LAKTİK ASİT FERMANTASYONU

Transkript

1 Laktik asit her insanın vücudunda oluşan; kas, kan ve vücudun değişik organlarında bulunan doğal organik bir bileşiktir. LAKTİK ASİT FERMANTASYONU Aşırı hareket edildiğinde özellikle ağır spor yapıldığında, hücrelerin enerjisi yetersiz kalır ve vücut alternatif yollarla enerji üretmeye başlar. Bu alternatif enerji üretilirken kaslarda yan ürün olarak laktik asit birikir. Enerji üretimi arttıkça, laktik asit üretimi de artmış olur. Yakın zamana kadar laktik asidin vücutta birikmesinin yorgunluğa sebep olduğu zannediliyordu. Bu nedenle sporcular ve antrenörler laktik asitin yorgunluğa, performansın azalmasına ve acıya sebep olan, kaslarda geliştirilen bir atık ürün, başka bir deyişle zehir olduğunu düşünüyorlardı. Ancak daha sonra bu düşüncenin yanlış olduğu bilimsel çalışmalarla ortaya kondu. Bu araştırmalar laktik asidin zararlı bir madde olmadığını, aksine insanlığa pek çok faydası olduğunu göstermektedir. LAKTİK ASİT KASLARA NASIL YAKIT OLUYOR? Ağır egzersiz sırasında kas hücreleri, kas dokusunda bulunan glikozu yakarak enerji ve laktik aside dönüştürürler. Kas hücrelerindeki enerji fabrikaları laktik asidi alır ve yakıt olarak kullanırlar. Genelde hücrenin "enerji fabrikası" olarak tanımlanan kısmı olan mitokondri, laktatın (laktik asidin sodyum ve potasyum tuzu) enerji için yakıldığı yerdir. Hücrelerde laktik asidin hücre içine alınmasını, hücre içinde yakılmasını sağlayan özel taşıyıcı proteinler vardır. Kullanım Alanları 1. Sentetik laktik asit, gıda işleme ve gazlı içeceklerde aroma maddesi ve koruyucu olarak kullanılmaktadır. 2. Turşularda ve diğer uygulamalarda asetik asitle birlikte kullanılan laktik asit, mikrobiyel stabiliteyi artırırken ılımlı bir aroma vermektedir. 3. Laktik asit, süt sektöründe asitliği ayarlamak amacıyla kullanılır. 4. Laktik asit ve asetik asit kombinasyonlarının, salata ve soslar için de etkili bir koruyucu olduğu belirlenmiştir. 5. Bira ve şarapların mikrobiyel stabilite için asidifikasyonu da laktik asitin önemli bir fonksiyonu olup, laktik asit bu ürünlerdeki asit indirgeyen bakterilerden etkilenmektedir. 6. Laktik asitin toz formu ise, şekerleme yapımında kendine oldukça geniş yer bulmaktadır. Zira şekerlemelerde, kullanılan aromanın cinsine bağlı olmakla beraber hissedilen meyve tadını arttırıcı ve ağızda daha ferah bir tat bırakıcı etkisi vardır. 7. Laktik asit, eczacılıkta, damla veya şurup şeklinde kullanılır. 8. Kas yorgunluğuna sebep olan yüksek potasyum seviyesinin etkisinin yok edilmesine yardımcı olur. 9. Şeker hastalığı ve AIDS den kaynaklanan enerji eksiklikleri laktik asit kullanımı ile düzeltilebilir. 10. Laktik asidin meyve ve sebzeler üzerinde muhafaza edici özelliği vardır. 1

2 Laktik asit fermantasyonu, oksijen yetersizliğinde bazı bakteri ve hayvan hücrelerinde görülen bir fermantasyon biçimidir. Laktik asit fermentasyonu iki tipli olabilir: 1. Homolaktik fermentasyon, pirüvattan laktik asit üretimidir; Kaslar da, yeterince oksijen almadıkları zaman laktik asit üreterek kısa süreli olarak enerji üretimini sürdürürler. Bakteriler arasında Streptokoklarda ve laktobasillerde görülür. 2. Heterolaktik fermentasyon (veya heterofermentasyon) ise laktik asit ile diğer asit ve alkollerin üretimidir. Örneğin E. coli, fosfoketolaz yoluyla glikozdan laktik asit + etanol + CO2 üretir. Laktik asit fermentasyonunun nihai ürünü laktik asittir. Glikoz fermentasyonu ile yalnızca laktik asit üreten organizmalara homofermentatif denir. Glikozu birden çok nihai ürüne (asetik asit, etanol, formik asit, karbon dioksit gibi) fermente eden organizmalar ise heterofermentatif denir. Gıda üretiminde rolü Laktik asit fermantasyonu neolitik çağdan beri kullanılmıştır. Laktik asidin etkisiyle gıda asitlenir, bu da bozulmaya neden olacak mikroorganizmaların büyümesini engeller, hatta öldürebilir. Bunun örnekleri sütün ekşimesinden elde edilen yoğurt, yayık ayranı, tuzsuz beyaz peynir, sayılabilir. Alman lahana turşusu (sauerkraut), Korelilerin kimçisi ve diğer bazı başka turşu türleri de bu şekilde hazırlanır. Hayvancılıkta rolü Yazın elde edilen yeşil otların kışa kadar dayanması için laktik asit fermantasyonuna tâbi tutulması işlemine silaj denir. Yeşil otlar, silolara doldurularak veya plastikle örtülerek oksijenle teması kesilir. Bu ortamda büyüyen laktik asit bakterileri ortamı asitlendirerek silajın bozulmasına neden olabilecek diğer organizmaların büyümesine engel olurlar. Fermantasyonu Etkileyen Faktörler Ortamdaki Glikoz Miktarı : Bir noktaya kadar glikoz miktarı arttıkça fermantasyon hızı da artar. Ortam Sıcaklığı : Enzimlerin en aktif çalıştıkları derecelerde fermantasyon hızı da yüksek olur. Oluşan Ürünler : Son ürünleri birikimi ortamın ASETİK ASİT FERMANTASYONU ph ını değiştirdiğinden, enzim etkinliği yok olur. 2

3 Asetik asit fermentasyonu oksidatif bir fermentasyondur. Yani aerobik ortamda (oksijenli ortam) etanolün Acetobacter spp. bakterileri tarafından sirke asidi ve suya okside olmasıdır. C 2 H 5 OH + O 2 CH 3 COOH + H 2 O Kimyasal açıdan bu bir oksidasyon yani dehidrojenasyondur. Şekerli ürünlerde birbirinden farklı iki fermentasyon vardır. 1) Alkol fermentasyonu 2) Asetik asit fermentasyonu Bunlar aslında birbirini takip eden olaylardır. Önce alkol sonra asetik asit oluşur. Sirke oluşumunda üst fermentasyon oluşumu istenmeyen bir oluşum olarak karşımıza çıkmaktadır. Genellikle ileri düzeyde oksidasyon olur. Alkol tamamen asetik aside dönüştükten sonra oksidasyon devam ederse asetik asit CO2 ve H2O ya kadar parçalanabilir. Buna aşırı oksidasyon adı verilir. Bunun sebebi asetik asit bakterilerinin asetik asidi kullanmalarıdır. Bunu önlemek için O2 ile temasın kesilmesi gerekir. Asetik asit üreten bakterileri 4 grup altında toplamak mümkündür. 1) Malt ekstraktı asetik asit bakterileri 2) Bira ekstraktı asetik asit bakterileri 3) Şarap asetik asit bakterileri 4) Hızlı yöntem asetik asit bakterileri Asetik asit üreten bakterileri 4 grup altında toplamak mümkündür. 1) Malt ekstraktı asetik asit bakterileri: Oluşturulan asetik asit miktarı çok azdır. Bu nedenle sirke üretiminde kullanılmaları söz konusu değildir. 2) Bira ekstraktı asetik asit bakterileri: Bu bakterilerin özelliği şerbetçi otu acılığına karşı dayanıklı olmalarıdır. 3) Şarap asetik asit bakterileri 4) Hızlı yöntem asetik asit bakterileri: Doğada fazla rastlanmaz. Genellikle yüzeyde ince bir zar oluştururlar. Çabuk ve çok miktarda asit üretmeleri en önemli özellikleridir. SİRKE ÜRETİM YÖNTEMLERİ 1) Yavaş yöntem. a) Basit yavaş yöntem b) Orleans (Fransız) yöntemi c) Pastör yöntemi (Geliştirilmiş orleans yöntemi 2) Çabuk yöntem (Alman usülü) a) Schützenbach yöntemi b) Jeneratör yöntemi 3) Submers yöntemi Yağ biyoteknolojisi yağlı tohumların veya yağlı bitkilerin yağ asidi bileşimlerinin değiştirilmesi veya tarımsal özellikleri geliştirilmiş türlerin elde edilmesinde genetik yöntemlerin kullanılmasının yanı sıra mikroalg, maya, küf ve bakterilerden yağ eldesini de kapsamaktadır. Bu konudaki diğer bir yaklaşım ise yağların veya yağ asidi bileşenlerinin çeşitli organizmalardan elde edilen mikrobiyal hücreler veya enzimler yardımıyla biyotransformasyonu ile yapılandırılmış yağ eldesidir. 3

4 Yapılandırılmış yağlar (YY), yağların besin değerini artırmak, fiziksel ve kimyasal özelliklerini geliştirmek amacıyla sentezlenmektedir. Yapılandırılmış yağlar esansiyel yağ asitleri kullanılarak sentezlendiğinde kolesterol düşürücü, bağışıklık sistemini güçlendirici, beyin gelişimini olumlu yönde etkileyici, sindirim ve emilim özellikleri değiştirilerek hazırlandıklarında ise belirli diyet yağlarını metabolize edemeyen veya pankreatik rahatsızlıkları olan kişilerin kullanımına uygun özelliklere sahip olabilirler. Sağlığa yararlarının yanı sıra YY, yağların kullanım fonksiyonlarını arttırmak için de sentezlenmektedir. Yüksek değerli özel yağlar ve doymamış yağ asidi içeren margarin eldesi, kakao yağı ikamesi sentezlenmesi, yağın kristal yapısının değiştirilmesi, yağlardaki katı yağ içeriğinin ve yağların erime noktasının değiştirilmesi ile yağların erime özelliklerinin geliştirilmesi yapılandırılmış yağların uygulamalarına örnek olarak verilebilir. Yapılandırılmış yağların sentezinde her birinin fonksiyon ve özellikleri farklı yağ asitleri maksimum yarar sağlamak amacıyla bir araya getirilmektedir. Bu yağ asitleri, kısa zincirli yağ asitleri, orta zincirli yağ asitleri ve tekli doymamış yağ asitlerini kapsamaktadır. 1) Kısa Zincirli Yağ Asitleri(KZYA): Zincir uzunluğu 2-6 karbon atomu arasında değişir.aynı zamanda uçucu yağ asitleri olarak ta bilinirler. Kısa zincirli yağ asitleri kaynakları genelde inek sütü ve tereyağıdır. Bu yağ asitleri diyetle alınan ve sindirilemeyen karbonhidrat kaynaklarından anaerobik bakteriyel aktivite sonucu kalın bağırsakta da oluşturulurlar. KZYA yetersizliğinin kalın bağırsakla ilgili bir çok sağlık sorununun ortaya çıkmasına neden olduğu bilinmektedir. 2) Orta Zincirli Yağ Asitleri(OZYA): Zincir uzunluğu 6-12 karbon atomu arasında değişir. Genellikle hindistan cevizi, palm(hurma) yağı gibi laurik yağlarda bulunmaktadır. Tatsız ve kokusuz olmaları nedeniyle aroma maddeleri, renklendiriciler, vitaminler ve farmosetiklerde taşıyıcı olarak kullanılmaktadırlar. Düşük viskoziteleri nedeniyle spreyleme şeklinde kullanılmaya uygundurlar. Şekerleme veya kurutulmuş meyve gibi yüksek şeker, yüksek protein içeren sistemlerde yapışmayı engelleyici, parlaklığı sağlayıcı ajan olarak görev alabilmektedirler. OZYA, yağ emilimi bozukluğu, safrakesesi rahatsızlıkları, hiperlipidemi ve obezite sorunu olan bireylerin tedavisinde kullanılmaktadır. 3) Omega-3 Yağ Asitleri: Omega-3 yağ asitleri tüm memelilerde olduğu gibi insanlar tarafından da sentezlenemedikleri ve dışarıdan alınmaları gerektiği için esansiyel yağ asitleri olarak ve çoklu doymamış n-3 yağ asitleri olarak bilinirler. Genellikle soya fasulyesi ve keten tohumu yağlarında, balık yağlarında (özellikle okyanus balıklarının yağlarında) bulunurlar. Kardiyovasküler hastalıklar, kanser, yüksek tansiyon, şeker hastalığı ve depresyonda ve özellikle de fetus ve yeni doğmuş bebeklerin beyin fonksiyonlarının geliştirilmesinde ve büyüme-gelişmeyi hızlandırmada etkili olduğu bilinmektedir. 4) Omega-6 Yağ Asitleri: Ayçiçeği, mısır, soya, susam, yer fıstığı ve çuha yağlarında bulunur. Plazma kolesterolünü düşürücü etkisinin bulunduğu ve atar damar pıhtı oluşumunu önlediği bilinmektedir. Eksikliği dermatit, aşırı terleme, büyüme-gelişme bozuklukları ve yaraların güç iyileşmesi gibi belirtilerle ortaya çıkmaktadır. 5) Omega-9 Yağ Asitleri: Tekli doymamış yağ asitleri genellikle oleik asit tarafından temsil edilirler. Oleik asit insan vücudu tarafından sentezlenebildiği için esansiyel yağ asitleri arasında yer almaz. Kanola, zeytin, fıstık ve ayçiçek yağı gibi bitkisel yağlarda oleik asit olarak bulunmaktadır.vücutta plazma kolesterolünü düşürmederol oynamaktadır. 4

5 6) Uzun Zincirli Doymuş Yağ Asitleri: Genellikle bu yağ asitlerinin plazma ve serum kolesterol seviyelerini yükselttiği düşünülmektedir. Stearik asidin ise kısmen vücut sıcaklığından daha yüksek erime sıcaklığına sahip olması ve dolayısıyla emülsiyon oluşturma eğilimine ve çözünürlüğe sahip olması ve ayrıca vücutta oleik aside dönüşmesinden dolayı plazma kolesterol seviyesini yükseltmediği bildirilmiştir. Bu nedenle uzun zincirli yağ asitleri yapılandırılmış yağların sentezi için potansiyel substrat özelliğine sahiptir. Yapılandırılmış yağ sentezi, kimyasal veya enzimatik olarak, mikrobiyal sentez yoluyla, yağlı tohumların/bitkilerin ıslahıyla veya genetik yapılarının değiştirilmesi gibi biyolojik yöntemlerle gerçekleştirilebilir. Kimyasal ve Enzimatik Sentezin Kıyaslanması Lipazların düşük aktivasyon enerjileri nedeniyle reaksiyonun daha ılımlı koşullarda (düşük sıcaklık ve nötral ph) gerçekleşmesi Lipazların spesifikliğinin ve substrata karşı aktivitelerinin yüksek olması Kimyasal katalizörlerin yağ asitlerini rastgele dağıtması ve İstenilen özelliklere sahip ürünlerin eldesine izin vermemesi Enzimatik reaksiyonla oluşan ürünlerin kolay saflaştırılabilir olması ve reaksiyon sonunda daha az atık oluşması Elde edilen ürünlerin degredasyonunun düşük düzeyde ya da hiç olmaması Çevre kirliliğine neden olan kimyasal katalistlerin yerine doğada yok olabilen enzimlerin kullanılması Enzimlerin çeşitli kaynaklardan elde edilebilmesi Enzimlerin özelliklerinin genetik çalışmalarla geliştirilebilir olması. 1. Tıbbi ve nutrasetik uygulamalarda kullanılan yapılandırılmış yağlar a) Bebek mamaları b) Enteral (ağızdan tüple) ve parenteral (damardan serumla) beslenme c) Kalorisi azaltılmışyağlar d) Zenginleştirilmişyağlar 2. Kullanım açısından fonksiyonel yapılandırılmışyağlar a) Gıda uygulamaları için plastik yağlar(margarin, modifiye tereyağı ve diğer katı yağlar b) Kakao yağı ikameleri I. Laurik kakaoyağı ikameleri: genelde palm yağındaneldeedilir. II. Laurik olmayan ikameler veya kakao yağı muadilleri: hidrojene soya, pamuk, mısır, yerfıstığı, ayçiçek, aspir yağlarının fraksiyonlarıdır. Sütlü ürünlerde kullanılmaya karşı laurik kakao yağı ikamelerinegöre daha uygundur. III. Kakao yağı eşdeğerleri c) Kızartma yağları 5