Food-Info.net > Konula > Gıda bileşenleri > Gıda renklerdir > Esmerleşme

  Enzimatik esmerleşme

Enzimatik esmerleşme, meyvelerde ve sebzelerde polifenoloksidaz enzimi tarafından gerçekleştirilen ve kahverengi pigmentlerle sonuçlanan kimyasal bir işlemdir. Enzimatik esmerleşme, meyvelerde (kayısılar, armutlar, muzlar, üzümler), sebzelerde (patatesler, mantarlar, kıvırcık salata) ve ayrıca deniz ürünlerinde (karidesler, dikenli ıstakozlar ve yengeçler) görülebilir.

Enzimatik esmerleşme, özellikle hasat sonrası taze meyvelerin depolanmasında, meyve sularında ve bazı kabuklu deniz hayvanlarında kaliteye zarar verir. Enzimatik esmerleşme, meyve ve sebzelerin üretim kayıplarının 50%'sinden fazlasının sorumlusu olabilir.

Diğer bir yandan enzimatik esmerleşme, çayın, kahvenin ve çikolatanın kokusu ve tadı için zorunludur.

• Polifenoller
• Polifenoloksidaz
• Önleme

Polifenoller – enzimatik esmerleşmedeki temel bileşenler

Polifenoller, fenolik bileşikler de denir, bitkilerde (meyveler, sebzeler) bulunan kimyasal maddeler grubudur ve enzimatik esmerleşme sırasında önemli rol oynarlar çünkü onlar esmerleşme enziminin substratıdır..

Fenolik bileşikler, elma gibi birçok bitkinin renginden sorumludur, onlar içeceklerin (elma suyu, çay) tadından ve aromasından sorumludur ve bitkideki önemli anti-oksidanlardandır.

Polifenoller normalde birden fazla fenol gurubu içeren (karbolik asit) kompleks organik maddelerdir:

Yapı 1: Fenol

Yapı 2: Teaflavin, çaydaki polifenola (Kaynak)

Polifenoller birçok farklı yan katagorilere bölünebilirler, örneğin, antosiyanlar (meyvedeki renkler), flavonoidler (kateinler, çay ve şaraptaki taninler) ve flavonoid olmayan bileşenler (çay yapraklarındaki gallik asit). Flavonoidler, bitkilerdeki fenilalanin ve tirozin aromatik amino asidlerinden oluşur.

Elmanın renginden polifenoller sorumludur

Table 1 : Esmerleşmenin içerdiği bilinen polifenollerin gözden geçirilmesi (buradan alındı)

Polifenoloksidaz (PPO, fenolaz)

Polifenoloksidaz, ilk olarak mantarlarda keşfedilen bu enzimler doğada yaygındır. Bunlar, bitkideki plastidlerin ve kloroplastların içinde bulunmasına rağmen olgunlaşmış bitkinin sitoplazmasında serbest olarak bulunur. Polifenoloksidazın, bitkinin mikrobiyal ve viral enfeksiyonlara ve kötü iklim koşularına karşı direnci açısından önemli rolü vardır.

Polifenoloksidaz ayrıca hayvanlarda oluşur, böceklerde ve kabuklularda hastalık direncini arttırdığı düşünülür.

Havada oksijen bulunduğunda, enzim, fenolik bileşileri k uinona dönüştüren biyokimyasal reaksiyonların ilk adımını katalizler, bunlar ileride polimerizasyon geçirerek koyulaşırlar, melanin olarak adlandırılan çözünmeyen polimerler oluşur.

Bu melaninler bariyer oluşturur ve enfeksiyonun yayılmasından yada bitki dokusunun bozulmasından koruyan antimikrobiyal özelliğe sahiptir. Iklim değişikliğine yüksek direnç gösteren bitkiler kolay etkilenenlere göre yüksek polifenoloksidaz içeriğine sahiptir.

Basit bir polifenol olan tirozinden melanin oluşumu şekilde gösteriliyor:

Yapı 3 : Trozinden melanin oluşumu (Kaynak)

Polifenoloksidaz iki temel reaksiyonu katalizler: hidroksilasyon ve oksidasyon. Her iki reaksiyon da moleküler oksijen (hava) kullanır. Reaksiyon yalnız hava varlığına bağlı değildir, aynı zamanda pH'ya (asidite) bağlıdır. Reaksiyon asidik ortamda (pH <5) yada bazik ortamda (pH >8) gerçekleşmez.

Enzimatik esmerleşmedan korunma

Esmerleşmeyi kontrol etmek gıda endüstrisindeki en önemli sorunlardan biridir, gıda endüstrisinde en önemli noktalardan biri renktir, tüketicinin kararını etkileyen önemli niteliktir ve kahverengi gıdalar (özellikle meyveler) bozuk görünür.

Enzimatik esmerleşmeyi önlemek için çeşitli metodlar uygulanabilir, bunlar enzimi inaktif etmeye (ısı) yada gerekli bileşenleri (oksijen) üründen uzaklaştırmaya dayanır.

Şoklama

Şoklama, ürünü (çoğunlukla sebzeleri) dondurmadan önce uygulanan, enzimleri yok eden yada inaktif hale getiren kısa bir ısıl işlemdir. Enzim aktivitesi, donma esnasında sebzelerin renklerinin kaybolmasına yada sertleşmelerine ve kalite kaybına neden olur. Şoklama, rengi açar, dokunun yumuşatır fakat gerçekten kısa bir işlem olduğundan besin içeriğini veya lezzeti az etkiler.

Şoklama sıcaklığı, üründeki enzimlerin çeşidine bağlıdır fakat genel olarak 70 ve 100°C arasındadır, dirençleri yüksek enzimleri inaktive etmek için bazen daha yüksek derecelerdedir. Aşağıdaki Tablo 2, bazı önemli enzimleri inaktif etmek için gereken sıcaklığı gösterir.

Tablo 2 : Bazı enzimlerin inaktivasyon sıcaklıkları

Şoklama çeşitleri:

• Buhar/ kaynayan su içinde şoklama;

  Buhar yada kaynayan su içinde şoklama, konserve yada donmuş meyve ve sebzedeki enzimatik esmerleşmeyı kontrol eden bir ısıl işlemdir. Bu işlemde sebze yada gıda, su yada buharda kısa bir süre tutulur. Buharda şoklama, kaynamış suda şoklamadan 1.5 kez daha uzundur.

• Mikrodalgada şoklama;

  Mikrodalgada şoklama, etkili olmayabilir, araştırmalar bazı enzimlerin inaktif olmadığını gösterir. Bu, kötü lezzete, doku ve renkte kayıba neden olabilir.

Soğutma

Soğutma ve dondurma, dağıtım ve satış esnasında, meyve ve sebzeleri bozulmaktan korumak için kullanılır. Dondurma genellikle brokoli, dut, ıspanak, bezelye, muz, mango, avakado, domates için uygulanır. 7 °C' nin altındaki sıcaklıklarda polifenoloksidazın enzim aktivitesi durur fakat enzim inaktif olmaz. Bu nedenle sıcaklık iyi kontrol edilmelidir.

Dondurma

Soğutmada olduğu gibi, dondurma da enzim aktivitesi durur ancak inaktif olmaz. Çözündükten sonra enzim aktivitesi devam eder.

pH degişmi

Enzim aktivitesi pH' ya bağlıdır. Sitrik, askorbik yada diğer asitlerin eklenmesiyle, pH 4.0' ün altında düşürüldüğünde, enzim aktivitesini inhibe olur. Meyvelerin yada sebzelerin evde hazırlanması sırasında, meyveleri esmerleşmedan korumak için limon suyu yada sirke sıklıkla eklenir.

Dehidratasyon

Dehidratasyon, su moleküllerinin üründen uzaklaşması sonucu oluşur. PPO enzimi aktif olmak için serbest suya ihtiyaç duyar. Kurutmayla enzim inhibe edilir, fakat yok edilmez.

Lezzet ve kalite kaybından sakınmak için dehidratasyon sıcaklık içermemeli.

Dehidrasyon için genel metodlar:

• Dondurma-kurutma nem sublimasyonla (katının gaza dönüşmesi) uzaklaştırılır. Ürünler dodurulurken vakum altında yavaşça dehidre edilirler.
• Suyu bağlayan kimyasallarla su aktivitesi düşürmek. Genel olarak tuz (sodyum klorür), sakaroz ve diğer şekerler, gliserol, propilen glikol ve şuruplar yada bal kullanılır.

Işınlama

Işınlama, yada bazen “soğuk pastorizasyon” denir, gıdayı iyonize radyasyonla muamele ederek bakterilerin ölmesini, enzim aktivitesinin düşmesini sağlayan bir işlemdir. Işınlama, genellikle etlerde, deniz ürünlerinde, meyvelerde, sebzelerde ve tahıllarda, uzun süreli koruma sağlamak için kullanılır.

Gıda işlemelerinde çeşitli ışınlama methodları kullanılmaktadır: gama ışınları, X ışınları ve hızlandırılmış elektronlar (elektron ışınları).

Besin içeriğindeki kayıp ve (düşük) tüketici kabulü, ışınlamanın dezavantajlarıdır. Böylece ışınlama nadir kullanılmaktadır.

Yüksek basınç muamelesi

Yüksek basınç muamelesi, yüksek basınç uygulama (HPP) da denir, gıdanın mikrobiyal ve enzim inaktivasyonunu sağlamak için yükseltilmiş basınç (500-700 atmosfer) uygulanan bir gıda işleme tekniğidir.

Yüksek basınç uygulama, gıdanın en az değişikliğe uğramasına neden olur. Isıl işlemle kıyaslandığında, HPP sonucu gıdaların daha taze lezzeti ve daha iyi görünüşü, dokusu ve besin değeri vardır. Yüksek basınç işlemi, ısının neden olduğu pişmiş istenmeyen lezzetin oluşmamasını sağlar. Bu teknoloji özellikle ısıya duyarlı gıdalar için yararlı fakat hala çok pahalı.

İnhibitorlerin eklenmesi

İnhibisyon üç yolla gerçekleşebilir:

1. Enzimlerin inaktif edilmesi (direkt enzimleri etkilemek)
2. Substratı inaktif etmek (oksijen yada fenolik bileşikler gibi substratları uzaklaştırmak)
3. Ürünle ilgili inaktivasyon (ürün bileşimini değiştirmek)

Inhibitörlerin geniş bir kısmı gıda işlemede uygulanır, ürün ve işlemin çeşidine bağlıdır. Önemli inhibitörler Tablo 3'te gösterilmektedir.

Tablo 3 : Enzimatik esmerleşmedaki inhibitörler

 Ultrafilitrasyon

Ultrafilitrasyon, basınç düşüşü ile çalıştırılan bir membran ayırma işlemidir. Membran, sıvı bileşenleri, onların boyutlarına ve yapılarına göre ayırır. Örnek olarak, gıda endüstrisinde, beyaz şarapta ve meyva suyunda bu teknik uygulanır. Ultrafilitrasyon polifenoloksidaz gibi büyük molekülleri uzaklaştırabilir fakat polifenoller gibi daha düşük molekül ağırlıklı bileşikleri uzaklaştıramaz.

Ultrasonik uygulama

Ultrasonik uygulama enzim inaktivasyonu için geliştirilmiş bir yöntemdir. Ultrasonik ses dalgaları sudaki yüksek radikalleri serbest bırakarak büyük molekülleri yok edebilir. Henüz büyük ölçekde uygulanmadı.

Süperkritik karbondioksitle (SC-CO₂) muamelesi

Süperkritik karbondioksit (yüksek basınçta sıvı karbon dioksit) muamelesi çoğunlukla mikroorganizmaları yok etmek amacıyla uygulanır fakat ayrıca enzim inaktivasyonu, özellikle de karidesler, ıstakozlar ve patateslerdeki PPO'nun inaktivasyonu için kullanılabilir. Enzim inaktivasyonu sonunda, karbon dioksitten karbonik asit oluşması nedeniyle pH düşer.

Ana kaynak:

http://www.fao.org/AG/ags/agsi/ENZYMEFINAL/Enzymatic%20Browning.htm