Meyve ve Sebzelerin İşlenmesinde Oluşan Değişiklikler GIM 307 – Meyve Sebze Teknolojisi İbrahim Gülseren, Ph.D.

Geçen Hafta Kompozisyon: Organik asitler; vitaminler; fenolik bileşikler; fenolik asitler (hidroksisnamik ve hidroksibenzoik asitler; flavonoidler (Antosiyanidinler; kateşinler; izoflavonoidler, vb); mineral maddeler; aroma ve renk maddeleri. Ön işlemler: Hammaddenin yıkanması, ayıklaması ve sınıflandırılması; kabuk soyma; çekirdek çıkarma; haşlama. Meyve sebzelerin işlenmesinde oluşan değişiklikler: Hidrolitik değişiklikler; oksidatif değişiklikler; diğer kimyasal değişiklikler; mikrobiyolojik değişiklikler.

Hidrolitik Değişiklikler Glikozid, ester ve amidlerin parçalanması Inversiyon (asitler + ısıtma ya da invertaz) – Sitrik ya da askorbik kullanılabilir. Pektolitik enzimler (poligalakturonaz ve pektinesteraz) Lipaz (asitliğin yükselmesi) - Ca++ - Asitler ayrılır. aw (0.25-0.3’e kadar aktif – kuru ürünler). Fosfolipaz - fosfolipidler Proteazlar – proteaz inhibitörleri (baklagiller) Mikroorganizma proteazları

Oksidatif Değişiklikler Mekanik zedelenmeler ve enzimatik esmerleşme - fenolik bileşikler – pembeden mavimsi-siyaha kadar Elmanın kararması – Fenolik bileşikler + hava + oksidasyon enzimleri (PPO) – Bakır içeren enzimlerdir ve hücre kloroplastlarında bulunurlar. pH optimum – Genellikle 6-7 arası. Monofenol ve o-difenollerin o-kinonlara oksidasyonu (başka enzimler de katılabilir – kateşolaz, kresolaz). Melanin

Oksidatif Değişiklikler -2 o-kinonlar – Renksiz – Askorbik asit, bu bileşikleri o-fenollere çevirebilir (redüksiyon = indirgeme). Üstelik oksijeni de indirgeyebilir. Askorbik asit tükenince, tepkimeler devam eder. Kısmen peroksidaz da devreye girebilir. Meyve ve sebzelerdeki ısıl direnci en yüksek olan enzimdir (kalite karakteristiği; F ve z-değerleri). Oksijeni hidroperoksitlerden, fenoliklere, renk maddelerine vb. taşır. Peroksidaz

Peroksidaz Aktivitesi Yetersiz haşlama – Tat ve aroma bozulmaları %10 kalıntı peroksidaz aktivitesi (bezelyeler: %2-6,3; yeşil fasulyeler: %0,7-3,2; karnabahar: %2,9-8,2) Yüksek sıcaklık-Kısa süre (HTST) işlemler - 121°C (örneğin, plakalı ısı değiştiriciler) Mikroorganizmaların termal ölümü – Peroksidaz inaktivasyonu Termal inaktivastiyon (tersinmez) – PPO – pH optimum 4-7 Düşük sıcaklıklar – Enzim aktivitesi geçici olarak azalır (donmadan önce haşlama).

Peroksidaz Aktivitesi - 2 Sitrik asit (genelde %0.1 civarı) – Bakır ile kelat oluşumu İyon ya da moleküllerin metal bağlayarak oluşturdukları yapıların özel bir çeşidine «kelat» denir. Metilamin ve etilen diamin kelatları Etilen diamin tetraasetik asit (EDTA)

Peroksidaz Aktivitesi - 3 Sitrik asit (genelde %0.1 civarı) – Bakır ile kelat oluşumu L-askorbik asit - %0,2-0,5 – Oksijenin de indirgenmesi – Tadın korunumu Sülfürlü bazı bileşikler; şekerler – Esmerleşmelerin önlenmesi Turunçgiller: Düşük pH; genellikle fenolikler ve PPO bulunmaz. Sitrik asit L-askorbik asit

Askorbik Asit - Oksidasyon Askorbik asit oksidaz – Renk değişiklikleri gözlenmez. Vitamin kaybı. Sıcaklık, pH, ışık, oksijen ve ağır metal iyonları Isıya duyarlı – haşlanma kayıpları L-askorbik asit

Diğer Oksidasyon Tepkimeleri Hermetik kutular ve kavanozlar – Yüzeyde oksidasyon Oksijen – Renk bozulmaları Laklanmamış kutular – Kalay – İndirgen Mantar konserveleri – Oksijen + Isı CO2, N2 – Oksijenin uzaklaştırılması Bitkisel kökenli oksidoredüktazlar – Lipoksigenaz

Diğer Oksidasyon Tepkimeleri - 2 Doymamış yağ asitleri – Mono-hidro peroksitler Hidroksi peroksitler ve peroksi radikaller Klorofil ve karotenoidler – Renk kayıpları Hidroksiperoksitler – Uçucu bileşikler (Hidroperoksit liyaz)

Aktivasyon enerjisi denklemi Maillard Tepkimeleri Enzimatik olmayan esmerleşmeler Kurutulmuş meyve ve sebzeler – Renk değişimleri Isıl işlem ve depolama (zamana bağlı) İndirgen şeker aminler; Melanoidinler; Hidroksi metil furfural (HMF) Daha çok sterilizasyon, kurutma gibi işlemlerde oluşur (yüksek aktivasyon enerjisi) Serbest ve bağlı aminler Aktivasyon enerjisi denklemi http://www.youtube.com/watch?v=KhLZ2_KTqf4

Maillard Tepkimeleri - 2 İndirgen şekerler – Glukoz, früktoz, maltoz, laktoz, diğer pentozlar Lisin – Essansiyel amino asit kaybı Isıl işlem görmüş meyve ve sebzeler ile kuru meyveler ve sebzeler gibi ürünler – Proses/kurutma/depolama Isıl işlem (t,T) ile HMF arasında doğrusal ilişki bulunmaktadır. Uzun süreli düşük sıcaklıklar – 40 °C (kayıplar artabilir)

Maillard – Önlemler/Özellikler Kükürtleme Hava almayan ambalaj Kahverengi melanoidin pigmentleri Aromalar - Fırıncılık / Diğerleri Bitter tat ve lezzet bileşikleri – Kahve Lisin, sistein, metionin azalır. Mutajen bileşikler: Asparajin + şeker + 120 C - Kanserojen

Klorofillerde Değişmeler Bezelye, fasulye, ıspanak – Haşlama (degradasyon) Klorofil a ve klorofil b: feofitin a ve b – Kirli sarı Bamya – asitli suda – yeşil rengin solması Yoğun ısıl işlem – Feofitinin – pirofeofitine dönüşmesi

Antosiyaninlerde Değişmeler Çilek, böğürtlen, vişne, kiraz, siyah üzüm, mor erik gibi meyveler, bazı koyu renkli sebzeler Asit pH (kırmızı) - alkali pH (mavi) Aglikon – Çok reaktif Şeker, açil, metoksi – Çok fazla etkilenmezler. Glikozid form – Isıyla parçalanma

Antosiyaninlerde Değişmeler - 2 Ilımlı ısıtma ve yeterli soğutma gereklidir. O2, T, depolama süresi, HMF konsantrasyonu, askorbik asitten olumsuz etkilenme Birinci dereceden degradasyon kinetiği

Karotenoidlerde Değişmeler Nispeten ısıl direnci daha yüksek Kırmızı biber – 125 C – 20 dakika - %8 kayıp b-karoten – Pro-vitamin A – kartotenoid kayıplarının etkisi Karotenoidler – çift bağlarda cis-trans izomerizasyonu All trans → cis karotenoid – daha düşük miktarda provitamin A aktivitesi

Karotenoidlerde Değişmeler - 2 Vitamin A - %15-20 kayıp – yeşil sebzelerin pişirilmesi Oksidatif degradasyon – Öğütülen biberde %40-55 kayıp Yağ asitlerinin demir ve bakır gibi ağır metaller ya da ışık etkisiyle otokatalitik oksidasyonu sırasında oluşan serbest radikaller ile tepkimesi sonucudur. Lipoksigenaz da bu tepkimelere katılır. Anti-karsinojenik (anti-oksidan): Uyarılmış oksijeni sönümlendirme; aktif radikallerle etkileşerek lipid peroksidasyonu tepkimelerini engelleme.

Karamelizasyon

Karamelizasyon Isı etkisiyle – şeker ve diğer karbonhidratlar Parçalanma ve polimerizasyon Farklı şekerler için farklı sıcaklıklar söz konusu (amino grubu gerekmiyor) Reçel ve marmelatlarda sıklıkla görülür. Konservelerde daha az. Hem renk, hem de aroma etkilenir. Oluşan bileşikler: Sikloheksenolon, piron, dihidrofuranon, siklopentendon

Metallerin Etkisi Demir – Sülfür – Demirsülfür – Moleküler formül? H2S açığa çıkınca – H2S + Sn → Renkli bileşikler Aynı şekilde, bakteriyel H2S de söz konusu olabilir (proteinlerin parçalanması). Laklı ambalajlar – Et ve benzeri ürünler Sn – Korozyon sonucu H2S + Sn → SnS --- antosiyaninler – donuk kırmızı renkli tuzlar

Metallerin Etkisi - 2 Bakır (Cu) – Oksidasyon katalizörü Askorbik asidin parçalanması Özellikle CuSO4 etkisiyle NaCl parçalanmayı azaltmaktadır. Ürün kesme makineleri – Örneğin 10 mg – Korozyon ve domates ürünlerinde bozulmalar Mystkowski (1942)

Vitamin Kayıpları B1 – Kükürtleme işlemleri http://www.kaim.gov.tr/kayisi_yetistiriciligi/15.html Suda çözünen vitaminler – Isıtma ve soğutma Özellikle C vitamini işleme ve depolamada kaybolur. Askorbik asit oksidaz Riboflavin, b-karoten, niasin Flavonoller – C vitaminini korur.

Aroma Maddeleri İşlemede hem yeni bileşikler oluşur, hem de önceden bulunanların bir kısmı kaybolur. Elmalarda – ester ve/veya alkol yapıda bileşikler bulunur. Elma suları – Hidrolitik parçalanma – Asit + alkol Soğukta depolanan elmalar – Alkol miktarı artar, aldehit miktarı azalır. Portakal suyu/konsantresi – aroma bileşiklerinin oluşumu – bazen acımsı tat Washington portakalı Portakal suyuna uygun değildir (dilakton limonin II oluşumu). Aldehit Keton

Glukoz - Fruktoz Aldehit D-glukoz D-fruktoz Keton

Aroma Maddeleri - 2 Raf ömrü – Aroma maddeleri ve duyusal özellikler Depolama boyunca oluşan bileşikler (portakal suyu) 6 ay – Dekanol sürekli artar. Heksanol ve oktanol – ilk 2 ayda artar, sonra yavaş yavaş azalır. a-Terpeniol – doğrusal olarak artar. Limonen ve linalool – zaman içinde azalır. Tepkimeler neden hızlanır/durur/yavaşlar? 1-Dekanol