KARBONHİDRATLAR
İlk kez Fransız kimyacılar tarafından analiz edilerek C, H ve O olmak üzere sadece üç çeşit elementten oluştukları, O ve H elementlerini 1/2 oranında içerdikleri görülmüştür. Bu yüzden genel kapalı formülleri CnH2nOn şeklinde gösterilmiştir. Ancak bazı karbonhidratlar bu kapalı formüle uymazlar. Çünkü C, H ve O dışında bazı elementler de bulunabilir.
Bunun dışında, asetik asit, laktik asit gibi bazı bileşikler de bu kapalı formüle uyduğu halde karbonhidratlar grubuna dahil değildir. Ayrıca genel formülü farklı olup karbonhidrat olan (deoksiriboz) bileşikler bulunmaktadır. Deoksiriboz
Karbondioksit asimilasyonu ile yeşil bitkilerde fotosentez sonucu oluşurlar. Enerji kaynağıdır. Bitkiler ve hayvanlar için çatı maddeleri olarak da görev almaktadır. Depo maddesi olarak depolanır (nişasta ve glikojen). Sindirilemeyen karbonhidratlar diyet veya fonksiyonel lif olarak beslenmede yararlıdır.
Doğrudan tüketimi yanında, gıdalarda tatlandırıcı, jel yapıcı, stabilize edici, kıvam arttırıcı, yağları ikame edici ve kalori azaltıcı gibi bir çok teknolojik fonksiyonları da vardır. Bir dizi kimyasal reaksiyon sonunda gıda boyaları ve aroma maddelerine dönüştürülebilirler.
Doğada yeşil bitkiler ve algler tarafından fotosentez sonucu oluşurlar Doğada yeşil bitkiler ve algler tarafından fotosentez sonucu oluşurlar. Bu olay, güneş ışığı enerjisinin yardımıyla oluşan karbondioksit asimilasyonudur. Karbondioksit ile su, güneş ışığının yardımıyla birleşmesi sonucunda glukoz ve oksijene dönüşür. Özel enzimler etkisi ile glukoz moleküllerinden yüksek polimer nişasta oluşur. Üretilen glukoz genelde sakkaroz olarak taşınır. Fakat nişasta olarak depolanır.
Karbonhidratlardan glukoz, sakkaroz, nişasta ve selüloz gibi başlıcaları en iyi bilenen organik bileşiklerdir. Bunların dışında kimyasal özellikleri sebebiyle diğer bir kısım bileşikler de örneğin pektinler, alginatlar, amino şekerler ve şeker alkolleri de karbonhidratlara dahildirler.
Karbonhidratların Kimyasal Yapısı Karbonhidratlar sakkaritler olarak isimlendirilir. Karbonhidratlar polihidroksi aldehitler, polihidroksi ketonlardır ve bunların türevleri olarak tanımlamak en doğrusudur. Bu tarif deoksişekerleri, şeker alkollerini, şeker asitlerini ve amino şekerleri de kapsamaktadır.
Di ve Oligosakkaritler Polisakkaritler Molekül büyüklüğüne göre karbonhidratlar aşağıdaki şekilde gruplara ayrılırlar. Monosakkaritler Di ve Oligosakkaritler Polisakkaritler
Monosakkaritler Basit şekerler monosakkaritlerdir. Karbon atomları zinciri dallanmamıştır. Hidrolizle daha basit şekerlere parçalanmazlar. Monosakkaritlerin her birisi moleküldeki C atomu sayısıyla birbirlerinden ayırt edilir. Dolayısıyla moleküler büyüklük, başka bir ifade ile karbon zincirinin uzunluğuna göre trioz, tetroz, pentoz, heksoz, heptoz, oktoz olarak gruplandırılır. Bunların içerisinde en önemli grup heksozlardır (molekülde 6 oksijen ve 6 karbon atomu bulunmaktadır).
Beş veya daha fazla C atomu içeren monosakkaritler halka yapısındadırlar. Monosakkarit moleküllerinin yüzde olarak çok az bir kısmı zincir formunda bulunurlar. Monosakkaritler suda çözünürlerse kısa bir zaman sonra halka formu ile zincir formu molekülleri arasında bir denge meydana gelir. Zincir formlu moleküllerin oranı örneğin glukozda % 0,1’in altında bulunur.
Özellikleri; Hücre zarından geçerler, Hidrolize uğramazlar, Kan ve doku sıvısında bulunurlar, Karbonhidratların yapıtaşlarıdır, Fotosentezin ilk ürünleridir, Hücrede depolanmazlar, Riboz ve deoksiriboz nukleik asitlerin yapısına katılırlar, Suda çözünürler, Protein ve yağlarla bileşik oluşturabilirler, Enerji verici olarak kullanılırlar, Yapılarında glikozit bağı bulunmaz, Benedikt çözeltisiyle ısıtılırsa kiremit kırmızısı renk verirler
Oligosakkaritler Monosakkaritler birbirleri ile glukozidik bağlarla bağlanarak glukozidleri oluştururlar. 2-10 monosakkaritten oluşan (bazı kaynaklarda 2-20 monosakkarit) glukozidler, oligosakkarit olarak tanımlanmaktadır. Oligosakkaritler (oligo=birkaç) kendini oluşturan monosakkarit sayısına göre (disakkarit, trisakkarit, tetrasakkarit) isimlendirilmektedir.
Teorik olarak mümkün olan oligosakkarit sayısı çok büyüktür Teorik olarak mümkün olan oligosakkarit sayısı çok büyüktür. Buna karşın, bunlardan çok azı gıda maddelerinde büyük miktarlarda bulunmaktadır. Doğada yaygın olarak bulunan oligosakkaritlerin başlıca yapı taşları genelde glukoz, galaktoz ve fruktozdur.
Disakkaritler Doğada en çok rastlanan oligosakkaritler disakkaritlerdir. Disakkaritler iki monosakkarit molekülünün birleşmesinden meydana gelirler. Heksoz moleküllerinin çeşidine göre farklı disakkarit molekülleri ortaya çıkar. Başlıca disakkaritlerden tabiatta laktoz ve sakkaroz serbest olarak bulunur. Maltoz ve sellobiyoz ise serbest halde bulunmaz. Gentibioz ve trehaloz ise bazı bitkilerde serbest halde bulundukları gibi glukozidlerin yapılarında bulunurlar.
Laktoz memeli canlılarda, sakkaroz bitkilerde ve trehaloz böceklerin dolaşım sistemlerinde depolama özellikleri ile tanınan ve canlı organizma yapısında hayati önem taşıyan disakkaritlerdir.
Beyin sinir hücreleri ile gelişmekte olan kırmızı kan hücrelerinin sentezi veya fonksiyonları için enerji kaynağı olarak glukoza ihtiyaç vardır. Enerji diyette sadece yağlardan temin edilirse söz konusu hücrelerin fonksiyonları gerçekleşmez. Yetersiz karbonhidrat alımında proteinler parçalanarak glukoza dönüşür ve proteinler enerji kaynağı olarak kullanılmış olduğundan kendi fonksiyonlarını yerine getiremezler. Karbonhidratların ihtiyaç düzeyinde diyetle alımıyla proteinin enerji kaynağı olarak kullanımının önlenmesine karbonhidratların proteini koruyucu etkisi denilmektedir.
Gıda sanayii açısından karbonhidratlar arasında, sindirilemeyen oligosakkaritler öne çıkmaktadır. Besinsel lif özelliklerinin yanında, prebiyotik (gastrointestinal mikroflora kompozisyonunda ve/veya aktivitesinde yararlı değişiklikler yapabilen seçici olarak fermente edilebilen bileşikler) ve yağ ikame edici gibi çeşitli fonksiyonel özelliklerinden dolayı gıda sanayii için önemlidirler. Bebek mamaları, fermente süt ürünleri, kahvaltılık tahıllar, dondurma, fırıncılık ürünleri gibi çok çeşitli ürünlerde kullanılırlar.
Yağ İkame Ediciler Yağ ikame ediciler, fiziksel ve kimyasal özellikler bakımından yağa benzeyen gıda katkılarıdır. Bir yağ ikame edici yağın verdiği ağız hissi, zenginlik, yumuşaklık ve yağlılığı sağlamalı, duyusal bir denge için tat bileşenleriyle yağa benzer ilişkide olmalıdır. Yağ ikame edicilerin üründe yeniden oluşturduğu özellikler içinde en başarılısı dokudur. Protein kökenli yağ ikame edicilerin yağa göre daha az lipofilik olmasından dolayı sağladığı duyusal özelliklerin sınırlı olduğu görülmektedir. Karbonhidrat kökenli yağ ikame ediciler, dokusal özellikleri suyu bağlayarak sağlar. Yağlılık ve gevreklik sağlamak amacıyla ürünün doğal su içeriği arttırılır ancak bu kez raf ömrü problemleri ortaya çıkar.
Gıdalarda Karbonhidratların Varlığı Karbonhidratlar bitkisel gıdalarda yaygın olarak bulunur. Bitkisel hücrelerin katı bileşenleri karbonhidratlardan meydana gelmiştir. Metabolizma olayları sebebiyle, hayvansal gıdalarda karbonhidratlar çok az miktarlarda bulunmaktadır.
Bazı Gıdaların Karbonhidrat Oranları maddesi Toplam şeker (%) Monosakkarit Disakkarit % Polisakkarit Elma 14,5 Glukoz Sakkaroz Fruktoz Mannoz 1,17 3,78 6,04 eser Nişasta Selüloz 1,5 1,0 Üzüm 17,5 5,35 5,33 1,32 2,19 0,6 Çilek 8,4 2,09 2,40 1,037 0,07 1,3 Havuç 9,7 0,85 4,25 7,8 Soğan 8,7 2,07 1,09 0,89 0,71
Gıda maddesi Toplam şeker (%) Monosakkarit Disakkarit % Polisakkarit Yer Fıstığı 18,6 Sakkaroz 4–12 Selüloz 0,7 Patates 17,1 - Nişasta 14,0 0,5 Tatlı Patates 26,1 Glukoz 0,87 2–3 14,7 Tatlı Mısır 22,1 12–17 Bal 82,3 Fruktoz 28–35 34–41 1–5 Et 0,01 Glikojen 0,10 Süt 4,9 Laktoz Şeker Pancarı 18–20
Şeker Üretimi
Pancardan şeker üretimi: Meydan İşleri: Ağustos ayı sonlarında hasadına başlanıp işlenmek üzere peyderpey fabrikalara getirilen pancarlar tartılarak ön bir temizleme işleminden geçirilir. Toprak ve çamurlarından büyük ölçüde ayrıldıktan sonra silolara alınır. Pancarın silolardan fabrikaya ulaşması kanallar vasıtasıyla yapılır. Pancarlar kanallardan basınçlı suyla sevk edilirken toprağından tamamen temizlenmesi için yıkama tesislerinden geçirilirler.
Pancarın Yıkanması: Kanallardan basınçlı suyla fabrikaya sevk edilerek toprağından ve kumunda tamamen arınması için yıkama tesisinden geçirilir. Toprağıyla birlikte tüm taş ve kumundan da ayrılan pancarlar, bir sevk bandıyla fabrikaya alınarak pancar (bunkerlerine) doldurulur.
Pancarların Kesilmesi: Pancar Bunkerlerine alınan pancarlar kesme makinelerinde 4 – 8 mm. Kalınlığında ve 10 cm uzunluğunda kıyımlara dönüştürülür. Buradan da altında bir tartım kantarı bulunan banttan geçirilip haşlama teknesine alınır.
Şerbet Üretimi: Kıyım işleminden sonra ilk olarak dönüş şerbetiyle muamele gören şekerli kıyım, diffüzyona sevk edilir. (Kıyımlardan şerbet üreten sistemlere diffüzör denir.) Diffüzörlerde sıcak su ile belirli bir süre işlem gören kıyımdan, şeker ve bir miktarda yabancı madde suya geçer. Sonuçta şekerce zenginleşmiş kıyımlar ham şerbet olarak işletmeye alınır. Şekeri azalmış kıyımlar ise diffüzörlerden sulu pancar posası olarak çıkartılır. Şekerden ayrılmış olan kıyım sulu pancar posası, (küspe) preslerden geçirildikten sonra hayvan yemi olarak değerlendirilir. Kıyımlarda şekeri alınması 70° C sıcaklıkta ve 1 saatlik bir zamanda gerçekleşir. Koyu renkli şekerli su (ham şerbet) ise haşlama teknesinden çekiş yapılarak işlem görmek üzere arıtım tesislerine gönderilir.
Şerbetin Arıtımı: Arıtım tesislerine gelen ham şerbet içinde şeker dışında bazı yabancı maddelerde bulunmaktadır. Son aşamada üretilecek olan Beyaz şekerin kalitesi ve verimin arttırılması amacıyla ham şerbetin içerisinde bulunan yabancı maddelerden arıtılmak üzere yapılan işlemlere şerbet arıtımı denir ve bu işlemler arıtım tesislerinde gerçekleştirilir.
Şerbet arıtımı ham şerbetin kireç sütü ve karbondioksit gazıyla bir dizi işleme tabi tutulmasıyla gerçekleştirilir. Daha sona süzülerek %12 – 15 şeker içeren sulu şerbet elde edilir. Şerbetin arıtımıyla şerbetin kristalizasyonunu engelleyen maddeler şerbetten uzaklaştırılmış olur. Şerbet, arıtımının tamamlanması için iki defa daha karbonhidratlamaya tabi tutulur.
Şerbetin Koyulaştırılması: Arıtılan şerbetin içerisinde fazla miktarda su bulunmaktadır. Bu suyun bir kısmı kaynatılarak uçurulur ve içerisinde yaklaşık % 60 şeker bulunan ve içerisinde daha çok kuru madde içeren koyu bir şerbet elde edilir. Daha sonra bu şurup son defa filitrasyon işleminden geçirilerek pişirim istasyonuna sevk edilir.
Rafine Süzme ve Eritme: Pişirimden önce koyu şerbet şeker ihtiva eden diğer ara ürünlerle karıştırılarak belli şeker içeriğinde standart bir şurup haline getirilir. İçerisinde kristal halinde şeker ve şeker dışı maddeler bulunan bu şurup kristal vakum kazanlarında pişirilir ve kristal haldeki bu ürüne de (lapa) denir.
Lapanın Santrifüjlenmesi ve Şekerin Ambalajlanması: Bol kristalli bu lapa, santrifüjlerde işlenerek kristalleşmiş şeker şurubundan ayrılır. Santrifüjler, dikey eksen etrafında dönen delikli silindirik tamburlardan oluşmaktadır. Hafif rutubetli olan bu şeker, kurutuculara alınarak burada buharla ısıtılmış sıcak havayla ısıtılarak kurutulur ve kuru kristal elde edilir. Kurutula bu şeker eleklerden geçirilerek temizlenir. Temizlenmiş ve kurutulmuş bu şekerin bir kısmı küp şeker ünitesine gönderilerek döner kalıplı tamburlarda sıkıştırılmak suretiyle küp şeker elde edilir ve ambalajlanır. Diğer kısmı ise 50 Kg’lık torbalara doldurularak piyasaya verilmek üzere ambara teslim edilir.