Enkapsüle edilmiş biyoaktif bileşiklerin fırıncılık ürünlerinde kullanımı. Dr. Nadide SEYHUN

Transkript

1 Enkapsüle edilmiş biyoaktif bileşiklerin fırıncılık ürünlerinde kullanımı Dr. Nadide SEYHUN

2 Son yıllarda tüketicilerin sağlıklı beslenme bilincinin gelişmesinin sonucu olarak, gıdaların besin ögesi gereksinimlerini karşılamasının yanı sıra sağlık üzerine daha fazla yarar sağlaması beklenir olmuştur. Günümüzde tüketicilerin gıda satın alma kararlarını etkileyen en önemli unsurlar arasında beslenme ve sağlık ilişkisi, gıdanın osteoporoz, kanser, diyabet vb. hastalıkları önlemesi, sentetik katkı maddeleri yerine doğal bileşenler kullanılması gibi beklentiler öne çıkmaktadır. Giriş 2

3 Bu nedenle gıda endüstrisi fonksiyonel gıdaların geliştirilmesine ağırlık vermeye başlamıştır. Bu gıdaların fonksiyonelliği, üründe doğal olarak bulunabilen, ancak istenen yararlı etkilerin optimizasyonu amacıyla ürünün uygun teknolojilerle formüle edilmesini gerektiren biyoaktif bileşiklere dayanmaktadır. Bu derlemenin amacı, enkapsülasyon yöntemi ve bu yöntemin fırıncılık ürünlerinde kullanımı ile ilgili bilgi vermektir. Giriş 3

4 Biyoaktif bileşikler, gıdalarda doğal olarak çok düşük miktarlarda bulunan, sağlık üzerinde olumlu etkileri ve/veya hastalıkları önleme özelliği olan bileşiklerdir. Bu bileşikler bitkisel ve hayvansal kökenli gıdalarda farklı miktarlarda bulunabilirler. Temel beslenme ögelerinin yanı sıra biyoaktif bileşikler de içeren, insan sağlığını olumlu yönde etkileyen gıdalara ise fonksiyonel gıdalar adı verilir. Biyoaktif bileşikler 4

5 Gıdalarda bulunan biyoaktif bileşiklerin kanser ve kardiyovasküler hastalıklar başta olmak üzere pek çok hastalığı önlediği, bağışıklık sistemini güçlendirdiği, hormonları düzenlediği, ve yaşlanmayı geciktirdiği yapılan çalışmalarla ortaya konmuştur. Ancak, pek çok biyoaktif gıda bileşeni gıdanın işlenmesi, depolanması, ve tüketilmesi sırasında hızlı bir şekilde aktivitesini kaybetmekte veya istenmeyen etkileşimlere girmektedir. Biyoaktif bileşikler 5

6 Enkapsülasyon, değerli bir maddenin (aktif madde, öz madde) kaplayıcı başka bir madde içinde (dış kaplama, kapsül) hapsedilmesi olarak tanımlanabilir. Şekil: Enkapsülasyon 6

7 Enkapsülasyon; gıda bileşenlerinin korunması, stabilizasyonu, ve yavaş salınımı için kullanılan nispeten yeni bir teknolojidir. Enkapsülasyon ile oluşturulan kapsülün boyutu 200 nm (0,2 μm) ve altındaysa işlem nanoenkapsülasyon, 0, μm arasında ise mikroenkapsülasyon olarak adlandırılmaktadır. Enkapsülasyon 7

8 Enkapsülasyon gıda üretiminde kapsül içindeki aktif maddeyi ortamın olumsuz etkilerinden korumak, gıdanın işlenmesi ve depolanması sırasında stabilitesini arttırmak, gıdanın işlenmesini kolaylaştırmak, canlı hücreleri (probiyotikler) korumak, kötü aromaları maskelemek, oksidasyonu engellemek, ve biyoaktif maddelerin biyoyararlılığını arttırmak gibi amaçlarla kullanılmaktadır. Enkapsülasyon 8

9 Enkapsülasyon için farklı sistemler kullanılmaktadır. Enkapsülasyon sistemini ve kaplama maddesini seçerken aktif maddenin fizikokimyasal özellikleri, gıdanın üretimi sırasında kullanılan işlem koşulları, gıdanın depolama şartları, kapsül boyutu ve yoğunluğu gibi kriterler dikkate alınmalıdır. Enkapsülasyon 9

10 Yaygın kullanılan enkapsülasyon sistemleri (Poncelet ve ark., 2011) Enkapsülasyon 10

11 2005 yılında ekmek ve diğer unlu mamullerin küresel pazarda değerinin 300 milyar dolara ulaşmış olduğu belirtilmiştir (Sosland Publishing Co., Kansas City, MO). Sadece ekmeğin 2006 yılında küresel pazarda yaklaşık 122 milyon ton olan satış hacmi, 2011 yılında 125 milyon tona çıkmıştır. Fırıncılık ürünleri 11

12 Fırıncılık ürünlerinde enkapsülasyon yöntemini ne için uygulayabiliriz? Fırıncılık ürünleri 12

13 Ekmek, en yaygın olarak üretilen unlu mamuldür ve dünyanın pek çok bölgesinde beslenme düzeninin başlıca elemanıdır. Bu nedenle, biyoaktif bileşikleri ekmek formülasyonuna yerleştirerek daha çok sayıda insanın biyoaktif bileşikleri tüketmesini sağlamak mümkündür. Fırıncılık ürünleri 13

14 Ekmek, kek, ve bisküvi hamuru karışımları, yarı pişmiş ve/veya ön işlem görmüş fırıncılık ürünlerinde özellikle kabartıcılar (leavening agents) gibi bileşiklerin enkapsülasyon ile sağlanabilen kontrollü salınım işlemi üreticiler arasında oldukça ilgi çekmiştir. Kontrollü salınım ile sağlanan daha uzun raf ömrü, son fermantasyon (proofing) basamağının süresinin kısaltılabilmesi gibi avantajlar üreticinin maddi kayıplarını azaltmakta etkili olmuştur. Fırıncılık ürünleri 14

15 Aktif maddenin daha yüksek kalitede kullanılabilmesi Aktif maddeyi immobilize edebilme Aktif maddenin işleme sırasında ve son üründe daha stabil olması Kötü koku ve aromaların maskelenebilmesi Kontrollü salınım Avantajlar 15

16 Artan maliyet Üretim ve/veya tedarik zincirindeki güçlüklerin artması Kapsüllerin gıda ürününde tüketiciyi olumsuz etkileyebilecek bir görüntü veya his oluşturma ihtimali Kapsüllerin işleme ve depolama sırasındaki stabilite problemleri Dezavantajlar 16

17 Doğal renklendiriciler, son zamanlarda oldukça popüler olmuştur. Bunların başında karotenoidler, antosiyaninler ve klorofiller gelmektedir. Ancak bu doğal pigmentlerin kullanımında stabilite ve çözünürlük sorunları yüzünden problem yaşanmaktadır. Bu bileşikler enkapsüle edildikleri zaman kullanımı daha kolay ve daha stabil olmaktadır. Renklendiriciler 17

18 Kurkumin enkapsülasyonu (Seyhun & Nitin, 2016, henüz yayınlanmadı) Enkapsülasyon sistemi: Maya hücreleri ve emülsiyonlar (Tween20 ve nişasta emülsiyonları) 18

19 Renk ölçümleri (L, a, b) L a b Kontrol - hamur %5 Tween20 emülsiyonu katılmış hamur %5 nişasta emülsiyonu katılmış hamur g enkapsüle maya katılmış hamur g enkapsüle maya katılmış hamur Kontrol - ekmek %5 Tween20 emülsiyonu katılmış ekmek %5 nişasta emülsiyonu katılmış ekmek g enkapsüle maya katılmış ekmek g enkapsüle maya katılmış ekmek

20 Emülsiyon vs. maya 20

21 Hamur vs. ekmek (nişasta emülsiyonu) 21

22 Hamur vs. ekmek (enkapsüle maya) 22

23 β-karoten enkapsülasyonu Maya hücreleri Emülsiyonlar 23

24 Üzüm zarı ekstraktı (grapeskin extract) enkapsülasyonu 3 farklı miktarda enkapsüle maya 0.1 g 1 g 5 g 24

25 Ekmek hamuru fotoğrafları (kontrol, 0.1 g, 1 g, 5 g) 25

26 Ekmek fotoğrafları (kontrol, 0.1 g, 1 g, 5 g) 26

27 Renk ölçümleri (L, a, b) L a b Kontrol hamur 0.1 g enkapsüle maya eklenmiş hamur 1 g enkapsüle maya eklenmiş hamur 5 g enkapsüle maya eklenmiş hamur Kontrol ekmek 0.1 g enkapsüle maya eklenmiş ekmek 1 g enkapsüle maya eklenmiş ekmek 5 g enkapsüle maya eklenmiş ekmek

28 Tarçın, karanfil, muskat gibi doğal kaynaklardan elde edilen tat ve aroma maddelerinin maya ile etkileşime girerek mayalı hamurlarda olumsuz etkiye yol açtığı bilinmektedir. Bu bileşiklerin enkapsülasyonu ile olumsuz etkilerin en aza indirilmesi mümkün olabilmektedir. Tat ve aroma maddeleri 28

29 Black et. al (1988) tarçın bileşenlerinin enkapsülasyonu ile fırıncılık ürünlerinde istenmeyen etkileşimlerin en aza indirilmesini sağlayan bir karışımın patentini almışlardır. Mentol ve benzeri aromaların enkapsüle edilmiş formlarının yüksek sıcaklıkta kısa sürelerde oldukça stabil olması nedeniyle özellikle mikrodalgada pişirilen ürünlerde popüler olmaya başladığı bildirilmiştir (Gibbs et al., 1999). 29

30 Enhanced oxidative stability of fish oil by encapsulating in culled banana resistant starch-soy protein isolate based microcapsules in functional bakery products (Nasrin & Anal, 2015) İki farklı kapsül formülasyonu kullanılmıştır. Dondurarak kurutma yöntemi ile enkapsülasyon yapılmıştır. Enkapsüle balık yağının eklenmesi ile hazırlanan muffinlerde balık aroması hissedilse bile duyusal testlerde kabul edilebilir olarak değerlendirilmiştir. Yağ asitleri 30

31 510 kontrol, 301 bitkisel yağ-balık yağı karışımı, 709 muz dirençli nişastası-soya proteini karışımı ile enkapsüle edilmiş bitkisel yağ-balık yağı karışımı, 805 yüksek amiloz-dirençli nişasta-soya proteini proteini karışımı ile enkapsüle edilmiş bitkisel yağ-balık yağı karışımı 31

32 Ekmek ve diğer unlu mamüllerde enkapsüle edilmiş biyoaktif bileşiklerin kullanımı başarılı sonuçlar vermiştir. Bu sayede ürünlere fonksiyonellik katmak mümkündür. Ancak, doğru enkapsülasyon sistemini seçmek önemlidir. Enkapsülasyon verimi ve aktif maddenin stabilitesi üzerinde daha çok çalışma yapılmalıdır. Sonuç 32

33 Teşekkürler! 33

34 Encapsulation Technologies for Active Food Ingredients and Food Processing (2007). ed. by J. Lakkis. Gibbs, B.F., Kermasha, S., Alli, I., Mulligan, C.N. (1999). Encapsulation in the food industry: a review. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 50, Gökmen, S., Palamutoğlu, R., Sarıçoban, C. (2012). Gıda endüstrisinde enkapsülasyon uygulamaları. Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi, 7 (1), Kris-Etherton, P.M., Hevker, K.D., Bonanome, A., Coval, S.M., Binkoski, A.E., Hilpert, K.F., Griel, A.E., Etherton, T.D. (2002). Bioactive compounds in foods: their role in the prevention of cardiovascular disease and cancer. The American Journal of Medicine, 113 (9), Krishnaswamy, K. (2007). Bioactive substances and functional foods. Evaluation report, Nutrition Foundation of India. Nedovic, V., Kalusevic, A., Manojlovic, V., Levic, S., Bugarski, B. (2011). An overview of encapsulation technologies for food applications. Procedia Food Science, 1, Poncelet, D., Picot, A., Mafadi, S.E. (2011). Encapsulation: an essential technology for functional food applications. Innovations in Food Technology, Kaynaklar 34