Meyve ve Sebzelerin İşlenmesinde Oluşan Değişiklikler

GIM 307 – Meyve Sebze Teknolojisi

İbrahim Gülseren, Ph.D.

Geçen HaftaKompozisyon: 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 DeğişikliklerGlikozid, 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 - fosfolipidlerProteazlar – proteaz inhibitörleri (baklagiller)Mikroorganizma proteazları

Oksidatif DeğişikliklerMekanik zedelenmeler ve enzimatik esmerleşme - fenolik bileşikler – pembeden mavimsi-siyaha kadarElmanın 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 -2o-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 AktivitesiYetersiz 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 4-7Düşük sıcaklıklar – Enzim aktivitesi geçici olarak azalır (donmadan önce haşlama).

Peroksidaz Aktivitesi - 2Sitrik 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 - 3Sitrik 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 asitL-askorbik asit

Askorbik Asit - OksidasyonAskorbik asit oksidaz – Renk değişiklikleri gözlenmez. Vitamin kaybı.

Sıcaklık, pH, ışık, oksijen ve ağır metal iyonları

Isıya duyarlı – haşlanma kayıpları

L-askorbik asit

Diğer Oksidasyon TepkimeleriHermetik 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 - 2Doymamış yağ asitleri – Mono-hidro peroksitler

Hidroksi peroksitler ve peroksi radikaller

Klorofil ve karotenoidler – Renk kayıpları

Hidroksiperoksitler – Uçucu bileşikler (Hidroperoksit liyaz)

Maillard TepkimeleriEnzimatik 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

http://www.youtube.com/watch?v=KhLZ2_KTqf4

Aktivasyon enerjisi denklemi

Maillard Tepkimeleri - 2İndirgen 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/ÖzelliklerKükürtleme

Hava almayan ambalaj

Kahverengi melanoidin pigmentleri

Aromalar - Fırıncılık / Diğerleri

Bitter tat ve lezzet bileşikleri – KahveLisin, sistein, metionin azalır.

Mutajen bileşikler: Asparajin + şeker + 120 C - Kanserojen

Klorofillerde DeğişmelerBezelye, 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 DeğişmelerÇilek, 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 - 2Ilımlı ısıtma ve yeterli soğutma gereklidir.

O2, T, depolama süresi, HMF konsantrasyonu, askorbik asitten olumsuz etkilenme

Birinci dereceden degradasyon kinetiği

Karotenoidlerde DeğişmelerNispeten 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 izomerizasyonuAll trans → cis karotenoid – daha düşük miktarda provitamin A aktivitesi

Karotenoidlerde Değişmeler - 2Vitamin 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

KaramelizasyonIsı 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 EtkisiDemir – 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 - 2Bakır (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 KayıplarıB1 – Kükürtleme işlemlerihttp://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 Maddeleriİşlemede 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

Keton

D-glukoz D-fruktoz

Aroma Maddeleri - 2Raf 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