NİŞASTANIN TATLILAŞTIRILMASI

Transkript

1 NİŞASTANIN TATLILAŞTIRILMASI Nişastanın Hidrolizi Nişasta glukoz birimlerinden oluştuğu için nişastanın hidrolizi ile glukoz şurupları elde edilebilmektedir. Şeker Sakaroz 100 Glukoz 70 Maltoz 30 Fruktoz 180 İnvert şeker 130 Tatlılık derecesi Nişasta esaslı şekerler, nişastanın kimyasal ve enzimatik yollarla hidroliziyle üretilir; nişasta kendini oluşturan şekerlere parçalanır (Nişastanın Konversiyonu) Nişastanın hidrolizinde genel olarak 3 yöntem kullanılır. Asit hidrolizi Asit- Enzim hidrolizi Enzim-Enzim hidrolizi 1 2 Asit hidrolizi Asit hidrolizi nişastanın α-1.4 ve α-1.6 bağlarını rastlantısal olarak parçalaması ve aynı zamanda polimerizasyon derecesinin yükseltilmesi ile gerçekleştirilir. Asit sadece hidrolizi katalize etmeye yaramaz. Aynı zamanda gerçekleşen diğer reaksiyonlarla hidrolizin devamını da sağlar. Bazı reaksiyonlar ürün oluştuktan sonra uzaklaştırması çok zor olan tat ve koku maddeleri sağlayabilirler. Dolayısıyla şuruplar üretilirken yan reaksiyonların etkisinden sakınabilmek için asit hidrolizi 42 DE ile sınırlandırılmıştır. Enzim hidrolizi α-amilazlar: Nişastadaki α-1,4 bağlarını rastgele noktalardan kırarak daha küçük parçalar oluşturur. Bakteriyel α-amilazlar ph 5,5-7 de ve C sıcaklıkta, Fungal α-amilazlar ise ph 5-5,5 da ve C sıcaklıkta kullanılırlar. β-amilazlar: Nişasta zincirlerinde indirgen olmayan uçlardan başlayarak -1,4 bağlarını birer atlayarak kırar, maltoz ve limit dekstrin oluştururlar. Amiloglukozidaz (glukoamilaz): Nişastanın indirgen olmayan uçlarından başlayarak -1,4 bağlarını kırar ve D-glukoz birimleri oluştururlar; ayrıca dallanma noktalarındaki -1,6 bağlarını da kırarak nişastanın hemen hemen tamamını D-glukoza dönüştürür. glukoamilaz α-amilazlar 3 β-amilazlar 4 GLİKOZ ŞURUPLARI Glikoz şurupları nişastadan elde edilen hidroliz ürünleridir. Bu ürünler, glukoz şekerinin ve diğer yüksek molekül ağırlıklı dekstrin ve sakkaritlerin bir karışımı olan berrak, renksiz ve kıvamlı yapıda şuruplardır. Türk Gıda Kodeksi Şeker Tebliği: "nişastadan veya nişasta ve/veya dekstroz eşdeğer miktarı en az %20 olan inülinden elde edilen sakkarit konsantreleri Sıvı ve kurutulmuş olarak iki çeşide ayrılmaktadır; Glikoz şurubu, şurubun sıvı hali ve kurutulmuş glikoz şurubu ise kuru madde miktarı en az %93'e yükseltilmiş glikoz şurubu olarak tanımlanmıştır. 5 Glikoz şuruplarının üretimi 6 1

2 Nişastanın dönüşüm derecesi "Dekstroz Eşdeğeri (DE)" terimi ile ölçülür. Bu terim glikoz şurubunun her 100 g kuru maddesindeki D-glukozun gram olarak sayısı ile ifade edilen indirgen şekerlerin toplamıdır. Glukoz : DE=100% (1 indirgen uç/1 molekül) Maltoz: DE= 50% (1 indirgen uç/ 2 molekül) * 10 glukoz biriminden oluşan bir şekerde 1 indirgen uç; DE= 100 x (1/10) = 10 * 10 glukoz biriminden oluşan bir şeker hidrolizle ikiye bölünse, her bir parçada 1 indirgen uç (toplam 2) olacaktır; DE= 100 x (2/10) = Nişastanın hidrolize olma derecesi son ürünün kompozisyonunu belirler. Endüstriyel olarak ürünler DE derecesine göre sınıflandırılabilir ve DE değerleri aralığında üretilebilirler. Düşük dönüşümlü glikoz şurupları: DE Standart/ normal glikoz şurupları: DE Orta dönüşümlü glikoz şurupları: DE Yüksek dönüşümlü glikoz şurupları: DE Çok yüksek dönüşümlü glikoz şurupları: >68 DE Glikoz şurubunun karbonhidrat kompozisyonu "Polimerizasyon Derecesi" (DP) terimi ile ifade edilir. Polimerizasyon derecesi, şurubun glukoz birimlerinin sayısıdır. DP1 dekstroz DP2 maltoz benzeri disakkaritler DP3 maltotrioz gibi trisakkariler DP4 tetra veya daha fazla derecedeki sakkaritler 9 10 Glikoz şuruplarının özellikleri DP ve DE arasındaki ilişki DP1 = 100DE DP2 = 62DE DP3= 40DE DP4 = 18DE Aralarındaki ortalama ilişki ise ; DP = [(20000/DE) - 18]/162 şeklindedir. katı yüksek viskozite tatlı değil fermente edilemez sıvı düşük viskozite tatlı fermente edilebilir

3 Karbonhidrat kompozisyonu DE Glukoz Maltoz Maltotrioz Glikoz şuruplarının karbonhidrat kompozisyonu, üretim metoduna ve şurubun DE değerine bağlıdır. Aynı DE de iki şurup, farklı kompozisyona sahip olabilir. asit-enzim ile 42 DE glikoz şurubu (maltoz yüksek) asit ile 42 DE glikoz şurubu (glukoz içeriği yüksek) glikoz şuruplarının istenilen amaca uygunluğu tayin edilirken DE değeri tek olarak yeterli değildir. Yüksek Sakkaritler Üretim Metodu Enzim-Enzim Asit Asit Asit Asit-Enzim Enzim-Enzim Asit-Enzim Enzim-Enzim Enzim-Enzim Vizkozite Şurupların sahip olduğu vizkozite şurupların kolay işlenebilirliğini etkiler. Vizkozite arttıkça şurupların pompalanabilirliği güçleşir. Viskozite, ilave edildiği gıdanın dokusal ve duyusal özelliklerini etkiler. Şurubun katı madde içeriği arttıkça viskozite artar. Ayrıca sıcaklık artışına bağlı olarak vizkozitede azalma meydana gelir. Aynı katı madde ve aynı sıcaklıktaki şuruplarda vizkozite; Şurubun karbonhidrat kompozisyonuna Ortalama molekül ağırlığına DE değerine bağlı olarak değişim gösterir. % 75 katı madde içeriğindeki glikoz şurupları için viskozite, DE ve sıcaklık ilişkisi Yüksek molekül ağırlıklı veya düşük DE'li şuruplarda, yüksek sakkaritlerin fazla miktarda olması viskozitede artışa yol açar. Çünkü bu sakkaritler suda daha az çözünürler Nem Çekicilik Glikoz şuruplarının en önemli özelliklerinden biri olan nem çekicilik (higroskopik) şurubun DE' si ve karbonhidrat kompozisyonu ile ilişkilidir. Aynı ortamda yüksek DE li şuruplar düşük DE li şuruplara nazaran daha fazla nem tutma özelliğine sahiptir. Sert şekerleme yapımında yüksek DE'li şuruplar kullanılırsa, ürün su çekerek yapışkanlaşır ve paketleme ile depolamada sorun yaratır. Glikoz şurupları için adsorpsiyon denge değerleri (25-30 C) 17 Su aktivitesi (aw) Su aktivitesi, şurubun konsantrasyonu ve kompozisyonu ile birlikte sıcaklık ve kurumadde yüzdesine bağlıdır. Glikoz şurupları bakteri ve küf gelişmesine karşı güvenilirdir, ancak ozmofilik maya gelişimi riski taşıyabilir. 20C'da glikoz şuruplarının su aktivitesi Şurup 42 DE Glikoz şurubu (Asit dönüşüm) 60 DE Glikoz şurubu (Asit-enzim dönüşümü) Kuru Madde, % ağırlık/hacim Su aktivitesi DE Glikoz şurubu

4 Kaynama ve Donma Noktası Şurubun MA ve kompozisyonuna bağlıdır. Yüksek DE'li şuruplar donma noktasını daha fazla azaltmaktadır. Aynı kuru madde oranına sahip şuruplarda DE değeri yüksek olanın kaynama noktasındaki artış daha fazladır Çözünürlük ve Kristallenme Glikoz şurupları suda yüksek oranda çözünürdür. Şurubun DE arttıkça çözünürlüğü artar. Dekstroz içeriği arttıkça sıcaklığa bağlı olarak dekstrozun kristallenme riski artar. Yüksek oranda dekstroz ve maltoz içeren glikoz şuruplarının kristallenme eğilimi sıcaklık ve kuru madde miktarının ayarlanması ile kontrol edilebilir. Fermente Edilebilirlik Fermente edilebilirlik, kontrollü koşullar altında maya tarafından kullanılan karbonhidrat yüzdesi olarak tanımlanır. Genel olarak şurubun DE si arttıkça fermente olabilirlik artmaktadır; çünkü mayanın kullanabileceği şekerler basit şekerler olup, yüksek şekerler hidrolize edilemez Glikoz Şuruplarının Gıdalarda Kullanımı Sakız Ürün Dondurma ve diğer sütlü mamuller Unlu mamuller Alkolsüz içecekler Ketçap Alkollü İçecekler Avantajları Çiğneme sırasında esneklik verir. Tatlılık, yapı, viskozite ve donma noktası ayarlanabilir. Nemlendirici özelliği raf ömrünü arttırır. ürüne lezzet ve renk vermektedir. Osmatik basınçları yüksek olduğundan mikrobiyel dayanıklılık sağlar, tadı maskelemeyen özelliği meyve aromalarının etkisini arttırır. Tatlılık, parlaklık ve akışkanlık ayarlanabilir. Ağızda bıraktığı his, viskozite ve tatlılık kontrolü ile karamel rengi sağlaması, Fermente edilebilir karbonhidrat kaynağı olmasıdır. 24 4

5 Ürün Marshmallow Şekerlemeler Reçel ve Marmelat Avantajları Nemlilik, iyi çırpılma özellikleri ve köpük yapısını dayanıklı kılarak, istenen dokuyu vermesi için kullanılmaktadır Kristalizasyonu, kıvamı, nem çekiciliği, renk gelişimini ve tatlılığı kontrol eder Soğukta akışkanlığa, kesme, paketleme, depolamada deformasyona direnç kazandırır. Maya gelişimi ve ürünün bozulması önlenebilmektedir. Viskozite artışı, osmatik basınç, kristal oluşumunun önlenmesi, tat ve görünümün gelişimi için kullanılır. Fırıncılık ürünlerinde, glikoz şurupları çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Glikoz şurupları, mayalı ürünler için karbonhidrat kaynağıdır. Fermantasyondan arta kalan indirgen şekerler ürün kabuk renginin esmerleşmesini sağlar, daha yüksek şekerler dokunun kontrolünü sağlar ve ürüne yumuşaklık verir. Ekmek: Ekmekte glikoz şurupları fermente edilebilir substrat olup, kabuk rengine ve lezzete katkıda bulunmaktadır ve raf ömrünü uzatmaktadır. Glikoz şurupları sakaroz veya invert şeker ile birebir yer değiştirebilir Bisküvi: Bisküvide şeker, lezzet ve dokuyu etkilemekte ve yüzey karakteri ile birlikte gevrekliği kontrol etmektedir. Bisküvi üretiminde kullanılan sakaroz ile birlikte indirgen şekerler de tat verici olarak şurup formunda ilave edilebilmektedir (glikoz şurupları, fruktoz şurupları, malt ekstraktları, bal ve melas). Bisküvinin yayılması, şekerin tipine ve miktarına bağlıdır. Şeker miktarı arttıkça yayılma artar Bisküvilerde, glikoz şurupları hızlı renk oluşumuna yol açar, gevrekliği korur ve raf ömrünü arttırır yüksek DE li şuruplar renk koyulaşması, nem tutuculuk, tatlılık ve lezzetin daha zengin olması istendiğinde tercih edilmektedir. Kek: Kek gibi havalandırmanın yapıldığı ürünlerde, glikoz şurubu yumurta akındaki albumin veya jelatinin etkinliğini arttırır. Yüksek DE li glikoz şuruplarının kullanımı ile nemlilik sağlanarak keklerin kuruması önlenir ve raf ömrü uzar. Turta dolgu malzemelerinde ürünün ozmotik basıncını kontrol ederek, meyvenin nem kaybını önler. Keklerde sakaroz yerine glikoz şurupları kullanımı içerdiği yüksek indirgen şekerler nedeniyle esmerleşmeyi arttırmaktadır FRUKTOZ ŞURUBU Fruktoz Şurubu Üretim Akım Şeması Fruktoz şurupları, glukoz izomeraz enzimi kullanılarak glukozun izomeri olan fruktoza kısmen dönüştürülmesi ile elde edilmektedir. glukoz α-amilaz glukoamilaz izomeraz Nişasta Dekstrin Glukoz Fruktoz

6 %42 veya %55 fruktoz içeren başlıca iki tipi var. %90 fruktoz içeren üçüncü tip; dünyada kullanımı sınırlı, ülkemizde yok Ucuz olması nedeniyle sakaroza alternatif olmaktadır. Ayrıca fruktoz şuruplarının elde edildiği mısır üretimi, sakarozun elde edildiği pancar ve şeker kamışı üretiminden daha kolaydır. 31 Özellik %42 Fruktoz Şurubu %55 Fruktoz Şurubu Karbonhidrat Kompozisyonu Glukoz, % Fruktoz, % Yüksek şekerler, % 5 4 Kuru Madde, % ph 4 4 Viskozite, cp (27 o C) Fruktoz şuruplarının üretim prosesinde uygulanan yoğun saflaştırma işlemleri nedeniyle kül miktarı çok düşüktür ve rengi su beyazıdır. Fruktoz şuruplarının viskoziteleri glikoz şuruplarına göre daha azdır. Bu özelliği, ürünlerde hoş bir ağız hissi ve çiğneme karakteristikleri vermesini sağlamaktadır. 32 Fruktoz şuruplarında, fermente edilebilen şekerler olarak fruktoz, glukoz ve maltoz yer almaktadır. Diğer nişasta esaslı şuruplara kıyasla fruktoz şurupları fermente edilebilir şekerleri daha fazla ihtiva eder. Aynı zamanda osmotik basıncı da yükselterek mikrobiyal gelişmeyi önlerler. Yüksek fruktozlu bu şuruplar çoğu gıdada (turşularda, konserve ürünlerde) su aktivitesini düşürmek için kullanılmakta ve mikrobiyal bozulmaları önlemektedir. Fruktoz şurupları tatlı tat, düşük viskozite ve daha az kristallenme gibi özellikleri nedeniyle depolama ve taşıma işlemleri sırasında avantaj sağlar Ürün Nispi Tatlılık Sakaroz 100 %42 Fruktoz Şurubu 92 %55 Fruktoz Şurubu 99 Fruktoz şurupları diğer tatlandırıcılarla birlikte kullanıldığında tatlılık artmakta, (sinerjist etki) Fruktoz şurupları, tadı maskelemeden tatlandırma özelliğine de sahiptir. Bu özelliği sayesinde aromalı gıdalarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır Fruktoz Şuruplarının Gıdalarda Kullanımı Fruktoz şurupları yüksek fruktoz içeriği nedeniyle gıdanın içeriğinde bulunan suyun donmasını kontrol eder. Bu özellik meyve içeriği yüksek dondurulmuş gıdalarda buz kristalleri oluşumunu en aza indirgeyerek kalitenin muhafazası için önemlidir. Bütün bu özellikleri nedeniyle gıda sanayiinde fruktoz şurubu gazlı ve gazsız içecekler, kek, bisküvi, ekmek gibi fırıncılık ürünleri, süt ürünleri, salamura ve konserve meyve ve sebzeler gibi gıdalarda kullanılmaktadır. 35 İçecekler Sakaroz ikamesi olarak alkolsüz içeceklerde istenilen kıvamı geliştirici etkileri ile dünyada yaygın kabul görmüştür %42 ve 55'lik şurupların sakaroza göre ek bir avantajı asidik koşullarda bileşim açısından değişikliğe uğramamasıdır. Sakaroz bir disakkarit olup monomer birimlerine hidroliz olur. Bu da düşük ph'lı içeceklerin depolama sırasındaki stabilitelerini etkiler. Meşrubatların yanı sıra meyveli içkilerde, kokteyl karışımlarında, likör ve şarap gibi alkollü içeceklerde de fermente edilebilir karbonhidrat kaynağı ve tatlılık verici olarak kullanılmaktadır. 36 6

7 Süt Ürünleri Yoğurt ve dondurma gibi süt ürünlerinde meyve aromalarıyla zenginleştirilebilmeleri nedeniyle önemli bir ingrediyendir. Dondurma viskozitesi değişimleri üzerinde yapılan çalışmalar fruktoz şuruplarının kullanımıyla bu ürünlerin viskozitesinin arttığını göstermiştir. Fruktoz şurubu, dondurmaya eriyebilirlik, dokuda pürüzsüzlük ve hacim kazandırmaktadır. Salamura Meyve/Sebze Ürünleri Salamura ürünlerin üretiminde fruktoz şurupları kullanımı oldukça yaygındır. Turşularda kullanılan fruktoz şurupları, hücre duvarına kolay nüfuz etme özelliğine sahiptir. Ayrıca fruktoz şuruplarının su aktivitesini azaltıcı özelliğinden de yararlanılmaktadır. Fırıncılık ürünleri İndirgen monosakkaritlerin varlığı fırıncılık ürünlerine özellikle arzu edilen rengi vermektedir. Ekmek: Ekmekte fruktoz şurupları fermente edilebilir substrat olup, kabuk rengine ve lezzete katkıda bulunmakta ve raf ömrünü uzatmaktadır. ABD de beyaz tava ekmeklerinde en çok %42 fruktoz içeren şuruplar tercih edilmektedir Bisküvi: İndirgen şekerler içerisinde en iyi bisküvi rengi fruktoz şurupları ile elde edilmektedir. Gevreklik, şekerin soğuma sırasında kristallenmesi nedeniyle sakaroz kullanımı ile doğru orantılıdır. Sakaroz ürüne karakteristik olan yüzey çatlakları da kazandırmaktadır. Yüzey çatlaklarının istenmediği ürünlerde fruktoz şurubu kullanımı ile bu sorun giderilmektedir. Kek: Kekin tazelik süresini uzatmak için fruktoz şurupları, invert şeker, bazı oligosakkaritler, modifiye nişastalar ve çeşitli gamlar kullanılmaktadır. Keklerde sakaroz yerine fruktoz şurupları kullanımı içerdiği yüksek indirgen şekerler nedeniyle esmerleşmeyi arttırmaktadır (açık renk kek içi rengi istendiğinde sorun). Ayrıca, jelatinizasyon sıcaklığını düşürmekte ve yapı çok erken oluşarak, hacmin düşük kalmasına yol açmaktadır. Kekin ph'sı aralığındadır. Fruktoz şurubunun renge olan etkisi hamurun ph'sı düşürülerek azaltılabilmektedir