MALAKSİYON ATMOSFERİNİN ZEYTİNYAĞI KALİTESİNE ETKİSİ

Transkript

1 126 MALAKSİYON ATMOSFERİNİN ZEYTİNYAĞI KALİTESİNE ETKİSİ Aslı Yorulmaz 1, Aziz Tekin 2 1 Balıkesir Üniversitesi Edremit Meslek Yüksekokulu Zeytin Endüstrisi Programı, Edremit, Balıkesir 2 Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Ankara yorulmaz@balikesir.edu.tr Zeytinin yağa işlenmesinde önemli bir aşama, yağ verimini artırmak amacıyla hamurun yoğurulmasıdır. Yoğurma işlemi sıcaklık kontrollü sistemde ve düşük hızda zeytin hamurunun karıştırılmasıdır. Bu işlemde mikroskobik yağ zerrecikleri birleşerek daha büyük yağ damlalarını oluşturmaktadır. Yoğurma işlemi ile bir yandan hamurdaki yağ zerrecikleri irileşirken, diğer yandan da hamura homojen bir yapı kazandırılarak, yağ verimi artırılmaktadır. Zeytinyağının oksidatif stabilitesinin dolayısıyla kalitesinin arttırılması amacı ile malaksiyon sırasında azot ve argon gibi inert gazlar kullanılmakta ve zeytin hamurunun oksijen ile teması engellenmektedir. Böylece hamurda bulunan oksidoredüktazlardan polifenoloksidaz ve peroksidaz gibi enzimler ortamda oksijen bulunmadığı için faaliyet gösterememektedir. Böylece oksidasyon minimum düzeyde gerçekleşmekte, zeytinyağının önemli bileşenleri korunmakta ve yağın tadında istenmeyen değişimler gözlenmemektedir. Bu çalışmada malaksiyon atmosferinin zeytinyağının bileşim ve kalitesi üzerine etkisini inceleyen çalışma sonuçları derlenmiştir. Anahtar kelimeler: İnert gaz, malaksiyon, zeytinyağı. Yüksek bir ekonomik değere sahip olan zeytinyağının üretiminde amaç; yağın duyusal, fiziksel ve kimyasal özelliklerini en üst düzeyde koruyacak şekilde ve fiziksel yöntemler kullanarak zeytini yağa işlemek ve rafine edilmeksizin doğal olarak tüketilebilen zeytinyağı üretebilmektir (1). Zeytinin yağa işlenmesinde önemli bir aşama, yağ verimini artırmak amacıyla hamurun yoğurulmasıdır. Yoğurma işlemi sıcaklık kontrollü sistemde ve düşük hızda zeytin hamurunun karıştırılmasıdır. Bu işlemde mikroskobik yağ zerrecikleri birleşerek daha büyük yağ damlalarını oluşturmaktadır. Kırma işleminden sonra yağ damlacıklarının % 45 inin çapı 30 mikrondan büyük iken, yoğurma işleminden sonra bu oran % 80 e yükselmektedir (2). Yoğurma işlemi ile bir yandan hamurdaki yağ zerrecikleri irileşirken, diğer yandan da hamura homojen bir yapı kazandırılarak, yağ verimi artırılmaktadır. Karıştırma işlemi iç yüzeyi paslanmaz çelikten yapılmış, çift cidarlı bir mil üzerine yerleştirilen değişik şekil ve boyutlardaki karıştırıcı paletlerin bulunduğu yarı silindirik sistemlerde yapılmaktadır. Isıtma amacıyla sıcak su ya da buhar kullanılmaktadır. Bazı sistemlerde ise ısıtma, elektrikli ısıtıcılar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Karıştırma hızı devir/dk arasında değişmektedir (1). Ülkemizdeki zeytinyağı fabrikalarında genellikle üstü açık yatay malaksörler kullanılmaktadır. Fakat son yıllarda kurulan yeni tesislerde kapaklı malaksörlerin kullanımı artmaktadır. Ülkemizde ve dünyada yaygın olarak kullanılan ağzı açık malaksörlerde gerçekleştirilen malaksiyon sırasında zeytin hamuru hava ile temas etmekte ve yağ okside olmaktadır. Bu durum yağın antioksidan aktivitesini ve hidrofilik fenol konsantrasyonunu düşürmekte; yağın duyusal özelliklerini de etkilemektedir. Zeytinyağının duyusal özellikleri ve sağlık üzerine yaptığı olumlu etkileri yüksek oranda içerdikleri uçucu bileşen ve fenolik madde konsantrasyonuna bağlıdır (3,4,5). Bu maddelerin yağdaki varlığı, zeytinde bulunan ve işleme sırasında faaliyete geçen endojen enzimlerin aktivitelerinin sonucudur (6-11). Polifenoloksidaz (PPO) ve peroksidaz (POD) enzim aktiviteleri malaksiyon sırasında yağda bulunan hidrofilik fenollerin oksidasyonuna sebep olmaktadır (12-15). Aynı zamanda bu enzim aktiviteleri yağda hissedilen acı ve yakar hislerinin azalmasına, yağın oksidatif stabilite ve besin değerinin düşmesine neden olmaktadır (16-19). Lipoksigenaz (LOX) enzim aktivitesi serbest çoklu doymamış yağ asitlerini 5 ve 6 karbonlu uçucu bileşenlere okside etmektedir. Bu durum yağdaki yeşil ve meyvemsi duyusal

2 özellikleri artırmaktadır (14,15,20-22). Zeytin hamurunda bulunan β-glukozidazlar ise oleuropein ve ligstrositi aglikonlarına hidroliz eder. Oleuropein ve ligstrosit aglikonu yağda daha iyi çözünür ve glikozidik formlarına kıyasla zeytin hamurundan daha iyi ayrılır (23,24). Elde edilecek olan zeytinyağının besinsel ve duyusal özelliklerinin artırılabilmesi için bahsi geçen enzim faaliyetlerinin aktive ya da inhibe edilmesi gerekmektedir. Bu da malaksiyon çalışma koşullarının optimizasyonuyla mümkün olabilmektedir. Yapılan çalışmalarda malaksiyonda düşük sıcaklık-kısa süre (ör; 30 C, dk) uygulamalarının LOX aktivitesini inhibe etmeden, PPO ve POD aktivitelerini düşürdüğünü ve iyi yağ verimleri sağladığını ortaya konmuştur (20,25,26). Sıcaklık ve süre dışında oksijen miktarının zeytin hamurundaki enzim aktivitelerine etkisini araştıran çalışmalar da yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar PPO, POD ve LOX aktivitelerinin selektif kontrollerinin hamurdaki oksijen konsantrasyonunun düzenlenmesiyle elde edilebileceğini ortaya koymaktadır (15, 27-30). Migliorini ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada (31) zeytinler geleneksel ağzı açık malaksörlerde ve düşük oksijen seviyesi ile düşük sıcaklıkta çalışmaya müsait bir malaksörde iki ayrı şekilde işlenmiştir. Elde edilen sonuçlar malaksiyon sırasında oksijenin hem fenolik maddeler hem de yağ asitleri üzerine etkili olduğunu ortaya koymuştur. Ortamdaki oksijen konsantrasyonunun düşmesiyle PPO aktivitesi de yavaşlamış ve fenolik bileşenlerin parçalanma oranı düşmüştür. LOX enzim aktivitesi de etkilenmiş, ortamdaki 6 C lu bileşiklerin konsantrasyonu azalmış, enzim aktivitesi aldehitlerin ve özellikle trans-2-hekzenalin oluşumu yönünde ilerlemiştir, dolayısıyla elde edilen yağ, trans-2-hekzenal gibi aldehitlerce zengin bulunmuştur. Çizelge 1. İki farklı atmosferde elde edilen yağların uçucu madde içerikleri (mg/kg) (31) Uçucu bileşikler (mg/kg) O 2 li ortam Düşük O 2 li ortam Hekzanal 2,01±0,05 1,37±0,01 Hekzanol 4,06±0,12 0,99±0,05 Hekzil asetat 0,36±0,02 0,05±0,01 cis-3-hekzen-1-ol 1,67±0,12 1,64±0,11 trans-2-hekzenal 37,14±2,33 35,44±2,23 trans-2-hekzen-1-ol 13,21±0,26 1,05±0,02 cis-3-hekzenil asetat 1,39±0,06 0,62±0,02 trans-2-hekzenil asetat 0,07±0,01 0,03±0,01 Toplam uçucu bileşen 59,91±1,15 41,19±0,79 127

3 Çizelge 2. İki farklı atmosferde elde edilen yağların fenolik madde içerikleri (mg/kg) (31) Fenolik bileşikler (mg/kg) O 2 li ortam Düşük O 2 li ortam Oleuropein aglikonu (3,4-DHPEA-EA) 40,47±0,97 107,79±2,55 Ligstrosit aglikonu (p-hpea-ea) 13,38±0,13 28,81±0,27 Oleuropein agikonun dialdehidik formu 9,91±2,29 10,13±2,34 Ligstrosit aglikonun dialdehidik formu 7,27±0,13 7,03±0,12 Yüksek molekül ağırlıklı fenolik maddelerin toplamı 71,04±5,01 (%27,60) 153,77±10,85(%19,51) Dekarboksimetil oleuropein aglikonun dialdehidik formu (3,4-DHPEA-EDA) 60,17±2,07 403,91±14,79 Okside dekarboksimetil oleuropein aglikonu 11,72±2,96 t.e. Dekarboksimetil ligstrosit aglikonun dialdehidik formu (p-hpea-eda) 43,26±0,56 149,29±1,92 Orta molekül ağırlıklı fenolik maddelerin toplamı 115,5±11,39 (%44,75) 580,19±57,44(%73,63) Hidroksitirosol (3,4-DHPEA) 7,72±0,98 2,41±0,30 Tirosol (p-hpea) 8,30±0,01 3,22±0,01 Düşük molekül ağırlıklı fenolik maddelerin toplamı 16,02±0,68 (%6,22) 5,63±0,24(%0,71) Pinoresinol 16,86±0,18 18,74±0,19 1-asetoksipinoresinol 38,26±0,30 29,63±0,23 Lignanların toplamı 55,12±0,51(%21,45) 48,37±0,45(%6,15) Toplam fenolik madde 257,33±14,38(%100) 787,96±44,04(%100) t.e.:tespit edilemedi Parenti ve arkadaşları (32) zeytin hamurunun malaksiyonu sırasında kendiliğinden CO 2 emisyonu olduğunu belirlemiştir. Bunun muhtemelen hızlandırılmış solunum ve kısmen de fermantasyon sonucu olduğu bildirilmiştir. Kapaklı malaksör kullanıldığında yüksek miktarda CO 2 oluştuğu ve hamurda kararma olmadığı saptanmıştır. Yağdaki klorofil gibi lipofilik bileşiklerin ve hidrofilik fenollerin miktarı artmıştır. Peroksit sayısı ve özgül absorbans değerleri kapalı malaksör kullanılarak üretilen yağda daha düşük bulunmuştur. CO 2 emisyonunun oksidasyonu azalttığı ve böylece yağ kalitesini arttırdığı iddia edilmiştir. Malaksiyon süresince oksijen ve CO 2 oranları ölçüldüğünde malaksiyonun ilk 20 dakikası sonunda oksijen miktarının % 5 in altına düştüğü, CO 2 oranının ise % 30 lara yükseldiği görülmüştür. Malaksiyon süresi arttıkça oksijen miktarı düşerken, CO 2 miktarı artmıştır. Bu nedenle zeytinyağı üretiminde kapalı malaksörlerin kullanımı ile hem solunum nedeniyle oksidatif bozulmalara neden olan oksijen harcanmakta, hem de inert gaz olarak düşünülebilen CO 2 üretilmektedir. Servili ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada (7) zeytin hamurundaki O 2 seviyesi, malaksiyon sırasında yapılan azot uygulamasıyla düşürülerek PPO ve POD enzimleri inhibe edilmiştir. Bu sayede yağdaki hidrofilik fenol konsantrasyonu Çizelge 3 de verildiği gibi artış göstermiştir. Servili ve arkadaşları zeytin hamurundaki ortalama oksijen konsantrasyonunu ve dolayısıyla yağdaki fenolik madde miktarını düzenlemek için zeytin hamurunun havaya maruz kaldığı süre (TEOPAC) kavramını geliştirmişlerdir. Çizelge 4 de de görüldüğü gibi zeytinyağındaki sekoiridoit konsantrasyonu TEOPAC ile yüksek oranda ilişkilidir. Yapılan çalışmalar PPO, POD ve LOX gibi oksidoredüktazların seçici kontrollerinin zeytinyağı üretiminde önemli olduğunu ve zeytinyağının besinsel ve duyusal özelliklerini yüksek oranda etkilediğini ortaya koymaktadır. Mevcut bulgular çeşidin ve hasat zamanının etkileriyle birleştirilerek; zeytinyağı işleme tesislerinde yapılacak teknolojik yeniliklere yön verici olmalıdır. 128

4 Çizelge 3. Malaksiyon süresince ezmelerin O 2 ve O 2 siz ortamda işlenmeleri ile elde edilen zeytinyağı ve zeytin ezmelerinin fenolik bileşimi (mg/kg) (7) Hava temaslı ortamda yoğurma N 2 temaslı ortamda yoğurma Ezmede (mg/kg, K.M.) Yağda (mg/kg) Ezmede (mg/kg, K.M.) Yağda (mg/kg) O 2 (ppm) 6.9± ± Fenolik bileşikler 3.4-DHPEA 0.04± ± ± ±0.2 p-hpea 0.04± ± ± ±0.3 3,4-DHPEA-EDA 5.7± ± ± ±6 p-hpea-eda ± ±1.4 p-hpea türevi ± ±1.3 3,4-DHPEA-EA - 177±8-242±5 Demetiloleuropein 0.30± ± Verbaskozit 1.3± ±0.2 - Oleuropein 0.75± ± Luteolin-7-glikozit 0.13± ± Rutin 0.11± ± Çizelge 4. Üç farklı olgunluk döneminde, zeytinyağı fenolik kompozisyonuna TEOPAC etkisi (30,33) TEOPAC Fenolik maddeler (mg/kg) Pigmentasyon indeksi: 2,2 3,4-DHPEA-EA 146,0± 137,0± 117,7± 111,9± 149,3± 143,3± 95,8± 16,6 6,42 28,76 11,31 0 1,23 6,03 3,4-DHPEA 1,3± 1,1± 0,8± 0± 1,3± 1,5± 1,0± 0,21 3,4-DHPEA- 804,3± EDA 26,04 p-hpea-eda 29,8± 1,34 Pigmentasyon indeksi: 2,6 3,4-DHPEA-EA 354,9± 28,90 3,4-DHPEA 3,7± 1,11 3,4-DHPEA- 1206,2± EDA 37,79 p-hpea-eda 40,5± 1,41 Pigmentasyon indeksi: 2,9 3,4-DHPEA-EA 368,5± 27,83 3,4-DHPEA 1,9± 0,13 3,4-DHPEA- 1003,0± EDA 54,47 p-hpea-eda 34,5± 1,10 0,08 848,6± 14,47 33,7± 0,69 384,8± 12,56 2,7± 0, ,9± 23,83 41,4± 1,15 381,7± 24,48 2,7± 0,71 956,5± 61,10 36,8± 2,22 0,26 738,1± 11,40 27,5± 0,20 327,7± 20,94 1,9± 0, ,1± 14,13 44,3± 1,73 337,5± 15,78 2,0± 0,34 841,0± 45,28 44,9± 1,63 0,00 681,6± 20,26 26,2± 0,07 291,7± 21,08 2,8± 0, ,7± 10,02 49,8± 3,10 310,3± 16,61 2± 0,03 882,7± 26,89 37,1± 1,21 0,03 622,0± 15,24 40,4± 1,34 290,8± 20,9 1,6± 0, ,0± 23,14 39,0± 0,26 314,5± 17,03 1,3± 0,03 665,8± 50,38 29,6± 2,19 0,05 581,4± 13,23 37,9± 2,50 281,3± 27,56 2,4± 0,30 834,3± 18,72 32,5± 0,38 279,6± 11,12 1,3± 0,21 492,2± 60,93 24,9± 1,41 0,40 337,6± 8,57 28,6± 4,14 245,9± 8,10 1,9± 0,11 645,3± 6,47 53,3± 0,16 246,0± 16,52 1,2± 0,26 364,6± 36,00 25,4± 1,44 129

5 Kaynaklar 1.Gümüşkesen, A.S Bitkisel Yağ Teknolojisi. Asya Tıp Yayıncılık Ltd., 182s, İzmir. 2.Moreno, J. M. M., Herrera, C. G. and Janer, C Estudios fisico-quimicos sobre las pastas de aceituna molidas. IV. Las gotas de aceite. Grasas Aceites, 8; Guth, H.; Grosch, W Quantitation of potent odorants of virgin olive oil by stable-isotope dilution assays. J. Am. Oil Chem. Soc., 70, Reiners, J.; Grosch, W Odorants of virgin olive oils with different flavor profiles. J. Agric. Food Chem., 46, Reiners, J.; Grosch, W Concentration of 4-methoxy-2-methyl-2-butanediol in Spanish virgin olive oils. Food Chem., 64, Angerosa, F Influence of volatile compounds in virgin olive oil quality evaluated by analytical approach and sensor panel. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 104, Servili, M.; Montedoro, G. F Contribution of Phenolic Compounds to Virgin Olive Oil Quality. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 104, Servili, M.; Baldioli, M.; Mariotti, F.; Montedoro, G. F Secoiridoids of VOO: modification during the oil mechanical extraction process. In Proceedings of the World Conference and Exhibition on Oil Seed and Edible Oils Processing; Istanbul,Turkey, October 6-10; AOCS Press, Eds.; AOCS Press:Champaigne, IL, 1997; pp Angerosa, F.; d Alessandro, N.; Basti, C.; Vito, R Biogeneration of volatile compounds in virgin olive oil: their evolution in relation to malaxation time. J. Agric. Food Chem., 46, Angerosa, F.; d Alessandro, N.; Di Girolamo, M.; Vito, R.;Serraiocco, A Relationship between aroma components and malaxation time. Acta Hortic., 474, Di Giovacchino, L.; Costantini, N.; Ferrante, M. L.; Serraiocco, A Influence of malaxation time of olive paste on oil extraction yields and chemicals and organoleptic characteristics of virgin olive oil obtained by a centrifugal decanter at water saving. Grasas Aceites, 53, Servili M, Baldioli M, Begliomini AL, Selvaggini R and Montedoro F The phenolic and volatile compounds of virgin olive oil: relationship with the endogenous oxidoreductases during the mechanical oil extraction process. Flavour Frag Chem 17: Ranalli A, Contento S, Schiavone C and Simone N Malaxing temperature affects volatile and phenol composition as well as others analytical features of virgin olive oil. Eur J Lipid Sci Technol 103: Georgalaki MD, Sotiroudis TG and Xenekis A The presence of oxidising enzyme activities in virgin olive oil. J Am Oil Chem Soc 75: Vierhuis E, Servili M, Baldioli M, Schols HA, Vorangen ACJ and Montedoro G Effect of enzyme treatment during mechanical extraction of olive oil on phenolic compounds and polysaccharides. J Agric Food Chem 49: Anonymous, Regulation (EC) no. 796/2002. Offic J EC L128:1 28 (2002). 17.Cortesi N, Fiorino P and Pozzetti A Relazione tra cultivar e sistemi di estrazione nella componente dell olio di oliva. Olivae 81: Vichi S, Castellote AI, Pizzale L, Conte LS, Buxaderas S and Lopez-Tamamens E Analysis of virgin olive oil volatile compounds by handspace solid-phase microextraction couplet to gas chromatography with mass spectrometry and flame ionization detection. J Chromatogr A 983: Heredia A, Guillen R, Jimenez A and Fernandez-Bolanos J Activity of glycosidases during development and ripening of olive fruit. Lebensmittel-Untersuchung 196: Morales MT, Alonso MV, Rios JJ and Aparicio R Virgin olive oil aroma: relationship between volatile compounds and sensory attributes by chemometrics. J Agric Food Chem 43: Angerosa F, Basti C and Vito R Virgin olive oil volatile compounds from lipoxygenase pathway and characterization of some Italian cultivars. J Agric Food Chem 47:

6 22.Ridolfi M, Terenziani S, Patumi M and Fontanazza G Characterization of the lipoxygenase in some olive cultivars and determination of their role in volatile compounds formation.j Agric Food Chem 50: Servilli M and Montedoro GF Contribution of phenolic compounds to virgin olive oil quality. Eur J Lipid Sci Technol 104: Rovellini P and Cortesi N Liquid chromatography mass spectrometry in the study of oleuropein and ligstroside aglycons in virgin olive oil: aldehydic, dialdehydic forms and their oxidized products. Riv Ital Sost Grasse 79: Angerosa F, Mostallino R, Basti C and Vito R Influence of malaxation temperature and time on the quality of virgin olive oils. Food Chem 72: Ranalli A, Contento S, Schiavone C and Simone N Malaxing temperature affects volatile and phenol composition as well as others analytical features of virgin olive oil. Eur J Lipid Sci Technol 103: Servili, M.; Baldioli, M.; Selvaggini, R.; Mariotti, F.; Federici, E.; Montedoro, GF Effect of malaxation under N 2 flush on phenolic and volatile compounds of virgin olive Oil. In AdVances in Plant Lipid Research; Proceedings of the 13th International Symposium on Plant Lipids, Sevilla, Spain, July, 1998; Sa nchez,j., Cerda -Olmedo, E., Martı nez-force, E., Eds.; University of Sevilla: Sevilla, 1998; pp Servili, M.; Selvaggini, R.; Baldioli, M.; Begliomini, A. L.;Taticchi, A.; Esposto, S.; Montedoro, G. F Effect of the time of exposure to the air contact of olive pastes during mechanical extraction process on the volatile and phenolic compounds of virgin olive oil. RiV. Ital. Sostanze Grasse, 79, Garcı a, M. B.; Martı nez, F.; Alba, J.; Garcı a, P.; Garrido, A High-performance liquid chromatography evaluation of phenols in virgin olive oil during extraction at laboratory. J. Am. Oil Chem. Soc., 78, Servili, M.; Selvaggini, R.; Taticchi, A.; Esposto, S Montedoro, G. F. Air exposure time of olive pastes during the extraction process and phenolic and volatile composition of virgin olive oil. J. Am. Oil Chem. Soc. 80, Migliorini M., Mugelli M.,Cherubini C.,Viti P. and Zanoni B Influence of O 2 on the quality of virgin olive oil during malaxation. J Sci Food Agric. 86: Parenti A., Spugnoli, P., Masella, P., Calamai, L Carbondioxide emission from olive oil pastes during the transformation process: technological spin offs. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 222, Servili M., Selvaggini R., Taticchi A.,Espato S., Montedoro G Volatile Compounds and Phenolic Composition of Virgin Olive Oil: Optimization of Temperature and Time of Exposure of Olive Pastes to Air Contact during the Mechanical Extraction Process. J. Agric. Food Chem. 51,