. Bankole, and S. A. O. Adeyeye, Production and quality evaluation of vinegar from mango, Cogent Food & Agriculture, 3, 1-8, 2017. https://doi.org/10.1080/ 23311932.2016.1278193
28. I. Y. Sengun, Microbiological and chemical properties of fig vinegar produced in Turkey, African Journal of Microbiology Research, 7(20), 2332-2338, 2013. https://doi.org/10.5897/ajmr12.2275
29. H. N. Budak, Elma ve üzümden üretilen sirkelerin bileşenleri ve fonksiyonel özellikleri üzerine araştırma. Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, 2010.
30. D. Jo, E-J. Park, G-R. Kim, S-H. Yeo, Y-J. Jeong, and J-H. Kwon, Quality comparison of commercial cider vinegars by their acidity levels. Korean J. Food Sci. Technol., 44(6), 699-703, 2012. https://doi.org/10.9721 /kjfst.2012.44.6.699
31. S. Tekin, Elma ve üzüm sirkelerinin ağır metal içeriklerinin ICP-MS (İndüktif Eşleşmiş Plazma-Kütle Spektrometresi) ile belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara, 2014.
32. Anonim, TSE-Sirke-Tarım kökenli sıvılardan elde edilen ürün-tarifler, özellikler ve işaretleme, TS 1880 EN 13188, Türk Standartları Enstitüsü Necatibey Cad. 112, Ankara, 2003.
33. D. Yener, Mersin il merkezinde değişik satış yerlerinden alınan şalgam suyu örneklerinin fiziksel, kimyasal, duyusal ve mikrobiyolojik özellikleri üzerine bir araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ, 1997.
34. S. Bakır, Investigatigating the phenolic content and in vitro bioaccessibility of some vinegars, and changes in antioxidant activity during grape and apple vinegar processing. MSc. Thesis, Istanbul Technical University, Istanbul, 2014.
35. M. Akbaş, ve T. Cabaroğlu, Ülkemizde üretilen bazı üzüm sirkelerinin bileşimleri ve gıda mevzuatına uygunlukları üzerine bir araştırma, Gıda, 35(3), 183-188, 2010.
36. P. Ribereau-Gayon, Y. Glories, A. Maujean, and D. Dubourdieau (eds.), Handbook of Enology, vol. II, The Chemistry of Wine and Stabilization and Treatments. John Wiley and Sons, Ltd., p. 404, 2000.
37. N. M. Nizamoğlu, ve N. Sebahattin, Meyve ve sebzelerde bulunan fenolik bileşikler; yapıları ve önemleri, Electronic Journal of Food Technologies, 5(1), 20-35, 2010.
38. V. Gerbi, G. Zeppa, R. Beltramo, A. Carnacini, and A. Antonelli, Characterization of white vinegars of different sources with artificial neural networks. J Sci Food Agric, 78, 417-422, 1998. https://doi.org/ 10.1002/(sici)1097-0010(199811)78:3%3C417::aid-jsfa134%3E3.0.co;2-8.
39. M. Özgen, ve H. Tokbaş, Işıklanma ve meyve dokusunun Amasya ve Fuji elmalarında antioksidan kapasitesine etkisi, Gaziosmanpasa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 24(2), 1-5, 2007. https://doi.org/ 10.13002/.V2007I2.5000012618