Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Yrd. Doç. Dr. Seçil TÜRKSOY

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Yrd. Doç. Dr. Seçil TÜRKSOY"— Sunum transkripti:

1 Yrd. Doç. Dr. Seçil TÜRKSOY

2  Tahıl çeşitlerinin besin maddelerince en zengin oldukları bileşen grubu karbonhidratlardır.  Tahıllar; enerji verici grup …  Nişasta, selüloz, dekstrinler, şekerler, pentozanlar, hemiselüloz …  Nişasta miktarı, besinsel ve teknolojik fonksiyonları bakımından en önemli bileşen grubudur.  Bitkilerde fotosentez sonucu üretilir.  Tahıl tanelerinde endosperm hücreleri içerisinde protein matriksinde gömülü tanecikler halinde bulunur.  Nişasta taneciklerinin şekli ile tek veya bileşik halde bulunmaları tahıl çeşidine göre farklılık gösterir.

3  Farklı botanik kaynaklardan izole edilen nişastalar kendilerine özgü granül morfolojileri gösterir.  Nişasta granüllerinin çapları 1μm ile 100 μm arasında değişir. Farklı şekillerde olabilir;  Küre, oval, poligonal, disk, uzun-böbrek şeklinde vb… Normal mısır nişastası (küresel - poligonik)

4 Patates nişastası (küresel - oval) Buğday nişastası (iki şekilli dağılım: disk şekilli büyük granüller ve küresel şekilli küçük granüller ) Sorgum nişastası (iki şekilli dağılım: poligonal ve küresel büyük granüller)

5  Pirinç  Waxy pirinç  Yulaf  Bezelye Nişastaları  Bileşik nişasta granülleri  Tek bir amiloplast içerisinde sentezlenir.

6  Doğal nişasta granülleri %15 – 45 oranları arasında kristallenme derecesine sahiptir.  Kristal yapı polarize ışıkta incelendiğinde çift kırma özelliklerinin bir sonucu olarak polarizasyon çaprazları görülür.  Bu özellik nişasta granüllerinin yüksek derecede düzenli yapıda olmalarından kaynaklanır.  Bu nedenle nişasta granüllerinin büyük çoğunluğu polarize ışık altında “Malta Hacı” görünümü verirler.

7

8  Nişasta taneciği üzerinde hilum adı verilen çukur bir noktacık bulunur. Nişasta granülünün biyosentezi hilumda başlar.  Nişasta taneciği hilumdan dışarı doğru uzanan radyal düzendeki amorf (100 nm) ve kristal (400 nm) bölgeleri içerir.  Bu yapılar “büyüme halkaları” (growing rings) olarak adlandırılır.

9  Çift heliks formundaki amilopektin granülün kristal bölgesinde bulunur.  Radyal olarak oryante olan amilopektin heliksleri granül yüzeyine düşey doğrultuda bulunurlar.

10  Buğday, arpa ve çavdar 2 tip nişasta granülü içerir; büyük mercek şeklinde ve küçük küre şeklinde.  Mısır ve sorgumda bulunan nişasta granülleri buğday, arpa ve çavdarda bulunanlardan farklı olmakla birlikte birbirleri ile oldukça benzerdir.  Pirinç ve yulafta bulunan nişasta granülleri birleşik formda bulunmakla birlikte, yulaftaki birleşik nişasta granülleri büyük ve küresel, pirinçte ise daha küçük ve poligonal şekildedir.

11  Nişasta amiloz ve amilopektin olmak üzere 2 moleküler bileşen içerir.  Her iki bileşen de yüksek molekül ağırlıklı glukoz polimerleridir.  Özellikle fosfolipitler, serbest yağ asitleri ve fosfat ester grupları düşük konsantrasyonlarda olmalarına rağmen nişasta çiriş ve jel özelliklerini önemli derecede etkiler.  Nişasta granülü içerisinde ayrıca minör bileşenler de yer alır. Başlıcaları; fosfolipitleri içeren nişasta lipitleri, tekli nişasta fosfat ester grupları ve proteinlerdir.

12

13  Linear polimer yapı  α-1,4-glikozidik bağları ile bağlı α-D- glikoz birimlerinden oluşur.  İyot ile yoğun mavi renk verir (max absorpsiyon 660 nm). Bu özellik amiloz miktarının ölçülmesinde temel alınır.  Saf amiloz için iyot bağlama kapasitesi yaklaşık %20 olarak kabul edilir.  Amiloz bazı organik bileşikler ile kompleks oluşturur.  Teknolojik açıdan amilozun emülgatörler (monogliseritler, sukroz esterleri vb) ile oluşturduğu kompleksler fırın ürünleri endüstrisinde bayatlamayı önleyici ve hamur iyileştirici ajanlar olarak kullanılmaları açısından oldukça önemlidir.  Nişasta granülünün büyük kısmını oluşturur.  Dallanmış polimer yapı  α-1,4-glikozidik bağları ile bağlı α-D- (1-4) glikoz birimlerinden oluşur. Yaklaşık her glikoz ünitesinde α- D-(1-6) glikozidik bağları ile bir diğer α- D-(1-4) glikoz zincirine bağlantı bulunur.  Amilopektin rastgele dallanmış bir yapıya sahiptir.

14  Amilozun monogliseritler ile oluşturdukları kompleks ekmekte bayatlamanın geciktirilmesinde etkili olan önemli bir mekanizmadır.  Amilozun uzun zincir yapısı çözelti içerisinde kendi ile birleşerek çökme özelliğinden sorumludur. Amilozun birleşerek kısmi kristalizasyonu retrogradasyon olarak adlandırılır. Pişmiş fırın ürünlerinin bayatlama prosesi sırasında meydana gelir.  Molekül 3 tip zincir içerir:  α-1,4 bağlı A zinciri  α-1,4 ve α-1,6 bağlı B zinciri  α-1,4 ve α-1,6 bağlı glukoz üniteleri ile molekülün indirgen ucunu içeren C zinciri  Molekül yapısının karakterize edilmesinde “A zinciri / B zinciri” oranı kullanılır. (1:1 veya 1:1,5)

15  A zincirleri başka zincirleri taşımaz  B zincirleri 1 veya daha fazla zincir taşır  C zinciri ise indirgen uç içeren orijinal zincirdir  “Cluster modeli” geçerli ve kabul edilen modeldir.  A zincirleri başka zincirleri taşımaz  B zincirleri 1 veya daha fazla zincir taşır  C zinciri ise indirgen uç içeren orijinal zincirdir  “Cluster modeli” geçerli ve kabul edilen modeldir. Çiftli heliks amilopektin molekülü şematik Cluster modeli

16  Amiloz fraksiyonunun retrogradasyona, jel ve güçlü filmler oluşturmaya eğilimi daha fazladır.  Amilopektin sulu bir dispersiyon içerisinde daha stabil yapıdadır ve yumuşak jeller ile zayıf filmler oluşturur.

17  Kabul edilen granül yapısı; kristal ve amorf bölgelerden oluşan büyüme halkaları şeklindedir.  Mikroskobik ve mikroskobik olmayan teknikler granül için “bloklet yapı” hipotezini sunmaktadır.  Kimyasal olarak parçalanmış nişasta granül yapısında doğal dayanıklı (resistant) birimlerden oluşan materyal bulunmaktadır.  Hipotezin temelini bu dayanıklı bloklar oluşturur.  Bloklet yapı granülün ileri derecede kristal yapısından kaynaklanır.

18  Amilopektin tabakası çapları 20 ile 500 nm arasında değişen küresel blokletlerden oluşur.  Nişasta granülünün asit veya enzim hidrolizine karşı dayanımı blokletlerin büyüklükleri ile ilişkilendirilmektedir.

19  Nişastanın kendisini oluşturan amiloz ve amilopektine ayrılmasında genel olarak 2 yöntem kullanılır.  1. yöntem:  Molekül, sulu bir çözelti veya DMSO (dimetil sülfoksit) gibi hidrojen bağlarını parçalayan bir çözelti içerisinde ısıtılmak suretiyle şişirilerek polimer parçalanır.  Ayırma yöntemleri sulu çözelti içerisinde amilozun granülden çöktürülmesi prensibine dayanır. Amiloz ve amilopektinin tamamıyla dispers olduğu durumlarda ise amilozun kompleks oluşturabilme özelliğinden yararlanılır.  Optimum sürede ısıtma sonunda, çözünmüş amiloz santrifüj yoluyla molekülden ayrılır.  Yöntemin en önemli problemi; ayrılan amilozun genellikle az miktardaki amilopektin ile kontamine olması ve amilozun prensipte tamamının granülden çöktürülememesidir.  Nişastanın sıcak sulu bütanol içerisinde ön ısıtmaya tabi tutulması ile amilopektin daha az çözünür bir özellik kazanır ve böylece amiloz verimi arttırılır.

20  2. yöntem:  Granülün tamamıyla dispers edilmesi ve daha sonra bileşenlerin ayrılmasıdır.  Bu durum sıvı amonyak, alkali çözelti veya DMSO gibi çözeltiler kullanılarak otoklavda gerçekleştirilir.  Nişasta %2 veya3 lük 1 N alkali çözeltisi ile muamele edilerek (25˚C) jelatinize edilebilir. Bu yöntem nişasta komponentlerinin daha düşük sıcaklıklarda dispers olmalarına ve amiloz ve amilopektine parçalanmalarına neden olur.  Nişastanın tamamıyla dispers olmasından sonra en yaygın ayırma tekniği amilozun n-bütanol veya timol kompleksi ile çöktürülmesidir.  Saf amiloz eldesi için pek çok aşamalı çöktürme işlemine gerek duyulur.  Amilopektin fraksiyonu liyofilizasyon veya alkolde çöktürme işlemi ile ayrılır.  Amilozun bütanol ile ayrılması ve amilopektinin ise supernatant çözeltiden çöktürülmesi ile farklı nişastaları içeren üçüncü bir ara materyal oluşur. Bu komponent genellikle tahıl nişastalarında %3-5 civarındadır.

21  Nişasta zincirini parçalayan enzimler temelde 4 grup altında incelenir: 1. (1-4) α-D-glikozidik bağlarını parçalayan enzimler (amilazlar) 2. (1-6) α-D-glikozidik bağlarını parçalayan enzimler (izoamilazlar) 3. (1-4) α-D-glikozidik bağlarını transfer eden enzimler (glukanoziltransferazlar) 4. Dallanma enzimleri (α-(1-4) α-(1-6) transferazlar)  Nişasta zincirini parçalayan enzimler temelde 4 grup altında incelenir: 1. (1-4) α-D-glikozidik bağlarını parçalayan enzimler (amilazlar) 2. (1-6) α-D-glikozidik bağlarını parçalayan enzimler (izoamilazlar) 3. (1-4) α-D-glikozidik bağlarını transfer eden enzimler (glukanoziltransferazlar) 4. Dallanma enzimleri (α-(1-4) α-(1-6) transferazlar)  Amilazlar ise 3 grup altında incelenir: 1. Endo amilazlar 2. Ekzo β amilazlar 3. İzoamilazlar  Amilazlar ise 3 grup altında incelenir: 1. Endo amilazlar 2. Ekzo β amilazlar 3. İzoamilazlar

22  Nişasta kendine etki eden enzimler vasıtasıyla kısmi olarak parçalanır.  β-amilaz enzimi nişasta zincirine indirgen olmayan uçlardan etki eder. α-1,4 bağlarını koparır ve düz zinciri α-1,4 bağlı 2 glikoz molekülünden oluşan maltoz birimlerine parçalar.  β-amilaz amilopektinin amiloza bağlandığı dallanma noktalarını (α-1,6) geçemez. Bu nedenle dallanma notasında yer alan 2-3 glikoz ünitesini bırakır.  Oldukça dallanmış yapıya sahip olan amilopektin, β-amilaz enzimi etkisiyle sadece %50 oranında parçalanabilir. Büyük moleküllü rezidüler β-limit-dekstrinler olarak adlandırılır.

23  Pullulanaz ve izoamilaz (debranching enzymes) sadece α-1,6 bağlarını hidrolize eder. Kısa linear zincirler oluşur.  Pullulanaz, 2 veya daha fazla glikoz ünitesinden oluşan yan zincirleri parçalarken, izoamilaz için en az 3 glikoz ünitesi gerekmektedir.

24  Nişastanın sulu bir çözelti içerisinde ısıtılması ile, jelatinizasyon ve çirişlenme olarak adlandırılan bir dizi değişim gerçekleşir.  Bu olaylar serisi nişastanın;  Gıda ürünlerindeki fonksiyonelliği  Enzimatik aktivitelere duyarlılığı  Jel oluşturabilme özelliği bakımından en önemli dönüşümlerden bir tanesidir.  Granül nişasta soğuk suda çözünmez özellikte olmakla birlikte oda sıcaklığında su içerisinde süspansiyon oluşturur ve çapının yaklaşık %20 si kadar büyüyebilir.  Bu hidrasyon ile nişasta granülü kuru ağırlığının yaklaşık %30 u kadar su tutabilir.  Bu hacim değişimi ile su tutma özelliği geri dönüşümlü bir olaydır.  Nişasta süspansiyonunun daha yüksek sıcaklıklara ısıtılması dönüşümsüz değişimler ile sonuçlanır.

25  Jelatinizasyon sıcaklığında granül şişmeye başlar ve şişme ilerledikçe granülün düzenli yapısı bozulur.  Jelatinizasyon ile nişasta; suda çözünür, su bağlayabilir ve jel oluşturabilir.  Amiloz jelatinizasyondan öncelikli sorumlu fraksiyon olup, en düşük %1,5 orandaki konsantrasyonlarda katı jel oluşturabilmektedir.  Jelatinizasyon prosesi nişastanın inceltme ajanı olarak kullanılmasının temelinde yer alır.  Jelatinizasyon prosesi süresince nişasta ortamda bulunan diğer komponentler ile su için yarışma halindedir. Ortamda su ile etkileşime girecek maddelerin varlığı (şeker, shortening vb )jelatinizasyon süresini uzatır, gerekli su miktarını arttırır.  Jelatinizasyon süreci çözeltinin viskozitesi ölçülerek kontrol edilir. Belli bir noktada viskozite maksimum değere ulaşır. Bu noktadan sonra ısıtmanın devamı ile viskozite düşmeye başlar.

26

27  Jelatinizasyonda granüllerin şişmesi öncelikle kolay ulaşılan ve H bağlarının zayıf olduğu amorf bölgede başlar.  Linear amiloz molekülleri suda çözünerek granül dışına, dokular arasındaki sulu ortama geçer.  Farklı nişastalar için jelatinizasyon sıcaklık dereceleri 2 farklı yöntem ile ölçülebilir;  Polarizasyon mikroskopi: Nişasta granüllerinin çift kırma özelliklerini kaybettikleri andaki sıcaklık derecesinin tespit edilmesine dayanır.  Viskoamilograf: Nişastanın sulu süspansiyonlarını belli bir sıcaklık artışına tabi tutarak viskozitede meydana gelen artışın tespit edilmesine dayanır.  Jelatinizasyon ile 2 önemli noktada çözeltinin viskozitesinde artış görülür. İlki nişastanın çift kırma özelliğini yitirip şişmeye başladığı anda, ikincisi ise amilozun soğuması sonunda çözünmez bir fazın ortaya çıkması ile meydana gelir.

28  Linear nişasta moleküllerini (amiloz) oluşturan glikoz ünitelerindeki serbest OH gruplarının birbirleri ile oluşturdukları H bağlantıları sonucunda amiloz moleküllerinin kendi içinde oluşan fiziksel bir çekim kuvveti etkisiyle fermuar gibi birleşerek kristal bir yapı oluşturmalarıdır.  Düşük konsantrasyonlu sulu nişasta çözeltilerinde; amiloz zincirlerinin birleşmesi çok yavaş olmakla birlikte, birleşme sonucu oluşan makro moleküller çözünmez nitelikte olup çökelti oluşturur.  Yüksek konsantrasyonlu sulu nişasta çözeltilerinde; amiloz zincirlerinin hızlı ve gelişigüzel birleşmeleri sonucu katı bir jel ağı oluşturur.


"Yrd. Doç. Dr. Seçil TÜRKSOY" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları