Akrilamid, son yıllarda dikkatleri üzerine toplayan, gıdaların ısıl işlem süreci sonucunda ortaya çıkan bir bileşimdir ve Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından Grup 2A’da ‘insan için muhtemel karsinojenik madde’ olarak listelenmiştir (IARC, 1994). Hayvanlarda yapılan deneylerde akrilamidin genotoksik ve karsinojenik etkisi saptanmıştır. Nisan 2002 yılında ‘İsveç Ulusal Gıda İdaresi’ (SNFA)  farklı gıda maddeleri için, yüksek akrilamid konsantrasyonları tespit etmiştir (FAO / WHO, 2002). Bununla birlikte LC-MS ve LC-MS/MS yöntemleri kompleks gıdalarda akrilamidin bulunması ve araştırılması için en kullanışlı yöntemler haline geldiler (Tareke, 2002; Roach, 2003).

TÜBİTAK MAM Gıda Enstitüsü ortağı olduğu 6. Çerçeve Programı projelerinden birisinde gıdalarda akrilamid üzerine yoğun araştırma çalışmaları sürdürmektedir. 2003-2006 yılları arasında sürdürülmüş projede 13 değişik ülkeden 23 araştırmacı yer almıştır. Proje kapsamında kuruluşlar ülkelerinde üretilen gıdalar üzerinde araştırmalarını sürdürmüştür. Projede gıda kaynaklı akrilamidin insan sağlığı üzerine neden olabileceği sağlık risklerinin belirlenmesi ve risklerin minimizasyonu amaçlanmıştı. Kısa adı HEATOX olan proje kapsamında, akrilamid de dahil olmak üzere ısıl işlemler sonucunda farklı gıda gurublarında oluşabilecek değişik toksik maddelerin sağlık risklerini ve bu toksik maddelerin oluşumlarını en aza indirecek metotlar geliştirilmesi yönünde çalışmalar yapılmıştır. AB, temel amacı daha sağlıklı ve güvenli gıdalar sağlamak yoluyla toplum sağlığını ve refahını iyileştirmek olan 6. Çerçeve Programı Gıda Kalitesi ve Güvenliği ana tematik alanı altında HEATOX projesine toplam 4,2 milyon Euro’luk destek sağlamıştır. Koordinatörlüğünü İsveç Lund Üniversitesi’nden Prof. Kerstin Skog’un yürütmüş olduğu HEATOX projesinin diğer katılımcı ülkeleri Almanya, Avusturya, Belçika, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Hollanda, İngiltere, İspanya, İsveç, İsviçre, İtalya, Norveç, Türkiye ve Şili olarak sıralanıyor. Projede ayrıca tüketici ilişkilerini yürütmek üzere Avrupa Tüketiciler Birliği (BEUC) de görev alıyor.

Projede görev alan TÜBİTAK MAM, Gıda Enstitüsü ısıl işlemuygulanarak üretilen gıdaların akrilamid içeriklerinin belirlenmesiyle ilgili tarama çalışmasını yapmakta, ayrıca diğer Avrupalı ortaklarla akrilamid analizleri ile ilgili metotların standardizasyonu kısmında da çalışmıştır. Bu tarama çalışması, özellikle şu ana kadar pek çok Avrupa ülkesinde incelenmemiş olan ürün grupları üzerine yoğunlaşmıştır. İncelemiş olan ürünler arasında fırıncılık ürünleri, patates cipsi, kuruyemişler, bebek mamaları, bisküviler, ekstrude ürünler, helva, kahve, kızartma türü ve ızgara yemeklerde yer alıyor. Elde edilen veriler, henüz belirsizlik taşıyan akrilamid sağlık riski değerlendirmesi çalışmalarında kullanılacaktır. TÜBİTAK MAM proje çalışmalarının devamında gıdalarda akrilamid içeriğinin düşürülmesi ile ilgili çalışmalar yürütmüştür.

Akrilamid, yiyeceklerde tespit edildiğinden beri (SNFA, 2002; Tareke, Rydberg, Karlsson,    Ericksson ve Törnqvist, 2002) bu oluşumun insan sağlığını nasıl etkilediğini açıklamak için büyük bir çaba harcanmaktadır. Buna rağmen çoğu epidemiyolojik çalışmada, kanser riski ve günlük akrilamid alımı arasında herhangi bir bağ bulunamadı (Mucci, Dickman, Steineck, Adami ve Augstsson, 2003; Mucci, Lindblad, Steineck, ve Adami, 2004; Pelucchi, 2003). Son zamanlarda bazı araştırmacılar fazla akrilamid alımının, özellikle hiç sigara kullanmayanlar arasında postmenopozal endometriyal ve yumurtalık kanseri riskini artırdığını belirtmiştir (Hagervorst, Schouten, Konings, Goldbohm ve Van den Brandt, 2007). Son zamanlardaki başka bir çalışma, akrilamid ve hemoglobin seviyesi arasında pozitif bir bağ olduğunu göstermiştir.

Maillard reaksiyonu pişirilen gıda maddesi içinde akrilamid formasyonunun geliştirilmesi için birkaç hipotezle birlikte en iyi olası mekanizma olarak belirlendi. Akrilamidin, Maillard reaksiyonu sırasında yan ürün olarak elde edildiği düşünülmektedir.Maillard reaksiyonunun ve akrilamid oluşumunın başlama noktaları indirgen şekerler ( fruktoz ve glukoz ) ve aminoasitlerdir (özellikle asparagin). İndirgen şekerler, akrilamid oluşumunda öncü olan ara madde N-glukozit için esansiyel reaktant iken, asparagin de akrilamid molekülünün omurgasını oluşturmaktadır. Su aktivitesi, pH,  gibi faktörler Maillard reaksiyonun ilk evresini etkilemektedir.  Isıl işlem görmüş nişastası zengin gıdalarda akrilamidin yüksek konsantrasyonlarının, sıkça tespit edilmesi, şeker içeriğinin özelikle glukoz ve fruktoz şekerlerinin akrilamid formasyonuyla güçlü bağı olduğunu gösterir.

Figür 1.1. Akrilamidin yapısı

Aminoasit ve indirgen şekerlerden sonra katı ve sıvı yağ akrilamid oluşumunun başka bir yoludur. Başka bir faktör de gıda sistemlerinin genel altyapısının düşünülmesinin gerekli olmasıdır.

Akrilamid içeriği farklı gıda ve gıda ürünleri için saptanmıştır (Becalski, 2003; FDA, 2004; FSA,2002; Konings, 2003;  Lingnert, 2002; SNFA, 2002; Tareke, 2002). Akrilamid özellikle farklı gıda kategorilerinde ve aynı koşullar altında işlem görmüş gıdalar açısından önemli değişiklikler göstermektedir. Genel olarak kahve, bisküvi ve krakerler, cips, kızarmış patates, kavrulmuş çerez ve bazı geleneksel Türk tatlıları yüksek akrilamid içeriğine sahiptir. Genelde yapılan çalışmalar kızartılmış ve fırınlanmış patates üzerine biraz da tahıllı gıdalar üzerine yoğunlaşmıştır. Bununla birlikte tüketicinin tüketimine bağlı olarak, günlük akrilamid alım miktarının düşük seviyelerde olduğu düşünülen gıdalar da ihmal edilmemektedir. Kahve de bu anlamda iyi bir örnek olarak verilebilir. Kahvede kavurma boyunca akrilamid oluşumu söz konusudur.(Andrzejewski, 2004; Granby ve Fagt, 2004).

Gıda ürünün işlenme süreci ve muhafazası boyunca uygulanan ısıl işlemler (pişirme, fırında pişirme, kızartma, sterilizasyon, kavurma) 90 ^oC ile 220 ^oC arasında uygulanmıştır. Bunun gibi yüksek sıcaklıklar toksik bileşenlerin oluşumuna neden olurken gıdanın besinsel değerlerini ve güvenliğini azaltmaktadır. Bu toksik bileşikler heterosiklik aminler (Knasmu¨ ller, Murkovic, Pfau ve Sontag, 2004), polisiklik aromatik hidrokarbonlar (Knize, Salmon, Pais, ve Felton, 1999), ve N-alkil- N-nitrozoaminler (Tricker ve Kubacki, 1992) gibi iyi bilinen karsinojenik/ mutojenik bileşiklerdir. Bir gıda 100 – 120 ⁰C’ nin yukarısında ısıl işlem gördüğünde akrilamid oluşumu,  karbonhidrat (100 – 4000 µg/kg) açısından zengin gıdalarda en yüksek seviyede görülürken protein (100 µg/kg)açısından zengin gıdalarda ise daha az görülmektedir. Bununla birlikte bu zamana kadar hammadde veya kaynayan gıda içerisinde akrilamide rastlanılmamıştır.

Yağda kızartmak gıdaların hazırlanmasında insanoğlunun bildiği en eski yöntemlerden biridir. Bu yöntem suyun kaynama noktası üzerinde ısıtılmış yenilebilir yağın içine gıda ürünün batırılması olarak tanımlanabilir ve bundan dolayı dehidrasyon işlemi olarak düşünülebilir (Hubbard ve Farkas, 2000). Kızartma boyunca, sıcaklık iç bölgede hızla artıp su kaynama noktasında sabit kalırken, kabuk sıcaklığı kaynama noktası üzerine çıkmaya devam eder. Kızartılmış gıdalarda akrilamid içeriğinin tahmini, bu kompleks sistemde pek çok parametre rol oynadığından kolay bir konu değildir.  Kızartma işlemi boyunca zaman ve sıcaklık akrilamid formasyonunun etkileyen iki önemli işlem parametreleridir (Brathen ve Knutsen, 2005; Gertz ve Klostermann, 2002; Granda ve Moreira, 2005; Pedreschi, Kaack, ve Granby, 2004; Tareke, 2002).

Gıdalar akrilamid oluşumuna etki eden pek çok değişken içerir. Depolama ve mevsimsel değişimler sonucu oluşan akrilamide sadece iç faktörler ya da bileşim faktörleri değil ayrıca orta derecede ısıtma ve katkı maddeleri gibi dış faktörler de etki etmektedir. Nitekim sonuçlar farklı test ve deneylerdeki sapmalarla elde edilmiştir. Akrilamid oluşumu açısından diğer sistemler ve gıdalar için tam olarak spesifikasyonların belirlenmesi bu seviyede anlaşılmaktadır. Böylece basitten başlandığında statik koşullar altında tekrarlanabilir model sistemler ikinci evrede bulunduğu ortamda dinamik koşullar altında daha kompleks bir dönüşüm geçirebilir (gerçek gıda sistemi, fabrika ayarı).

2.      AKRİLAMİDİN OLUŞUM MEKANİZMASI

2.1.  Akrilamid Nedir?

Akrilamid günlük yaşamımızda kullandığımız birçok ürünün içinde farklı şekilde yer alan çok yönlü organik bir bileşiktir. Akrilamid, monomer ve polimer olan poliakrilamid olmak üzere iki şekilde bulunur. Tek formda olan akrilamid, sinir sistemi için toksiktir ve insanlar için kanserojen olduğu düşülmektedir. Çoklu formda olan akrilamidin toksik etkisi bilinmemektedir (Giese, 2002; Konings ve ark., 2003; Richmont ve Borrow, 2003; Tyl ve Crump, 2002; Vattem ve Shetty, 2003).

§  Erime noktasında ve UV ışınlarına maruz kaldığında kolaylıkla polimerize olur. Katı akrilamid oda sıcaklığında stabildir. Fakat eridiğinde veya oksidasyon ajanlarına maruz kaldığında polimerize olur.

§  Fakat heptan ve benzende çözünmez.

§  Akrilamid poliakrilamidlerin sentezinde kullanılan kimyasal bir ara üründür.

§  Bu monomer, kokusuzdur, kristal yapıdadır ve su, etanol, metanol, dimetil eter ve asetonda çözünür.

Eşanlamlıları	2-Propenamid; etilen karboksiamid; akrilik amid; vinil amid
Moleküler ağırlığı	71.09
Kimyasal formülü	CH2CHCONH2
Kaynama noktası	125°C
Erime noktası	87.5°C (183°F)

 

Tablo 2.1. Akrilamidin kimyasal özellikleri

Son zamanlarda artan serbest radikal ve mekanistik çalışmalar, ısısal işlem görmüş gıdalarda, nörotoksik etkileri ve gizli karsinogenez nedeniyle akrilamid oluşum mekanizmasına odaklanmıştır. Gıda işlemede kritik basamakların kontrolünde, farklı ısıl işlemler boyunca akrilamid oluşumunun azaltılmasında bilim adamlarının etkili bir yol bulmasında akrilamid oluşum mekanizması önemlidir.

Bugüne kadar yapılan çalışmalar, karbonil kaynağı ile indirgen şekerlerle birlikte yoğunlaşma sonrası, pişirilmiş gıdalarda akrilamid oluşumuna asparagin amino asidinin etki ettiğini açıkça göstermektedir.

Figür 2.2’ de asparagin yolu olarak adlandırılan ara ürünler ve ürünlerin moleküler düzenlenmesi gösterilmektedir. Ayrıca, şeker-asparagin etkileşimi ile N-glikozilasparagin oluşumu gerçekleşmektedir ve yüksek miktarda akrilamid elde edilmektedir. Bu durumda akrilamidin ana kaynağının erken Maillard reaksiyonları olduğu ileri sürülmektedir. Buna ek olarak, indirgen şeker yokluğunda dekarboksile asparagin (3-aminopropionamide) de akrilamid oluşturabilir.

Diğer olası yollardan biri, asparaginin Strecker reaksiyonunudur. Bu reaksiyon, direk ara ürün olan Strecker aldehiti ile veya akrilik asit mekanizmasıyla birlikte oluşur. Ayrıca model reaksiyon sistemleri üzerine yazılan bir raporda, kesin koşullar altında kayda değer akrilamid oluşumunda asparagin ile birlikte akroleinin de etkili olduğu gösterilmiştir ve yağ açısından zengin gıdalarda AA oluşumuna akroleinin kritik bir rolü olduğu öne sürülmüştür.

Asparaginin AA’in dekarboksilasyon ve deaminasyon reaksiyonlarına termal dönüşümü için yapısal faktörlerin belirlenmesi gerekmektedir. Ancak asparaginin termal ayrışmasının ana ürünü maleimidedir. Bu ürün hızlı molekül içi kapak zincir reaksiyonundan dolayı AA oluşumunu engeller. Öte yandan, indirgen şeker varlığında maleimide ürününe ek olarak asparagin de AA oluşturmuştur. Ortaya çıkan Amadori ürünü ve ß-eleminasyonun serbest kalan akrilamide düzenlenmesinin erken Schiff bazı dekarboksilasyonunu içermesi, erken Maillard reaksiyonunu desteklediği kanıtlanmıştır. Deneysel sonuçlar AA oluşumu için başka olası yollar olduğunu doğrulamıştır.

Figür 2.2. Akrilamidin oluşum mekanizması

3.  AKRİLAMİD OLUŞUMUNA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

3.1.  Gıdanın Kompozisyonu

3.1.1.      İndirgen şekerler

Nişasta, laktoz, maltoz ve sakkaroz gibi şekerler 100 ^oC’nin üzerindeki sıcaklıklarda ve hafif asidik ortamlarda kolayca hidrolize olurlar. Bu nedenle kompleks karbonhidratlardan (Lingnert, 2002; Zyzak, 2003) oluşan monosakkaritlere sürekli uygulanan termal işlem sonucunda monosakkaritlerin varyasyonlarıyla asparaginden akrilamid oluştuğu ispat edilmiştir.

Şeker zinciri kısa olursa daha fazla akrilamid Maillard reaksiyonuna uygun olarak oluşur. Genellikle, kısa zincirli karbon şekerinde Maillard reaksiyonunda daha fazla lizinin ve böylece daha fazla reaktif şekerin kaybı söz konusudur. Şeker zinciri kısaysa, molekül döngüsel hemiasetal yapısına dönüşür ve daha sonra karbonil asparaginin α- aminden nüklofilik yakalaması için kolayca kullanılabilir duruma gelir.

Akrilamid veriminin gıdadaki glukoz ve fruktoz düzeyleri ile orantılı olduğu bildirilmiştir (Biedermann-Brem, 2003; Chuda, 2003). Örneğin ısıl işlem görmüş patatese ilave edilen glikoz veya fruktoz konsantrasyonu %3 olunca akrilamid içeriği doğrusal olarak artar.

Akrilamidin serbest kalması için reaksiyonu başlatanın fruktoz, galaktoz, laktoz, sakkaroz olduğu belirlendi (Stadler, 2002). Öte yandan, asparagin- şeker sisteminde glukoz (1) ve fruktozla (1.8) karşılaştırıldığında sakkaroz (0.48) kullanıldığı için daha düşük akrilamid verimi gözlendi. Ayrıca, kurutulmuş rendelenmiş patates ya da buğday unu için % 40 sakkaroz ilavesiyle akrilamid düzeyinin artığını gösteren sonuç bulunamamıştır (Biedermann, 2003). Glukoz, fruktoz ile karşılaştırıldığında fruktozun; asparagin-şeker sistemindeki ya da kurutulmuş patates veya buğday ununa eklenen glukozdan daha yüksek akrilamid verimine sahip olduğu gözlenmiştir. (Biedermann, 2002; Biedermann ve Grob, 2003; Becalski, 2003; Leufve´n ve Lingnert,2003).

3.1.2.      Amino asitler

İzotop ikame deneyleri asparagin ve indirgen şekerlerin akrilamid molekülünün omurgasını direk olarak oluşturmadığını göstermiştir. Asparagin içeriği patatesteki toplam amino asidin %40’ nı, buğday ununun toplam serbest amino asidinin %14 ’nü ve yüksek protein içeren çavdarın toplam serbest amino asidinin %18’ ni oluşturduğu gözlenmiştir. (Dembinski ve Bany, 1991; Mottram, 2002). Asparagin/glukoz oranının 0.5 equimolarda akrilamid oluşumu için uygun olduğu gözlenmiştir.(Becalski, 2003; Leufve´n,2003).

Genel olarak amino asidler ve asparagin ısıl işlem görmüş gıdada akrilamid oluşumunda birincil rol oynadıkları halde, akrilamid içeriği patates yumusu içerisindeki asparaginin konsantrasyonuyla birlikte ya da toplam amino asid içeriğiyle doğrudan ilşkili değildir (Amrein, 2003; Chuda, 2003). Bununla birlikte buğday ve çavdar ununda akrilamid ve asparagin seviyesi arasında yüksek korelasyon gözlenmiştir. Ayrıca düşük asparagin içeren buğday ununa fruktoz eklenmesi ve fruktoz içeriğinin, mayalanmamış ekmeğin kabuğundaki akrilamid içeriğine etki etmediği gözlenmiştir, oysa asparagin eklenmesi akrilamid içeriğini önemli seviyede arttırmaktadır (Surdyk, Rose´n, Andersson, ve Aman, 2004). Böylece asparaginin tahıllarda akrilamid oluşumu için belirleyici role sahip olduğu görülmektedir (Biedermann, 2003; Springer, Fischer, Lehrack, ve Freund, 2003; Surdyk, 2004).

Patates içerisindeki serbest asparagin içeriği genel olarak şekerlerden dah fazladır, oysa buğday ve çavdar için asparagin içeriği oldukça azdır. Diğer amino asidlerden akrilamid oluşumu asparaginden daha belirgin değildir. Glutamin, metionin, sistein, aspartik asit, glutamik asit içeren amino asit karışımları veya serin, treonin, alanin, fenilalanin, prolin içeren amino asit karışımlarından oluşan model sistemlerde akrilamidin hiç bulunmadığı ya da iz miktarda bulunduğu kaydedilmiştir. (Mottram, 2002; Stadler, 2002; Leufve´n, 2003).

3.1.3.      Katı ve Sıvı Yağlar

Gliserolden akrolein oluşumu boyunca veya çoklu doymamış yağ asitleri ve onların degradasyon ürünlerinin oksidasyonunun sonucunda akrilamid oluşumu için hipotetik bir mekanizma ileri sürülmüştür.

Sıvı yağların duman noktasını aşan ısıl işlemler bu yağlara uygulandığı zaman gliserol akroleine parçalanır. Duman noktasının azalması ve yağın doymamışlık derecesinin artması ile akroleinin oluşmasının da artığı bilinmektedir. (Lingnert, 2002).

Yağ içerisinde akrilamid genelikle kendi kendine ön maddesinden (özellikle akrolein) oluşmaz ve bu akrilamid formasyonu doğada oksidative olmaz. (Biedermann ve Grob, 2002a; Becalski, 2003; Leufve´n, 2003; Tareke, 2003; Vattem ve Shetty, 2003). Okside yağlar asparagin / karbonil yoluyla akrilamid oluşumunda diğer karbonil bileşikleri ile karşılaştırılabilir. Ayrıca yağ çeşidi akrilamid oluşumuna etki eden diğer bir faktör olabilir.

3.2.       pH Değerinin Etkisi

Akrilamid oluşumu, Maillard reaksiyonu gibi sistemin pH’ına bağlıdır. pH hem şeker hem de amino grubu reaktifliğine etki eder. Yüksek pH, şekerin açık zincir formunu ve proton transferi olmayan amino gruplarını reaktif formlar olması için destekler. AA oluşması için optimum pH değeri 7-8 civarındadır.

Asparagin ve glukoz içeren bir model sistem içerisinde AA oluşumu, % 99 pH düşürücü fosfat tamponu kullanılarak pH’ın 7 den 4’e düşürülmesi ile azaltılabilir (Jung, Choi ve Ju,2003). pH düşürücü kullanılarak asparaginin protonlaşmamış serbest amino grubu, protonlaşmış aminlere dönüşür. Böylece AA oluşumunda önemli bir adım olan Schiff bazının oluşumu engellenir.

Sonuçlar, pH düşürücü kullanılarak , % 0,1-0,2 veya % 1-2 sitrik asit çözeltisi içerisindeki pişmiş veya kızarmış mısır cipsi ve patates kızartmasının AA içeriğinin düşük olduğunu göstermiştir.( Jung ve ark., 2003). Sitrik asite daldırılmış örneklerdeki şeker ve asparaginin uzaklaştırılmasının önemli olmadığı ortaya çıkmıştır. Böylece, AA azalmasında özellikle pH’ın etkisi görülmüştür.

170 ^◦C ve 190 ^◦C’de kızartma deneylerinde, sitrik asitin AA içeriği üzerinde önemli bir etkisi olmadığı gözlenmiştir. Eğer prosedür tam olarak takip edilmiyorsa, renk ve dokuda değişiklik veya ekşime meydana gelebilir. Bu, gıdaların sitrik asite daldırılmalarının dezavantajıdır. Ayrıca kızartma formülasyonları etkilenebilir ve acılaşma meydana gelebilir.

Bir başka faktör de, pH’ın değiştirilerek ısıtma işleminin yapılmasıdır. Isıtma, kabukta oluşan Maillard ürünlerinin su ayrışması ve su aktivitesinin artması sonucu, pH’da düşüşe neden olabilir (Gertz ve Klostermann, 2002).

3.3.       Nem ve Su Aktivitesinin Etkisi

AA oluşumu, başlıca bir yüzey olgusu olarak görülmektedir. AA oluşumu, pişirilen gıdalarda sınırlıdır, örneğin kurutma sırasında az kabuk oluşumu gibi (FAO / WHO, 2002;; Lingnert ve ark., 2002). Islak örneklerde (örneğin, taze patates veya hamur) AA oluşumu ihmal edilebilir düzeydedir.

Patates örneğinin nemi %10-20 arasında olduğunda, kuru gıdalardaki akrilamid miktarının karşılaştırılabilir olduğu gözlenmiştir.  Maillard reaksiyonunun en verimli olduğu nem % 12- 18 arasındadır (Eichner ve Karel, 1972). Ancak düşük nem, sadece oluşumda değil, eleminasyonun hızlandırılması ve patatesteki net akrilamid miktarının sabit tutulmasında da etkilidir (Biedermann ve ark., 2002b). Akrilamid oluşumu ve eleminasyon reaksiyonu tamamen farklı rotalardadır.

Beyaz buğday unu hamurunda patates ile karşılaştırıldığında farklı bir performansta olduğu görülmektedir. Hamur yaklaşık % 10 su içerdiğinde, kuru hamura gore bir on kat daha düşük AA içeriğine sahiptir (Biedermann ve ark., 2002b).

 

3.4.       Gıdanın Çeşidi

Farklı çeşitlerin, örneğin tahıllar veya karakterize edilmiş patateslerin, ön maddelerin farklı konsantrasyonları tarafından bir dizi asparagin ve şeker içerikleri yansıtılmıştır. Akrilamid oluşumu için, farklı patates çeşitlerindeki bazı göreceli amino asit ve şeker konsantrasyonlarının verileri birlikte verilmiştir ( Amrein ve ark., 2003). Farklı çeşitlerdeki ticari patates örneklerinde akrilamid oluşumları karşılaştırılmıştır (Biedermann ve ark., 2002a). Sonuçlar çeşitliliğin etkisinin doğruluğunu göstermektedir. Fakat diğer faktörlerin de en az eşit derece etkili olduğunu gösterir. Özel patates yumrularında şeker içeriklerindeki diğer farklılıklardan dolayı bazen AA oluşumunda güçlü farklılıklar gözlenmektedir.Bazı patatesler,örneğin biraz yeşilimsi olanları (ışık etkisiyle ), 5.5 kat daha fazla indirgen şeker içerir (Biedermann ve ark., 2002a).

3.5.      Katkı Maddeleri

Kullanılan antioksidan ve diğer bileşiklerin, AA veya onun ön maddeleriyle reaksiyona girmesi ile ısısal işlem görmüş gıdaların akrilamid içeriği azalabilir. Öte yandan, kızartma sırasında patateslere flavonoid içeren baharat ve biberiye ilave edilmesiyle AA oluşumunun azaldığı gözlenmiştir (Becalski ve ark., 2003; Fernande´z, Kurppa, ve Hyvo¨nen, 2003). Doğal olarak meyve sebzelerde bulunan askorbik asit (C vitamin ), ne AA oluşumunun engellenmesine ne de AA eliminasyonuna önemli derecede etki eder.

Gübreleme veya tarım yöntemi patateste amonyum konsantrasyonunu arttırmaktadır fakat AA oluşumu üzerine kesin bir etkisi olup olmadığı bilinmemektedir. Diğer faktörler arasında tür karakteristikleri ve depolama koşulları da genelde önemli bir rol oynar (Amrein ve ark., 2003; Biedermann ve ark., 2002a). Patatesteki AA seviyesine, azotlu gübreleme ve tarım yönteminin etkisinin tersine, tahıllarda yetiştirme ajanı amonyum bikarbonatın kullanılması, endüstriyel pişirme denemelerinde potansiyel AA oluşumunu arttırmaktadır (E.C., 2003; Leufve´n ve Lingnert, 2003).

Benzer bir etki, çeşitli miktarlarda fruktoz ve % 1.15 asparagin takviye edilmiş buğday ununun model sistemlerinde gözlenmiştir. % 1 amonyum eklendiğinde 54 ila 75 kat daha fazla AA oluşmuştur. Diğer bir yandan mısır nişastasına amonyum ve fruktoz eklenmesiyle, az miktarda asparaginden dolayı, fark edilebilir AA miktarı gözlenmemektedir (Biedermann ve Grob, 2003).

3.6.      Depolama Süresi ve Depolama Sıcaklığı

Patates yumrularının 8-10 ^◦C’de soğutulması nişastadaki serbest indirgen şeker miktarını arttırır. Bu işlem düşük sıcaklıkta şekerlenme (LTS) olarak bilinir. Serbest şekerler patatesi donmaya karşı korur. Yüksek indirgen şeker konsantrasyonu AA oluşumunu arttırır (Biedermann ark., 2002a; Blenkinsop, COPP, Yada ve Marangoni, 2002; Noti ark., 2003; ve Olsson, Svensson ve Rosmund, 2004 ). Ayrıca patateslerin 4 ^◦C’de kısa süre ( yaklaşık 20 gün ) depolanması, potansiyel akrilamid oluşumunu güçlü bir şekilde arttırır. Ancak bu artış, 5 günden az bir sürede 4 ^◦C’de depolama ile önlenebilir. 4 ^◦C’de 40 saatlik bir depolama sonrasında AA oluşumunda önemli bir artış gözlenmemiştir. Bunun ortam sıcaklığında, yüksek enzim aktivitesi nedeniyle ortaya çıktığı ileri sürülmüştür.

Düşük sıcaklıkta depolanan patatesler, yüksek sıcaklıkta (12-25 ^◦C ) yenilendiği zaman, indirgen şeker miktarı tekrar azalır. Uzun süreli LTS tersinemez kabul edilir (Biedermann ve ark., 2002a; Blenkinsop ve ark., 2002; Noti ve ark., 2003).

Depolama boyunca serbest amino asid içeriği ile ilgili, depolama süresinin uzunluğuna göre farklı gözlemler yapılmıştır. 3 ve 10^◦C’de 8 ay boyunca depolanan patates yumrularında benzer seviyelerdeki asparagin ve glutaminin bağımsız depolama sıcaklığı gözlenmiştir (Olsson ve ark., 2004). 25 haftalık depolama süresi sonrasında asparagin ve glutaminin eşit birikimi gözlenmiştir. Fakat 10 ^◦C’de depolamada 5 ^◦C’de depolamadan daha fazla birikim olur.

Sıcaklıktan sonra ışık faktörü gelir. Işık patateste indirgen şeker konsantrasyonunu başlatır (Biedermann ve ark., 2002a). Bu yüzden patatesler karanlıkta ve 8 ^◦C’de depolanır. 8 ^◦C’den yüksek sıcaklıkta depolama, pratikte uzun süreli depolama için problem yaratabilir. Yıl boyunca patates tedariğini korumak için, birkaç aylık süreçlerle patateslerin depolanması üreticiler için gereklidir. Bu, eğer depolama koşulları patatesin bozulmasını ve çimlenmesini önleyebiliyorsa başarılı olabilir.

Alternatif olarak, düşük sıcaklıklarda soğutmada, kimyasal filiz inhibitörleri kullanılabilir. Fakat bu tür kimyasalların kullanımına izin verilmeyebilir ve tüketici tarafından her zaman istenmeyebilir. Çimlenme AA oluşumunda zayıf bir etkiye sahiptir. Patateste çimlenmenin durdurulması, AA oluşumu için yüksek bir potansiyele sahip değildir (Noti ve ark., 2003).

Patatesin dondurulması işlemi ne şekerler üzerine ne de AA oluşumu üzerine etki etmektedir. Öte yandan, dondurulmuş patateslerde ısıtma öncesi AA oluşumunun arttığı gözlenmiştir ( Tareke ve ark., 2002).

Nişastanın düzenlenmesi ve hücre duvarlarının yıkımı, mevcut AA ön maddelerinin artmasına neden olmaktadır. Serbest şeker  enzimlerinin inaktif olmasından dolayı, pişirilmiş patateslerin soğutulmasının, AA oluşumuna bir etkisi yoktur  (Noti ve ark., 2003).

Tahıllar, % 20-24 nem oranına sahip çekirdeğin hasat sonrası bu oranının en az % 14’e düşürülmesi ile kalite kaybı olmadan 2-3 gün saklanabilmektedir (Belitz ve ark., 1987).

Unlarda, AA önmaddeleri üzerine depolama koşullarının etkisi olduğuna dair bir bilgi yoktur. Unlu mamüllerinde, örneğin zencefilli çörekte, oda sıcaklığında 6 aylık bir depolama süresi boyunca AA içeriğinin 850 mg/kg’dan 500 mg/kg’a düştüğü gözlenmiştir ( Biedermann ve Grob, 2003).

3.7.      Ön İşlem

Ön işlem ısıl işlem görmüş gıdalardaki AA ön maddesini azaltarak, AA oluşma seviyesini de azaltmış olur. Isıl işlem süresince yüzeydeki indirgen şekerlerin eksraksiyonu sonucu yüzeyde oluşan kahverengi noktaları azaltmak için renk açma işlemi uygulanır. Buna ek olarak yüzeydeki nişastanın jelatinizasyonu ile yağ emilimi azalması sağlanmış olur. Ağartma işlemi asparagini çok iyi eksrakte etmektedir. Bu sebeple daha az akrilamid oluşmaktadır.

Soğuk suda bekletme işlemi ağartma işlemine göre daha verimsizdir çünkü ağartma işlemi çeperleri geçirgen kılmakta bu da akrilamid öncü maddelerinin eksraktasyonunu kolaylaştırmaktadır (Haase, Matthaus ve Vosmann, 2003b; Jung ve ark., 2003; Pedreschi, ve ark., 2004).

Tahıllar açısından düşünüldüğünde; öğütme ölçüsü dolaylı olarak, oluşan potansiyel akrilamidin belirlenmesini sağlar. Akrilamid oluşumunu azaltmak için yaklaşık olasılıklar kavrulmuş kahve için de düşünülmektedir. Ancak bunun doğru olup olmadığını belirlemek için yeterli çalışmalar bulunmamaktadır.

3.8.      İşlem Parametreleri

Artan sıcaklık ve zamanla AA düzeyi de kolayca artar. Sıcaklık ve zamanın düşürülmesi mümkünse AA düzeyi azaltılabilir.Ancak, maksimuma ulaşıldıktan sonra, tekrar kızartma, fırınlama, kavurma işlemleri benzer bir etki göstererek AA seviyesini düşürür(Becalski ark., 2003; Biedermann ark., 2002a; Mottram ark., 2002; Rydberg ark., 2003). AA içeriğinde ki bu azalma indirgen şekerlerin azalma ile ilişkili değildir. AA içeriğindeki azalma kurulamayla da ilişkilendirilmemektedir (Biedermann ve ark., 2002a). AA içeriğinin azalmasının muhtemelen reaktif gıda bağlarına bağlanması ile oluştuğu ileri sürülmektedir (tiyol fonksiyon gibi).

3.9.       Isıl işlemin Etkisi

Akrilamid kızartılmış gıdaların geniş bir bölümümde meydana gelen, insan için muhtemel kansorejen maddesi olarak bulunmuştur. Birkaç araştıma akrilamidin gelişmesi için 120 ^oC’den daha yüksek sıcaklığın gerektiğini göstermiştir.

Fırınlanmış ve kızartılmış ürünlerde merkezde akrilamid içeriğinin çok düşük olduğu, ancak dışardaki tabakada çok yüksek olduğu saptanmıştır.

Ekmekler 270 ⁰C’ de 15 dakika yüksek miktarda fruktoz ve asparagin ilave edilerek fırınlandığında, akrilamid içeriğinin ekmek kabuğunda çarpıcı derecede arttığı ancak renk değişiminin önemli derecede olmadığı belirlenmiştir (Surdyk ve ark., 2004).

3.10.   Kızartma Teknikleri

ü  Kızartma tekniklerindeki değişiklikler akrilamid içeriğinin azaltılmasının başka bir yolu iken ürün için istenilen kalite parametrelerini sağlanır.

ü  Vakum altında kızartma geleneksel kızartma ile karşılaştırıldığında; son nem içeriğinin aynı olması düşük sıcaklıkla sağlandığından patates cipslerinde akrilamid formasyonunu azaltıcı olarak gösterilebilir (Granda ve Moreira, 2005).

ü  Mikrodalga kızartmanın parmak patatesteki akrilamid içeriğine etkisi ile ilgili çalışmalar son zamanlarda yapılmaktadır. Bir mikrodalga alanında ise gıdanın nasıl ısıl işlem göreceğine etki eden pek çok faktör vardır. Bu faktörler gıdanın elektromanyetik ve termal özellikleri, gıdanın başlangıç sıcaklığı, ürünün boyutu ve şekli, gıdadaki komponentlerin pozisyonu, şekli,  ambalajlanması ve mikrodalga fırınıdır (James, 1993).

ü  Mikrodalga kızartma süresinin daha kısa olmasından dolayı, mikrodalga ile kızartılan patatesteki akrilamid içeriği geleneksel patates kızartmasına göre daha azdır (Sahin, Sumnu ve Oztop, 2007). Kısa süreli mikrodalga ısıtma belirli gıdaların işlenme sürecinde çok büyük avantaj sağlar.

ü  Geleneksel kızartma örneklerinde mikrodalga kızartmaya göre daha düşük L^* değerleri yani daha koyu renk saptanmıştır.

ü  Sonuç olarak, mikrodalgada kızartmanın alternatif kızartma tekniği olarak kızartma zamanını ve akrilamid formasyonunu azaltığını göstermiştir.

 

4. GIDALARDA AKRİLAMİD VARLIĞI

4.1. PATATESTE AKRİLAMİD

Dünyada üretilen başlıca gıdalardan biri patatestir. 2003 yılında 310 x 10¹² ton patates üretilmiştir.Bu gıda insanların büyük çoğunluğu için günlük diyette bulunan çok önemli bir öğedir. Patates yüksek besinsel proteinler, lifler, potasyum ve vitamin kaynağı açısından oldukça önemli bir gıdadır. Değişik yollarla üretilebilirler. Haşlanmış, fırınlanmış,cips olarak, kavrulmuş, kızartılmış,vs.

 

4.1.1. Patates Kompozisyonuna Depolama Sıcaklığı ve Depolama Süresinin Etkisi

4.1.1.1. İndirgen şekerler

4 ^◦C ve 8 ^◦C’de 24 hafta boyunca depolanan 3 farklı çeşit için glukoz ve fruktoz içerikleri açısından elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Bütün patates çeşitleri için, 8 ^◦C’de depolanan patateslerin indirgen şeker konsantrasyonları, tüm depolama süreci boyunca önemli ölçüde değişmemiştir. Ayrıca, bu depolama sıcaklığında 3 çeşit patates arasında önemli derecede farklılık gözlenmemiştir.

4^◦C’de ilk 8 hafta boyunca depolanan patateslerde fruktoz ve glukoz içeriklerinde önemli farklılıklar gözlenmiştir ve bu depolama süreci uzun bir süre izlenmiştir. 8 haftalık depolama öncesinde, Bintje patates çeşidi için ortalama fruktoz ve glukoz içeriği sırasıyla kuru maddede % 0.08 ve % 0.12’dir. 8 haftadan 24 haftaya kadar kuru maddedeki fruktoz miktarı %0.36’dan % 0.98’e yükselmiştir. Glukoz miktarı ise %0.40’tan %1.13’e yükselmiştir.

Benzer eğilimler diğer iki çeşit için de gözlenmiştir. Depolama sonunda bir düşüş gözlenmiştir. Bu gözlemler kısa depolama sürecinden dolayı mevcut değildir. Temel kuru maddedeki indirgen şeker konsantrasyonunun artışı düşük sıcaklıkta depolanan patates yumrusundaki toplam şekerle bağlantılıdır. Şunu da belirtmek gerekir ki, patateslere son depolama sıcaklığı 4^◦C’ye ulaşmadan 8 hafta boyunca kademeli soğutma uygulanmıştır. Bu, ilk 8 hafta depolama süresi boyunca düşük miktarda indirgen şeker olduğunu göstermiştir.

Farklı çeşitlerin soğuk depolama sırasındaki davranışları karşılaştırıldığında Bintje ve Ramos çeşitleri Saturna’ya göre daha yüksek seviyede fruktoz ve glukoz konsantrasyonuna sahiptir. Saturna önemli ölçüde düşük miktarda indirgen şeker içerir. Bazı araştırmacılar, patates çeşitlerinde geniş ölçüde değişen indirgen şeker içeriklerinin olduğunu bildirdiler. Bintje ve Saturna için ortalama indirgen şeker içerikleri sırasıyla kuru maddede % 0.5 ve % 0.9’dur. Ramos çeşidi için mevcut bir konsantrasyon bildirilmemiştir.

İndirgen şeker içeriğindeki farklılıklar, diğerleri arasında mevsimsel değişikliklerle netleştirilmektedir. Soğuk depolamanın şeker gelişimine etkisi çeşitle baülantılıdır. Ayrıca Ramos patatesinin 6 ^◦C’de depolanması mümkündür ve Bintje işe karşılaştırıldığında soğuk depolamada daha iyi yanıt vermez. Soğuk depolama boyunca çeşitler, filizlenmeyi önleme yetenekleri açısından karşılaştırıldıklarında, Ramos ve Saturna’nın filizlenmeye daha az duyarlı olduğu görülür. 32 haftalık soğuk depolama sonrası, 1 cm’lik filiz görülür. Bu, endüstriyel işletmeler için kabul edilebilir bir sınırdır. Diğer bir yandan Bintje, 18 haftalık soğuk depolama sonrasında filizlenmeye başlar.

Patatesin soğuk depolanması, iklim koşullarından dolayı oluşan istenmeyen durumlar dışında, uzun dönem depolama süreci boyunca filizlenmenin önlenmesinde, solunumun yavaşlaması sonucu fizyolojik ağırlık kaybının minimum olmasında ve bakteriyel ve fungal patojenlerden dolayı kayıpların azalmasında etkilidir.

 Düşük sıcaklıkta depolamanın bir çok avantajına rağmen, patates kızartması işlemi sırasında istenmeyen Maillard esmerleşmeleri açısından büyük bir sorundur. Üretilen koyu renkli cipsler tüketici için hem görünüş hem de acı tat açısından kabul edilmeyen bir durumdur. Bu dezavantajların önlenmesi için, patates yenilemesi işlemi uygulanabilir.

Bu nedenle soğuk depolanan patatesler 8, 16 ve 24. haftalardan sonra 3 ve ya 5 hafta için 15 ^◦C’de yenilenir. Yenilemenin 3. haftasından sonra yumruda 10 cm’lik filiz oluşur, fakat yumru dokusu sabit kalır. Yenilemenin 5. haftasından sonra küçük bir kök oluşur.

Bintje çeşidi için, depolamanın 8. haftasından sonra indirgen şeker miktarı kuru maddede %0.75’tir. Yenilemeden sonra bu değer % 0.18’e düşmüştür. İlk 8 haftalık depolama sürecinde sıcaklık yavaş yavaş azalır ve yenileme ile indirgen % 0.98’e yükselir ve glukoz konsantrasyonu kuru maddede % 1.13’e yükselir. Yenilemeden sonra 8 ^◦C’de depolanan patateslerde konsantrasyon düzeyleri karşılaştırılabilecek kadar azalmıştır.

Bintje için, 3 haftalık yenilenme sonrası fruktoz ve glukoz konsantrasyonları sırasıyla kuru maddede % 0,13 ve % 0,11 olmuştur. 8 ^◦C’de 24 hafta depolanan patateslerin fruktoz ve glukoz konsantrasyonları ise sırasıyla kuru maddede % 11 ve %13 olmuştur. Bu sonuçlar Saturna çeşidi için de aynıdır.

Ramos çeşidinde yenilenme sonrası görülen indirgen şeker miktarı 8 ^◦C’de depolanan patatesteki indirgen şeker miktarından fazladır. Sonuçlardan, yenilenme sürecinin 5 haftaya uzatılması ile indirgen şekerlerin azalmasının daha fazla mümkün olmadığı gözlenmiştir. 4 ^◦C’de depolanan Ramos çeşidi için, indirgen şekerler kısmen tersinemez şekilde eski haline dönüşebilir, örneğin nişastada yenileme sırasında indirgen şekerlerin daha fazla azalmaması gibi. Böylece yenileme soğuk depolamanın dezavantajlarının çoğunun giderilmesinin mümkün olduğunu kanıtlamaktadır.

Yüksek sıcaklıktan dolayı artan solunum hızı yenileme süreci boyunca indirgen şekerlerin azalmasına yol açar. Böylelikle indirgen şeker miktarının bir kısmı ya nişastaya dönüştürülür ya da solunum ile kaybolur . Bu önemli ölçüde pişmiş renk gelişimine yol açabilir. Ayrıca yenileme sürecinde pH, kuru madde, toplam protein, serbest amino asit, ve nişasta içeriği önemli ölçüde etki etmemektedir.

 

4.1.1.2. Sakaroz

Sakaroz doku konsantrasyonlarının daha yüksek ve indirgen şeker seviyelerinde daha fazla dalgalanma olduğu görülmektedir. 4^◦C’de sakaroz konsantrasyonu oldukça sabit kalmaktadır. Ayrıca sakaroz içeriği düşüktür fakat 4 ^◦C’de depolanan patateste 8^◦C’de depolanan patatese gore sakaroz içeriği önemli ölçüde fazla olmadığı görülmektedir. Bu bazı araştırmacılar için uygundur. 8 ^◦C’de depolanan patatesteki sakaroz konsantrasyonunda düşüş görülmektedir. Ama bu önemli bir eğilim değildir. Yine de Bintje çeşidi için sakaroz konsantrasyonu düşüşü % 50 dir. 5 haftalık bir yenileme süreci ekstra bir düşüşe neden olmamaktadır.

 

4.1.1.3. Kuru madde içeriği ve pH 

Kuru madde miktarının ve pH’ın depolama sıcaklığına ve süresine etki etmediği gözlenmiştir. Saturna çeşidinde kuru madde miktarının daha yüksek oldüğü tespit edilmiştir. Bu cips üretimi için olumludur. Çalışılan 3 çeşit yumru arasındaki pH farklılıkları çok küçüktür. İstatistiksel analizler bu sonuçları onaylamaktadır. Depolama sıcaklığı ve süresine önemli derecede etkisi olduğu bulunamamıştır.

 

4.1.1.4. Ham protein ve toplam serbest amino asit içeriği

İki depolama sıcaklığında önemli farklılıklar bulunmamıştır ve ham protein miktarı tam olarak sabittir. Patates yumrularının uzun süre depolanması sürecinde proteinlerin amino asitlere parçalandığı bulunmuştur ( Fitzpatrick ve Porter ). Bu proteinlerin degradasyonu yumrunun uyku halinin sona ermesi ile ilişkilidir ve filiz oluşumu için azot mobilizasyonu oluşur. Yine bu depolama imkanlarının en uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Böylece filizlenme başlamaz ve sonuç olarak protein degredasyonu gözlenmez.

4 ^◦C’de ya da 8 ^◦C’de depolanan patateslerin toplam serbest amino asit içeriğinde farklılıklar gözlenmemiştir. Ayrıca depolama süresi, üç çeşit patatesin toplam serbest amini asit içeriğine etki etmemektedir.

Asparagin patates yumrusunda en fazla bulunan serbest amino asittir. Bu çalışmada patatesin asparajin içeriği uzun depolama süresine ve depolama sıcaklığına duyarlı değildir. 4 ^◦C’de ve 8 ^◦C’deki depolama sıcaklıklarında önemli farklılıklar bulunmamıştır. Dahası uzun bir süre depolanan patateslerde asparagin konsantrasyonunda hiç bir değişiklik bulunmamıştır. Ek olarak, asparagin konsantrasyonu toprak çeşidi, gübre uygulaması ve iklim gibi diğer faktörlerle etkilenebilir.

 

4.1.1.5. Nişasta

Sonuçlarda depolama sıcaklığı ve süresinin patates içerisindeki nişastaya önemli ölçüde etki etmediği gözlenmiştir. Literatürde, depolama sıcaklığının nişasta içeriğine etki ettiği ileri sürülmüştür. Özellikle depolanan patateslerde soğuk indüklenen tatlandırma boyunca nişasta degradasyonu meydana gelir. Ayrıca her zaman ölçülemeyen indirgen şekerlerin seviyelerinin artmasını sağlayan nişasta kaybının gerekliliği unutulmamalıdır.

 

4.1.2. Çeşitlilik, Depolama Süresi ve Sıcaklığın Akrilamid Oluşumuna Etkisi

Yukarıda üç çeşit patatesin, depolama süresinin ve sıcaklığının yumru kompozisyonları üzerine etkileri belirtildi. Bu yumrulardan tam olarak 180 ^◦C’de 3 dakika kısmi kızartma sonrasında 180 ^◦C’de 2 dakika son kızartma yapılarak patates kızartması hazırlandı. Homojenizasyondan sonra akrilamid içeriği belirlendi ve yumru kompozisyonundaki önceki gözlemlerle bağlantılı bu veriler değerlendirildi. Bu kızartma işleminin tekrarlanabilirliği methodun güvenilirliğini doğrulamak için belirlendi.Kızartma tekniği aynı çeşit ve depolama koşulları aynı olan patatesler için 10 defadan fazla tekrarlandığında, akrilamid konsantrasyonları en son kızartılan patateslerin her partisi için  belirlenir. Ortalama akrilamid konsantrasyon miktarı 364± 99  μg kg ^-1 dir.

Çalışılan üç çeşit patates için 8 ^◦C’de uzun süreli depolanan patateslerde kızartma sonrası akrilamid oluşumu önemli ölçüde etkilenmemiştir. 4 ^◦C’de ise, her üç çeşit için patates kızartmasında akrilamid miktarının artışı 8 haftalık depolama süresinden sonra gerçekleşmektedir. Son 10 haftada saklanan yumrular için patates kızartmasındaki ortalama akrilamid içeriği dikkate alınır. Soğuk depolanan Saturna, Bintje ve Ramos ile karşılaştırıldığında kızartma boyunca akrilamid oluşumuna daha az duyarlı olduğu gözlenmiştir. Bu gözlemler depolama açısından yumruların indirgen şeker içeriği ile ilgili eğilimlerdir. Özellikle 4 ^◦C’de sıcaklıkta depolama, 8 ^◦C’deki depolama ile karşılaştırıldığında, düşük sıcaklıkta depolamadan kaynaklanan indirgen şeker miktarında güçlü bir artış sonucu akrilamid oluşumunda artma gözlenmiştir. Bu fizyolojik reaksiyon tersinir olduğundan dolayı 3 hafta boyunca 15 ^◦C’de soğuk depolanan patateslerde indirgen şeker miktarında belirgin bir azalma görülmesi mümkündür. Akrilamid konsantrasyonlarındaki tüm değişiklikler, patatesin indirgen şeker içeriği ile açıklanabilir. ( R²= 0.84 , n = 160 ). Bu, patates yumrusundaki indirgen şeker miktarının azaltılmasını sağlamak, akrilamid oluşumu riskini büyük ölçüde azaltır anlamına gelir.

Sonuçlardan soğuk depolamanın kızartma boyunca akrilamid konsantrasyonunu güçlü bir şekilde arttırdığı açıkça görülmektedir. Akrilamidin artması, indirgen şeker miktarının artmasına bağlıdır.Soğuk depolamadan sonra uygulanan yenileme indirgen şekerlerin azalmasında çok etkilidir.

4.1.3. Filiz İnhibitörünün Akrilamid Oluşumuna Ve Patates Kompozisyonuna Etkisi

Son olarak soğuk depolanan ve yenilenen patatesler üzerinde filiz inhibitörünün kullanımının akrilamid oluşumuna etkisi araştırılmıştır. Yenileme süresince patatesler filizlenmeye başlar ve sonuç olarak kimyasal bir filiz supresörünün uygulanmasına gerek duyulur.

Yumrular arasında 15 ^◦C’de CIPC ile veya CIPC olmadan uygulanan yenilemede karşılaştırma yapılmıştır. CIPC uygulanan yenileme boyunca ne kök ne de filiz oluşumu gözlenmiştir. Aksine 3 haftalık yenileme sonrasında arıtılmamış yumruda filiz oluşumu gözlenmiştir. Filiz inhibitörü patates kompozisyonuna önemli ölçüde etki etmemektedir. Özellikle  araştırılmış tüm çeşitler için CIPC uygulamasının yumrudaki glukoz, fruktoz ve sakaroz konsantrasyonlarına hiç bir etkisi yoktur. Önceki sonuçlar doğrultusunda son kızartmaların akrilamid konsantrasyonu yenileme süresince CIPC uygulamasının bir fonksiyonu olarak tutarlı eğilim göstermez.

Sonuç olarak kızartma boyunca CIPC uygulanan yenilemenin akrilamid oluşumuna önemli bir etkisi yoktur.

 

4.1.4. Kızarmış Patateslerde Akrilamid Oluşumunu Önlemek

  Çinli bilim adamlarının yaptığı çalışmalara göre, kızarmış besinlerde bu bileşiğin oluşumunu öleyebilmek için, son derece alışılmadık bir teknik söz konusudur; bu teknik kızartmadan önce besinlerinizi bambu özüne batırmaktır.

2000 yılında bambu özünün antioksidan özellikleri olduğunun keşfinden ve antioksidanların akrilamid oluşumunu önlediğinin anlaşılmasından hemen sonra da, kızarmış patatesleri daha sağlıklı hale getirmek için ilk deneme yapıldı ve başarıya ulaşıldı. Çinli araştırmacıların raporuna göre, kızartılmadan önce bambu özü tozu içeren bir çözeltiye batırılan patateslerde, akrilamid oluşumu %75 oranında düşüş gösteriyor ve patateslerin tadında herhangi bir değişim olmuyor.

4.2. PATATES CİPSİNDE AKRİLAMİD OLUŞUMU

Patates cipsi genellikle ince patates dilimlerinin nem içeriğinin sıcak yağda ağırlıkça %2 olana kadar kızartılmasıyla hazırlanır(Baumann ve Escher, 1995).

Patates cipsi bu yöntem kullanıldığında genellikle yağ içeriği ağırlıkça % 35’ten % 45’e çıkmaktadır (Garayo ve Moreira 2002). Ürünün elde edilme sürecinde yağ eklenmemesi, fırınlamanın kızartmadan daha sağlıklı bir alternatif olduğunu göstermiştir. Fırınlama işleminin daha sağlıklı sonuçları fırınlanmış sandviçlerin son zamanlarda ki popularitesini açıklamaktadır (Nikolaou, 2006). Ancak FDA´nın 2002 yılında yaptığı araştırmanın verilerine göre fırınlanmış patates cipsi (1096 ng/g), kızartılmış cipse (466 ng/g) göre 2 kat akrilamid içermektedir. İnce patatesin kızartılma sürecinde akrilamid oluşumu birçok çalışmada gösterilmesine rağmen, bugüne kadar ürünlerdeki akrilamid seviyelerinde fırınlama metodunun etkisi üzerinde çalışmalar yapılmamıştır.

Lady Claire patates çeşitlerinden biridir ve bu patates çeşidinin indirgen şeker içeriği nispeten düşük olduğundan, cips üretiminde sıkça tercih edilir. Patates cipsi üretiminde uygunluk açısından bir üst sınır olmamasına rağmen, CIAA (2009) cips üreticilerine indirgen şeker içeriği 3 g/kg ‘dan dan az olan türleri kullanmaları önerilmektedir. Latince alfabeyle gösterÖte yandan,İsviçredeki patates cipsi üreticileri, yenilemenin gerekli olduğu durumlarda kullanılan patateslerde indirgen şeker konsantrasyonunun olabildiğince düşük olmasını (0.5 g/kg) tercih etmektedirler.

Çizelge 4.2.1 ‘de 170 ^oC, 180 ^oC ve 190 ^oC için patates cipsinin kızartılarak ve fırınlanarak hazırlanmasında akrilamid oluşum seviyeleri verilmiştir. Çizelgeye göre, daha önce yapılan çalışmalarda akrilamid seviyeleri daha düşüktür. Bunun nedeni bu çalışmada indirgen şekeri düşük seviyede olan patates türünün kullanılmasıdır. Akrilamid seviyelerinin farklı olması; farklı kızartma süresi ve farklı kalınlıkta patates dilimlerinin kullanılmasının da sonucu olabilir.

 Çizelge 4.2.1: Kızartılmış ve fırınlanmış patates cipsinin farklı sıcaklıklardaki akrilamid seviyeleri

Çizelge 4.2.1’de aynı nem seviyesinde kızartılarak hazırlanan cipslerde kızartma sıcaklığı arttıkça akrilamid içeriğinin de arttığı görülmektedir. Kızartma sıcaklığının 170 ^oC’ den 180 ^oC’ ye daha sonra 190 ^oC’ a çıkarılması ile deney süresince yüzey ve iç sıcaklığının her ikisi de yükselmektedir. Akrilamid içeriğine etki eden kızartma sıcaklığının düşürülmesi, kızartma süresini arttırmayı gerektirmektedir (Kita ve ark., 2004).

170 ^oC ‘de fırınlanan patates cipsi aynı derecede kızartılmış cipslere göre 2 katı akrilamid içerir. Ancak 180 ^oC ve 190 ^oC’de fırınlanmış cipslerin akrilamid içerikleri aynı derecedeki kızartmalara göre daha düşüktür. Düşük sıcaklıktaki fırınlama işleminin sonuçları beklenenin dışındadır çünkü yüksek akrilamid içeriklerine neden olabilmektedir. Son üründeki düşük akrilamid seviyesi için, düşük sıcaklıkta uzun sürede kızartma gerekmektedir.

Çizelge 4.2.4: Farklı sıcaklıklardaki kızartmada patates dilimlerinin yüzey sıcaklık profilleri

Çizelge 4.2.4: Farklı sıcaklıklardaki kızartmada patates dilimlerinin iç sıcaklık profilleri

Kızartma işleminin son aşamasında akrilamid düzeyinde bir üssel artış olduğu birçok araştırma ile belirtilmiştir (Grob ve ark., 2003; Rydberg ve ark., 2003; Jackson ve Al-Taher 2005; El-Saied ve ark., 2008; Gökmen ve Palazoğlu 2008; Palazoğlu ve Gökmen 2008; Romani ve ark., 2008; Amrein ve ark., 2006).

Nem içeriğinin güçlü etkisine bakılarak akrilamid oluşumunun aktivasyon enerjisi belirlenmektedir. Kızartma işleminin sonuna doğru, nem içeriğinin (en az 20 g/100 g) oranı azaldıkça Latince alfabeyle gösterakrilamid oluşumunun hızı büyük ölçüde artar.

Fırınlama işlemi sırasında patates dilimlerinin 170 ^oC, 180 ^oC ve 190 ^oC sıcaklıkları için çizelge 4.2.4 ve 4.2.5 ‘te karşılaştırmalar yapılmıştır, 170 ^oC’deki fırınlama işlemine göre 180^oC ve 190 ^oC’deki fırınlama işleminde üründeki akrilamid seviyelerinin daha düşük olduğu gözlenmiştir. Üssel artıştan önce 180 ^oC ve 190 ^oC ‘de fırınlama işlemin sonlandırılması ile akrilamid oluşumu sınırlandırılabilir.

Bu çalışmada zaman ve sıcaklığın etkisinin 170 ^oC’ de 180 ^oC ve 190 ^oC’ ye göre yüksek olduğu tahmin edilmektedir. Bu sonuçlar akrilamid oluşumuna sıcaklık ve zamanın etkisini daha iyi inceleye bilmek için patates dilimlerinin fırınlanmasında daha detaylı bir çalışmaya ihtiyaç olduğunu göstermiştir.