Gıda sanayi, Gıda maddelerinin bileşimi ve özellikleri

Transkript

1 Gıda sanayi, Gıda maddelerinin bileşimi ve özellikleri

2 Gıda sanayi, Gıda maddelerinin bileşimi ve özellikleri GIDA SANAYİ Tarımsal hammaddeye; değişik hazırlama, işleme, muhafaza, ambalajlama teknikleri uygulayarak daha dayanıklı ve daha tüketilebilir hale getiren sanayidir. Halkın yeterli ve dengeli beslenmesi için gerekli gıda talebini karşılar. Tarımsal hammaddeye önemli ölçüde katma değer sağlar. İhracat ile ülkeye önemli ölçüde döviz ve istihdam sağlar.

3 Gıga sanayinin önemi Tarımsal ve hayvansal hammaddelerin muhafaza süresi son derece kısıtlıdır. Genellikle mevsimlik olduğu için, tamamının taze olarak tüketilmesi mümkün değildir. Ayrıca birçok tarımsal hammadde doğal halde gıda olarak tüketilmeye uygun değildir. Doğal ve taze olarak tüketilmeye uygun olmayan hammadde, gıda sanayi tarafından uygun yöntemlerle işlenir, muhafaza edilir ve müşteriye sunulur.

4 Yapılan bilimsel araştırmalara göre yeterli ve dengeli beslenme için 8 aminoasit 1 yağ asidi 14 vitamin 22 mineral madde olmak üzere 45 temel bileşiğin insan vücuduna alınması (zorunlu) gerekir. Bilindiği gibi bu bileşiklerin ana kaynağı gıda maddeleridir.

5 Ancak bütün gıda maddeleri bu bileşikleri aynı veya yeterli oranda içermez. Ayrıca bazı gıda maddeleri doğal olarak mevsime ve yöreye bağlı üretilmektedirler. Gıda sanayi mevsime ve yöreye bağlı bu kısıtlılığı tarımsal hammaddenin uygun teknolojide işlenmesi ve muhafaza edilmesi ile ortadan kaldırır.

6 Türkiye de gıda sanayi Türkiye de İmalat (üretim) sanayi başlığı altında 21 sanayi kolunda 500 çeşit ürün üretilmektedir. Gıda sanayinin toplam imalat sanayi içindeki toplam payı % 25 tir. Ayrıca gıda sanayi imalat sanayindeki istihdamın %15 ini; katma değerinde %13 ünü oluşturmaktadır. Türkiye de tarım sektörü toplam istihdamın %35 ini oluşturmaktadır. Buna karşın tarımın Gayri Safi Milli Hasılaya katkısı %11 dir(tuik, 2011). Hatta dünya ölçeğinde Türkiye tarımsal istihdamın en yüksek olduğu ülkeler arasındadır. Bu tablo sektördeki verim düşüklüğü sorununun çarpıcı bir göstergesidir.

7 Türkiye de gıda sanayi Gıda sanayi, tarımsal hammaddelerin bir veya birden fazla işleme tabi tutularak elde edilen ürünleri kapsar. Uluslar arası standart sınıflandırmaya göre Gıda sanayi 8 alt sektöre ayrılır. 1) Mezbaha ürünleri 2) süt ve süt ürünleri 3)Su ve su ürünleri 4) Tahıl ve nişasta ürünleri 5) meyve sebze işleme 6) bitkisel yağ 7) şeker ve şeker ürünleri 8) yem sanayi 9) diğer ürünler

8 Türkiye de gıda sanayi Türkiye de başta makarna olmak üzere un ve unlu mamüller, dondurulmuş meyve-sebzeler, domates salçası, konserveler, çekirdeksiz kuru üzüm, kuru kaysı gibi geleneksel gıda ürünlerinin üretimi hızla artmaktadır. Ayrıca bu ürünler dünyanın birçok ülkesine ihraç edilir. Zeytinyağı, sofralık zeytin, fındık, şeker, şekerli ürünler, lokum, helva dünyada haklı bir üne sahiptir ve birçok dünya ülkesine ihraç edilir.

9 Türkiye de gıda sanayi Ülkemizde 2004 verilerine göre gıda sanayi kuruluşu vardır. Bunlara ek olarak adet ekmek fırını olduğu kabul edilmektedir işletmenin 500 adedi çok büyük kapasiteli, ileri teknoloji kullanan; 3000 kadarı büyük ölçekli kuruluşlardır. Türkiye de 2011 TUİK verilerine göre ise, gıda alanında üretim yapan işyeri sayısı dir. Bunun u gıda, 498 i içecek alanında faaliyet göstermektedir. Bunların 4733 adedi yabancı sermayeli firmalardır. Gıda ve içecek sanayinin Türkiye toplam ihracatı içindeki payı 2011 de %6.6 olmuştur. Sektörün dış ticareti karşılama oranı 2011 yılında % seviyesindedir. Gıda sanayi üretim değeri içinde tahıl ve nişasta mamulleri sanayi en yüksek değeri almaktadır. Bunu süt ve et sanayi ürünleri izlemektedir. Ülkemizde tarımsal ürünlerin ortalama % 30 u sanayide değerlendirilirken, bu oran gelişmiş ülkelerde % oranındadır. Gıda sanayi işletmelerinin çoğu Marmara ve Batı Anadolu da yoğunlaşmıştır. Gıda ve içecek sanayinde, çalışan sayısı e ulaşmıştır (2012, TUİK ).

10 Türkiye de gıda sanayi Gıda işletmelerinin (28000) % 65 ini un ve unlu mamüller %12 si meyve sebze işleme % 11 i süt ve süt ürünleri %3.5 i bitkisel yağ ve margarin %3 ü şekerli ürünler %1 i et ve et ürünleri %4.5 i diğer gıdalar (çay, nişasta, glikoz vb)

11 Türkiye de gıda sanayi 1) un ve unlu mamüller Tahıl ve baklagil unları, irmik, bulgur, makarna ekmek, bisküvi vb ürünler 2) Meyve sebze işleme Konserve, donmuş ve kurutulmuş meyve-sebze, meyve sebze suyu ve konsantresi, salça, reçel ve marmelat gibi gıda maddelerini içerir. 3) Süt ve süt ürünleri İçme sütü, yoğurt, peynir, süt tozu ve tereyağı gibi gıda maddelerini içerir. 4) Mezbaha ürünleri sanayi Kırmızı et, kümes hayvanları, et mamülleri(sucuk, sosis, pastırma vb) gıda maddelerini içerir.

12 Türkiye de gıda sanayi 5) Bitkisel yağ ve ürünleri Zeytinyağı, rafine sıvı yağlar, margarinler vb 6) Su ürünlerini işleme sanayi Balık, balık unu ve balık yağı vb 7) Şeker ve şeker ürünleri Şeker, helva, lokum, şekerleme, çikolata, kakaolu ürünler ve cikletler 8) Diğer gıdalar Çay, glikoz, alkol, şarap, bira alkolsüz ürünler

13 Gıda sanayinin sorunları 1) En önemli sorunu hammadde sorunudur. 2) Kurulu kapasite kullanım oranı. Gıda sanayinde büyük ve orta ölçekli işletmelerde kapasite kullanım oranı %70 oranındadır. büyük ve orta ölçekli işletmelerin dışındaki küçük işletmelerde kapasite kullanım oranı çok düşüktür. Kapasite kullanım oranının düşük olmasının sebepleri hammadde yetersizliği teknik bilgi eksikliği sermaye eksikliği teknoloji sırasında karşılaşılan sorunlar

14 3) Haksız rekabet Haksız rekabet: ticari rekabetin iyi niyet kurallarına aykırı olan aldatıcı davranış veya başka suretle her türlü kötü yönde kullanılmasıdır Gıda sanayindeki haksız rekabetin nedenleri Denetim eksikliği Ceza uygulamasındaki eksiklik Sigortasız eleman çalıştırılması Yasadışı hammadde, katkı maddesi ve koruyucu madde kullanımı Arıtma sistemlerinin yeterli kullanılmaması gibi birçok kurala uymayan gıda işletmesi vardır.

15 GIDA MADDELERİNİN BİLEŞİMİ, ÖZELLİKLERİ VE ÖNEMİ Gıda maddelerinin bileşimi ve özelliklerinin bilinmesi gıda teknolojisinin bütün aşamaları için oldukça önemlidir. Gıdanın; Bozulması Muhafazası İşlenme metodu Üretimi Hazırlanması Beslenme özellikleri Gıdanın bileşimindeki komponentlerle yakından ilişkilidir. Dolayısıyla gıda maddelerinin bileşenlerinin nelerden oluştuğunu bilmek zorunludur.

16 Başlıca gıda bileşenleri 1) su 2) karbonhidratlar 3) proteinler 4) yağlar 5) vitaminler 6) Mineral maddeler 7) enzimler, aroma maddeleri ve renk maddeleri

17 1) Su: İnsanda %60-70, yenidoğan bebekte %75 Gıda maddelerinin değişmez bir bileşiğidir. Her gıda maddesinde farklı oranlarda bulunur: Meyve sebzelerde %90-95 oranında Tahıllarda % arasında İşlem görmüş et ürünlerinde % 60 oranında bulunur. Su, gıda maddelerinin tekstürel (yapısal) özelliklerini ve depolama stabilitesini önemli ölçüde etkiler.

18 Su gıda maddelerinde değişik şekillerde bulunabilir: 1) domates sularında olduğu gibi serbest şekilde 2) tereyağlarında olduğu gibi emülsifiye edilmiş su damlacıkları halinde 3) jelatinli tatlılarda olduğu gibi kolloidal jellerde, bağlı olarak 4)Katı gıda maddelerinin yüzeyinde adsorbsiyon olarak 5) kimyasal olarak gıdanın içinde bağlanmış halde Absorbsiyon: gıdanın içine nüfuz eden Adsorbsiyon: gıdanın yüzeyinde kalan su

19 2) Karbonhidratlar Karbon (C), hidrojen (H) ve oksijenden (O)oluşan organik bileşiklerdir (glikoz, fruktoz, nişasta, selüloz gibi). İnsan ve hayvanların birinci derecede enerji kaynağı ve tüketim maddesidir. Bitkisel ürünlerde, tohumlarda, köklerde, yumrularda depo maddesi olarak ve hücre yapısında bulunurlar. Hayvansal dokularda, kanda ve sütte bulunmaktadır.

20 Yeryüzünde en bol ve ekonomik enerji kaynağı olarak bulunan karbonhidratlar, beslenmede önemli yer tutarlar Birçok gıda endüstrisinde hedef alınan temel maddeler karbonhidratlardır (değirmencilik, ekmekçilik, alkollü içkiler üretimi, şeker sanayi gibi). Karbonhidratlı ürünler gıda sanayinde oldukça önemli bir yere sahiptir. Karbonhidratların sınıflandırılması: Karbonhidratlar, kimyasal yapılarına göre sınıflandırılırlar;

21

22

23 Monosakkaritlerin aldehit veya keton gruplarına reaktif şeker grupları denir. Serbest halde aldehit ve keton grubu bulunduran şekerlere indirgen şekerler denir. Bütün monosakkaritler indirgendir. İki veya daha fazla monosakkarit aldehit veya keton grupları ile birleşirse indirgen özelliklerini kaybederler (çünkü serbest halde aldehit veya keton grubu kalmamıştır). Gıda teknolojisi bakımından en önemli monosakkaritler; glikoz, fruktoz ve galaktoz dur.

24 Şekilde görüldüğü gibi; molekül ağırlıkları aynı olmasına karşın, O ve OH gruplarının farklı konumlarda bulunmasından dolayı şekerler farklılık gösteriler. Bu farklılıklar şekerlerin çözünmelerinde, tatlılıklarında, mikroorganizmalar ile fermentasyona uğratılmasında ve diğer bazı özelliklerinde de farklılıklar oluşturur.

25 Her ne kadar monosakkaritler, açık formülle gösterilse de heksoz ve pentozların esas yapıları halka şeklindedir.

26

27 Önemli monosakkaritler Pentozlar En önemlileri riboz, ksiloz ve arabinoz dur Riboz; DNA, RNA nın yapısında Arabinoz; pektik maddelerin yapısında Ksiloz ise bitki zamklarının yapısında bulunur. Riboz:

28 Heksozlar: En önemlileri glikoz, fruktoz, galaktoz ve mannozdur. Glikoz: Doğada en yaygın bulunan monosakkarit; 6 C lu D-glikozdur. Birçok karbonhidrat (nişasta, selüloz, glikojen) D-glikozun türevleridir. Fermente edilebilir şekerlerdir. Glikoz doğada serbest halde ve daha çok fruktoz ile birlikte meyvelerde, balda ve bitki özsularında bulunur. Ayrıca nişasta, sakkaroz, maltoz ve laktozun hidrolizi sonucunda oluşur. Vücudun temel şekeridir, kanda % 0.1 oranında bulunur. Vücutta dokular tarafından kullanılır. α-d-glikoz Üzümde bol bulunduğundan üzüm şekeri de denir. β-d-glikoz

29

30

31 Oligosakkaritler Glikozidik bağla birbirine bağlanmış 2-10 monosakkaritten oluşan karbonhidratlardır. Monosakkaritler birbirleriyle oksijen köprüsü üzerinden birleşerek oligosakkaritleri oluştururlar. Kendilerini oluşturan monosakkakkarit sayısına göre isimlendirilirler. Disakkarit Trisakkarit Tetrasakkarit

32 Sakkaroz (sukroz: Çay şekeri- C12H22O11): Glikoz ile fruktozdan, 1 mol H2O çıkışıyla oluşur. Önemli bir gıda maddesidir, şeker pancarı ve şeker kamışından elde edilir. Sakkaroz (çay şekeri), asitlerle veya enzimlerle hidroliz edildiğinde, eşit miktarda glukoz ve fruktoza ayrılır. C6H12O6+ C6H12O6= C12H22O11+ H2O

33

34 Laktoz, sadece bazı mayalarda (S. cerevisia, S. kefir, Str. Lactis, Lb acidophilus) bulunan laktaz enzimince hidrolize edilir ve sonra fermente olur. Glikoz, maltoz, fruktoz, sakkaroz gibi bütün şekerler şu özelliklerin tümüne çeşitli derecelerde sahiptirler: 1)Tatlıdırlar ve genellikle tatlandırıcı olarak kullanılırlar. 2) Suda çözünürler ve şurup oluşturabilirler. 3) Çözeltilerinden su uzaklaştığı zaman kristal hale gelebilirler (şeker kamışından sakkarozun eldesi kristallenme özelliği sayesinde olur). 4) Beslenme için önemli enerji kaynağıdırlar. 5) Mikroorganizmalar tarafından kolaylıkla fermente edilirler.

35 6) Yüksek konsantrasyonlarda (%50-60) mikroorganizmaların faaliyetini engellediği için koruyucu madde olarak da kullanılırlar (reçel, marmelat üretimi gibi) 7) Isıtılınca karamelize olurlar ve renkleri değişir 8) Bazıları proteinlerle reaksiyona girerek, esmer renkli bileşikler oluşturur (maillard reaksiyonuyla esmerleşme). 9) Şekerleme teknolojisindeki en önemli gelişme; glikozun izomerlerine dönüşümü için enzimatik proseslerin son yıllarda gelişmesidir. Fruktoz glikozdan daha tatlıdır.

36 Şekerlerin tatlılık dereceleri: (Sakkarozun tatlılık derecesi 100 kabul edilerek hesaplanan tatlılık dereceleri) Sakkaroz: 100 Fruktoz: 174 Glikoz : 75 Maltoz: 40 Laktoz: 20 Ksiloz: 40 Rafinoz: 23 İnvert şeker: (tatlıcılıkta kullanılır) Şeker Alkolleri: Ksilitol:100 Sorbitol: 60 Mannitol: 40 Sakkarozun hidrolizi: eşit miktarda Glikoz + fruktoz = invert şeker

37 Polisakkaritler Çok sayıda monosakkarit ve türevlerinin; glikozidik bağlarla bağlanarak, oluşturdukları yüksek molekül ağırlıklı organik bileşiklerdir. Polimerin yapısı düz zincirli olabildiği gibi dallanmış şekilde de olabilir Polisakkaritler; nişasta ve glikojende olduğu gibi depo maddesi veya selülozda olduğu gibi canlı sistemin yapısını oluşturabilirler. Tatlı değildirler Suda çözünmezler

38 Polisakkaritler genellikle iki gruba ayrılır: 1) Homopolisakkaritler: tek tip monosakkarit içerirler A) pentozanlar(pentoz polisakkaritleri): Pentozların polimeridirler Ksilan: ksilozdan oluşmuştur. Mısır koçanı, yulaf kabuğu ve odunda bulunur. Araban: arabinozlardan oluşmuştur. Bitki özsuyunda ve bitkisel zamklarda bulunur B) Heksozanlar (heksoz polisakkaritler): heksozların birleşmesinden oluşan polisakkaritlerdir. En önemlileri glikoz ünitelerinden oluşan glukanlardır (nişasta, glikojen selüloz) 2) Heteropolisakkaritler: hidrolize edildiklerinde birden fazla monosakkarit türevi oluşturan polisakkaritlerdir (pektik bileşikler, bitki zamkları)

39 Önemli polisakkaritler Polisakkaritler monosakkaritlerin polimerleri olup tam hidrolize edildiklerinde kendilerini oluşturan monosakkaritlere parçalanırlar. Nişasta: Bir nişasta molekülü α-d-glikoz ünitelerinin α-1.4 ve α-1.6 bağlarıyla bağlanmasından oluşmuş bir polimerdir.

40 Nişasta; beyaz, tatsız bir toz görünümündedir. Bitkilerin en önemli besin maddesidir. Bitkilerde yaprakta fotosentez sonucu oluşarak kök ve yumrulara taşınır ve orada depolanır. Patateste nişasta tanecikleri, yumurta şeklinde hücre suyu içinde serbest halde yüzer. Hububatta ise dairesel tanecikler birbirine yapışıktır. Nişasta; 1.Enzimlerle (fermantasyon teknolojisinde) gitgide küçük moleküllere parçalanır. ve iyotla takip edilir(koyu mavi, menekşe, kırmızı), maltoz iyotla renk vermez, böylece nişastanın şekerleşmiş olduğu anlaşılır. 2.Asitlerle glikoza kadar parçalanır Nişasta fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirinden farklı iki polisakkaritten oluşur.

41 A) amiloz: Nişastanın yaklaşık % 20 sini, nişasta taneciğinin de iç kısmını oluşturur. İyotla mavi renk verir. Amiloz D-glikoz moleküllerinin düz zincir şeklinde ve sadece α-1-4 glikozidik bağlarıyla bağlanmasından oluşmuştur. Bir amiloz molekülünde glikoz ünitesi bulunabilir. Heliks şeklinde bükülmüştür, dallanma yoktur. B) Amilopektin: Nişastanın %80 ini ve nişasta taneciğinin iskelet kısmını teşkil eder. İyotla kırmızı menekşe renk verir. Bu polimerde glikoz molekülleri α- 1.4 bağlarının yanında α-1.6 bağları ile de bağlanmıştır. Bu bağlanma amilopektinin yapısında dallanmaya neden olur. Amilopektin birkaç bin glikozdan oluşmuştur.

42 Glikojen(Hayvan nişastası): hayvansal dokuların depo polisakkaritleridir. Özellikle karaciğerde depo edilir. İskelet kaslarında da % 1-2 oranında bulunur. D-glikoz moleküllerinin polimerleşmesiyle meydana gelmiş dallı bir yapıya sahiptir. Suda kolloidal halde çözünür, alkolde çözünmez. İyotla menekşe kırmızı renk verir.

43 Selüloz Bitkiler aleminin iskelet maddesidir. Doğada en çok bulunan yapısal polisakkarittir. Başlıca kaynağı pamuk ve odundur. D-glikoz moleküllerinin β-1.4 bağlarıyla bağlanmasıyla oluşan düz zincirli yapıdadır. Tek mideli hayvanlar ve insanların midesinde β1.4 bağlarını parçalayan enzim bulunmadığından, selülozun bu canlılar için sindirimi yoktur. Ancak işkembelerinde selülaz enzimi içeren hayvanlar (ot yiyenler) tarafından glikoza kadar parçalanabilirler. Ayrıca selülaz enzimine sahip olan bazı mikroorganizmalar tarafından da parçalanır. Bu yolla gıda ve diğer endüstri alanlarında kullanılabilirler. Suda çözünmez, kağıt, tekstil ve boya sanayinde kullanılan önemli bir polisakkarittir.

44 İnülin: yapıtaşı fruktoz olan başlıca yer elmasında bulunan bir polisakkarittir. Pektik maddeler: bütün genç bitkilerin hücre duvarlarında ve hücre aralarında bulunan temel bileşiği poligalaktronik asit olan bir polisakkarittir. Bitkilerde bulunan pektik maddelerin başında pektin gelmektedir.

45 Pektin, meyve ve sebzelerde yaygın olup hücre duvarlarının içinde ve arasında bulunur. Bitki hücrelerinin bir arada tutulmasını sağlar. Jel oluşturma özelliğinden dolayı şeker, meyveli şekerleme ve jöle yapımında kullanılır. Pektinler ve bitki zamkları gıdalarda stabilize ediciler ve koyulaştırıcılar olarak kullanılırlar. Birçok omurgasızın dış iskeletinin başlıca organik maddesidir. Bitki zamkları: Suda çözünerek kolloidal çözeltiler veren polisakkarit tabiatındaki maddelerdir. Ağaç kabuklarından kesilerek veya kendiliğinden akarlar. Esmer yapışkan kitle oluştururlar. Başlıcası arap zamkıdır (akasya ağacından sızan maddedir).

46 Kitin: N-asetil, D-glikozaminin polmerizasyonuyla oluşur. Renksizdir, suda, alkolde, eterde, seyreltik asitlerde ve alkalilerde çözünmez. Omurgasızlarda, böceklerde ve kabuklularda (karides, yengeç, istakoz) bulunan, azot içeren bir polisakkarittir.

47 VİTAMİNLER MİNERALLER Karbonhidratlar, proteinler ve yağlar gıda maddelerinde önemli oranlarda bulundukları için temel gıda bileşenleri olarak adlandırılır Bu 3 temel bileşenin dışında gıda maddelerinde düşük oranda bulunmalarına karşın önemli görevlere sahip bileşenler vitaminler, mineraller, asitler, antioksidanlar, enzimler vb.

48

49

50

51

52

53

54

55

56