06-25-2008, 11:51 PM
FENOLİK BİLEŞİKLER
Meyve ve sebzelerde genellikle çok az miktarda bulunan ve fakat bunların işlenmesinden değişik sorunlara neden olan önemli bileşim öğelerinden birisi fenolik bileşiklerdir. Fenolik bileşiklerden önemli bir bölümü, bu ürünlerin lezzetinin oluşmasında, özellikle ağızda buruk bir izlenim bırakmasında etkilidir. Diğer taraftan bir kısım fenolik maddeler, örneğin antosiyaninler, meyve ve sebzelerin kendine özgü renklerinin oluşmasını sağlamaktadırlar. Bütün bunlara ek olarak birçok fenolik madde, polifenoloksidaz enzimlerinin katalize ettikleri reaksiyonlarla, meyve ve sebzelerden elde edilen ürünlerin esmerleşmesine neden olabilmektedirler. Aynı şek,ilde berrak meyve suları ve şaraplar gibi içeceklerin bulanmalarında ve tortu oluşturmalarında fenolik maddeler rol oynamaktadır.
Fenolik bileşiklerin yer aldığı her bitkisel dokuda mutlaka polifenoloksidaz enzimide bulunmaktadır. Sağlam hücrelerde polifenoller vakuollerde, Buna karşılık polifenoloksidaz enzimi sitoplazmada bulunarak birbirleriyle temas etmezler. Ancak parçalanma, dilimleme ve pulpa işleme gibi işlemler sonucunda fenolik bileşikler ve polifenoloksidaz enzimi bir araya gelerek esmerleşme reaksiyonunu başlatırlar. Bunun tipik örneği elma, patates ve muz gibi bazı meyve ve sebzelerin parçalanması sonucunda yüzeylerinin kısa sürede esmer-kahverengi bir nitelik kazanmasıdır. Fakat buna karşın portakal ve limon gibi bazı meyvelerin rengi kesilince veya suyu çıkarılınca bir değişikliğe uğramamaktadırlar. Bunun nedeniyse; bu tip ürünlerde bulunan fenolik bileşiklerin esmerleşme reaksiyonuna iştirak edebilecek nitelikte olmaması, polifenoloksidaz enzim aktivitesinin bunlarda çok düşük olması veya askorbik asit içeriğinin yüksek olması gibi üç faktörden birine dayanmaktadır.
Fenolik bileşikle ve daha yaygın olarak kullanılan ismiyle polifenolik bileşikler benzen halkası içeren maddelerdir. Bilindiği gibi hidroksibenzen , çoğunlukla fenol adı ile anılır. Buna göre en basit fenolik bileşik bir tane hidroksi gurubu içeren benzen, yani fenoldur. Diğer tüm fenolik maddeler bundan türemişlerdir. Şimdiye kadar binlerce bitkisel fenolik bileşik izole edilip tanımlanmıştır. Bu arada bitkisel fenoliklerin sağlık açısından yararlı ve önemli bileşikler olduğu saptanmıştır.
Bitkisel kökenli materyallerde bulunan fenolik bileşikler, Fenolik asitler ve flavonoidler olmak üzere iki guruba ayrılmaktadırlar. Fenolik asitlerde, sinamik asitler(hidroksisinamik asitler) ve benzoik asitler(hidroksibenzoik asitler) olmak üzere iki guruptan oluşmaktadır.
1-Fenolik asitler
Sinamik asitler gurubundaki bileşiklerin yapısı C6-C3 iskeletine dayanmaktadır. Meyvelerde en yaygın olarak bulunan sinamik asitler, kafeik ve kumarik asitlerle daha sınırlı olarak felurik asittir. Fenolik asitler canlı bitkisel dokularda sebest halde bulunmazlar, ancak bunların işlenmesi sırasında hidrolizle ortaya çıkarlar. Fenolik asitlerin karboksil gurupları genellikle alkol ve fenollerle ve hatta diğer bileşiklerle esterleşmiş halde bulunurlar. Örneğin sinamik asitler D-kuinik asit veya glukaz ile esterleşmiş halde bulunmaktadır. En yaygın sinamik asit türevi, kafeik asidin, kuinik asit ile yaptığı ester olan klorojenik asittir. Sinamik asitler ayrıca tartarik ve malik asit esterleri halindede bulunurlar. Hidroksisinamik asitler: o-kumarik asit, p-kumarik asit, kafeik asit, ferulik asit, sinapik asit.
Benzoik asitler C6-C1 iskeletine dayalı bileşiklerdir. Benzoik asit türevleri, sinamik asit türevlerine göre çok daha az miktarlarda bulunmaktadırlar veya hiç bulunmazlar. Hidroksibenzoik asitler: salisik asit, p-hidroksibenzoik asit, gentisik asit, protokateşuik asit, vanilik asit, gallik asit, siringik asit.
2-Flavonoidler
Flavan türevleri ismi ile anılan flavonoidler, bitkisel fenoliklerin en büyük ve en önemli gurubudur. Flavonoidler, difenilpropan iskeletine (C6 C 3 C6) dayanan bir kimyasal yapıdadırlar. İki fenil gurubunu birbirine bağlayan 3 karbonlu köprü, genellikle oksijen ile halka yapmıştır. Şimdiye kadar binlerce flavonoid bileşik tanımlanmıştır.
Flavonoidler; 1-Antosiyanidin’ler, 2- Flavon’lar ve Flavonol’lar, 3- Flavonon’lar, 4- Kateşinler ve löykoantosiyanidin’ler, 5- Proantosiyanidin’ler olmak üzere genellikle 5 al guruba ayrılmaktadırlar. Bunların kimyasal yapı farklılıkları esas olarak ortadaki pirin halkasından kaynaklanmaktadır.
Antosiyanidinler
Bu gurup maddeler şekerlerle glikozit yapmış olarak bulunurlar ve antosiyanin adını alırlar. Anyosiyaninler, birçok meyvelerin, çiçeklerin ve bazı sebzelerin penbe-kırmızı- mavi bölgedeki çeşitli renklerini oluşturan maddelerdir.
Flavon’lar ve Flavonol’lar
Flavon ve flavonol’ ların kimyasal yapı farkları, orta halkanın 3. pozisyonundaki karbon atomuna bağlı gurubun değişik olmasından kaynaklanmaktadır. Buraya flavonlarda (H), flavonollarda (OH) gurubu bağlanmıştır. Flavonollerde aynen antosiyanidinler gibi şekerlerle glikozit halinde bağlanmış olarak bulunurlar. Bunlardan en yaygın aglikon “kuersetin”dir. Şekerler orta halkanın 3. Karbon atomuna bir oksijen köprüsüyle bağlıdır. Genellikle glukoz, galaktoz, rutinoz gibi şekerlerle daha seyrek olarak da arabinoz, ksiloz ve glukonik asit, glikozidik bağla bağlanmış unsurlardır.
Flavonol glikozidler hafif sarı renktedirler ve hemen her bitkide bulunurlar. Bunların bitkilerde sentezlenmesinde ışık gerektiğinden meyvelerin özellikle kabuklarında daha yoğun olarak bulunurlar.
Flavanonlar
Bunların flavonlardan farkı, ortadaki halkada çift bağ bulunmasıdır. Flavonon’ların glikozitleri özellikle turunçgillerde yaygın olarak bulunmaktadır. Örneğin greyfurtların acı tadını veren naringin bir flavonon glikozittir.
Kataşinler ve löykoantosiyanidinler
Kateşinler bitkiler aleminde en yaygın halde bulunan flavonoidlerdir. Renksizdirler ve çoğunlukla serbest halde bulunurlar. Kateşinler üçüncü karbon atomunda bir OH gurubu içerirler. En yaygın kateşinler; (+)- kateşin, (-)- epikateşin, (+)- gallokateşin ve (-)- epigallokateşinlerdir.
Löykoantosiyaninler de kateşinler gibi flavon türevleridir. Ancak bunlar hem 3. Ve hemde4. Pozisyondaki karbon atomlarında birer OH gurubu içermektedirler. Bu nedenle sistematikdeki adı, 3,4-diol’dür. Löykoantosiyaninler gıdalarda serbest halde bulunmazlar.
Proantosiyanidinler
Gerek kateşinler ve gerekse löykoantosiyanidinler atmosferik oksijen ile çok kolaylıkla reaksiyona girebildiklerinden, kimyasal ve enzimatik u-yollarla d,imerlere, oligomerlere ve polimerlere kondense olabilmektedirler. İşte bu şekilde kateşinlerden veya löykoantosiyanidinlerden oluşan polimerik yapılara proantosiyanidinler denir. Proantosiyanidinler ayrıca “kondanse tanenler” adı ile de tanımlanmaktadırlar.
Proantosiyanidinlerin zincir uzunluğu kısa ise renksizdirler. Zincir uzunluğu arttıkça yani; polimerizasyon düzeyi yükseldikçe sarıdan kahverengine doğru değişen renk kazanırlar.
Proantosiyanidinler organik çözücülerde seyreltik asitlerle ısıtıldıklarında, kırmızı renkli antosiyanidinlere (çoğunlukla siyanidin’e,fakat bazen delfinidin’e) dönüşmeleridir.
Sadece kateşin ve/veya epikateşinin yer aldığı proantosiyanidinlere, prosiyanidin denir.
Renk Maddeleri
Tüm bitkisel dokuların yeşil renkleri, klorofil olarak bilinen pigmentten kaynaklanmaktadır. Klorofilin , klorofil-a ve klorofil-b olmak üzere iki formu vardır. Bitkilerde yaklaşık 3:1-4:1 oranında yer almaktadır. Klorofil –a’nın kapalı formülü “ C55H72O5N4Mg” buna karşın klorofil- b’ninki C55H70O6N4Mg” şeklindedir. Klorofiller stabil bileşikler değildirler. Özellikle asit, ısı ve bazı metal iyonlarının etkisiyle çeşitli türevlere dönüşerek kendine özgü yeşil renklerini kaybederler. Klorofiller seyreltik asit ortamlarda bile hızla feofitinlere dönüşmektedirler. Buna göre klorofil molekülündeki Mg’un yerini H almakta ve klorofil-a ve klorofik-b, kirli sarı renkli feofitin-a ve feofitin-b’ye dönüşmektedir. Olay asit ortamda daha hızlı gelişmektedir.
Klorofiller sadece feofitinlere değil, farklı koşullarda çeşitli yollarla diğer türevlerine de parçalanmaktadır. Örneğin yeşil bitkilerin dokularında bulunan ve bir esteraz olan klorofilaz enzimi, klorofilden fitol gurubunu hidrolize ederek klorofillit-a ve klorofillit-b oluşumuna neden olmaktadır. Klorofillidlerde aynen klorofiller gibi yeşil renklidirler ve klorofillerin klorofillidlere dönüşümü bu yüzden renk kaybına neden olmaz.
Ancak klorofillerin Mg iyonu da klorofilde olduğu gibi asit ortamlarda kolaylıkla H iyonuyla yer değiştirebilmekte ve bu defa feoforbit denilen klorofil türevleri oluşmaktadır. Feoforbitlerin rengi ise aynen feofitinler gibi kirli-sarı esmerdir.
Antosiyaninler
Antosiyaninler, meyve , sebze, ve çiçeklerin kendine özgü, pembe, kırmızı,viole, mavi ve mor tonlardaki çeşitli renklerini veren, suda çözülebilen nitelikteki doğal renk maddeleridir. Kimyasal açıdan bakılınca antosiyaninler, “antosiyanidin”’lerin glikozitlerdir. Şu halde antosiyaninler, kısmi bir hidrolize uğratılır ve glikozit bağ ile bağlanmış bileşikler ayrılırsa geriye antosiyanidin kalır. Bu kısma “aklikon”da denilmektedir. Diğer kısım, yani aglikona glikozit bağ ile bağlanmış unsur ise, çeşitli şekerlerden birisidir. Buna göre, antosiyanidinlerin şekerle esterleşmiş formuna, antosiyaninler denir.
Antosiyanidinlerin yapısının temelini flavilium katyonu(2-fenilbenzopirilium) oluşturmaktadır. Buna göre bütün antosiyanidinler ve dolayısıyla antosiyaninler flavilium katyonundan türemişlerdir.
Flavilium katyonu C6C3C6 karbon iskeletiyle karekterize edilebilir. Bu şekilde bir karbon iskeletine dayanan maddelere flavonoid bileşikler denilmiştir. Bu nedenle antosiyanidinler ve antosiyaninler flavonoid gurubuna giren fenolik maddelerdir.
Yaklaşık 20 civarında antosiyanidin bilinmektedir. Bilinen 20 civarındaki antosiyanidinden 6 tanesi, meyve ve sebzelerle, bunların ürünlerinde yaygın olarak bulunmaktadır.
Antosiyanidinler doğada serbest olarak bulunmamakta, bir şekerle esterleşmiş olarak bulunmakta yani, antosiyaninleri oluşturmaktadırlar. Antosiyanidinlerde çoğunlukla aşağıda isimleri verilmiş olan 4 farklı şekerden birisi, ikisi,veya üçü birlikte yer alabilmektedir. Ancak antosiyanin molekülüne çoğunlukla bir şeker molekülü bağlıdır ve buda bazı istinalar dışında daima 3. Pozisyondaki karbon atomunda yer almaktadır. Molekülde yer alan bu 4 şeker bulunuş şıklığına göre, sıralanırsa; glukoz, ramnoz, galaktoz ve arabinozdur. Antosiyanidin molekülüne şekerlerin bağlanmasıyla oluşan antosiyaninler, bağlanan şekerin ismi ve bağlandığı şekerin pozisyonunu belirtilmesiyle adlandırılmaktadır. Örneğin siyanidinin 3. Pozisyonuna bir glukoz molekülünün bağlanmasıyla oluşan ve doğada en yaygın olarak bulunan antosiyanin; “ siyanidin 3-glukozit “ olup kısaca “Cy-3-glo” olarak gösterilmektedir.
Üzüm meyvesinde bulunan antosiyaninleri oluşturan başlıca antosiyadinler: malvidin, peonidin, delfinidin, siyanidin, petunidin ve pelargonidin.
Antosiyaninlerde, temel yapıyı oluşturan antosiyanidinlere (ağlikon) ve buna bağlı şeker dışında bazen üçüncü bir komponette yer almaktadır. Bunlar çoğunlukla p-kumarik, ferulik, kafeik ve sinapik asit ve nadiren de p-hidroksibenzoik, malonik veya asetik asit gibi bileşiklerden birisidir. Bunlar 3.pozisyondaki şeker molekülüne asillenerek, (acyl grup: R-C=O) bağlanmıştır.
Böylece 15-20 civarında bulunan antosiyanidinlere, değişik pozisyonlarda değişik gurupların bağlanmasıyla çok sayıda antosiyanin oluşabildiği anlaşılmaktadır. Literatürlerde 150 den fazla antosiyanin rapor edilmektedir. Bunların meyve, sebze veya çiçeklerde karışık halde, farklı miktar ve oranlarda bulunabildikleri göz önüne alınınca, bu materyallerin sayısız renk ve tonlarında oluşunun nedeni daha iyi anlaşılabilmektedir.
Meyve ve sebzelerde toplam antosiyanin miktarının farklı oluşu kadar, bunların hangi antosiyaninlerden oluştuğu ve dominant olanlarının hangisi olduğu da önemlidir. Örneğin Portekiz şaraplık üzümlerinde 7 farklı antosiyanin saptanmış , hakim olan antosiyanin Mv-3-glu olduğu belirlenmiştir.
Bütün bu açıklamalara göre, çeşitli antosiyaninler arasındaki reaktivite ve renk farkı, moleküldeki hidroksil guruplarının sayısı, bu hidroksil gruplarından metoksillenmiş olanların konumu ve bunların sayısı, moleküle bağlanmış şekerlerin sayısı, türü ve bağlanış pozisyonu ve nihayet bu şekerlere bağlanmış alifatik ve aromatik asit sayısı ve türü gibi kimyasal bileşim farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Örneğin eğer moleküldeki hidroksil gurubu sayısı artarsa, renk daha yoğun bir mavilik kazanmaktadır. Buna karşın metoksil gurubu sayısı artışı, kırmızı tonun güçlenmesine neden olmaktadır.
Antosiyaninlerin rengi, sadece kimyasal yapısına değil; bulunduğu ortamın pH derecesi, ortamdaki konsantrasyonu, ortamda kopigment bulunup bulunmadığı gibi faktörlere bağlı olarak değişebilmektedir. Nitekim ayı antosiyanin, çeşitli bitkisel dokularda farklı olabilmektedir. Ortamın fizikokimyasal özelliklerinde, antosiyaninlerin renk tonu ve yoğunluğu üzerine en etkili olan pH dır. Nitekim antosiyaninler pH derecesine göre, bir çözeltideki antosiyanin, 4 formda ve denge halinde bulunmaktadır. Denge halindeyken hangi formun hakim olduğu, ortamın pH değerine bağlıdır. Yani pH değiştikçe bu 4 farklı yapı birbirine dönüşebilmektedir:
H+ H2O
A AH+ B C
Ortamın pH derecesi 2’nin altına düşünce antosiyanin flavilium katyonu (AH+) halinde ortama hakim olur. Bunun rengi kırmızıdır. PH yükselince, karbinol psödobaz formunun (B) miktarı artarken, buna parelel olarak flavilium katyonu formu (AH+) aynı düzeyde azalır .pH 4-5 arasında, ortam bu renksiz karbinol psödobaz formu (B) hakim olmaktadır.
Renksiz psöddobaz formu (B) aynı zamanda kendi renksiz çalkon formu ile totomerik denge halinde bulunur. Eğer pH 5 in üzerine yükselirse, “kuinidal anhidrobaz” (A) formu oluşmaya başlar. Bu form mavi renkte olduğundan, pH yükseldikçe ortam rengi maviye dönüşür.
Antosiyanince zengin bazı meyvelerin işlenmesinde pH derecesinin değişmesine bağlı olarak renk niteliğinde izlenen değişmelerin nedeni budur.
Antosiyaninler oldukca geniş bir pH aralığında renksiz karbinol bazı formunda bulunduklarına göre, birçok meyve ve sebzenin doğal pH derecesinde teorik olarak antosiyaninlerin bunlara farklı bir renk vermemesi gerekirdi. Halbuki bunun aksine o pH derecesinde bile yoğun renkli antosiyanin içeren birçok meyve ve sebze bulunmaktadır. Bunun nedeni, ortamda bulunan bazı maddelerin, antosiyaninlerin renkli formlarının stabilize etmeleri ve pH derecesinin uygun olmasına rağmen onların renksiz karbinol formu oluşturmalarını engellemeleridir. İşte antosiyaninlerin renkli kompleks oluşturarak, stabl ve hatta farklı renkli bileşikler oluşturan maddelere “kopigment “ denir. Kopigmentler renksizdir ancak antosiyaninlerle kompleks oluşturunca onların renklerini güçlendirip stabilize etmektedirler. Kopigmet olarak davranan maddelerin başında flavonoidler gelmektedirler. Bunun dışında, alkoloidler, amino asitler, nükleotidler ve hatta bizzat antosiyaninlerin kendileri de kopigment olarak davranmaktadırlar.
Bazı antosiyaninler; demir, aleminyum, bakır ve diğer birçok metal iyonları ile kompleks oluşturarak, aynen kopigmetasyonda olduğu gibi rengi, kırmızıdan stabil bir mavi veya violeye dönüştürerek antosiyaninlere yeni bir yapı kazandırmaktadırlar. Bu metal komplekslerde antosiyoninler gibi, pH derecesine göre renk değiştirmektedirler.
Antosiyaninler değişik etkilerle parçalanmaktadırlar. Buna karşın bazı maddeler antosiyaninleri koruyucu niteliktedirler. Örneğin flavonlar ve flavoneller gibi sarı renkli fenolik bileşikler, antosiyaaninleri korumaktadırlar. Bu maddelerin oluşumu antosiyaninlerle muhtemelen aynı biyosentetik yolu izlediklerinden, meyve ve sebzelerde daima birlikte bulunurlar ve antosiyaninlerin korunmasını sağlarlar.
Kükürt dioksit, düşük konsantrasyonlarda antosiyaninleri “ antosiyanin-bisülfit “ kompleksi oluşturarak stabilize edebilmektedir. Bu nedenle üzüm posası gibi bazı artıklardan antosiyanin ekstraksiyonunda, seyreltik SO2 çözeltisinden yararlanılmaktadır.
SO2’nin antosiyaninleri ağartma etkisi, konsantrasyona bağlı olarak geri dönüşümlü veya geri dönüşümsüz olabilmektedir. Eğer SO2 konsantrasyonu 2000 ppm düzeyinin altındaysa ağarma geri dönüşümlüdür. Böyle bir ürüne “desülfürizasyon “ uygulanınca renk geri döner. Bunun en önemli örmeği, şarap üretiminde görülür. Ancak yüksek konsantrasyonda SO2 ile ağartma uygulanırsa olay artık geri dönüşümsüzdür.
Anyosiyanin içeren meyve ve sebze ürünlerinin rengi, çeşitli etkenlerle antosiyaninlerin parçalanması sonucu değişmektedir. Bu hususta sıcaklık, askorbik asit, şekerler ve parçalanma ürünleri, hatta enzimler, oksijen, ışık gibi birçok faktörler rol oynamaktadırlar. Antosiyanninlerin stabilitesi birbirinden oldukça farklıdır. Örneğin asillenmiş antosiyaninlerin , asillenmemiş antosiyaninlere göre daha stabil olduğu saptanmıştır.
Atosiyaninlerin bazı koşullarda birbirlerine dönüşebildiği saptanmıştır. Örneğin ahududu suyu konsebtrelerinin depolanması sırasında Cy-3-sop ve Cy-3-glurut’in yarı yarıya azaldığı ve fakat Cy-3-glu’in çok yükseldiği belirlenmiştir. Buna göre konsentrelerde olduğu gibi yüksek asitli ortamlarda bazı antosiyaninler kısmen hidrolize olarak başka antosiyaninlere dönüşmekte olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır.
Gerk bitkisel dokularda doğal halde bulunan ve gerekse mikrobiyel kökenli bazı enzimlerin, antosiyaninlerin degragasyonuna veya oksidasyonuna neden olduğu belirlenmiştir.
Antosiyaninlerin polifenol oksidazların fenolik bileşikleri okside ederek oluşturduğu aktif o-kinonlarla tepkimeye girmeleri sonucu meydana gelmektedir. Polifenol oksidazların neden olduğu antosiyanin kayıpları, özellikle üzüm şarabında önem taşımaktadır. Aynı şekilde, kiraz gibi bazı meyvelerde de arzulanan parlak kırmızı rengin, koyu esmer veya mat kırmızı bir renge dönüşümü, polifenol oksidazların etkisiyle ortaya çıkmaktadır.
Antosiyaninlerin arzulanan parlak kırmızı renklerini kaybetmeleri yalnız oksidatif değişmelerle değil, doğrudan enzimatik değragasyonlada gerçekleşmektedir. Nitekim β–glukozidaz, β-galaktozidaz ve α–arabinozidaz enzimleri antosiyaninleri, antosiyanidin ve şekerlere parçalamakta ve stabil olmayan antosiyanidinlerin spontan olarak renksiz bileşiklere dönüşmesine neden olmaktadırlar. Özellikle mayşe mesarasyonu amacıyla kullanılan birçok enzim preparatının antosiyanin degragasyonuna neden olan enzimleri yan aktivite olarak içerdikleri bilinmektedir. Buna göre çeşitli amaçlarla kullanılan enzim preparatlarının, istenmeyen aktivite içermemelerinin, elde edilecek ürünün kalitesi açısından önem taşıdığı anlaşılmaktadır.
Askorbik asit bulunan ortamlarda antosiyaninlerin daha hızlı parçalandığı dikkat çekmiştir. Bunun doğrudan askorbik asitten kaynaklanmadığı daha çok, askorbik asidin parçalanması sonucu oluşan hidrojen peroksidın(H2O2) neden olduğu ileri sürülmektedir.
Diğer taraftan ortamda bulunan şekerlerin ve bunların parçalanma ürünlerinin anrtosiyaninlerin degragasyonunu hızlandırdığı belirlenmiştir. Örneğin furfural ve HMF gibi şekerlerin parçalanma ürünleri bu hususta önemli etkiye sahiptirler.
Işık, bitkilerde antosiyaninlerin biyosentezinde olumlu rol oynamaktadırlar. Işık almadan gelişmiş bazı kırmızı renkli meyvelerin yeşil kaldığı yani, yeterince antosiyanin sentezlenemediği bilinmektedir. Buna karşın antosiyanin içeren gıdalarda ışık, antosiyaninin degragasyonunu hızlandırmaktadır.
Antosiyaninlerin degragasyonu üzerine birinci derecede etkili bir faktörde sıcaklıktır. Antosiyanince zengin meyve ve sebzelerin işlenmesi de uygulanan sıcaklığa bağlı olarak, antosiyaninler hızla parçalanmakta ve renk, kendine özgü çekici niteliklerini kaybetmektedir.
Antosiyaninler doğal renk maddeleri olduğunda, birçok gıdanın boyanmasında sentetik boyalara, çok önemli bir alternatif olarak görülmektedir.100 yıldan beri İtalyada, bazı artıklardan antosiyanin üretilmekte ve özellikle meşrubatlarda sakıncasızca kullanılmaktadır.
Antosiyaninlerin üretimi için, frek üzümü, vişne, yaban mersini ve siyah üzümlerin pres artığı hammadde olarak kullanılabilir. Üzüm kabuklarından elde edilen bu antosiyanin preparatları genellikle enosiyanin ismi ile anılır.
Diğer taraftan antosiyaninlerin sadece piğment olarak değil, başka açıdanda önemli bileşikler olduğu saptanmıştır. Son yıllardaki çalışmalar bunların antioksidatif aktiviteye sahip olduklarını ortaya koymuştur. Cy ve Cy-3-glu’in çeşitli sistemlerde antioksidatif aktivite gösterdiği, hatta bazı sistemlerde α–tokoferolden daha fazla antioksidatif etkiye sahip olduğu belirlenmiştir.
ENZİMLER
Tüm yaşayan hücrelerde yer alan ve fakat iz miktarda bulunmalarına karşın çok önemli fonksiyonları olan unsurlardan birisi enzimlerdir. Enzimlerin çoğu hücrede serbest halde, fakat çoğu hücre içi elamanlarının mebranlarına veya hücre duvarlarına zayıf iyonik veya güçlü kovelent bağlarla bağlı olarak bulunmaktadırlar. Canlı bir hücrenin tüm fonksiyonları enzimlerle sağlandığından yaşam çoğu zaman: “ birbirini izleyen enzimatik tepkimeler zinciridir “ şeklinde tanımlanmaktadır.
Enzimlere çeşitli açılardan bakılarak farklı tanımlar getirilebilir. Örneğin “ enzimler, biyokimyasal olayları başlatan veya bu olayları hızlandıran fakat söz konusu reaksiyonlarda kendisi harcanmayan biyokattalizaörler” olarak tanımlanabilirler.
Enzim + Substrat Enzim –substrat kompleksi Enzim + Ürün
Enzimler yüksek moleküllü bileşikler olup, bir çok bağ ve intereksiyonlarla bir arada tutulan amino asit zinciri veya zincirlerinden oluşmaktadır. Dolaysıyla protein yapısındaki bileşiklerdir. Bitkisel dokularda aynı aktiviteyi gösteren ancak molekül yapısı ve karakteristik özellikleri birbirinden farklı enzimler bulunabilmekte ve bunlar “ izoenzim “ adını almaktadırlar. Hemen her zaman bir materyalde bu izo enzimlerden bir veya ikisi diğerine oranla daha baskın olarak bulunmakta ve o üründeki söz konusu enzim aktivitesinin genel nitelikleri bu ana izoenzimce belirlenmektedir.
Enzimler yüzlerce amino asit içerebildikleri halde, aktivitelerini özel bir bölgede yoğunlaşmış bulunan en çok 10-12 amino asidin oluşturduğu “aktif bölgelerine” borçludurlar. Enzimin büyük bir bölümünü oluşturan aktif bölge dışındaki kısmın kendine has eğilip bükülmeler ve katlanmalar göstererek özel bir konformasyon almasıyla oluşmaktadır. Her enzim normal koşullarda (sıcaklık ve pH) sahip olduğu orijinal konformasyona, “doğal form” denmektedir. Enzimler tek bir polipeptit zincir ve bir tane aktif bölgeye sahip monemerler halinde bulunabildikleri gibi, birden çok monomerin özel bağlantılarla bir araya gelmesiyle oluşan ve birçok aktif bölgeye sahip oligomerler halinde de bulunurlar.
Bazı enzimlerin kimyasal reaksiyonları katalize edebilmeleri için yalnızca aktif bölgeleri yeterliyken, birçok enzim”kofaktör” olarak adlandırılan; koenzim, prostatik gurup veya inorganik iyonlara ihtiyaç duymaktadırlar. Bunlardan koenzimler, enzime gevşek, buna karşın prostatik guruplar oldukça güçlü olan kovalent bağlarla bağlıdırlar. Bir diğer kofaktör gurubu inorganik iyonlardır, Katyonlardan Ca++,Mg++, Zn++, Fe++, Cu++, Ni++, Na+ K+ ve anyonlardanCI-, Br-, F- ve I- enzim aktivitesi açısından önemli işlevlere sahiptirler. Metal içeren enzimlere “metelloenzimler” adı verilmektedir. Bunlardan Cu++ içeren polifenol oksidaz ve askorbik asit oksidaz enzimleriyle, Fe++ içeren peroksidazlar bitkisel kökenli gıdalar açısından en önemli metallo enzimlerdir.
Enzimler, ağırlıklı olarak proteinlerden oluşan ancak, belirli oranda karbonhidrat, vitamin, lipid ve inorganik iyonları bünyesinde barındıran kompleks yapıdaki bileşiklerdir.
Enzimler gerek biyokatalizör ve gerekse sadece özel bir reaksiyonu katalize etmesi yani ”reaksiyona spesifik “ olması, enzimi oluşturan proteinlerdeki amino asitlerin polipeptit zincirlerinde belli bir düzen içerisinde yer alması ve enzimin kendine has konformasyonu sayesinde bu amino asitlerin uygun bir şekilde oriyente olmasından kaynaklanmaktadır. Enzimlerin spesifikliği farklılıklar göstermektedir. Örneğin bazı enzimler herhangi bir bileşikte yalnızca belli bir bağa etki ederken, diğer bazı enzimler ise bir bileşiğin yalnızca spesifik bir gurubuna komşu olan bağa etki etmektedir. Aynı şekilde birtakım enzimler substratlarını kimyasal yapılarındaki optik geometriye göre bir ayrıma tabi tutmaktadırlar. Ancak enzimlerin büyük bir çoğunluğu “ mutlak spesifiktir” tek bir reaksiyonu katalize etme özelliğine sahiptir.
ENZİMLERİN BAŞLICA NİTELİKLERİ
Enzimlerin en önemli özelliği spesifik bir reaksiyona sahip olmalarıdır. Enzimlerin katalitik etkisi, öncelikle ortamın pH ve sıcaklığına bağlıdır. Her enzim kendine özgü bir pH ve sıcaklıkta optimum aktivite göstermektedir. Buna o enzimin optimum pH ve optimum sıcaklığı denir.
Bazı enzimlerde birden fazla optimum pH derecesi söz konusudur. Ancak genel olarak enzimlerin çoğu hafif asit bölgede en yüksek aktiviteyi gösterirler. Bazı enzimler ise nötr nokta civarında optimum aktiviteye sahiptirler. Genel olarak enzimlerin optimum pH derecesi 4.5-8.0 arasında bulunmaktadır.
Sıcaklık yükseldikçe enzimlerin aktiviteleride artar ve belli bir derecede en yüksek aktiviteye ulaşır. Bu derece o enzimin optimum sıcaklığıdır. Ancak sıcaklık belli bir dereceye ulaştıktan sonra enzim , aktivitesini yitirmeye başlar. Bunun nedeni enzimlerin protein yapısında bulunması ve belli sıcaklıklarda proteinlerin denatüre olmasıdır. Yüksek sıcaklıklarda enzimlerin aktivitelerini kaybetmelerine, enzimlerin ısıl yolla inaktivasyonu denir.
Belli bileşikler enzimleri dönüşsüz (irreversible) olarak bloke ederler ve böylece enzimden beklenen etki sona erer. Bazı bileşikler ise, enzimleri sadece dönüşlü (reversible) olarak engellerler. Dönüşlü engelleme, “kompetitif” veya “kompetitif olmayan” nitelikte olabilir.
Bazı inorganik iyonlar (klorürler) bazı enzimleri aktive etmektedir. Buna karşın başta ağır metal iyonları olmak üzere proteinleri çökelten maddeler, enzimleri kimyasal yolla inaktivite etmektedirler.
Bir enzimin katalize ettiği bir reaksiyon, herhangi bir gıdada kalite açısından olumlu bulunurken, başka bir gıdada olumsuz olarak kabul edilebilir ve bu nedenle istenmeyebilir.
ENZİMLERİN SINIFLANDIRILMASI
Doğada: bitkilerde, hayvanlarda ve mikroorganizmalarda adeta sayısız enzim bulunmaktadır. Bitkisel dokulardaki metabolik olaylarda, yapıları ve fonksiyonları farklı yaklaşık 200 enzimin rol aldığı ileri sürülmektedir.
Uluslararası Biyokimya Birliği Enzim komisyonunca yapılmış olan uluslararası sınıflandırmaya göre enzimler; 1.oksidoredüktazlar, 2. transferazlar, 3. hidrolazlar, 4. Liyazlar, 5.izomerazlar, 6.ligazlar.olmak üzere 6 guruba ayrılmıştır. Enzimlerin isimlendirilip sınıflandırılması belli bir sistem içerisinde yapılmaktadır. Buna göre, her enzime dört gurup rakamla gösterilen bir kod numarası verilmiştir. Bu numaraların başında”enzim kodu” ifadesinin kısaltılmış şekli olan”EC” harfleri yer alır. Bunu izleyen her rakam bir nokta ile ayrılmaktadır. İlk rakam enzimlerin yukarıda verilen guruplardan hangisine ait olduğunu, ikinci rakam enzimin etki ettiği donor substratı, üçüncü rakam enzimin kullandığı akseptrör molekülü ve dördüncü rakam ise enzimin sıra numarasını gösterir. Enzimlerin bu şekilde bir kod numarası ile gösterilmeleri yanında, her enzimin sistematik bir ismi de vardır. Örneğin 3.2.1.15 numaralı enzimin sistematik ismi; “poly-(1-4) α–D-galactosiduronate: glycanohydrolese” dır. Bu enzimin pratik ismi endopoligalakturonaz’dır.
Sistematik adlandırma şu şekilde yapılır: Buna göre öncelikle enzimin kullandığı substratlar birbirinden ” : ”işareti kullanılarak ayrılmak suretiyle yazılır. Daha sonra enzimin 6 alt guruptan hangisine ait olduğu bu ifadenin sonuna “-ase” eki getirmek suretiyle belirtilir. Eğer enzimin katalize ettiği özel bir reaksiyon varsa bu parantez içerisinde ayrıca belirtilir. Örneğin; “sacrosine:oxygen oxidoreductase (demethylating)” gibi.
Şunu ayrıca vurgulamak gerekir ki, enzimlerin uluslar arası isimlendirilip-numaralandırma sistematiği zaman içinde değişmekte ve yenilenmektedir. Örneğin 1989 ‘da yapılan değişikle polifenol oksidazlardan “monofenol:monooksigenaz (tyrosinaz)” 1.14.18.1, “difenol oksidaz (kateşol oksidaz, difenol oksijen oksidoredüktaz)” 1.10.3.2, “ laktaz ise 1.10.3.1 kodu ile anılmaya başlanmıştır. Bunlar eski kod numaralarından farklıdır. Bu nedenle çeşitli kaynaklarda bazen aynı enzim farklı kod numaralarıyla gösterilmektedir.
1. Oksidoredüktazlar :
2. transferazlar:
3. hidrolazlar:
4. Liyazlar:
5.izomerazlar:
6.ligazlar:
BİLEŞİM
Çeşitlerin ana bileşim öğeleri, genel olarak gerek nitelik ve gerekse nicelik bakımından belirli sınırlarda oynarsa da, daha az miktarda bulunan minör kompenetler denen unsurların bazıları, büyük sınırlarda değişmektedir. İşte bu nedenle bir ürünün tüm dünya için geçerli olabilecek bir bileşim tablosunu ortaya koymak olanaksızdır.
Aynı çeşitlerde dahi görülen bu bileşim farklılığı üzerine, ürünün yetiştirildiği yörenin ekolojik koşulları özellikle toprak niteliği, varyete, yetiştirme tekniği ve kültürel önlemler, olgunluk düzeyi, taşıma ve depolama gibi sayısız faktörler etkili bulunmaktadır. Bütün bu nedenlerle, çeşitlerin ve bunların işlenmesiyle elde edilen ürünlerin bileşimleri, değişik kaynaklarda çoğu kez farklılık vermektedir. Bu farklılık bir yanlışlık sonucu olmayıp, doğanın kendine özgü bir davranışının bir sonucudur. Ancak üzümlerde %........ su, %...... azotlu maddeler, %...... yağ, %...... karbonhidrat ve % ...........Mineral madde bulunduğu şeklinde bir genelleme yapılabilir.
Çeşitlerin bileşimi değişik faktörlere bağlı olarak belirli bir değişiklik gösterirse, bunlardan elde edilen ürünlerin bileşimleri de çok farklıdır. Çünkü çeşitlerin bileşimi hasatla beraber değişmeye başlar. İşlemler sırasındada çok önemli değişmeler olur. Bu nedenle işlenme sonucu: ürünün bileşimi, elde edildiği ürünün bileşimine benzemez.
(xxxxx): Bir gıdanın bileşiminde yer alan her hangi bir maddenin oranının yüksek olması, o gıdanın beslenme öğesi açısından üstün nitelikte olduğunun her zaman kanıtı olamaz.
Bilindiği gibi gıda ile alınan diğer bazı bileşikler, bazı beslenme öğelerinin biyolojik elverişliliğini azaltmaktadır. Bu şekilde fonksiyon olan maddelerden birisi “fitat”’tır. Fitat birçok elementi kuvvetle bağlar. Parçalanmamış fitatın sindirim sisteminde bulunması, Ca++, Mn++ ve Fe++ gibi bazı temel katyonların biyolojik elverişliliğini azaltmaktadır.
Üzümde azotlu bileşiklerin miktarı çok düşüktür. Genellikle % 1’in altındadır. Presten alınan üzüm suyunun içerdiği toplam polimerler içinde yüksek moleküllü azotlu bileşikler çok az bir yer tutar. Buna rağmen sonradan proteinin neden olduğu önemli bulanma sorunuyla karşılaşılmaktadır.
Proteinler genel pH sınırında (pH 3.5-4.0) pozitif yüklüdür. Protein molekülleri negatif bir yüklü bir kolloid olan pektin kılıfı tarafından sarılmıştır. Pektin kılıfını, pektinaz enzimi parçalar ancak bundan sonra proteinlerin uzaklaştırılması gerçekleşir. Bu kılıftan kurtulan pozitif yüklü protein molekülleri, diğer negatif yüklü parçacıklarla floklaşmaya başlar veya bir durultma yardımcı maddesi olan bentonit tarafından absorbe edilerek uzaklaştırılır.
Yağışın az olduğu yıllarda, ürünlerde protein miktarı artar. Buna karşın aynı koşullarda asit miktarı azalır. PH derecesi yükselir. Kurak geçen yıllarda üzün suyunun pH değeri, izoelektrik oktasına doğru yükselir. Bu yüzden artmış olan protein miktarına bağlı olarak, daha fazla bir sonradan bulanma sorunu ortaya çıkmaktadır.
DURULTMA VE AŞAMALARI
Durultma kendi içinde depektinizasyon ve berraklaştırma olmak üzere iki aşamalı bir işlemdir.
Depektinizasyon
Durultmanın birinci fazı olan bu işlemde, durultma tanklarına alınan üzüm suyuna pektolitik enzim eklenerek koruyucu kolloit olan pektin parçalanır. Bu işlem sonunda, görünüşte bir farklılık sezilmez. Ancak, vizkozite düşmüş bulanık unsurları destablize olmuştur. Pektinin parçalanmasıyla, negatif yüklü pektin kılıfından kurtulan pozitif yüklü proteinler, artık flok yapabilme niteliği kazanmıştır.
Depektinizasyon uygulamasıyla, kolloitler parçalandığı için vizkozitenin düşmesine bağlı olarak filitrasyon kolaylaşır. Ve ekonomik bir filitrasyon mümkün hale gelir.
Pektinin, pektolitik enzimlerce deesterifiye edilmesiyle oluşan galakturonik asit gurupları, suspansiyon halindeki parçacıkların flokulasyonuna yardımcı olur. Ayrıca kullanılan enzim preparatındaki arabanoz gibi sekunder aktiviteler yardımıyla sonradan bulanmalar gibi sorunlar engellenerek, uzun süre stablite elde edilir.
Depektinizasyonda kullanılması gereken enzim miktarı, o preperatı üreten firmalarca önerilmekte ve teknik bilgiler broşürlerde yer almaktadır. Ancak hammaddenin niteliklerine ve işleme koşullarına göre optimum enzim dozajının saptanması gerekebilir. Kullanılacak enzim miktarı üzerine, meyvenin bileşimide önemli bir etkiye sahiptir. Örneğin hammaddede pektinin fazla olması, fazla miktarda asit içeriği ve pH derecesinin 2.3-3.0 civarında olması durumunda enzim aktivitesi düşer ve enzim yavaş yavaş inaktive olur. Uygulama sıcaklığı yükseldikçe inaktivasyon bu koşullarda daha da hızlanır. Fenolik bileşiklerin önemli bir kısmı ve piğmentler “tanen “ etkisine sahip olduklarından yani; proteinleri çöktürebildiklerinden, enzimlerin aktivitelerini bloke edebilmektedirler. Bütün bunlar daha fazla enzim kullanma gereğini ortaya koymaktadır.
Enzim dozajını hesaplama: üzüm suyu 5 ayrı silindire eşit olarak 100 ml veya 250 ml dağıtılır. Çalışma sıcaklığına ayarlanmış bir su banyosuna yerleştirilen bu 5 örnek üzerine, artan miktarda enzim eklenir ve karıştırılır. Su banyosunda sabit sıcaklıkta tutulan bu üzüm suyundan, 15 dakika aralıklarla, kısa sureli bir karıştırma uyguladıktan sonra 5’er ml örnek alınarak alkol testi uygulanır. Alkol test sonuçları bir grafiğe işlenir. Grafiğin ordinatına süreler, apsise ise enzim dozajı ml/ 1000 ml bazına çevrilerek kaydedilir. Sonuç grafikte bir hat şekline getirilmekle süreye göre hangi dozajı uygun olacağı saptanır. Örnek şekilde verilen sonuçlara göre 50 0C’de, 4 ml/1000 L enzim dozajı kullanılınca 1 saat sonunda, 6 ml/1000 l dozajında ise 45 dakika sonunda depektinizasyonun tamamlanabileceği anlaşılmaktadır.
Süre dakika
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2 4 6 8 10
Dozaj /ml enzim/ 1000 ml üzüm suyu)
Şekil : enzim dojzajının belirlenmesi (50 0C)
+ Alkol testi pozitif ( Pektin parçalanmamış)
0 Alkol testi kuşkulu sonuç vermiş
- Alkol testi negatif (Pektin parçalanmış)
İster ön denemeyle saptanan değerlerden yararlanılarak, ister üretici firmanın önerilerinden hareketle olsun, eklenen enzimlerle yürütülen depektinizasyon süresince belli aralıklarla alkol testi uygulanır. Test sonucuna göre, pektinin tam olarak parçalandığı saptanınca, durultmanın ikinci aşaması olan, berraklaştırma işlemine geçilir.
BERRAKLAŞTIRMA
Depektinizasyondan sonraki aşama, berraklaştırmadır. Bu amaç için ön denemeyle dozajları saptanmış miktarlarda durultma yardımcı maddeleri kullanılır. Durultmanın bu aşamasında floklaşma gerçekleşir. Floklaşma, kolloidal çözünmüş unsurların iri agregatlar halinde kümeleşip toplanması demektir.
Bir sıvı içinde bulunan ve aynı tür elektriksel yükü taşıyan kolloitlerin üzerine, zıt yüklü bir kolloit eklenince, kolloit parçacıkların yükleri giderildiği için, daha önce aynı yükü içermeleri nedeniyle birbirlerini iten ve bu yüzden askıda kalan parçacıklar bu defa floklar halinde çökmeye başlar. Bu olay bir tür koagülasyondur. Bu şekilde oluşan aglomerotlar (iri yumakçıklar) artık kolaylıkla çökebilir ve hatta koşullara göre bazen yüzebilir. nitelik kazanır. Oluşan floklar, sıvı içinde suspansiyon halindeki bulanıklık parçacıklarını da içine alarak hızla çöker. Böylece daha önce mekanik yolla ayrılamayan unsurların, sedimasyon veya filitrasyon gibi bir uygulamayla ayrılabilir bir nitelik kazanır.
Durultmada, jelatin, kizelsol, bentonit gibi bazı yardımcı bileşikler kullanılır. Bunlar suda çözünmüş kolloit nitelikli maddelerdir. Kizelsol ile bentonit negatif yük taşırlar. Jelatin ise pozitif yüklüdür. Üzüm suyunda bulunan ve bulanıklık sorunu yaratan fenolik bileşikler negatif, proteinler ise pozitif yüklüdür. Bütün bunlar dikkate alınarak uygun miktar, uygun kombinasyon ve uygun koşullarda eklenen durultma yardımcı maddeleri ile berraklaştırma gerçekleştirilir.
Durultmada, her bir çözeltinin eklenmesinden sonra sıvı tam ve usulüne göre karıştırılarak eklentinin her tarafa eşit düzeyde dağılmasını sağlamak gerekmektedir. Bundan sonra sıvı bir daha karıştırılmaz. Oluşan flokların parçalanmaksızın tortu halinde çökmesi beklenir. Buna karşın, daha önceki aşamada uygulanan depektinizasyon sırasında veya sonunda sıvının karıştırılmasının bir sakıncası yoktur.
Berraklaştırmada bentonit kullanılacaksa, jelatinden önce bentonit eklenmelidir. Bunlara göre yardımcı maddelerin eklenme şekli; önce bentonit, sonra jelatin ve kizelsol sırasıyla yapılmalıdır.
Depektinizasyonu kapsayan tüm durultma işlemi üzerine; sıcaklık, viskozite, pH, sıvının yoğunluğu durultma maddelerinin dozaj düzeyleri ve eklenme sırası, durultma tankı boyutları, karıştırma işlemi ve temposu gibi çok sayıda faktör etkili bulunmaktadır.
JELATİN
Jelatin: peptit bağ ile bağlanmış amino asitlerin oluşturduğu uzun zincirli bir proteindir. Peptit zincirinde yer alan temel amino asit prolindir. Zincirlerin hemen hemen yan dalları bulunmaz. Buna göre jelatin saf bir azotlu maddedir.
Jelatin, sığır, koyun deri ve kıkırdak dokularından üretilir. Jelatin üretiminde ham maddenin hidrolizinde uygulanan işlemlere göre, A tipi jelatin ve B tipi jelatin olmak uzere iki farklı jelatin vardır.
A tipi jelatin, hammaddenin hidrolizasyonunun asit ile yapılmasıyla elde edilir. Bu tip jelatinin izoelektrik noktası pH 7.0-9.0 arasındadır. Proteinler ortamın pH derecesine göre ya pozitif veya negatif yük kazanır. Ancak ham protein kendine özgü bir pH derecesinde, pozitif ve negatif yükü birlikte ve eşit olarak taşır. Dışarıya karşı nötr olarak davranır. İşte bu pH derecesi o proteinin izoelektrik noktasıdır. Bu pH derecesinde proteinler kendine özgü bir çok özellik kazanır. A tipi jelatinin izoelektirik noktası pH 8.5-9.0 olduğuna ve izoelektrik noktası altında pozitif yük kazandığına göre pH derecesi düştükçe gittikçe artan miktarda pozitif yük kazanmaktadır. Ph 30-4.0 arasında ise yoğun olarak pozitif yük taşır.
B tipi jelatin, hammaddeye bir baz olan kalsiyum hidroksit eklendikten sonra 3-4 ay gibi uzun süren bir bazik hidroliz uygulamasıyla üretilmektedir. B tipi jelatinin izoelektrik noktası 4.4-5.0 arasındadır. Şu halde B tipi jelatin, ancak bu pH derecesinin( 4.4-5.0) altında pozitif yük kazanmaya başlar.
Jelatinin izoelektrik noktasındaki pH derecesi ile ortamın pH derecesi arasındaki fark büyüdükçe, jelatinin pozitif yükü arttığından, A tipi, B tipi jelatine göre ortamda daha fazla pozitif yüklüdür. Bu nedenle durultmada A tipi tercih edilir. Hammaddenin hidralizasyonu hangi yolla yapılmış olursa olsun jelatin üretiminde hidrolizasyon sonunda sırası ile; ekstraksiyon, arıtma, konsantrasyon, kurutma ve öğütme işlemleri uygulanır. Toz ve küçük granüller halinde üretilmiş jelatin polietilen folye torbalarda, ağızları kesinlikle kapatılmış olarak, koku veren maddelerden uzak ve nemsiz, kuru bir ortamda depolanmalıdır. Bu koşullarda saklanması halinde sınırsız süre dayanıklıdır. Jelatinin izoelektirik noktasına ek olarak diğer bir özelliği de Bloom sayısıdır. Blom sayısı jelatinin sertliğini belirten bir değerdir. Bloom sayısından o jelatinin molekülü hakkında bir bilgi edinilebilmektedir. Durultmada önemli olan jelatinin molekül ağırlığıdır. Jelatinin molekül ağırlığı fraksiyona göre 20000-200000 dalton arasında değişebilir.
Durultmada boom sayısı 80-100 olan, yani orta düzeyde Bloom sayılı jelatinle en iyi sonucun alındığı saptanmıştır. Bu özellikteki jelatin ekstrem düşük ve ekstrem yüksek blom sayılı jelatinlerin karıştırılmasıyla elde edilmiş olmamalıdır. Eğer durultmada ekstrem blom sayılı karışımlarla elde edilen 80-100 bloom sayılı jelatin kullanılırsa sonradan bulanma sorunları ortaya çıkabilir. Bu nedenle bloom sayısının, sadece 80-100 arasında değişen jelatin jelatin fraksiyonlarının karışımıyla elde edilmiş olmasına özen gösterilerek durultma yapılmalıdır.
Jelatin durultulacak ortama çözelti olarak eklenir. Ortamın pH sınırında pozitif yük kazanarak, karşılaştığı negatif yüklü fenolik bileşiklerin yükünü yok eder ve bunlarla agregasyonlara gire, yani floklar oluşturur. Bu floklar çökelirken, diğer bulanık unsurları da beraberinde aşağı doğru sürüklerler. Böylece durultma gerçekleşir. Ortam filtre için iyi bir nitelik kazanır. Jelatin, sonradan bulanmaya neden olan bir kısım reaktif fenolik bileşikleri de uzaklaştırdığından ortama berraklık stabiliteside sağlamış olduğu görülür.
Jelatin, aşırı buruk, ve acı tat veren bazı fenolik maddelerin uzaklaştırılması sonucu tat üzerinde lezzet düzenleme ve yumuşatma etkisi yapmaktadır.
Bazı fenolik maddeler zamanla oksidasyona uğrayarak renk esmerleşmesine neden olmaktadır. Jelatin işte bu tip fenolik maddeleri uzaklaştırmaktadır. Ayrıca durultmadan önce fenoliklerin neden olduğu oksidasyon varsa, jelatin uygulamasıyla esmerleşmiş renk biraz açılıp düzelmektedir.
Jelatin, durultma ortamına % 5-10’luk bir çözelti olarak eklenir. Durulmanın başarısı için jelatin iyi bir şekilde çözünmüş olmalıdır.
Jelatini çözme: 1 kg jelatin, ortam sıcaklığında 5 litre suya dikkatle karıştırılarak eklenir. Yarım saat şişmeye bırakılır. Bu süre sonunda 5 litre yaklaşık 95 0C’deki su, şişmiş jelatine karıştırılarak eklenir ve jelatinin tam olarak çözünmesi sağlanır. Böylece % 10 jelatin içeren ılık çözelti, bu haldeyken durultulacak ortama eklenir.
Durultmada eklenecek jelatin miktarı bir ön denemeyle belirlenmelidir. Ön deneme; tüplere, 1000 ml numune konur. Üzerine, sıra ile artan miktarda jelatin ilave edilir. 15-20 dakika sonra berraklık, tortu niteliği, tortunun oturma hızı gibi hususlar göz önüne alınarak en iyi dojaj belirlenir.
1 litre numune için % 10’luk jelatin çözeltisinden kullanılmış her 1 ml çözelti, o numunenin durultulmasında 100 litre için 10 g jelatinin kullanılması gerektiğini gösterir. Kullanılacak jelatin çözeltisi, enfeksiyonlara maruz kalmaması için her zaman taze olarak hazırlanmalıdır.
MAYŞENİN ENZİMATİK FERMANTASYONU
Mayşenin enzimatik fermantasyonu, yaklaşık 50 0C’ye kadar soğutulan mayşeye pektolitik enzim ilavesiyle ve bu sıcaklıkta 1-2 saat beklemesiyle yapılır. Bu amaçla 50 0C ye kadar soğutulan mayşe, enzimatik fermantasyon tanklarına doldurulurken, belli oranda pektolitik enzim doze edilir. Pektolitik enzimler dokudaki pektini parçalar. Bu suretle bir taraftan randıman artarken diğer taraftan parçalanan hücrelerdeki renk maddeleri meyve suyuna geçerek daha koyu renkli meyve suyu elde edilir. Mayşe fermantasyonunda “ mayşe enzimleri”, durultmada “ durultma enzimleri “ kullanılmaktadır.
PRESLEME
Presleme, mayşe katı ve sıvı fazı birbirinden basınç uygulayarak ayırmaktır. Ancak preslemede, basınç tek faktör değildir. Preslemede diğer faktörler dikkate alınmazsa, yüksek basınç uygulansa bile, istenen miktarda ve nitelikte meyve suyu elde edilemez. Bu faktörlerin başında, preslenecek mayşenin süngerimsi bir yapıda olması ve bu yapının preslemede uzun süre bozulmaması gelir.
Mayşenin süngerimsi yapısının uzun süre korunması preslemede uygulanan basınç programı ile sağlanır. Nitekim presleme başlangıcında basıncın küçük düzeyde tutularak, daha sonra yavaş yavaş artırılması bu hususta en etkili bir faktördür. Buna karşın daha presleme başlangıcında, birden yüksek bir basınç uygulanırsa, mayşenin yapısı bozularak, meyve suyunun dışarı sızmakta olduğu, mayşe içindeki kanallar kapanmakta ve randıman düşmektedir. Buna göre; mayşenin preslenmesinde, uygulanacak en yüksek basınçla, bu basınca erişim süresi dikkatle seçilmelidir. Preste maksimum basıca ulaşıldıktan sonra, bu basınçta bir süre beklenir. Böylece basınç uygulanan tüm süreye, presleme süresi denir.
Preslemede diğer önemli bir faktör, meyve suyu viskozitesidir. Meyve suyu viskozitesi düştükçe, presleme kolaylaşır ve randıman yükselir. Nitekim mayşeye enzim ilavesiyle meyve suyu viskozitesi düşürülmekte ve böylece zor preslenen meyveler daha kolay preslenmektedir. Viskoziteyi düşüren diğer bir etkende ise sıcaklık derecesidir. Bu yüzden mayşenin sıcaklık derecesi yükseldikçe, meyve suyu daha kolay çıkar. Ancak sıcaklık derecesinin bu olumlu etkisi belli bir sınıra kadar geçerlidir. Daha yüksek sıcaklıklarda, bir taraftan mayşe strüktürü bozulurken, diğer taraftan meyve suyuna daha fazla pektin geçtiğinde viskozite yükselir. Isıtılmış mayşelerde presleme niteliğinin kısmen kaybı bu nedenledir.
Mayşenin preslenmesinde başka bir faktör, meyve suyunun mayşe içinde katettiği yoldur. Bu yol ne kadar kısalırsa, presleme süresi o kadar düşmekte ve randıman artmaktadır. Başka bir deyişle, preslenen maddenin tabaka kalınlığı, meyve suyu akışına önemli derecede etki eder.
PRESLER
Meyvelerin preslenmesinde çok çeşitli presler geliştirilmiştir. Çalışma ilkelerine ve yapılarına göre farklı şekillerde sınıflandırılırlar. Presler çalışma şekillerine göre kontinü ve diskontinü olarak ikiye ayrılır. Preslerin seçimi ve değerlendirilmesinde bazı kavramların bilinmesi önemlidir.
Meyve suyu çıkış özgür alanı: Meyve suyu çıkış yüzey alanının, preste preslenmekte olan mayşe hacmine oranın, “meyve suyu çıkış özgür alanı” denir.
Φ = F / V0
Φ = Meyve suyu çıkış özgül alanı, m2/ m3
F = Toplam meyve suyu çıkış yüzey alanı, 2m
V0 = Preslenen madde hacmi, 3m
Meyve suyu çıkış özgül alanı Φ arttıkça, presleme daha kolay, süratli ve başarılı olur.
Effektif pres basıncı: Preslenen mayşe üzerine uygulanan etkili basınca effektif pres basıncı denir. Bu basınç zamana göre değişerek maksimum bir değere erişir Modern preslerde maksimum efektif basınç 25-30 kg/cm2 ye kadar yükselmektedir.
Presleme periyodun da mayşenin karıştırılma olanağı: Bazı pres tiplerinde, presleme işleminde basınç kaldırılarak mayşenin gevşetilip karıştırılması ve sonra tekrar preslemeye devam edilmesi olanağı mevcuttur. Mayşenin bu şekilde zaman zaman karıştırılması, preslemenin daha etkili yapılmasını ve randımanın yükselmesini sağlamaktadır. Ancak, mayşenin karıştırılmasının ve onun hava ile fazla temas ederek oksidatif renk değişmesine neden olması ve ayrıca durultulması zor bir meyve suyu alınması gibi olumsuz etkileri de gözden uzak tutulmamalıdır. Gerçekten, karıştırmayan mayşeden meyve suyu, parçacıklar arasındaki kanallardan adeta süzülerek çıkar. Ancak mayşenin karıştırılması sonucu, bu kanallar bozulur ve süzme etkisi kaybolur. Böylece daha bulanı ve durultulması güç meyve suyu alınır.
Presin Kontinü veya Diskontünü Çalışması: Meyve suyu üretiminde her iki tip preste hammaddeye ve ürüne göre kullanılmaktadır.
Preslemede İşçilik ve Presin Temizlik ve Bakım kolaylığı: Bazı preslerin çalıştırılmasında bir kişi yeterli olduğu halde, bazılarında 5-6 kişiye gereksinim bulunmaktadır. Bunun gibi bazı preslerin etkili bir temizliği mümkün kılacak tarzda yapılmış olmalarına karşın, bazılarının temizliği fazla zaman ve emek ister. Preslerin bir enfeksiyon yuvası haline gelmemeleri için sık sık temizlenmeleri gözden uzak tutulmamalıdır. Buna göre, temizlik kolaylığı pres seçiminde önemli bir ölçüttür.
Diskontinü Presler
-Dik sepetli presler
-Yatık sepetli presler( Horizantal presler): Zincirli ve havalı presler.
-Paketli presler
Kontünü presler
-Vidalı presler
-Bantlı presler
Presleme İle İlgili Bazı İşlemler
Daha önce değinildiği gibi, randıman üzerine etkili tek faktör basınç değildir. Bunun kadar önemli olan husus mayşenin strüktürüdür. Mayşe öyle bir yapıda olmalıdır ki, bütün presleme devamınca meyve suyu, mayşe parçacıkları arasında oluşan kanallardan sızarak kolaylıkla dışarı çıkabilsin. Mayşeye istenilen özellikte strüktürün kazandırılamadığı durumlarda, Pres yardımcı maddeleri kullanılabilir. Ballıca yardımcı maddeler;filtre kağıdı parçacıkları, temizlenmiş odun talaşı, testere tozu, rende artığı ve temizlenmiş pirinç kapçığıdır. Ancak adı geçen bu maddelerin meyve suyunun lezzet, aroma, renk ve diğer niteliklerine kesinlikle etkide bulunmamaları, meyve suyuna yabancı maddeler vermemeleri ve nihayet meyve suyunu emmemeleri zorunludur. Bu nedenle pres yardımcı maddelerinin kullanılmaları son derecede itina ister ve esasen yaygın olarak kullanılmamaktadır.
Diğer taraftan, meyvelerin değirmenlerde kıyılarak mayşe haline getirilmesi sırasında, önemli oranda meyve suyu srbest hale gelir. Mayşedeki bu serbest meyve suyu, herhangi bir yolla ayrıldıktan sonra geri kalan mayşe preslenirse, bir taraftan pres kapasitesi yükselir ve işlem masrafları azalırken, diğer taraftan mayşe daha iyi presleme niteliği kazanmış olur.
Mayşedeki meyve suyunun ayrılmasında en yaygın uygulama, damlatma tanklarından yararlanılmasıdır. Mayşe tanka doldurulur ve 1-2 saat beklenir. Eğer mayşe fermantasyonu yapılacaksa, mayşe doldurulurken içerisine enzim doze edilerek, tanktan aynı zamanda mayşe enzimatik fermantasyonu olarak da yararlanılır. Bekleme süresince, tanktaki serbest kalan meyve suyu alttan alınarak, bundan sonraki işleme verilir. Tankta kalan suyu kısmen alınmış olan mayşe ise prese alınır.
DURULTMA
Herhangi bir meyve preslenince, presten alınan meyve suyu bulanıktır. Bulanıklk derecesi ve niteliği, meyve çeşidine, meyvenin taze ve beklemiş oluşuna, presleme öncesi uygulanan işlemlere ve kullanılan pres tipine az veya çok bağlıdır. Mayşenin ısıtılması, ve mayşenin çok ince kıyılması da presten elde edilecek meyve suyunun daha bulanık olmasına neden olmaktadır.
Aslında bulanık meyve suyu, doğrudan doğruya pres edilince berrak meyve suyu elde edilir. Ancak bu durumda kolloit parçacıkları filtreyi çabuk tıkar ve ekonomik olmaz. Bu şekilde elde edilen meyve suyu zamanla tekrar bulanmaktadır. Bunun gibi, sadece filitrasyon uygulamasıyla berraklaştırılmış meyve sularında, pektin uzaklaştırılamadığından, bunların konsantre edilmelerine olanakta yoktur. Çünkü pektin içeren meyve suları konsantre edilince jel oluşur.
Şu halde durultmada amaç; meyve sularına, onları ekonomik bir şekilde, kolayca ve süratle filitrasyonunu sağlayacak bir nitelik kazandırmak, sonradan bulanmayı önleyecek tüm önlemleri almak ve bu arada pektini parçalayarak konsantre edilmeleri halinde jel oluşturmalarını önlemektir.
Durultma işlemleri meyve suyu üretiminin en zor ve karışık aşamasıdır. Başarılı bir durultma, sadece berrak ve stabil bir meyve suyu elde edilmesini sağlamaz aynı zamanda fabrikanın iş akımındaki tıkanmaları önler ve daha az filtrasyon masrafı çıkarır. Bu nedenlerden dolayı durultmanın teorik ve uygulama ilkeleri önemlidir.
Bulanıklık Nedenleri ve Durultmanın Mekanizması
Presten elde edilen meyve suyu içerisinde, çeşitli irilikte meyve parçaları, lifimsi parçacıklar, hücre ve hücre parçacıkları bulunur. Bunlar kaba disper halinde meyve suyu içerisinde dağılmışlardır. Meyve suyunu bulanık gösteren esas unsurlar bunlardır. Bu parçacıklar çökerek tabanda toplanma eğilimindedirler. Ne var ki, meyve suyunda bulunan çeşitli kolloidal maddeler bunların çöküp ayrılmasını engelleyerek, bulanıklığa neden olan parçacıkları askıda tutarlar. Buna göre presten gelen meyve suyu, kolloit polidispers bir sistem oluşturmuştur. Gerçekten, çoğunlukla (-) elektrik yüklü olan ve çoğu, etraflarında bir su mantosu taşıyan meyve suyu kolloitleri, birbirlerini itmeleri yüzünden çökemedikleri gibi, disper haldeki diğer parçacıkların etrafını sararak onlara da (-) elektrik yükü kazandırmak, çökmelerini önlerler.
Meyve suyunda (-) elektrik yükü taşıyan kolloitlerin başında pektin ve polifenoller gelir. Ancak termolabi bazı proteinler (+) elektrik yük taşır. Eğer meyve suyuna (+) elektrik yük taşıyan bir kolloid ilave edilirse, (-) yük taşıyan kolloidlerin çoğunun yükleri ortadan kalkarak çökelirler. Nitekim jelatin, hakim olan pH derecelerinde (+) yüklü olduğundan, meyve suyuna ilave edilince, kolloid maddelerinin yüklerinin nötralize olduğu ve çökme eğilimi kazandığı görülür. Ancak, pektin molekülleri, etraflarında kuvvetle su tutuklarından bunların, ortama (+) yüklü kolloid madde ilave edilmesiyle çökmeleri olanaksızdır. Yine bu nedenle pektin, ortama ilave edilmiş (+) yüklü kolloitlerce, yükleri nötralize olmuş ve çökme eğilimi kazanmış diğer kolloid maddelerin çökmesinde önlemektedir. Şu halde durultma sorunu başta, ortamda bulunan pektin moleküllerinin parçalanarak kolloidal niteliğinin ortadan kaldırılmasıyla ilgili bir sorundur.
Pektin moleküllerinin parçalanması, meyve suyuna pektolitik enzim ilavesi ve bir süre beklenmesiyle sağlanır. Durultmanın bu aşamasına”depektinizasyon” denir. Depektinizsyon tamamlandıktan sonra, kolloidlerin uzaklaştırılmasında bir sorun kalmaz. Bu işten sonra meyve suyuna, jelatin ilave edilince, (-) yüklü kolloitler çökerler. Jelatinin bu elektrostatik etkisi yanında, çökmeyi hızlandırıcı bir etkisi de vardır. Buna göre jelatin, meyve suyundaki polifenollerle suda çözünmeyen yumakçıklar şeklinde tabana doğru çöken kompleks bir bileşik oluşturur. Böylece meyve suyunda kuvvetli bir tortu belirir ve tortu tabana doğru otururken, bulanıklık veren kaba dispers parçacıkları da beraberinde sürükleyip götürür ve üste ise berrak bir meyve suyu kalır. İşte depektinizasyon aşamasından sonra jelatin ilavesiyle meyve suyunun, bulanıklık unsurlarından arındırılması işlemine berraklaştırma denir.
Depektinizsayon işleminden sonra, berraklaştırılan meyve sularında sonradan şişede bir bulanma görülebilir. Bu bulanmaya sonradan bulanma denir. Bunun birçok nedenleri vardır. Bunlardan birisi iki veya çok değerli metal iyonlarının(Ca, Al, Fe, SN, Cu gibi) küçük moleküllü bileşikler arasında köprü görevi yaparak onların daha iri moleküllere dönüşmesine neden olması ve böylece tortu oluşturmasıdır. Örneğin tam olarak parçalanmamış küçük pektin maddeleri zamanla bu yolla çökelti yapan iri parçacıklara dönüşür. Bunun gibi çok değerli metal iyonları ve özellikle Fe ve Sn, polifenollerle suda çözünmeyen ve “Chelate” denen bileşiklere dönüşür. Aynı şekilde, proteinler – fenolik asitler, tanen-nişasta, polifenoller-nişasta, pektin-polifenoller, ağır metaller-polifenoller-proteinler arasında reaksiyonlar oluşarak sonradan bulanmalar belirebilir.
Bazı testlerle nedeni saptanabilen bu sonradan bulanma olayları daha durultma işleminde alınacak önlemlerle engellenir.
DURULTMA YÖNTEMLERİ
Meyve suyu endüstrisinde bugün sadece enzimatik durultma yöntemi uygulanmaktadır. Bu yöntemin esası önce pektinin parçalanması ve ardından kolloidleri çöktürmek üzere jelatin ilavesiyle berraklaştırma yapılmaktadır. Bu yüzden bu yönteme enzim-jelatin durultmasıda denilmektedir. Bunun yanında bazı durultma yöntemleri de vardır. Ancak, enzimatik durultmanı dışında kalan , bu yöntemler geniş çapta üretimde uygulama olanağı bulamamaktadırlar.
Isı Uygulamasıyla Durulrma
Bulanık meyve suları 70-80 0C civarına kadar ısıtıldıktan sonra geri soğutulunca bazı kolloidler çökerler. Özellikle bazı proteinler denature olurlar. Bu yolla meyve suyunda kısmi bir durulma belirir. Bu da berrak meyve suyu üretimi için yeterli olmamaktadır. Bugün, zaten berrak meyve suyu üretiminin çeşitli aşamalarında, ısıtma işlemi uygulanmaktadır.
Soğukta Durultma
Sıcağın etkisi gibi soğuğunda meyve sularındaki bazı maddelerin çökmesi üzerine etkisi bulunmaktadır. Örneğin soğuğun etkisi en yaygın olarak üzüm sularında, şaraptaşının uzaklaştırılması amacıyla kullanılmaktadır. Bunun için, üzüm suları –1, +2 0C lerde bir süre depo edilerek, şaraptaşı önemli ölçüde çöktürülerek ayrılmaktadır.
Tanen –Jelatin Durultması
Bu yöntemin ilkesi, durultulacak meyve suyuna önce tanen sonra jelatin çözeltisi ilave edilir. İlave edilecek tanen ve jelatin miktarları bir ön denemeyle saptanır. Bu amaçla % 0.1 tanen ve % 0.1 Jelatin çözeltileri hazırlanıp, ölçü silindirleri içindeki 1 litrelik meyve sularının her birine pipetle önce sabit miktarda tanen ve sonra artan miktarda jelatin çözeltisi ilave edilir. İkinci seri denemede, artan miktarda tanen ve sabit miktarda jelatin ilave edilir. Bu denemede iyi bir durultmanın belirdiği bir sonuca ulaşılır. Buradan esas durultma için gerekli olan jelatin ve tanen miktarı hesaplanır. Bu yöntemde, fazla miktarda pektin içeren meyve sularında, pektinin stabilize edici etkisi yüzünden tam durulma sağlanamaz. Bu yöntemde pektine dokunulmadığından, durulmuş meyve suyunda pektin olduğu gibi kalmakta ve böyle bir meyve suyunun filtrasyonu mümkün olmamaktadır. Yine aynı nedenlerle bu şekilde durultulmuş meyve sularında, sonradan bulanmalar beklenebilir. Buna karşın depektinizasyondan sonra uygulanacak bir tanen-jelatin durultması, son derece başarılı sonuç verir. Depektinizasyondan sonra, tanen uygulamaksızın, jelatin durultmasıylada mükemmellikte bir berraklaşma sağlanabilir.
Enzimatik Durultma
Bu yöntem “depektinizasyon” ve “berraklaştırma” olmak üzere iki aşamadan oluşur ve sanayide yaygın olarak uygulanır.
Depektinizasyon
Sıcak enzimatik fermantasyon; 45-50 0C’de, 2-3 saatte sona erer.
Soğuk enzimatik fermantasyon; 20 0C civarında, 8-14 saatte sona erer.
-Berraklaştırmada Jelatin Uygulaması
-Berraklaştırmada Kieselsol Uygulaması
-Berraklaştırmada Bentonit Uygulaması
FİLTRASYON
Filtrasyonun İlkeleri ve Yardımcı Maddeleri
Sıvı içinde bulunan katı parçacıkların süzülerek ayrılmasına filtrasyon denir. Berraklaştırılmış meyve suyu aslında, kristal berraklıktaki sıvı faz içinde, bazı katı parçacıkların süspansiyon halinde bulunduğu bir görünüş içindedir. Katı parçacıklar filtrasyonla kolaylıkla ayrılabilecek durumdadır. İşte bu nedenle berraklaştırma sonunda, tanktaki berrak kısım filitre edilir. Buna karşı tortu kısım doğrudan doğruya filtre edilebilir nitelikte değildir. Tortu buharla 80 0C ye kadar ısıtılır, geri soğutulur ve daha sonra separatörden geçirilerek filtre edilir.
Yukarıda belirtildiği üzere, berraklaştırılmış meyve suyu doğrudan doğruya filtre edilebilir. Ancak içerisinde fazla miktarda katı parçacıklar varsa, önce bir separatördem geçirilerek, katı parçacıkların bir bölümü uzaklaştırıldıktan sonra filtre edilmelidir.
Filitrasyon sayısız faktörlerin rol oynadığı bir işlemdir. Fakat filtrasyon koşulları ana hatlarıyla Darcy’nin klasik formülüyle tanımlanır.
Q = φ P.A/L.M
Q= filtrat akışı, ml/saniye
Φ = geçirgenlik faktörü, darcy
P = basınç farkı, din/cm2
A = filtre alanı, cm2
L = filtrenin kalınlığı, cm
M = sıvının viskozitesi, poise
Formülde de görüleceği üzere, belli bir sürede filtreden geçen sıvı miktarı, basınç farkı ve geçirgenlik faktörü ile doğru, filtre kalınlığı ve viskozite ile ters orantılıdır. Basınç farkı, filtre materyalinin her iki yüzündeki basınçların farkını ifade eder. Geçirgenlik faktörü ise, filtre porozitesi ve filtre kapillarının çapları ile ilişkili bir değerdir. Filitrasyon üzerine formülde yer alan paremetrelerin dışında daha bir çok faktörlerde etkilidir. Örneğin filtrasyonda ayrılan parçacıkların fiziksel ve kimyasal nitelikleri bu hususta çok etkilidir. Nitekim bu maddeler yapışkan niteliklerdeyse, filtre yüzeyi kapanarak sıvanır ve filtrasyon derhal durur. Bu nedenle bir filtrenin filitrasyon hızı, yukarıda veya daha geliştirilmiş diğer formüllerle hesaplanamadığından, doğrudan deneysel yolla saptanır.
Meyve sularında kullanılan cihazlar iki unsurdan oluşur. Birisi filtre cihazının kendisi, diğeri filtre dokusu veya filtraston yardımcı maddeleridir.
Filtre Tablaları, filtre tablaları, selüloz ve diğer madde(?) karışımından hazırlanmış 2-6 mm kalınlıkta plakalardır. 20x20, 40x40,60x60 ve 100x100 cm boyutlarında olup, her boyut kendi boyutuna uygun filtre cihazında kullanılır. Filtre tablası cm2 de bulunan gözenek sayısı ile bu gözeneklerin çapları ve tabla bileşimi filtrenin niteliklerini ortaya koyar. Buna göre filtre tablaları ya kaba veya ince filtrasyona elverişlidir. Örneğin cm2 de gözenek sayısı arttıkça ve gözenek iriliği azaldıkça filtre plakasının özgül süzme değeri azalır. Buna karşın filitrasyon etkisi o kadar yükselir.
Filtre tablalarının; özgül süzme değeri, toplam süzme değeri ve filtrasyon etkisi olmak üzere başlıca üç teknik özelliği vardır. Özgül süzme değeri: tablanın 1m2 yüzeyinden, 1 saatte, sabit basınç farkında (örneğin 1 at) geçen 20 0C deki saf su miktarıdır. Birimi 1/m2.h dir. Bu değere aynı zamanda relatif su akma değeri de denir.
Toplam süzme değeri: filtrenin tamamen tıkanana kadar, 1 m2 yüzeyinden geçirebileceği filtrat miktarıdır. Şüphesiz bu değer, filtre edilen sıvının niteliklerine bağlıdır. Ancak iyi durultulmuş bir meyve suyu için tablanın toplam süzme değeri, özgül süzme değerinin 80 misline kadar çıkabilir.
Filitrasyon etkisi: tablanın, süzmede ne kadar etkin olduğunu gösteren bir kavramdır. Başka bir ifadeyle, filitrasyon etkisi; filtre edilen sıvıdaki katı parçaların ayrılmasındaki etkinlik derecesini gösterir. Filtratta kalan parçacık iriliği ne kadar küçükse, tablanın filitrasyon etkisi o kadar yüksek demektir.
Filtre tablası üreten firmalar, tablaları çeşitli simge ve numaralarla pazarlamakta ve her tipin hangi amaca uygun olduğunu bildirmektedirler.
Aspest, Kieselguhr ve perlit.: Filitrasyonda diğer yardımcı maddelerin başında aspest, kieselguhr ve perlit gelmektedir.
Aspest: Kısa ve ince lifli aspest içerisine %10-60 oranında selüloz lifleri karıştırılarak hazırlanır. Bu karışım, kieselguhr filtrasyonunda filtre keki oluşturmada kullanılır.
Kieselguhr: tatlı su yataklarında bir zamanlar yaşamış ve ölerek, göl tabanında üst üste birikmiş mikroskobik alglerin iskeletidir. Zamanla kuruyan bu göllerde, toprak altında kalmış olan kieselguhr işte bu yataklardan çıkartılmaktadır. Bileşiminde; % 90 dolayında SiO2, % 4 civarında Al2O3 bulunur. Ayrıca çeşitli oksitler ile Fe2O3 de bulunur. Kiselguhrun bileşiminde SiO2 ve Al2O3 toplam miktarı ne kadar fazla ise, kieselguhr niteligide o kadar iyidir. Fe2O3 , filitrasyonda olumsuz etki yapar.
Perlit: Doğal alüminyumsilikatın yakılması ve dane iriliğine göre sınıflandırılmasıyla elde edilir. Filtrasyon amacıyla kullanılan dane irilikleri genellikle 10-20 mμ arasında değişir. Bunlar filtrasyonda sadece süzme etkisi gösterirler. Herhangi bir adsopsiyon etkileri yoktur.
FLİTRE TİPLERİ
Meyve sularının filtrasyonunda genel olarak iki yöntem uygulanır. Bunlardan birisi, basınç altında filtrasyon diğeri vakum altında filtrasyondur. Filitrasyon ortamın niteliği açısından ; iki tip fltrasyon söz konusudur. Bunlarda plakalı flitrasyon ve kieselguhr filtrasyonudur.
Plakalı Filtreler
Bu filtrelerde mutlaka filtre tablaları kullanılır. Filtre cihazı yan yana bir seri plakanın yerleştirilmesiyle oluşmuştur. Her plakalı filtrede birisi T diğeri F plakası olmak üzere iki tip plaka yer alır. Plakalar yatay destek üzerine, bir tane T, bir tane F tipi olmak üzere sıra ile dizilmiştir. Aralarına filtre tablaları yerleştirilerek bir mengene veya hidrolik düzenle sıkıştırılır. T plakaları, filtre edilecek meyve suyunun giriş ve dağılımını sağlarken, F plakaları filtre edilmiş meyve suyunun toplanıp dışarı çıkmasını sağlar. Bu nedenle filtre tablaları yerleştirilirken, tabanın kaba T plakasına, düz yüzünün F plakasına bakmasına dikkat edilir. Böylece süzülen parçacıklar, kaba yüzey üzerinde toplanmış olur.
Filtre, tablalarının plakalar arasına yerleştirilmesi ve bütün sitemin hafif sıkılmasıyla filtrasyon hazırlanmış olur. Filtre önce su ile temizlenir. Sızıntı olmayana kadar, contaları sıkıştırılır. Başlangıçta, filtrenin havası alınır meyve suyu berrak akıncaya kadar filitrat resirküle edilmelidir.
Filtre edilecek meyve suyu, filtreye yeterli güçte bir santrifüj pompası ile verilir. Filtre giriş ve çıkışında basınç okunur. Filtre giriş basıncı daima çıkış basıncından yüksektir. Her iki basınç arsındaki fark filtrasyon basıncıdır. Filtrasyon basıncı başlangıçta sadece 0.3-0.5 kg/cm2 olarak tutulurken, filtrasyon sonuna doğru 0.5-1.0 kg/cm2 ye kadar yükseltilir. Bu basınç farkının daha da artışı, filtre tablalarının zedelenmesine hatta delinmesine neden olabilir. Filtrelerde müsaade edilen en yüksek basınç genellikle 3 kg/cm2 dolaylarındadır. Herhangi bir tehlikeyi önlemek üzere bu basıncın aşılmaması gerekir.
Bu açıklamalardan anlaşılacağı üzere, filtrasyon daima bir karşı basınç altında yapılmaktadır. Bu nedenle çıkış ventili hafifçe kısılarak, bir karşı basınç oluşturulmalıdır. Filtrasyon ilerledikçe filtre tablası gittikçe tıkanır.
Meyve ve sebzelerde genellikle çok az miktarda bulunan ve fakat bunların işlenmesinden değişik sorunlara neden olan önemli bileşim öğelerinden birisi fenolik bileşiklerdir. Fenolik bileşiklerden önemli bir bölümü, bu ürünlerin lezzetinin oluşmasında, özellikle ağızda buruk bir izlenim bırakmasında etkilidir. Diğer taraftan bir kısım fenolik maddeler, örneğin antosiyaninler, meyve ve sebzelerin kendine özgü renklerinin oluşmasını sağlamaktadırlar. Bütün bunlara ek olarak birçok fenolik madde, polifenoloksidaz enzimlerinin katalize ettikleri reaksiyonlarla, meyve ve sebzelerden elde edilen ürünlerin esmerleşmesine neden olabilmektedirler. Aynı şek,ilde berrak meyve suları ve şaraplar gibi içeceklerin bulanmalarında ve tortu oluşturmalarında fenolik maddeler rol oynamaktadır.
Fenolik bileşiklerin yer aldığı her bitkisel dokuda mutlaka polifenoloksidaz enzimide bulunmaktadır. Sağlam hücrelerde polifenoller vakuollerde, Buna karşılık polifenoloksidaz enzimi sitoplazmada bulunarak birbirleriyle temas etmezler. Ancak parçalanma, dilimleme ve pulpa işleme gibi işlemler sonucunda fenolik bileşikler ve polifenoloksidaz enzimi bir araya gelerek esmerleşme reaksiyonunu başlatırlar. Bunun tipik örneği elma, patates ve muz gibi bazı meyve ve sebzelerin parçalanması sonucunda yüzeylerinin kısa sürede esmer-kahverengi bir nitelik kazanmasıdır. Fakat buna karşın portakal ve limon gibi bazı meyvelerin rengi kesilince veya suyu çıkarılınca bir değişikliğe uğramamaktadırlar. Bunun nedeniyse; bu tip ürünlerde bulunan fenolik bileşiklerin esmerleşme reaksiyonuna iştirak edebilecek nitelikte olmaması, polifenoloksidaz enzim aktivitesinin bunlarda çok düşük olması veya askorbik asit içeriğinin yüksek olması gibi üç faktörden birine dayanmaktadır.
Fenolik bileşikle ve daha yaygın olarak kullanılan ismiyle polifenolik bileşikler benzen halkası içeren maddelerdir. Bilindiği gibi hidroksibenzen , çoğunlukla fenol adı ile anılır. Buna göre en basit fenolik bileşik bir tane hidroksi gurubu içeren benzen, yani fenoldur. Diğer tüm fenolik maddeler bundan türemişlerdir. Şimdiye kadar binlerce bitkisel fenolik bileşik izole edilip tanımlanmıştır. Bu arada bitkisel fenoliklerin sağlık açısından yararlı ve önemli bileşikler olduğu saptanmıştır.
Bitkisel kökenli materyallerde bulunan fenolik bileşikler, Fenolik asitler ve flavonoidler olmak üzere iki guruba ayrılmaktadırlar. Fenolik asitlerde, sinamik asitler(hidroksisinamik asitler) ve benzoik asitler(hidroksibenzoik asitler) olmak üzere iki guruptan oluşmaktadır.
1-Fenolik asitler
Sinamik asitler gurubundaki bileşiklerin yapısı C6-C3 iskeletine dayanmaktadır. Meyvelerde en yaygın olarak bulunan sinamik asitler, kafeik ve kumarik asitlerle daha sınırlı olarak felurik asittir. Fenolik asitler canlı bitkisel dokularda sebest halde bulunmazlar, ancak bunların işlenmesi sırasında hidrolizle ortaya çıkarlar. Fenolik asitlerin karboksil gurupları genellikle alkol ve fenollerle ve hatta diğer bileşiklerle esterleşmiş halde bulunurlar. Örneğin sinamik asitler D-kuinik asit veya glukaz ile esterleşmiş halde bulunmaktadır. En yaygın sinamik asit türevi, kafeik asidin, kuinik asit ile yaptığı ester olan klorojenik asittir. Sinamik asitler ayrıca tartarik ve malik asit esterleri halindede bulunurlar. Hidroksisinamik asitler: o-kumarik asit, p-kumarik asit, kafeik asit, ferulik asit, sinapik asit.
Benzoik asitler C6-C1 iskeletine dayalı bileşiklerdir. Benzoik asit türevleri, sinamik asit türevlerine göre çok daha az miktarlarda bulunmaktadırlar veya hiç bulunmazlar. Hidroksibenzoik asitler: salisik asit, p-hidroksibenzoik asit, gentisik asit, protokateşuik asit, vanilik asit, gallik asit, siringik asit.
2-Flavonoidler
Flavan türevleri ismi ile anılan flavonoidler, bitkisel fenoliklerin en büyük ve en önemli gurubudur. Flavonoidler, difenilpropan iskeletine (C6 C 3 C6) dayanan bir kimyasal yapıdadırlar. İki fenil gurubunu birbirine bağlayan 3 karbonlu köprü, genellikle oksijen ile halka yapmıştır. Şimdiye kadar binlerce flavonoid bileşik tanımlanmıştır.
Flavonoidler; 1-Antosiyanidin’ler, 2- Flavon’lar ve Flavonol’lar, 3- Flavonon’lar, 4- Kateşinler ve löykoantosiyanidin’ler, 5- Proantosiyanidin’ler olmak üzere genellikle 5 al guruba ayrılmaktadırlar. Bunların kimyasal yapı farklılıkları esas olarak ortadaki pirin halkasından kaynaklanmaktadır.
Antosiyanidinler
Bu gurup maddeler şekerlerle glikozit yapmış olarak bulunurlar ve antosiyanin adını alırlar. Anyosiyaninler, birçok meyvelerin, çiçeklerin ve bazı sebzelerin penbe-kırmızı- mavi bölgedeki çeşitli renklerini oluşturan maddelerdir.
Flavon’lar ve Flavonol’lar
Flavon ve flavonol’ ların kimyasal yapı farkları, orta halkanın 3. pozisyonundaki karbon atomuna bağlı gurubun değişik olmasından kaynaklanmaktadır. Buraya flavonlarda (H), flavonollarda (OH) gurubu bağlanmıştır. Flavonollerde aynen antosiyanidinler gibi şekerlerle glikozit halinde bağlanmış olarak bulunurlar. Bunlardan en yaygın aglikon “kuersetin”dir. Şekerler orta halkanın 3. Karbon atomuna bir oksijen köprüsüyle bağlıdır. Genellikle glukoz, galaktoz, rutinoz gibi şekerlerle daha seyrek olarak da arabinoz, ksiloz ve glukonik asit, glikozidik bağla bağlanmış unsurlardır.
Flavonol glikozidler hafif sarı renktedirler ve hemen her bitkide bulunurlar. Bunların bitkilerde sentezlenmesinde ışık gerektiğinden meyvelerin özellikle kabuklarında daha yoğun olarak bulunurlar.
Flavanonlar
Bunların flavonlardan farkı, ortadaki halkada çift bağ bulunmasıdır. Flavonon’ların glikozitleri özellikle turunçgillerde yaygın olarak bulunmaktadır. Örneğin greyfurtların acı tadını veren naringin bir flavonon glikozittir.
Kataşinler ve löykoantosiyanidinler
Kateşinler bitkiler aleminde en yaygın halde bulunan flavonoidlerdir. Renksizdirler ve çoğunlukla serbest halde bulunurlar. Kateşinler üçüncü karbon atomunda bir OH gurubu içerirler. En yaygın kateşinler; (+)- kateşin, (-)- epikateşin, (+)- gallokateşin ve (-)- epigallokateşinlerdir.
Löykoantosiyaninler de kateşinler gibi flavon türevleridir. Ancak bunlar hem 3. Ve hemde4. Pozisyondaki karbon atomlarında birer OH gurubu içermektedirler. Bu nedenle sistematikdeki adı, 3,4-diol’dür. Löykoantosiyaninler gıdalarda serbest halde bulunmazlar.
Proantosiyanidinler
Gerek kateşinler ve gerekse löykoantosiyanidinler atmosferik oksijen ile çok kolaylıkla reaksiyona girebildiklerinden, kimyasal ve enzimatik u-yollarla d,imerlere, oligomerlere ve polimerlere kondense olabilmektedirler. İşte bu şekilde kateşinlerden veya löykoantosiyanidinlerden oluşan polimerik yapılara proantosiyanidinler denir. Proantosiyanidinler ayrıca “kondanse tanenler” adı ile de tanımlanmaktadırlar.
Proantosiyanidinlerin zincir uzunluğu kısa ise renksizdirler. Zincir uzunluğu arttıkça yani; polimerizasyon düzeyi yükseldikçe sarıdan kahverengine doğru değişen renk kazanırlar.
Proantosiyanidinler organik çözücülerde seyreltik asitlerle ısıtıldıklarında, kırmızı renkli antosiyanidinlere (çoğunlukla siyanidin’e,fakat bazen delfinidin’e) dönüşmeleridir.
Sadece kateşin ve/veya epikateşinin yer aldığı proantosiyanidinlere, prosiyanidin denir.
Renk Maddeleri
Tüm bitkisel dokuların yeşil renkleri, klorofil olarak bilinen pigmentten kaynaklanmaktadır. Klorofilin , klorofil-a ve klorofil-b olmak üzere iki formu vardır. Bitkilerde yaklaşık 3:1-4:1 oranında yer almaktadır. Klorofil –a’nın kapalı formülü “ C55H72O5N4Mg” buna karşın klorofil- b’ninki C55H70O6N4Mg” şeklindedir. Klorofiller stabil bileşikler değildirler. Özellikle asit, ısı ve bazı metal iyonlarının etkisiyle çeşitli türevlere dönüşerek kendine özgü yeşil renklerini kaybederler. Klorofiller seyreltik asit ortamlarda bile hızla feofitinlere dönüşmektedirler. Buna göre klorofil molekülündeki Mg’un yerini H almakta ve klorofil-a ve klorofik-b, kirli sarı renkli feofitin-a ve feofitin-b’ye dönüşmektedir. Olay asit ortamda daha hızlı gelişmektedir.
Klorofiller sadece feofitinlere değil, farklı koşullarda çeşitli yollarla diğer türevlerine de parçalanmaktadır. Örneğin yeşil bitkilerin dokularında bulunan ve bir esteraz olan klorofilaz enzimi, klorofilden fitol gurubunu hidrolize ederek klorofillit-a ve klorofillit-b oluşumuna neden olmaktadır. Klorofillidlerde aynen klorofiller gibi yeşil renklidirler ve klorofillerin klorofillidlere dönüşümü bu yüzden renk kaybına neden olmaz.
Ancak klorofillerin Mg iyonu da klorofilde olduğu gibi asit ortamlarda kolaylıkla H iyonuyla yer değiştirebilmekte ve bu defa feoforbit denilen klorofil türevleri oluşmaktadır. Feoforbitlerin rengi ise aynen feofitinler gibi kirli-sarı esmerdir.
Antosiyaninler
Antosiyaninler, meyve , sebze, ve çiçeklerin kendine özgü, pembe, kırmızı,viole, mavi ve mor tonlardaki çeşitli renklerini veren, suda çözülebilen nitelikteki doğal renk maddeleridir. Kimyasal açıdan bakılınca antosiyaninler, “antosiyanidin”’lerin glikozitlerdir. Şu halde antosiyaninler, kısmi bir hidrolize uğratılır ve glikozit bağ ile bağlanmış bileşikler ayrılırsa geriye antosiyanidin kalır. Bu kısma “aklikon”da denilmektedir. Diğer kısım, yani aglikona glikozit bağ ile bağlanmış unsur ise, çeşitli şekerlerden birisidir. Buna göre, antosiyanidinlerin şekerle esterleşmiş formuna, antosiyaninler denir.
Antosiyanidinlerin yapısının temelini flavilium katyonu(2-fenilbenzopirilium) oluşturmaktadır. Buna göre bütün antosiyanidinler ve dolayısıyla antosiyaninler flavilium katyonundan türemişlerdir.
Flavilium katyonu C6C3C6 karbon iskeletiyle karekterize edilebilir. Bu şekilde bir karbon iskeletine dayanan maddelere flavonoid bileşikler denilmiştir. Bu nedenle antosiyanidinler ve antosiyaninler flavonoid gurubuna giren fenolik maddelerdir.
Yaklaşık 20 civarında antosiyanidin bilinmektedir. Bilinen 20 civarındaki antosiyanidinden 6 tanesi, meyve ve sebzelerle, bunların ürünlerinde yaygın olarak bulunmaktadır.
Antosiyanidinler doğada serbest olarak bulunmamakta, bir şekerle esterleşmiş olarak bulunmakta yani, antosiyaninleri oluşturmaktadırlar. Antosiyanidinlerde çoğunlukla aşağıda isimleri verilmiş olan 4 farklı şekerden birisi, ikisi,veya üçü birlikte yer alabilmektedir. Ancak antosiyanin molekülüne çoğunlukla bir şeker molekülü bağlıdır ve buda bazı istinalar dışında daima 3. Pozisyondaki karbon atomunda yer almaktadır. Molekülde yer alan bu 4 şeker bulunuş şıklığına göre, sıralanırsa; glukoz, ramnoz, galaktoz ve arabinozdur. Antosiyanidin molekülüne şekerlerin bağlanmasıyla oluşan antosiyaninler, bağlanan şekerin ismi ve bağlandığı şekerin pozisyonunu belirtilmesiyle adlandırılmaktadır. Örneğin siyanidinin 3. Pozisyonuna bir glukoz molekülünün bağlanmasıyla oluşan ve doğada en yaygın olarak bulunan antosiyanin; “ siyanidin 3-glukozit “ olup kısaca “Cy-3-glo” olarak gösterilmektedir.
Üzüm meyvesinde bulunan antosiyaninleri oluşturan başlıca antosiyadinler: malvidin, peonidin, delfinidin, siyanidin, petunidin ve pelargonidin.
Antosiyaninlerde, temel yapıyı oluşturan antosiyanidinlere (ağlikon) ve buna bağlı şeker dışında bazen üçüncü bir komponette yer almaktadır. Bunlar çoğunlukla p-kumarik, ferulik, kafeik ve sinapik asit ve nadiren de p-hidroksibenzoik, malonik veya asetik asit gibi bileşiklerden birisidir. Bunlar 3.pozisyondaki şeker molekülüne asillenerek, (acyl grup: R-C=O) bağlanmıştır.
Böylece 15-20 civarında bulunan antosiyanidinlere, değişik pozisyonlarda değişik gurupların bağlanmasıyla çok sayıda antosiyanin oluşabildiği anlaşılmaktadır. Literatürlerde 150 den fazla antosiyanin rapor edilmektedir. Bunların meyve, sebze veya çiçeklerde karışık halde, farklı miktar ve oranlarda bulunabildikleri göz önüne alınınca, bu materyallerin sayısız renk ve tonlarında oluşunun nedeni daha iyi anlaşılabilmektedir.
Meyve ve sebzelerde toplam antosiyanin miktarının farklı oluşu kadar, bunların hangi antosiyaninlerden oluştuğu ve dominant olanlarının hangisi olduğu da önemlidir. Örneğin Portekiz şaraplık üzümlerinde 7 farklı antosiyanin saptanmış , hakim olan antosiyanin Mv-3-glu olduğu belirlenmiştir.
Bütün bu açıklamalara göre, çeşitli antosiyaninler arasındaki reaktivite ve renk farkı, moleküldeki hidroksil guruplarının sayısı, bu hidroksil gruplarından metoksillenmiş olanların konumu ve bunların sayısı, moleküle bağlanmış şekerlerin sayısı, türü ve bağlanış pozisyonu ve nihayet bu şekerlere bağlanmış alifatik ve aromatik asit sayısı ve türü gibi kimyasal bileşim farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Örneğin eğer moleküldeki hidroksil gurubu sayısı artarsa, renk daha yoğun bir mavilik kazanmaktadır. Buna karşın metoksil gurubu sayısı artışı, kırmızı tonun güçlenmesine neden olmaktadır.
Antosiyaninlerin rengi, sadece kimyasal yapısına değil; bulunduğu ortamın pH derecesi, ortamdaki konsantrasyonu, ortamda kopigment bulunup bulunmadığı gibi faktörlere bağlı olarak değişebilmektedir. Nitekim ayı antosiyanin, çeşitli bitkisel dokularda farklı olabilmektedir. Ortamın fizikokimyasal özelliklerinde, antosiyaninlerin renk tonu ve yoğunluğu üzerine en etkili olan pH dır. Nitekim antosiyaninler pH derecesine göre, bir çözeltideki antosiyanin, 4 formda ve denge halinde bulunmaktadır. Denge halindeyken hangi formun hakim olduğu, ortamın pH değerine bağlıdır. Yani pH değiştikçe bu 4 farklı yapı birbirine dönüşebilmektedir:
H+ H2O
A AH+ B C
Ortamın pH derecesi 2’nin altına düşünce antosiyanin flavilium katyonu (AH+) halinde ortama hakim olur. Bunun rengi kırmızıdır. PH yükselince, karbinol psödobaz formunun (B) miktarı artarken, buna parelel olarak flavilium katyonu formu (AH+) aynı düzeyde azalır .pH 4-5 arasında, ortam bu renksiz karbinol psödobaz formu (B) hakim olmaktadır.
Renksiz psöddobaz formu (B) aynı zamanda kendi renksiz çalkon formu ile totomerik denge halinde bulunur. Eğer pH 5 in üzerine yükselirse, “kuinidal anhidrobaz” (A) formu oluşmaya başlar. Bu form mavi renkte olduğundan, pH yükseldikçe ortam rengi maviye dönüşür.
Antosiyanince zengin bazı meyvelerin işlenmesinde pH derecesinin değişmesine bağlı olarak renk niteliğinde izlenen değişmelerin nedeni budur.
Antosiyaninler oldukca geniş bir pH aralığında renksiz karbinol bazı formunda bulunduklarına göre, birçok meyve ve sebzenin doğal pH derecesinde teorik olarak antosiyaninlerin bunlara farklı bir renk vermemesi gerekirdi. Halbuki bunun aksine o pH derecesinde bile yoğun renkli antosiyanin içeren birçok meyve ve sebze bulunmaktadır. Bunun nedeni, ortamda bulunan bazı maddelerin, antosiyaninlerin renkli formlarının stabilize etmeleri ve pH derecesinin uygun olmasına rağmen onların renksiz karbinol formu oluşturmalarını engellemeleridir. İşte antosiyaninlerin renkli kompleks oluşturarak, stabl ve hatta farklı renkli bileşikler oluşturan maddelere “kopigment “ denir. Kopigmentler renksizdir ancak antosiyaninlerle kompleks oluşturunca onların renklerini güçlendirip stabilize etmektedirler. Kopigmet olarak davranan maddelerin başında flavonoidler gelmektedirler. Bunun dışında, alkoloidler, amino asitler, nükleotidler ve hatta bizzat antosiyaninlerin kendileri de kopigment olarak davranmaktadırlar.
Bazı antosiyaninler; demir, aleminyum, bakır ve diğer birçok metal iyonları ile kompleks oluşturarak, aynen kopigmetasyonda olduğu gibi rengi, kırmızıdan stabil bir mavi veya violeye dönüştürerek antosiyaninlere yeni bir yapı kazandırmaktadırlar. Bu metal komplekslerde antosiyoninler gibi, pH derecesine göre renk değiştirmektedirler.
Antosiyaninler değişik etkilerle parçalanmaktadırlar. Buna karşın bazı maddeler antosiyaninleri koruyucu niteliktedirler. Örneğin flavonlar ve flavoneller gibi sarı renkli fenolik bileşikler, antosiyaaninleri korumaktadırlar. Bu maddelerin oluşumu antosiyaninlerle muhtemelen aynı biyosentetik yolu izlediklerinden, meyve ve sebzelerde daima birlikte bulunurlar ve antosiyaninlerin korunmasını sağlarlar.
Kükürt dioksit, düşük konsantrasyonlarda antosiyaninleri “ antosiyanin-bisülfit “ kompleksi oluşturarak stabilize edebilmektedir. Bu nedenle üzüm posası gibi bazı artıklardan antosiyanin ekstraksiyonunda, seyreltik SO2 çözeltisinden yararlanılmaktadır.
SO2’nin antosiyaninleri ağartma etkisi, konsantrasyona bağlı olarak geri dönüşümlü veya geri dönüşümsüz olabilmektedir. Eğer SO2 konsantrasyonu 2000 ppm düzeyinin altındaysa ağarma geri dönüşümlüdür. Böyle bir ürüne “desülfürizasyon “ uygulanınca renk geri döner. Bunun en önemli örmeği, şarap üretiminde görülür. Ancak yüksek konsantrasyonda SO2 ile ağartma uygulanırsa olay artık geri dönüşümsüzdür.
Anyosiyanin içeren meyve ve sebze ürünlerinin rengi, çeşitli etkenlerle antosiyaninlerin parçalanması sonucu değişmektedir. Bu hususta sıcaklık, askorbik asit, şekerler ve parçalanma ürünleri, hatta enzimler, oksijen, ışık gibi birçok faktörler rol oynamaktadırlar. Antosiyanninlerin stabilitesi birbirinden oldukça farklıdır. Örneğin asillenmiş antosiyaninlerin , asillenmemiş antosiyaninlere göre daha stabil olduğu saptanmıştır.
Atosiyaninlerin bazı koşullarda birbirlerine dönüşebildiği saptanmıştır. Örneğin ahududu suyu konsebtrelerinin depolanması sırasında Cy-3-sop ve Cy-3-glurut’in yarı yarıya azaldığı ve fakat Cy-3-glu’in çok yükseldiği belirlenmiştir. Buna göre konsentrelerde olduğu gibi yüksek asitli ortamlarda bazı antosiyaninler kısmen hidrolize olarak başka antosiyaninlere dönüşmekte olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır.
Gerk bitkisel dokularda doğal halde bulunan ve gerekse mikrobiyel kökenli bazı enzimlerin, antosiyaninlerin degragasyonuna veya oksidasyonuna neden olduğu belirlenmiştir.
Antosiyaninlerin polifenol oksidazların fenolik bileşikleri okside ederek oluşturduğu aktif o-kinonlarla tepkimeye girmeleri sonucu meydana gelmektedir. Polifenol oksidazların neden olduğu antosiyanin kayıpları, özellikle üzüm şarabında önem taşımaktadır. Aynı şekilde, kiraz gibi bazı meyvelerde de arzulanan parlak kırmızı rengin, koyu esmer veya mat kırmızı bir renge dönüşümü, polifenol oksidazların etkisiyle ortaya çıkmaktadır.
Antosiyaninlerin arzulanan parlak kırmızı renklerini kaybetmeleri yalnız oksidatif değişmelerle değil, doğrudan enzimatik değragasyonlada gerçekleşmektedir. Nitekim β–glukozidaz, β-galaktozidaz ve α–arabinozidaz enzimleri antosiyaninleri, antosiyanidin ve şekerlere parçalamakta ve stabil olmayan antosiyanidinlerin spontan olarak renksiz bileşiklere dönüşmesine neden olmaktadırlar. Özellikle mayşe mesarasyonu amacıyla kullanılan birçok enzim preparatının antosiyanin degragasyonuna neden olan enzimleri yan aktivite olarak içerdikleri bilinmektedir. Buna göre çeşitli amaçlarla kullanılan enzim preparatlarının, istenmeyen aktivite içermemelerinin, elde edilecek ürünün kalitesi açısından önem taşıdığı anlaşılmaktadır.
Askorbik asit bulunan ortamlarda antosiyaninlerin daha hızlı parçalandığı dikkat çekmiştir. Bunun doğrudan askorbik asitten kaynaklanmadığı daha çok, askorbik asidin parçalanması sonucu oluşan hidrojen peroksidın(H2O2) neden olduğu ileri sürülmektedir.
Diğer taraftan ortamda bulunan şekerlerin ve bunların parçalanma ürünlerinin anrtosiyaninlerin degragasyonunu hızlandırdığı belirlenmiştir. Örneğin furfural ve HMF gibi şekerlerin parçalanma ürünleri bu hususta önemli etkiye sahiptirler.
Işık, bitkilerde antosiyaninlerin biyosentezinde olumlu rol oynamaktadırlar. Işık almadan gelişmiş bazı kırmızı renkli meyvelerin yeşil kaldığı yani, yeterince antosiyanin sentezlenemediği bilinmektedir. Buna karşın antosiyanin içeren gıdalarda ışık, antosiyaninin degragasyonunu hızlandırmaktadır.
Antosiyaninlerin degragasyonu üzerine birinci derecede etkili bir faktörde sıcaklıktır. Antosiyanince zengin meyve ve sebzelerin işlenmesi de uygulanan sıcaklığa bağlı olarak, antosiyaninler hızla parçalanmakta ve renk, kendine özgü çekici niteliklerini kaybetmektedir.
Antosiyaninler doğal renk maddeleri olduğunda, birçok gıdanın boyanmasında sentetik boyalara, çok önemli bir alternatif olarak görülmektedir.100 yıldan beri İtalyada, bazı artıklardan antosiyanin üretilmekte ve özellikle meşrubatlarda sakıncasızca kullanılmaktadır.
Antosiyaninlerin üretimi için, frek üzümü, vişne, yaban mersini ve siyah üzümlerin pres artığı hammadde olarak kullanılabilir. Üzüm kabuklarından elde edilen bu antosiyanin preparatları genellikle enosiyanin ismi ile anılır.
Diğer taraftan antosiyaninlerin sadece piğment olarak değil, başka açıdanda önemli bileşikler olduğu saptanmıştır. Son yıllardaki çalışmalar bunların antioksidatif aktiviteye sahip olduklarını ortaya koymuştur. Cy ve Cy-3-glu’in çeşitli sistemlerde antioksidatif aktivite gösterdiği, hatta bazı sistemlerde α–tokoferolden daha fazla antioksidatif etkiye sahip olduğu belirlenmiştir.
ENZİMLER
Tüm yaşayan hücrelerde yer alan ve fakat iz miktarda bulunmalarına karşın çok önemli fonksiyonları olan unsurlardan birisi enzimlerdir. Enzimlerin çoğu hücrede serbest halde, fakat çoğu hücre içi elamanlarının mebranlarına veya hücre duvarlarına zayıf iyonik veya güçlü kovelent bağlarla bağlı olarak bulunmaktadırlar. Canlı bir hücrenin tüm fonksiyonları enzimlerle sağlandığından yaşam çoğu zaman: “ birbirini izleyen enzimatik tepkimeler zinciridir “ şeklinde tanımlanmaktadır.
Enzimlere çeşitli açılardan bakılarak farklı tanımlar getirilebilir. Örneğin “ enzimler, biyokimyasal olayları başlatan veya bu olayları hızlandıran fakat söz konusu reaksiyonlarda kendisi harcanmayan biyokattalizaörler” olarak tanımlanabilirler.
Enzim + Substrat Enzim –substrat kompleksi Enzim + Ürün
Enzimler yüksek moleküllü bileşikler olup, bir çok bağ ve intereksiyonlarla bir arada tutulan amino asit zinciri veya zincirlerinden oluşmaktadır. Dolaysıyla protein yapısındaki bileşiklerdir. Bitkisel dokularda aynı aktiviteyi gösteren ancak molekül yapısı ve karakteristik özellikleri birbirinden farklı enzimler bulunabilmekte ve bunlar “ izoenzim “ adını almaktadırlar. Hemen her zaman bir materyalde bu izo enzimlerden bir veya ikisi diğerine oranla daha baskın olarak bulunmakta ve o üründeki söz konusu enzim aktivitesinin genel nitelikleri bu ana izoenzimce belirlenmektedir.
Enzimler yüzlerce amino asit içerebildikleri halde, aktivitelerini özel bir bölgede yoğunlaşmış bulunan en çok 10-12 amino asidin oluşturduğu “aktif bölgelerine” borçludurlar. Enzimin büyük bir bölümünü oluşturan aktif bölge dışındaki kısmın kendine has eğilip bükülmeler ve katlanmalar göstererek özel bir konformasyon almasıyla oluşmaktadır. Her enzim normal koşullarda (sıcaklık ve pH) sahip olduğu orijinal konformasyona, “doğal form” denmektedir. Enzimler tek bir polipeptit zincir ve bir tane aktif bölgeye sahip monemerler halinde bulunabildikleri gibi, birden çok monomerin özel bağlantılarla bir araya gelmesiyle oluşan ve birçok aktif bölgeye sahip oligomerler halinde de bulunurlar.
Bazı enzimlerin kimyasal reaksiyonları katalize edebilmeleri için yalnızca aktif bölgeleri yeterliyken, birçok enzim”kofaktör” olarak adlandırılan; koenzim, prostatik gurup veya inorganik iyonlara ihtiyaç duymaktadırlar. Bunlardan koenzimler, enzime gevşek, buna karşın prostatik guruplar oldukça güçlü olan kovalent bağlarla bağlıdırlar. Bir diğer kofaktör gurubu inorganik iyonlardır, Katyonlardan Ca++,Mg++, Zn++, Fe++, Cu++, Ni++, Na+ K+ ve anyonlardanCI-, Br-, F- ve I- enzim aktivitesi açısından önemli işlevlere sahiptirler. Metal içeren enzimlere “metelloenzimler” adı verilmektedir. Bunlardan Cu++ içeren polifenol oksidaz ve askorbik asit oksidaz enzimleriyle, Fe++ içeren peroksidazlar bitkisel kökenli gıdalar açısından en önemli metallo enzimlerdir.
Enzimler, ağırlıklı olarak proteinlerden oluşan ancak, belirli oranda karbonhidrat, vitamin, lipid ve inorganik iyonları bünyesinde barındıran kompleks yapıdaki bileşiklerdir.
Enzimler gerek biyokatalizör ve gerekse sadece özel bir reaksiyonu katalize etmesi yani ”reaksiyona spesifik “ olması, enzimi oluşturan proteinlerdeki amino asitlerin polipeptit zincirlerinde belli bir düzen içerisinde yer alması ve enzimin kendine has konformasyonu sayesinde bu amino asitlerin uygun bir şekilde oriyente olmasından kaynaklanmaktadır. Enzimlerin spesifikliği farklılıklar göstermektedir. Örneğin bazı enzimler herhangi bir bileşikte yalnızca belli bir bağa etki ederken, diğer bazı enzimler ise bir bileşiğin yalnızca spesifik bir gurubuna komşu olan bağa etki etmektedir. Aynı şekilde birtakım enzimler substratlarını kimyasal yapılarındaki optik geometriye göre bir ayrıma tabi tutmaktadırlar. Ancak enzimlerin büyük bir çoğunluğu “ mutlak spesifiktir” tek bir reaksiyonu katalize etme özelliğine sahiptir.
ENZİMLERİN BAŞLICA NİTELİKLERİ
Enzimlerin en önemli özelliği spesifik bir reaksiyona sahip olmalarıdır. Enzimlerin katalitik etkisi, öncelikle ortamın pH ve sıcaklığına bağlıdır. Her enzim kendine özgü bir pH ve sıcaklıkta optimum aktivite göstermektedir. Buna o enzimin optimum pH ve optimum sıcaklığı denir.
Bazı enzimlerde birden fazla optimum pH derecesi söz konusudur. Ancak genel olarak enzimlerin çoğu hafif asit bölgede en yüksek aktiviteyi gösterirler. Bazı enzimler ise nötr nokta civarında optimum aktiviteye sahiptirler. Genel olarak enzimlerin optimum pH derecesi 4.5-8.0 arasında bulunmaktadır.
Sıcaklık yükseldikçe enzimlerin aktiviteleride artar ve belli bir derecede en yüksek aktiviteye ulaşır. Bu derece o enzimin optimum sıcaklığıdır. Ancak sıcaklık belli bir dereceye ulaştıktan sonra enzim , aktivitesini yitirmeye başlar. Bunun nedeni enzimlerin protein yapısında bulunması ve belli sıcaklıklarda proteinlerin denatüre olmasıdır. Yüksek sıcaklıklarda enzimlerin aktivitelerini kaybetmelerine, enzimlerin ısıl yolla inaktivasyonu denir.
Belli bileşikler enzimleri dönüşsüz (irreversible) olarak bloke ederler ve böylece enzimden beklenen etki sona erer. Bazı bileşikler ise, enzimleri sadece dönüşlü (reversible) olarak engellerler. Dönüşlü engelleme, “kompetitif” veya “kompetitif olmayan” nitelikte olabilir.
Bazı inorganik iyonlar (klorürler) bazı enzimleri aktive etmektedir. Buna karşın başta ağır metal iyonları olmak üzere proteinleri çökelten maddeler, enzimleri kimyasal yolla inaktivite etmektedirler.
Bir enzimin katalize ettiği bir reaksiyon, herhangi bir gıdada kalite açısından olumlu bulunurken, başka bir gıdada olumsuz olarak kabul edilebilir ve bu nedenle istenmeyebilir.
ENZİMLERİN SINIFLANDIRILMASI
Doğada: bitkilerde, hayvanlarda ve mikroorganizmalarda adeta sayısız enzim bulunmaktadır. Bitkisel dokulardaki metabolik olaylarda, yapıları ve fonksiyonları farklı yaklaşık 200 enzimin rol aldığı ileri sürülmektedir.
Uluslararası Biyokimya Birliği Enzim komisyonunca yapılmış olan uluslararası sınıflandırmaya göre enzimler; 1.oksidoredüktazlar, 2. transferazlar, 3. hidrolazlar, 4. Liyazlar, 5.izomerazlar, 6.ligazlar.olmak üzere 6 guruba ayrılmıştır. Enzimlerin isimlendirilip sınıflandırılması belli bir sistem içerisinde yapılmaktadır. Buna göre, her enzime dört gurup rakamla gösterilen bir kod numarası verilmiştir. Bu numaraların başında”enzim kodu” ifadesinin kısaltılmış şekli olan”EC” harfleri yer alır. Bunu izleyen her rakam bir nokta ile ayrılmaktadır. İlk rakam enzimlerin yukarıda verilen guruplardan hangisine ait olduğunu, ikinci rakam enzimin etki ettiği donor substratı, üçüncü rakam enzimin kullandığı akseptrör molekülü ve dördüncü rakam ise enzimin sıra numarasını gösterir. Enzimlerin bu şekilde bir kod numarası ile gösterilmeleri yanında, her enzimin sistematik bir ismi de vardır. Örneğin 3.2.1.15 numaralı enzimin sistematik ismi; “poly-(1-4) α–D-galactosiduronate: glycanohydrolese” dır. Bu enzimin pratik ismi endopoligalakturonaz’dır.
Sistematik adlandırma şu şekilde yapılır: Buna göre öncelikle enzimin kullandığı substratlar birbirinden ” : ”işareti kullanılarak ayrılmak suretiyle yazılır. Daha sonra enzimin 6 alt guruptan hangisine ait olduğu bu ifadenin sonuna “-ase” eki getirmek suretiyle belirtilir. Eğer enzimin katalize ettiği özel bir reaksiyon varsa bu parantez içerisinde ayrıca belirtilir. Örneğin; “sacrosine:oxygen oxidoreductase (demethylating)” gibi.
Şunu ayrıca vurgulamak gerekir ki, enzimlerin uluslar arası isimlendirilip-numaralandırma sistematiği zaman içinde değişmekte ve yenilenmektedir. Örneğin 1989 ‘da yapılan değişikle polifenol oksidazlardan “monofenol:monooksigenaz (tyrosinaz)” 1.14.18.1, “difenol oksidaz (kateşol oksidaz, difenol oksijen oksidoredüktaz)” 1.10.3.2, “ laktaz ise 1.10.3.1 kodu ile anılmaya başlanmıştır. Bunlar eski kod numaralarından farklıdır. Bu nedenle çeşitli kaynaklarda bazen aynı enzim farklı kod numaralarıyla gösterilmektedir.
1. Oksidoredüktazlar :
2. transferazlar:
3. hidrolazlar:
4. Liyazlar:
5.izomerazlar:
6.ligazlar:
BİLEŞİM
Çeşitlerin ana bileşim öğeleri, genel olarak gerek nitelik ve gerekse nicelik bakımından belirli sınırlarda oynarsa da, daha az miktarda bulunan minör kompenetler denen unsurların bazıları, büyük sınırlarda değişmektedir. İşte bu nedenle bir ürünün tüm dünya için geçerli olabilecek bir bileşim tablosunu ortaya koymak olanaksızdır.
Aynı çeşitlerde dahi görülen bu bileşim farklılığı üzerine, ürünün yetiştirildiği yörenin ekolojik koşulları özellikle toprak niteliği, varyete, yetiştirme tekniği ve kültürel önlemler, olgunluk düzeyi, taşıma ve depolama gibi sayısız faktörler etkili bulunmaktadır. Bütün bu nedenlerle, çeşitlerin ve bunların işlenmesiyle elde edilen ürünlerin bileşimleri, değişik kaynaklarda çoğu kez farklılık vermektedir. Bu farklılık bir yanlışlık sonucu olmayıp, doğanın kendine özgü bir davranışının bir sonucudur. Ancak üzümlerde %........ su, %...... azotlu maddeler, %...... yağ, %...... karbonhidrat ve % ...........Mineral madde bulunduğu şeklinde bir genelleme yapılabilir.
Çeşitlerin bileşimi değişik faktörlere bağlı olarak belirli bir değişiklik gösterirse, bunlardan elde edilen ürünlerin bileşimleri de çok farklıdır. Çünkü çeşitlerin bileşimi hasatla beraber değişmeye başlar. İşlemler sırasındada çok önemli değişmeler olur. Bu nedenle işlenme sonucu: ürünün bileşimi, elde edildiği ürünün bileşimine benzemez.
(xxxxx): Bir gıdanın bileşiminde yer alan her hangi bir maddenin oranının yüksek olması, o gıdanın beslenme öğesi açısından üstün nitelikte olduğunun her zaman kanıtı olamaz.
Bilindiği gibi gıda ile alınan diğer bazı bileşikler, bazı beslenme öğelerinin biyolojik elverişliliğini azaltmaktadır. Bu şekilde fonksiyon olan maddelerden birisi “fitat”’tır. Fitat birçok elementi kuvvetle bağlar. Parçalanmamış fitatın sindirim sisteminde bulunması, Ca++, Mn++ ve Fe++ gibi bazı temel katyonların biyolojik elverişliliğini azaltmaktadır.
Üzümde azotlu bileşiklerin miktarı çok düşüktür. Genellikle % 1’in altındadır. Presten alınan üzüm suyunun içerdiği toplam polimerler içinde yüksek moleküllü azotlu bileşikler çok az bir yer tutar. Buna rağmen sonradan proteinin neden olduğu önemli bulanma sorunuyla karşılaşılmaktadır.
Proteinler genel pH sınırında (pH 3.5-4.0) pozitif yüklüdür. Protein molekülleri negatif bir yüklü bir kolloid olan pektin kılıfı tarafından sarılmıştır. Pektin kılıfını, pektinaz enzimi parçalar ancak bundan sonra proteinlerin uzaklaştırılması gerçekleşir. Bu kılıftan kurtulan pozitif yüklü protein molekülleri, diğer negatif yüklü parçacıklarla floklaşmaya başlar veya bir durultma yardımcı maddesi olan bentonit tarafından absorbe edilerek uzaklaştırılır.
Yağışın az olduğu yıllarda, ürünlerde protein miktarı artar. Buna karşın aynı koşullarda asit miktarı azalır. PH derecesi yükselir. Kurak geçen yıllarda üzün suyunun pH değeri, izoelektrik oktasına doğru yükselir. Bu yüzden artmış olan protein miktarına bağlı olarak, daha fazla bir sonradan bulanma sorunu ortaya çıkmaktadır.
DURULTMA VE AŞAMALARI
Durultma kendi içinde depektinizasyon ve berraklaştırma olmak üzere iki aşamalı bir işlemdir.
Depektinizasyon
Durultmanın birinci fazı olan bu işlemde, durultma tanklarına alınan üzüm suyuna pektolitik enzim eklenerek koruyucu kolloit olan pektin parçalanır. Bu işlem sonunda, görünüşte bir farklılık sezilmez. Ancak, vizkozite düşmüş bulanık unsurları destablize olmuştur. Pektinin parçalanmasıyla, negatif yüklü pektin kılıfından kurtulan pozitif yüklü proteinler, artık flok yapabilme niteliği kazanmıştır.
Depektinizasyon uygulamasıyla, kolloitler parçalandığı için vizkozitenin düşmesine bağlı olarak filitrasyon kolaylaşır. Ve ekonomik bir filitrasyon mümkün hale gelir.
Pektinin, pektolitik enzimlerce deesterifiye edilmesiyle oluşan galakturonik asit gurupları, suspansiyon halindeki parçacıkların flokulasyonuna yardımcı olur. Ayrıca kullanılan enzim preparatındaki arabanoz gibi sekunder aktiviteler yardımıyla sonradan bulanmalar gibi sorunlar engellenerek, uzun süre stablite elde edilir.
Depektinizasyonda kullanılması gereken enzim miktarı, o preperatı üreten firmalarca önerilmekte ve teknik bilgiler broşürlerde yer almaktadır. Ancak hammaddenin niteliklerine ve işleme koşullarına göre optimum enzim dozajının saptanması gerekebilir. Kullanılacak enzim miktarı üzerine, meyvenin bileşimide önemli bir etkiye sahiptir. Örneğin hammaddede pektinin fazla olması, fazla miktarda asit içeriği ve pH derecesinin 2.3-3.0 civarında olması durumunda enzim aktivitesi düşer ve enzim yavaş yavaş inaktive olur. Uygulama sıcaklığı yükseldikçe inaktivasyon bu koşullarda daha da hızlanır. Fenolik bileşiklerin önemli bir kısmı ve piğmentler “tanen “ etkisine sahip olduklarından yani; proteinleri çöktürebildiklerinden, enzimlerin aktivitelerini bloke edebilmektedirler. Bütün bunlar daha fazla enzim kullanma gereğini ortaya koymaktadır.
Enzim dozajını hesaplama: üzüm suyu 5 ayrı silindire eşit olarak 100 ml veya 250 ml dağıtılır. Çalışma sıcaklığına ayarlanmış bir su banyosuna yerleştirilen bu 5 örnek üzerine, artan miktarda enzim eklenir ve karıştırılır. Su banyosunda sabit sıcaklıkta tutulan bu üzüm suyundan, 15 dakika aralıklarla, kısa sureli bir karıştırma uyguladıktan sonra 5’er ml örnek alınarak alkol testi uygulanır. Alkol test sonuçları bir grafiğe işlenir. Grafiğin ordinatına süreler, apsise ise enzim dozajı ml/ 1000 ml bazına çevrilerek kaydedilir. Sonuç grafikte bir hat şekline getirilmekle süreye göre hangi dozajı uygun olacağı saptanır. Örnek şekilde verilen sonuçlara göre 50 0C’de, 4 ml/1000 L enzim dozajı kullanılınca 1 saat sonunda, 6 ml/1000 l dozajında ise 45 dakika sonunda depektinizasyonun tamamlanabileceği anlaşılmaktadır.
Süre dakika
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2 4 6 8 10
Dozaj /ml enzim/ 1000 ml üzüm suyu)
Şekil : enzim dojzajının belirlenmesi (50 0C)
+ Alkol testi pozitif ( Pektin parçalanmamış)
0 Alkol testi kuşkulu sonuç vermiş
- Alkol testi negatif (Pektin parçalanmış)
İster ön denemeyle saptanan değerlerden yararlanılarak, ister üretici firmanın önerilerinden hareketle olsun, eklenen enzimlerle yürütülen depektinizasyon süresince belli aralıklarla alkol testi uygulanır. Test sonucuna göre, pektinin tam olarak parçalandığı saptanınca, durultmanın ikinci aşaması olan, berraklaştırma işlemine geçilir.
BERRAKLAŞTIRMA
Depektinizasyondan sonraki aşama, berraklaştırmadır. Bu amaç için ön denemeyle dozajları saptanmış miktarlarda durultma yardımcı maddeleri kullanılır. Durultmanın bu aşamasında floklaşma gerçekleşir. Floklaşma, kolloidal çözünmüş unsurların iri agregatlar halinde kümeleşip toplanması demektir.
Bir sıvı içinde bulunan ve aynı tür elektriksel yükü taşıyan kolloitlerin üzerine, zıt yüklü bir kolloit eklenince, kolloit parçacıkların yükleri giderildiği için, daha önce aynı yükü içermeleri nedeniyle birbirlerini iten ve bu yüzden askıda kalan parçacıklar bu defa floklar halinde çökmeye başlar. Bu olay bir tür koagülasyondur. Bu şekilde oluşan aglomerotlar (iri yumakçıklar) artık kolaylıkla çökebilir ve hatta koşullara göre bazen yüzebilir. nitelik kazanır. Oluşan floklar, sıvı içinde suspansiyon halindeki bulanıklık parçacıklarını da içine alarak hızla çöker. Böylece daha önce mekanik yolla ayrılamayan unsurların, sedimasyon veya filitrasyon gibi bir uygulamayla ayrılabilir bir nitelik kazanır.
Durultmada, jelatin, kizelsol, bentonit gibi bazı yardımcı bileşikler kullanılır. Bunlar suda çözünmüş kolloit nitelikli maddelerdir. Kizelsol ile bentonit negatif yük taşırlar. Jelatin ise pozitif yüklüdür. Üzüm suyunda bulunan ve bulanıklık sorunu yaratan fenolik bileşikler negatif, proteinler ise pozitif yüklüdür. Bütün bunlar dikkate alınarak uygun miktar, uygun kombinasyon ve uygun koşullarda eklenen durultma yardımcı maddeleri ile berraklaştırma gerçekleştirilir.
Durultmada, her bir çözeltinin eklenmesinden sonra sıvı tam ve usulüne göre karıştırılarak eklentinin her tarafa eşit düzeyde dağılmasını sağlamak gerekmektedir. Bundan sonra sıvı bir daha karıştırılmaz. Oluşan flokların parçalanmaksızın tortu halinde çökmesi beklenir. Buna karşın, daha önceki aşamada uygulanan depektinizasyon sırasında veya sonunda sıvının karıştırılmasının bir sakıncası yoktur.
Berraklaştırmada bentonit kullanılacaksa, jelatinden önce bentonit eklenmelidir. Bunlara göre yardımcı maddelerin eklenme şekli; önce bentonit, sonra jelatin ve kizelsol sırasıyla yapılmalıdır.
Depektinizasyonu kapsayan tüm durultma işlemi üzerine; sıcaklık, viskozite, pH, sıvının yoğunluğu durultma maddelerinin dozaj düzeyleri ve eklenme sırası, durultma tankı boyutları, karıştırma işlemi ve temposu gibi çok sayıda faktör etkili bulunmaktadır.
JELATİN
Jelatin: peptit bağ ile bağlanmış amino asitlerin oluşturduğu uzun zincirli bir proteindir. Peptit zincirinde yer alan temel amino asit prolindir. Zincirlerin hemen hemen yan dalları bulunmaz. Buna göre jelatin saf bir azotlu maddedir.
Jelatin, sığır, koyun deri ve kıkırdak dokularından üretilir. Jelatin üretiminde ham maddenin hidrolizinde uygulanan işlemlere göre, A tipi jelatin ve B tipi jelatin olmak uzere iki farklı jelatin vardır.
A tipi jelatin, hammaddenin hidrolizasyonunun asit ile yapılmasıyla elde edilir. Bu tip jelatinin izoelektrik noktası pH 7.0-9.0 arasındadır. Proteinler ortamın pH derecesine göre ya pozitif veya negatif yük kazanır. Ancak ham protein kendine özgü bir pH derecesinde, pozitif ve negatif yükü birlikte ve eşit olarak taşır. Dışarıya karşı nötr olarak davranır. İşte bu pH derecesi o proteinin izoelektrik noktasıdır. Bu pH derecesinde proteinler kendine özgü bir çok özellik kazanır. A tipi jelatinin izoelektirik noktası pH 8.5-9.0 olduğuna ve izoelektrik noktası altında pozitif yük kazandığına göre pH derecesi düştükçe gittikçe artan miktarda pozitif yük kazanmaktadır. Ph 30-4.0 arasında ise yoğun olarak pozitif yük taşır.
B tipi jelatin, hammaddeye bir baz olan kalsiyum hidroksit eklendikten sonra 3-4 ay gibi uzun süren bir bazik hidroliz uygulamasıyla üretilmektedir. B tipi jelatinin izoelektrik noktası 4.4-5.0 arasındadır. Şu halde B tipi jelatin, ancak bu pH derecesinin( 4.4-5.0) altında pozitif yük kazanmaya başlar.
Jelatinin izoelektrik noktasındaki pH derecesi ile ortamın pH derecesi arasındaki fark büyüdükçe, jelatinin pozitif yükü arttığından, A tipi, B tipi jelatine göre ortamda daha fazla pozitif yüklüdür. Bu nedenle durultmada A tipi tercih edilir. Hammaddenin hidralizasyonu hangi yolla yapılmış olursa olsun jelatin üretiminde hidrolizasyon sonunda sırası ile; ekstraksiyon, arıtma, konsantrasyon, kurutma ve öğütme işlemleri uygulanır. Toz ve küçük granüller halinde üretilmiş jelatin polietilen folye torbalarda, ağızları kesinlikle kapatılmış olarak, koku veren maddelerden uzak ve nemsiz, kuru bir ortamda depolanmalıdır. Bu koşullarda saklanması halinde sınırsız süre dayanıklıdır. Jelatinin izoelektirik noktasına ek olarak diğer bir özelliği de Bloom sayısıdır. Blom sayısı jelatinin sertliğini belirten bir değerdir. Bloom sayısından o jelatinin molekülü hakkında bir bilgi edinilebilmektedir. Durultmada önemli olan jelatinin molekül ağırlığıdır. Jelatinin molekül ağırlığı fraksiyona göre 20000-200000 dalton arasında değişebilir.
Durultmada boom sayısı 80-100 olan, yani orta düzeyde Bloom sayılı jelatinle en iyi sonucun alındığı saptanmıştır. Bu özellikteki jelatin ekstrem düşük ve ekstrem yüksek blom sayılı jelatinlerin karıştırılmasıyla elde edilmiş olmamalıdır. Eğer durultmada ekstrem blom sayılı karışımlarla elde edilen 80-100 bloom sayılı jelatin kullanılırsa sonradan bulanma sorunları ortaya çıkabilir. Bu nedenle bloom sayısının, sadece 80-100 arasında değişen jelatin jelatin fraksiyonlarının karışımıyla elde edilmiş olmasına özen gösterilerek durultma yapılmalıdır.
Jelatin durultulacak ortama çözelti olarak eklenir. Ortamın pH sınırında pozitif yük kazanarak, karşılaştığı negatif yüklü fenolik bileşiklerin yükünü yok eder ve bunlarla agregasyonlara gire, yani floklar oluşturur. Bu floklar çökelirken, diğer bulanık unsurları da beraberinde aşağı doğru sürüklerler. Böylece durultma gerçekleşir. Ortam filtre için iyi bir nitelik kazanır. Jelatin, sonradan bulanmaya neden olan bir kısım reaktif fenolik bileşikleri de uzaklaştırdığından ortama berraklık stabiliteside sağlamış olduğu görülür.
Jelatin, aşırı buruk, ve acı tat veren bazı fenolik maddelerin uzaklaştırılması sonucu tat üzerinde lezzet düzenleme ve yumuşatma etkisi yapmaktadır.
Bazı fenolik maddeler zamanla oksidasyona uğrayarak renk esmerleşmesine neden olmaktadır. Jelatin işte bu tip fenolik maddeleri uzaklaştırmaktadır. Ayrıca durultmadan önce fenoliklerin neden olduğu oksidasyon varsa, jelatin uygulamasıyla esmerleşmiş renk biraz açılıp düzelmektedir.
Jelatin, durultma ortamına % 5-10’luk bir çözelti olarak eklenir. Durulmanın başarısı için jelatin iyi bir şekilde çözünmüş olmalıdır.
Jelatini çözme: 1 kg jelatin, ortam sıcaklığında 5 litre suya dikkatle karıştırılarak eklenir. Yarım saat şişmeye bırakılır. Bu süre sonunda 5 litre yaklaşık 95 0C’deki su, şişmiş jelatine karıştırılarak eklenir ve jelatinin tam olarak çözünmesi sağlanır. Böylece % 10 jelatin içeren ılık çözelti, bu haldeyken durultulacak ortama eklenir.
Durultmada eklenecek jelatin miktarı bir ön denemeyle belirlenmelidir. Ön deneme; tüplere, 1000 ml numune konur. Üzerine, sıra ile artan miktarda jelatin ilave edilir. 15-20 dakika sonra berraklık, tortu niteliği, tortunun oturma hızı gibi hususlar göz önüne alınarak en iyi dojaj belirlenir.
1 litre numune için % 10’luk jelatin çözeltisinden kullanılmış her 1 ml çözelti, o numunenin durultulmasında 100 litre için 10 g jelatinin kullanılması gerektiğini gösterir. Kullanılacak jelatin çözeltisi, enfeksiyonlara maruz kalmaması için her zaman taze olarak hazırlanmalıdır.
MAYŞENİN ENZİMATİK FERMANTASYONU
Mayşenin enzimatik fermantasyonu, yaklaşık 50 0C’ye kadar soğutulan mayşeye pektolitik enzim ilavesiyle ve bu sıcaklıkta 1-2 saat beklemesiyle yapılır. Bu amaçla 50 0C ye kadar soğutulan mayşe, enzimatik fermantasyon tanklarına doldurulurken, belli oranda pektolitik enzim doze edilir. Pektolitik enzimler dokudaki pektini parçalar. Bu suretle bir taraftan randıman artarken diğer taraftan parçalanan hücrelerdeki renk maddeleri meyve suyuna geçerek daha koyu renkli meyve suyu elde edilir. Mayşe fermantasyonunda “ mayşe enzimleri”, durultmada “ durultma enzimleri “ kullanılmaktadır.
PRESLEME
Presleme, mayşe katı ve sıvı fazı birbirinden basınç uygulayarak ayırmaktır. Ancak preslemede, basınç tek faktör değildir. Preslemede diğer faktörler dikkate alınmazsa, yüksek basınç uygulansa bile, istenen miktarda ve nitelikte meyve suyu elde edilemez. Bu faktörlerin başında, preslenecek mayşenin süngerimsi bir yapıda olması ve bu yapının preslemede uzun süre bozulmaması gelir.
Mayşenin süngerimsi yapısının uzun süre korunması preslemede uygulanan basınç programı ile sağlanır. Nitekim presleme başlangıcında basıncın küçük düzeyde tutularak, daha sonra yavaş yavaş artırılması bu hususta en etkili bir faktördür. Buna karşın daha presleme başlangıcında, birden yüksek bir basınç uygulanırsa, mayşenin yapısı bozularak, meyve suyunun dışarı sızmakta olduğu, mayşe içindeki kanallar kapanmakta ve randıman düşmektedir. Buna göre; mayşenin preslenmesinde, uygulanacak en yüksek basınçla, bu basınca erişim süresi dikkatle seçilmelidir. Preste maksimum basıca ulaşıldıktan sonra, bu basınçta bir süre beklenir. Böylece basınç uygulanan tüm süreye, presleme süresi denir.
Preslemede diğer önemli bir faktör, meyve suyu viskozitesidir. Meyve suyu viskozitesi düştükçe, presleme kolaylaşır ve randıman yükselir. Nitekim mayşeye enzim ilavesiyle meyve suyu viskozitesi düşürülmekte ve böylece zor preslenen meyveler daha kolay preslenmektedir. Viskoziteyi düşüren diğer bir etkende ise sıcaklık derecesidir. Bu yüzden mayşenin sıcaklık derecesi yükseldikçe, meyve suyu daha kolay çıkar. Ancak sıcaklık derecesinin bu olumlu etkisi belli bir sınıra kadar geçerlidir. Daha yüksek sıcaklıklarda, bir taraftan mayşe strüktürü bozulurken, diğer taraftan meyve suyuna daha fazla pektin geçtiğinde viskozite yükselir. Isıtılmış mayşelerde presleme niteliğinin kısmen kaybı bu nedenledir.
Mayşenin preslenmesinde başka bir faktör, meyve suyunun mayşe içinde katettiği yoldur. Bu yol ne kadar kısalırsa, presleme süresi o kadar düşmekte ve randıman artmaktadır. Başka bir deyişle, preslenen maddenin tabaka kalınlığı, meyve suyu akışına önemli derecede etki eder.
PRESLER
Meyvelerin preslenmesinde çok çeşitli presler geliştirilmiştir. Çalışma ilkelerine ve yapılarına göre farklı şekillerde sınıflandırılırlar. Presler çalışma şekillerine göre kontinü ve diskontinü olarak ikiye ayrılır. Preslerin seçimi ve değerlendirilmesinde bazı kavramların bilinmesi önemlidir.
Meyve suyu çıkış özgür alanı: Meyve suyu çıkış yüzey alanının, preste preslenmekte olan mayşe hacmine oranın, “meyve suyu çıkış özgür alanı” denir.
Φ = F / V0
Φ = Meyve suyu çıkış özgül alanı, m2/ m3
F = Toplam meyve suyu çıkış yüzey alanı, 2m
V0 = Preslenen madde hacmi, 3m
Meyve suyu çıkış özgül alanı Φ arttıkça, presleme daha kolay, süratli ve başarılı olur.
Effektif pres basıncı: Preslenen mayşe üzerine uygulanan etkili basınca effektif pres basıncı denir. Bu basınç zamana göre değişerek maksimum bir değere erişir Modern preslerde maksimum efektif basınç 25-30 kg/cm2 ye kadar yükselmektedir.
Presleme periyodun da mayşenin karıştırılma olanağı: Bazı pres tiplerinde, presleme işleminde basınç kaldırılarak mayşenin gevşetilip karıştırılması ve sonra tekrar preslemeye devam edilmesi olanağı mevcuttur. Mayşenin bu şekilde zaman zaman karıştırılması, preslemenin daha etkili yapılmasını ve randımanın yükselmesini sağlamaktadır. Ancak, mayşenin karıştırılmasının ve onun hava ile fazla temas ederek oksidatif renk değişmesine neden olması ve ayrıca durultulması zor bir meyve suyu alınması gibi olumsuz etkileri de gözden uzak tutulmamalıdır. Gerçekten, karıştırmayan mayşeden meyve suyu, parçacıklar arasındaki kanallardan adeta süzülerek çıkar. Ancak mayşenin karıştırılması sonucu, bu kanallar bozulur ve süzme etkisi kaybolur. Böylece daha bulanı ve durultulması güç meyve suyu alınır.
Presin Kontinü veya Diskontünü Çalışması: Meyve suyu üretiminde her iki tip preste hammaddeye ve ürüne göre kullanılmaktadır.
Preslemede İşçilik ve Presin Temizlik ve Bakım kolaylığı: Bazı preslerin çalıştırılmasında bir kişi yeterli olduğu halde, bazılarında 5-6 kişiye gereksinim bulunmaktadır. Bunun gibi bazı preslerin etkili bir temizliği mümkün kılacak tarzda yapılmış olmalarına karşın, bazılarının temizliği fazla zaman ve emek ister. Preslerin bir enfeksiyon yuvası haline gelmemeleri için sık sık temizlenmeleri gözden uzak tutulmamalıdır. Buna göre, temizlik kolaylığı pres seçiminde önemli bir ölçüttür.
Diskontinü Presler
-Dik sepetli presler
-Yatık sepetli presler( Horizantal presler): Zincirli ve havalı presler.
-Paketli presler
Kontünü presler
-Vidalı presler
-Bantlı presler
Presleme İle İlgili Bazı İşlemler
Daha önce değinildiği gibi, randıman üzerine etkili tek faktör basınç değildir. Bunun kadar önemli olan husus mayşenin strüktürüdür. Mayşe öyle bir yapıda olmalıdır ki, bütün presleme devamınca meyve suyu, mayşe parçacıkları arasında oluşan kanallardan sızarak kolaylıkla dışarı çıkabilsin. Mayşeye istenilen özellikte strüktürün kazandırılamadığı durumlarda, Pres yardımcı maddeleri kullanılabilir. Ballıca yardımcı maddeler;filtre kağıdı parçacıkları, temizlenmiş odun talaşı, testere tozu, rende artığı ve temizlenmiş pirinç kapçığıdır. Ancak adı geçen bu maddelerin meyve suyunun lezzet, aroma, renk ve diğer niteliklerine kesinlikle etkide bulunmamaları, meyve suyuna yabancı maddeler vermemeleri ve nihayet meyve suyunu emmemeleri zorunludur. Bu nedenle pres yardımcı maddelerinin kullanılmaları son derecede itina ister ve esasen yaygın olarak kullanılmamaktadır.
Diğer taraftan, meyvelerin değirmenlerde kıyılarak mayşe haline getirilmesi sırasında, önemli oranda meyve suyu srbest hale gelir. Mayşedeki bu serbest meyve suyu, herhangi bir yolla ayrıldıktan sonra geri kalan mayşe preslenirse, bir taraftan pres kapasitesi yükselir ve işlem masrafları azalırken, diğer taraftan mayşe daha iyi presleme niteliği kazanmış olur.
Mayşedeki meyve suyunun ayrılmasında en yaygın uygulama, damlatma tanklarından yararlanılmasıdır. Mayşe tanka doldurulur ve 1-2 saat beklenir. Eğer mayşe fermantasyonu yapılacaksa, mayşe doldurulurken içerisine enzim doze edilerek, tanktan aynı zamanda mayşe enzimatik fermantasyonu olarak da yararlanılır. Bekleme süresince, tanktaki serbest kalan meyve suyu alttan alınarak, bundan sonraki işleme verilir. Tankta kalan suyu kısmen alınmış olan mayşe ise prese alınır.
DURULTMA
Herhangi bir meyve preslenince, presten alınan meyve suyu bulanıktır. Bulanıklk derecesi ve niteliği, meyve çeşidine, meyvenin taze ve beklemiş oluşuna, presleme öncesi uygulanan işlemlere ve kullanılan pres tipine az veya çok bağlıdır. Mayşenin ısıtılması, ve mayşenin çok ince kıyılması da presten elde edilecek meyve suyunun daha bulanık olmasına neden olmaktadır.
Aslında bulanık meyve suyu, doğrudan doğruya pres edilince berrak meyve suyu elde edilir. Ancak bu durumda kolloit parçacıkları filtreyi çabuk tıkar ve ekonomik olmaz. Bu şekilde elde edilen meyve suyu zamanla tekrar bulanmaktadır. Bunun gibi, sadece filitrasyon uygulamasıyla berraklaştırılmış meyve sularında, pektin uzaklaştırılamadığından, bunların konsantre edilmelerine olanakta yoktur. Çünkü pektin içeren meyve suları konsantre edilince jel oluşur.
Şu halde durultmada amaç; meyve sularına, onları ekonomik bir şekilde, kolayca ve süratle filitrasyonunu sağlayacak bir nitelik kazandırmak, sonradan bulanmayı önleyecek tüm önlemleri almak ve bu arada pektini parçalayarak konsantre edilmeleri halinde jel oluşturmalarını önlemektir.
Durultma işlemleri meyve suyu üretiminin en zor ve karışık aşamasıdır. Başarılı bir durultma, sadece berrak ve stabil bir meyve suyu elde edilmesini sağlamaz aynı zamanda fabrikanın iş akımındaki tıkanmaları önler ve daha az filtrasyon masrafı çıkarır. Bu nedenlerden dolayı durultmanın teorik ve uygulama ilkeleri önemlidir.
Bulanıklık Nedenleri ve Durultmanın Mekanizması
Presten elde edilen meyve suyu içerisinde, çeşitli irilikte meyve parçaları, lifimsi parçacıklar, hücre ve hücre parçacıkları bulunur. Bunlar kaba disper halinde meyve suyu içerisinde dağılmışlardır. Meyve suyunu bulanık gösteren esas unsurlar bunlardır. Bu parçacıklar çökerek tabanda toplanma eğilimindedirler. Ne var ki, meyve suyunda bulunan çeşitli kolloidal maddeler bunların çöküp ayrılmasını engelleyerek, bulanıklığa neden olan parçacıkları askıda tutarlar. Buna göre presten gelen meyve suyu, kolloit polidispers bir sistem oluşturmuştur. Gerçekten, çoğunlukla (-) elektrik yüklü olan ve çoğu, etraflarında bir su mantosu taşıyan meyve suyu kolloitleri, birbirlerini itmeleri yüzünden çökemedikleri gibi, disper haldeki diğer parçacıkların etrafını sararak onlara da (-) elektrik yükü kazandırmak, çökmelerini önlerler.
Meyve suyunda (-) elektrik yükü taşıyan kolloitlerin başında pektin ve polifenoller gelir. Ancak termolabi bazı proteinler (+) elektrik yük taşır. Eğer meyve suyuna (+) elektrik yük taşıyan bir kolloid ilave edilirse, (-) yük taşıyan kolloidlerin çoğunun yükleri ortadan kalkarak çökelirler. Nitekim jelatin, hakim olan pH derecelerinde (+) yüklü olduğundan, meyve suyuna ilave edilince, kolloid maddelerinin yüklerinin nötralize olduğu ve çökme eğilimi kazandığı görülür. Ancak, pektin molekülleri, etraflarında kuvvetle su tutuklarından bunların, ortama (+) yüklü kolloid madde ilave edilmesiyle çökmeleri olanaksızdır. Yine bu nedenle pektin, ortama ilave edilmiş (+) yüklü kolloitlerce, yükleri nötralize olmuş ve çökme eğilimi kazanmış diğer kolloid maddelerin çökmesinde önlemektedir. Şu halde durultma sorunu başta, ortamda bulunan pektin moleküllerinin parçalanarak kolloidal niteliğinin ortadan kaldırılmasıyla ilgili bir sorundur.
Pektin moleküllerinin parçalanması, meyve suyuna pektolitik enzim ilavesi ve bir süre beklenmesiyle sağlanır. Durultmanın bu aşamasına”depektinizasyon” denir. Depektinizsyon tamamlandıktan sonra, kolloidlerin uzaklaştırılmasında bir sorun kalmaz. Bu işten sonra meyve suyuna, jelatin ilave edilince, (-) yüklü kolloitler çökerler. Jelatinin bu elektrostatik etkisi yanında, çökmeyi hızlandırıcı bir etkisi de vardır. Buna göre jelatin, meyve suyundaki polifenollerle suda çözünmeyen yumakçıklar şeklinde tabana doğru çöken kompleks bir bileşik oluşturur. Böylece meyve suyunda kuvvetli bir tortu belirir ve tortu tabana doğru otururken, bulanıklık veren kaba dispers parçacıkları da beraberinde sürükleyip götürür ve üste ise berrak bir meyve suyu kalır. İşte depektinizasyon aşamasından sonra jelatin ilavesiyle meyve suyunun, bulanıklık unsurlarından arındırılması işlemine berraklaştırma denir.
Depektinizsayon işleminden sonra, berraklaştırılan meyve sularında sonradan şişede bir bulanma görülebilir. Bu bulanmaya sonradan bulanma denir. Bunun birçok nedenleri vardır. Bunlardan birisi iki veya çok değerli metal iyonlarının(Ca, Al, Fe, SN, Cu gibi) küçük moleküllü bileşikler arasında köprü görevi yaparak onların daha iri moleküllere dönüşmesine neden olması ve böylece tortu oluşturmasıdır. Örneğin tam olarak parçalanmamış küçük pektin maddeleri zamanla bu yolla çökelti yapan iri parçacıklara dönüşür. Bunun gibi çok değerli metal iyonları ve özellikle Fe ve Sn, polifenollerle suda çözünmeyen ve “Chelate” denen bileşiklere dönüşür. Aynı şekilde, proteinler – fenolik asitler, tanen-nişasta, polifenoller-nişasta, pektin-polifenoller, ağır metaller-polifenoller-proteinler arasında reaksiyonlar oluşarak sonradan bulanmalar belirebilir.
Bazı testlerle nedeni saptanabilen bu sonradan bulanma olayları daha durultma işleminde alınacak önlemlerle engellenir.
DURULTMA YÖNTEMLERİ
Meyve suyu endüstrisinde bugün sadece enzimatik durultma yöntemi uygulanmaktadır. Bu yöntemin esası önce pektinin parçalanması ve ardından kolloidleri çöktürmek üzere jelatin ilavesiyle berraklaştırma yapılmaktadır. Bu yüzden bu yönteme enzim-jelatin durultmasıda denilmektedir. Bunun yanında bazı durultma yöntemleri de vardır. Ancak, enzimatik durultmanı dışında kalan , bu yöntemler geniş çapta üretimde uygulama olanağı bulamamaktadırlar.
Isı Uygulamasıyla Durulrma
Bulanık meyve suları 70-80 0C civarına kadar ısıtıldıktan sonra geri soğutulunca bazı kolloidler çökerler. Özellikle bazı proteinler denature olurlar. Bu yolla meyve suyunda kısmi bir durulma belirir. Bu da berrak meyve suyu üretimi için yeterli olmamaktadır. Bugün, zaten berrak meyve suyu üretiminin çeşitli aşamalarında, ısıtma işlemi uygulanmaktadır.
Soğukta Durultma
Sıcağın etkisi gibi soğuğunda meyve sularındaki bazı maddelerin çökmesi üzerine etkisi bulunmaktadır. Örneğin soğuğun etkisi en yaygın olarak üzüm sularında, şaraptaşının uzaklaştırılması amacıyla kullanılmaktadır. Bunun için, üzüm suları –1, +2 0C lerde bir süre depo edilerek, şaraptaşı önemli ölçüde çöktürülerek ayrılmaktadır.
Tanen –Jelatin Durultması
Bu yöntemin ilkesi, durultulacak meyve suyuna önce tanen sonra jelatin çözeltisi ilave edilir. İlave edilecek tanen ve jelatin miktarları bir ön denemeyle saptanır. Bu amaçla % 0.1 tanen ve % 0.1 Jelatin çözeltileri hazırlanıp, ölçü silindirleri içindeki 1 litrelik meyve sularının her birine pipetle önce sabit miktarda tanen ve sonra artan miktarda jelatin çözeltisi ilave edilir. İkinci seri denemede, artan miktarda tanen ve sabit miktarda jelatin ilave edilir. Bu denemede iyi bir durultmanın belirdiği bir sonuca ulaşılır. Buradan esas durultma için gerekli olan jelatin ve tanen miktarı hesaplanır. Bu yöntemde, fazla miktarda pektin içeren meyve sularında, pektinin stabilize edici etkisi yüzünden tam durulma sağlanamaz. Bu yöntemde pektine dokunulmadığından, durulmuş meyve suyunda pektin olduğu gibi kalmakta ve böyle bir meyve suyunun filtrasyonu mümkün olmamaktadır. Yine aynı nedenlerle bu şekilde durultulmuş meyve sularında, sonradan bulanmalar beklenebilir. Buna karşın depektinizasyondan sonra uygulanacak bir tanen-jelatin durultması, son derece başarılı sonuç verir. Depektinizasyondan sonra, tanen uygulamaksızın, jelatin durultmasıylada mükemmellikte bir berraklaşma sağlanabilir.
Enzimatik Durultma
Bu yöntem “depektinizasyon” ve “berraklaştırma” olmak üzere iki aşamadan oluşur ve sanayide yaygın olarak uygulanır.
Depektinizasyon
Sıcak enzimatik fermantasyon; 45-50 0C’de, 2-3 saatte sona erer.
Soğuk enzimatik fermantasyon; 20 0C civarında, 8-14 saatte sona erer.
-Berraklaştırmada Jelatin Uygulaması
-Berraklaştırmada Kieselsol Uygulaması
-Berraklaştırmada Bentonit Uygulaması
FİLTRASYON
Filtrasyonun İlkeleri ve Yardımcı Maddeleri
Sıvı içinde bulunan katı parçacıkların süzülerek ayrılmasına filtrasyon denir. Berraklaştırılmış meyve suyu aslında, kristal berraklıktaki sıvı faz içinde, bazı katı parçacıkların süspansiyon halinde bulunduğu bir görünüş içindedir. Katı parçacıklar filtrasyonla kolaylıkla ayrılabilecek durumdadır. İşte bu nedenle berraklaştırma sonunda, tanktaki berrak kısım filitre edilir. Buna karşı tortu kısım doğrudan doğruya filtre edilebilir nitelikte değildir. Tortu buharla 80 0C ye kadar ısıtılır, geri soğutulur ve daha sonra separatörden geçirilerek filtre edilir.
Yukarıda belirtildiği üzere, berraklaştırılmış meyve suyu doğrudan doğruya filtre edilebilir. Ancak içerisinde fazla miktarda katı parçacıklar varsa, önce bir separatördem geçirilerek, katı parçacıkların bir bölümü uzaklaştırıldıktan sonra filtre edilmelidir.
Filitrasyon sayısız faktörlerin rol oynadığı bir işlemdir. Fakat filtrasyon koşulları ana hatlarıyla Darcy’nin klasik formülüyle tanımlanır.
Q = φ P.A/L.M
Q= filtrat akışı, ml/saniye
Φ = geçirgenlik faktörü, darcy
P = basınç farkı, din/cm2
A = filtre alanı, cm2
L = filtrenin kalınlığı, cm
M = sıvının viskozitesi, poise
Formülde de görüleceği üzere, belli bir sürede filtreden geçen sıvı miktarı, basınç farkı ve geçirgenlik faktörü ile doğru, filtre kalınlığı ve viskozite ile ters orantılıdır. Basınç farkı, filtre materyalinin her iki yüzündeki basınçların farkını ifade eder. Geçirgenlik faktörü ise, filtre porozitesi ve filtre kapillarının çapları ile ilişkili bir değerdir. Filitrasyon üzerine formülde yer alan paremetrelerin dışında daha bir çok faktörlerde etkilidir. Örneğin filtrasyonda ayrılan parçacıkların fiziksel ve kimyasal nitelikleri bu hususta çok etkilidir. Nitekim bu maddeler yapışkan niteliklerdeyse, filtre yüzeyi kapanarak sıvanır ve filtrasyon derhal durur. Bu nedenle bir filtrenin filitrasyon hızı, yukarıda veya daha geliştirilmiş diğer formüllerle hesaplanamadığından, doğrudan deneysel yolla saptanır.
Meyve sularında kullanılan cihazlar iki unsurdan oluşur. Birisi filtre cihazının kendisi, diğeri filtre dokusu veya filtraston yardımcı maddeleridir.
Filtre Tablaları, filtre tablaları, selüloz ve diğer madde(?) karışımından hazırlanmış 2-6 mm kalınlıkta plakalardır. 20x20, 40x40,60x60 ve 100x100 cm boyutlarında olup, her boyut kendi boyutuna uygun filtre cihazında kullanılır. Filtre tablası cm2 de bulunan gözenek sayısı ile bu gözeneklerin çapları ve tabla bileşimi filtrenin niteliklerini ortaya koyar. Buna göre filtre tablaları ya kaba veya ince filtrasyona elverişlidir. Örneğin cm2 de gözenek sayısı arttıkça ve gözenek iriliği azaldıkça filtre plakasının özgül süzme değeri azalır. Buna karşın filitrasyon etkisi o kadar yükselir.
Filtre tablalarının; özgül süzme değeri, toplam süzme değeri ve filtrasyon etkisi olmak üzere başlıca üç teknik özelliği vardır. Özgül süzme değeri: tablanın 1m2 yüzeyinden, 1 saatte, sabit basınç farkında (örneğin 1 at) geçen 20 0C deki saf su miktarıdır. Birimi 1/m2.h dir. Bu değere aynı zamanda relatif su akma değeri de denir.
Toplam süzme değeri: filtrenin tamamen tıkanana kadar, 1 m2 yüzeyinden geçirebileceği filtrat miktarıdır. Şüphesiz bu değer, filtre edilen sıvının niteliklerine bağlıdır. Ancak iyi durultulmuş bir meyve suyu için tablanın toplam süzme değeri, özgül süzme değerinin 80 misline kadar çıkabilir.
Filitrasyon etkisi: tablanın, süzmede ne kadar etkin olduğunu gösteren bir kavramdır. Başka bir ifadeyle, filitrasyon etkisi; filtre edilen sıvıdaki katı parçaların ayrılmasındaki etkinlik derecesini gösterir. Filtratta kalan parçacık iriliği ne kadar küçükse, tablanın filitrasyon etkisi o kadar yüksek demektir.
Filtre tablası üreten firmalar, tablaları çeşitli simge ve numaralarla pazarlamakta ve her tipin hangi amaca uygun olduğunu bildirmektedirler.
Aspest, Kieselguhr ve perlit.: Filitrasyonda diğer yardımcı maddelerin başında aspest, kieselguhr ve perlit gelmektedir.
Aspest: Kısa ve ince lifli aspest içerisine %10-60 oranında selüloz lifleri karıştırılarak hazırlanır. Bu karışım, kieselguhr filtrasyonunda filtre keki oluşturmada kullanılır.
Kieselguhr: tatlı su yataklarında bir zamanlar yaşamış ve ölerek, göl tabanında üst üste birikmiş mikroskobik alglerin iskeletidir. Zamanla kuruyan bu göllerde, toprak altında kalmış olan kieselguhr işte bu yataklardan çıkartılmaktadır. Bileşiminde; % 90 dolayında SiO2, % 4 civarında Al2O3 bulunur. Ayrıca çeşitli oksitler ile Fe2O3 de bulunur. Kiselguhrun bileşiminde SiO2 ve Al2O3 toplam miktarı ne kadar fazla ise, kieselguhr niteligide o kadar iyidir. Fe2O3 , filitrasyonda olumsuz etki yapar.
Perlit: Doğal alüminyumsilikatın yakılması ve dane iriliğine göre sınıflandırılmasıyla elde edilir. Filtrasyon amacıyla kullanılan dane irilikleri genellikle 10-20 mμ arasında değişir. Bunlar filtrasyonda sadece süzme etkisi gösterirler. Herhangi bir adsopsiyon etkileri yoktur.
FLİTRE TİPLERİ
Meyve sularının filtrasyonunda genel olarak iki yöntem uygulanır. Bunlardan birisi, basınç altında filtrasyon diğeri vakum altında filtrasyondur. Filitrasyon ortamın niteliği açısından ; iki tip fltrasyon söz konusudur. Bunlarda plakalı flitrasyon ve kieselguhr filtrasyonudur.
Plakalı Filtreler
Bu filtrelerde mutlaka filtre tablaları kullanılır. Filtre cihazı yan yana bir seri plakanın yerleştirilmesiyle oluşmuştur. Her plakalı filtrede birisi T diğeri F plakası olmak üzere iki tip plaka yer alır. Plakalar yatay destek üzerine, bir tane T, bir tane F tipi olmak üzere sıra ile dizilmiştir. Aralarına filtre tablaları yerleştirilerek bir mengene veya hidrolik düzenle sıkıştırılır. T plakaları, filtre edilecek meyve suyunun giriş ve dağılımını sağlarken, F plakaları filtre edilmiş meyve suyunun toplanıp dışarı çıkmasını sağlar. Bu nedenle filtre tablaları yerleştirilirken, tabanın kaba T plakasına, düz yüzünün F plakasına bakmasına dikkat edilir. Böylece süzülen parçacıklar, kaba yüzey üzerinde toplanmış olur.
Filtre, tablalarının plakalar arasına yerleştirilmesi ve bütün sitemin hafif sıkılmasıyla filtrasyon hazırlanmış olur. Filtre önce su ile temizlenir. Sızıntı olmayana kadar, contaları sıkıştırılır. Başlangıçta, filtrenin havası alınır meyve suyu berrak akıncaya kadar filitrat resirküle edilmelidir.
Filtre edilecek meyve suyu, filtreye yeterli güçte bir santrifüj pompası ile verilir. Filtre giriş ve çıkışında basınç okunur. Filtre giriş basıncı daima çıkış basıncından yüksektir. Her iki basınç arsındaki fark filtrasyon basıncıdır. Filtrasyon basıncı başlangıçta sadece 0.3-0.5 kg/cm2 olarak tutulurken, filtrasyon sonuna doğru 0.5-1.0 kg/cm2 ye kadar yükseltilir. Bu basınç farkının daha da artışı, filtre tablalarının zedelenmesine hatta delinmesine neden olabilir. Filtrelerde müsaade edilen en yüksek basınç genellikle 3 kg/cm2 dolaylarındadır. Herhangi bir tehlikeyi önlemek üzere bu basıncın aşılmaması gerekir.
Bu açıklamalardan anlaşılacağı üzere, filtrasyon daima bir karşı basınç altında yapılmaktadır. Bu nedenle çıkış ventili hafifçe kısılarak, bir karşı basınç oluşturulmalıdır. Filtrasyon ilerledikçe filtre tablası gittikçe tıkanır.