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).

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 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.

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.

Askorbik Asit – Oksidasyon

Askorbik asit oksidaz – Renk değişiklikleri gözlenmez. Vitamin kaybı.
Sıcaklık, pH, ışık, oksijen ve ağır metal iyonları
Isıya duyarlı – haşlanma kayıpları
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)

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

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

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

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).
Glukoz – Fruktoz
D-glukoz

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?

…