Antioksidanlar, gıdalarda oksidatif bozulmayı önleyen veya geciktiren bileşikler olarak tanımlanmaktadırlar. Bu bileşikler oksidatif ve otooksidatif işlemlerin başlangıcında etki göstererek oksidasyonu ve buna bağlı olarak oluşan istenmeyen reaksiyon ürünlerinin (kötü koku ve lezzet) oluşumunu engelleyebilmektedir. Geniş ifadeyle, antioksidanlar oksijen ile reaksiyona girerek, gıdalar içindeki olumsuz etkilerini engelleyen maddeler olarak tanımlanırlar. Uluslaraarası Gıda Kodeks Komisyonu (CAC)’nin tanımında ise antioksidanlar “gıdada yağın acılaşmasını ve renk değişmleri gibi oksidasyon reaksiyonları sonucunda oluşan bozulmaları önleyerek raf ömrünü uzatan maddeler” olarak ifade edilmektedirler. Pek çok gıda maddesinin bozulmasının önemli kaynağının oksijen olduğu bilinmektedir. İstenilmeyen lezzet ve koku oluşumlarına neden olan oksidatif acılaşma reaksiyonu nem, ısı, ışık, metaller, metal içeren bileşikler ve enzimler ile katalizlenebilmektedirler. Gıdalara uygulanan hazırlama, paketleme ve soğutma işlemleri acılaşmayı geciktirmekte ancak bunu engelleyememektedir. Antioksidanlar, gıdalara oksidasyonun başlangıcından önce ilave edildiklerinde reaksiyonu önleyebilmekte veya azaltabilmektedir.
Yağlarda ve yağ içeren gıdalarda kullanılan antioksidanlarda bulunması gereken özellikler aşağıdaki şekilde özetlenebilmektedir:
Gıdalarda kullanıldıkları dozlarda toksik etkileri bulunmamalıdır
Düşük konsantrasyonlarda etkili olabilmelidir
Kolaylıkla temin edilebilmelidir
Kızartma gibi ısıl işlemlerde etkisini kaybetmemelidir
Gıdada istenilmeyen renk veya lezzet değişimlerine neden olmamalıdır
Maliyeti düşük olmalıdır.
Bununla birlikte antioksidanların bozulmaya başlayan veya bozulmuş olan bir yağın lezzetini geliştirmeyecekleri ve hidroliz veya mikrobiyal yollarla oluşabilecek bozulmayı engelleyemedikleri ifade edilmektedir. Ancak BHA gibi bazı fenolik antioksidanların antimikrobiyal etkilerinin bulunduğu ve küflere karşı etkili oldukları belirlenmektedir. Spesifik bir uygulama için en uygun antioksidan seçiminde;
Antioksidan katılacak gıdanın tipi (hayvansal yada bitkisel yağlar)
Antioksidanın katıldığı yağın kullanıldığı gıdada etkisini göstermesi
Antioksidanın çözünürlüğü veya dağılımı
Renk bozma eğlimi
Gıdanın pH’sı
Gıdaya uygulanacak işlemin tipi (kızartma,fırında pişirme, püskürtmeli-kurutma, ektrüzyon gibi)
Lezzetin nötral olması
gibi faktörlerin gözönüne alınması gerekmektedir.
Antioksidanların doğru ve etkili kullanımları için; gıdalardaki oksidasyon olaylarının mekanizmalarının ve antioksidanın bozulmayı engellemedeki fonksiyonunun, diğer bir ifadeyle “etki mekanizması” gibi temel konuların çok iyi anlaşılması gerekmektedir.
3.1.1. Antioksidanların Gıdalarda Kullanım Alanları
Şekerlemeler: Şekerlemelerde kullanılan bir çok ingrediyent kolaylıkla bozulabilmektedir. Örneğin süt tozu, süt, katı ve sıvı yağlar, fındık fıstık türü maddeler ve esansiyel yağlar tat ve kokunun kaybolmasına veya istenmeyen kötü koku oluşumuna neden olan değişik tipte bozulmalara maruz kalabilmektedir. Herhangi bir ingrediyentin stabilitesindeki zayıflık bitmiş üründe bozulmaya neden olabilmektedir. Antioksidanlar değişik tip şekerlerde acılaşmayı engelleyici olarak kullanılmaktadır. Antioksidan uygulması stabilize edilecek katı yağın tipine bağlı olarak değişmektedir. Örneğin değişik çeşit fıstıklar, şekere ilave edilmeden önce stabilize edilmelidir. Tereyağının BHA ve BHT kombinasyonları kullanılarak stabilize edilmesi gerekmektedir. Aynı zamanda şekerlerde lezzet arttırmak amacı ile kullanılacak olan esansiyel yağlarında stabilize edilmeleri gerekmektedir.
Et ürünleri: Et ve et ürünlerinde kalite bozulmalarının en belirgin şeklinin yapılarında bulunan lipidlerin veya yağ içeren kısımlarının oksidasyonu olduğu belirtilmektedir. Etin öğütülmesi, ezilmesi ve yapılarındaki lipidlerin oksidasyona maruz kalması oksidasyona karşı eğilimin sebepleri arasında yer almaktadır. Ayrıca ette bulunan hem pigmenti lipidler ile etkileşmekte ve oksidasyonu katalizlemektedir. Özellikle yüksek oranlardaki tuz, dondurarak depolamada oksidasyon reaksiyonunu katalizlemektedir. Yapılan çalışmalar sonucunda gıdalarda kullanılan antioksidanların sığır eti, domuz eti, kümes hayvanları ve balıkta oksidatif bozulmayı engelledikleri ifade edilmektedir.
Et ürünlerindeki uygulamalar, antioksidanın parçalanmış etlere disperse olması ilkesine dayanmaktadır. Ticari uygulamalarda bu işlem BHA ve CA içeren tuz kullanılarak, bu maddelerin kristallerin yüzeyine disperse olmaları ile tamamlanmaktadır. Antioksidan ile muamele edilmiş tuz, et emülsiyonu içinde karışmakta ve böylece yağlı doku içinde çözünmektedir. Bu ürünlerde karşılaşılan problemlerden en önemlisinin antioksidan ile etin yağının temasının sağlanması olduğu belirtilmektedir. Bu nedenle antioksidan kesilmiş, kıyma haline getirilmiş veya ezilmiş (öğütülmüş) ürünlerde daha etkin sonuç vermektedir.
Balık ve balık ürünleri: Ticari uygulamalar açısından gıdalarda kullanımı uygun olan antioksidanların deniz ürünlerinde kullanımlarının başarılı olmadığı bilinmektedir. Bu durumun, bir çok balık yağının trigliserid ve fosfolipidlerinin yüksek doymamışlığından, hem pigmentleri gibi doğal katalizörlerin varlığından ve uygun olmayan yöntemlerin kullanılmasından kaynaklandığı düşünülmektedir.
Doğal balık yağlarının A ve D vitaminlerinin önemli bir kaynağı olması ve bu vitaminlerin bazı oksidatif yan ürünleri ile degrade olabilmeleri nedeni ile bu bozulmayı engellemek için antioksidanlar kullanılmaktadır. Vitamin A ve D’nin degradasyonunun engellenmesinde BHA, PG ve CA içeren karışımların etkili olduğu belirtilmektedir. Eski yıllarda vitamin içeren yağların enkapsülasyon tekniği ile bir jel içerisinde korundukları ve bu teknik sayesinde, oksijen ile temasın kesilerek buna bağlı oluşan degradasyonların engellendiği ifade edilmektedir.
Yüksek oranda doymamış yağ asitleri içeren balık yağlarında, PG ve diğer gallatların antioksidan olarak etkili olduğu bulunmuştur. Ancak söz konusu yağların şelatlanmayan yüksek oranda demir içermeleri nedeniyle demirin gallatlarla, mavimsi siyah gallat kompleksini oluşturması sonucunda renk bozulmaları oluşturmaktadır. Bunlara bağlı olarak sadece bazı antioksidanlar ticari amaçla balık yağlarının stabilizasyonunda kullanılmaktadır.
Balık ürünlerinde meydana gelen en önemli bozulmaların mikrobiyolojik kaynaklı olduğu düşünülmektedir. Oksidasyonun büyük önemi olmamasına rağmen, bozulmanın ilk algılanışı oksidasyona bağlı acılaşma ve bunun sonucunda oluşan kötü lezzettir. Donmuş balıklarda acılaşma ve paslanma iki temel oksidatif bozulma olarak gerçekleşmektedir. Paslanma açık yüzeylerde meydana gelen sarımsı kahverengimsi renk bozulması olarak oluşmaktadır. Bu renk bozulmasının Maillard veya aldehit-amin tipi bir reaksiyona bağlı oluştuğu bilinmektedir.
İşlenmiş hayvansal dokularda, hem yağda çözünebilen (BHA, BHT), hem de suda çözünebilen (askorbik asit, sitrik asit) antioksidanlar oksidatif acılaşmayı engelleyebilmektedirler. Ancak bu antioksidanlar özellikle bozulmaya ve raf ömrünün kısalmasına neden olan bakteriler üzerine çok fazla etkili olamamaktadır. Bunun yanısıra bakterilerin gelişmesini engellemek için kullanılan ajanlar, bakteri gelişimi ile oluşan indirgen maddelerin üremesini engellediklerinden, oksidatif acılaşmayı kolaylaştırmaktadırlar. Bu nedenle az miktarda sorbik asit ve/veya onun suda çözünen tuzları, bir antioksidan ile beraber taze balık dokuları üzerine uygulandığında, buzdolabı sıcaklıklarında bozulmaya neden olan bakterilerin gelişimi engellenirken, antioksidan kullanımı ile oksidatif acılaşmayı önlemek de mümkün olabilmektedir.
Esansiyel yağlar: Portakal yağı, limon yağı ve terpen benzeri lezzet verici yağlar, fosfolipidler ve trigliseridler gibi serbest radikal oksidasyonuna uğramaktadırlar. Gıdalara katılan antioksidanlar, bu yağlarda kullanıldıklarında lezzet ve koku maddelerindeki bozulmaları azaltmakta etkili olmaktadırlar. Bu amaçla BHA’nın diğer antioksidanlar içerisinde en fazla etkiye sahip olduğu ve genellikle yağın cinsine bağlı olarak yaklaşık % 0.3 oranında kullanıldığı ifade edilmektedir. Antioksidanların oksidasyonu engellemek amacı ile esansiyel yağlara işlemden hemen sonra ve mümkün olduğu kadar düşük sıcaklıklarda ilave edilmeleri gerekmektedir.
Çiklet hamuru: Çiklet hamurları doymamış bileşenlere sahip polimerler ve petrol mumları içermekte ve bu maddeler sürekli oksidasyona maruz kaldıklarında, polimerlerin çapraz bağlanması ile ilişkili olarak oldukça kırılgan bir yapı oluşmaktadır. Bu şekilde istenilmeyen lezzet ve koku maddeleri oluşabilmekte ve ancak antioksidan kullanımı ile bu tip bozulmalar engellenebilmektedir. BHA ve BHT bu uygulamalarda kullanılan en önemli antioksidanlar olup, çiklet hamurunun üretimi sırasında ilave edilmeleri gerekmektedir.
Fırında pişirme işleminin uygulandığı gıdalar: BHA, BHT ve tokoferoller gibi antioksidanlar fırında pişirilen gıdalar üzerinde sürdürdükleri etkilerinden dolayı fırında pişirme işlemlerinde kullanılacak yağlara ilave edilmektedir. Ancak fırınlama işlemindeki kullanımdan önce, depolama sırasında da stabilite sağladıklarından THBQ ve PG’ın sıvı ve katı yağlarda kullanımları uygun olmaktadır. Bu nedenle, fırında pişirme uygulamalarında kullanılacak katı ve sıvı yağlara BHA, BHT, PG ve TBHQ’nun karışımları katılarak sinerjistik etki oluşturulmaktadır.
Fındık, fıstık türü ürünler: Bu tip ürünler snek gıdalara, şekerlemelere veya hububattan elde edilen ürünlere bileşen olarak katılmaktadırlar. Antioksidanların fıstık çekirdeği ve parçaları üzerine de antioksidatif etkileri mevcut olup, TBHQ’nun özellikle fıstıktan elde edilen katı yağların üzerinde daha fazla etkili olduğu belirtilmektedir.
Hububatlar: Hububatlar, kahvaltılık kuru gıdalar, şekerler, şekerlemeler ve snek gıdalarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Hububatların lipid oranlarının oldukça düşük olmasına karşın içerdikleri lipidlerin doymamışlıkları yüksek, dayanıklılığı ise oldukça azdır. Ekstrüzyon, kızartma gibi ısıl işlemler de bu tip gıdaların stabilitelerini azaltmaktadır. Kahvaltılık kuru gıdalarda kullanılan hububatlar genellikle ambalaj materyellerine katılan BHA ve BHT gibi antioksidanlarla stabilize edilmektedir. Uygun buhar basıncına sahip BHT buharlaşarak paketleme materyalinden hububata geçmekte ve bu şekilde bir koruma sağlamaktadır.
Gıda ambalajları: Ambalaj materyallerinin gıdalara antioksidan ilavesinde etkili bir yol oldukları ifade edilmektedir. Antioksidanlar, mum, parafin ve polimerler içinde veya emülsiyon halinde gıda ambalajlarına ilave edilmekte ve buharlaşma yolu ile gıdaların içine geçiş sağlamaktadır. Bu yöntemin etkin bir yol olmamasına rağmen oldukça yaygın olduğu belirtilmektedir. BHA ve BHT’nin paketleme uygulamalarında oldukça etkili oldukları ifade edilmektedir. Kullanılacak antioksidan miktarı ise paketleme materyalinin büyüklüğüne, tipine ve gerekli olan stabiliteye göre değişmektedir.
