ENZİME DİRENÇLİ NİŞASTA

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ENZİME DİRENÇLİ NİŞASTA"

Özge Bilgi
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 ENZİME DİRENÇLİ NİŞASTA Nişasta granülü -D-glukoz polimeri lineer polimer = amiloz dallanmış polimer = amilopektin Oluşumu ve Özellikleri amiloz miktarı: %17 (pirinç)- %38 (mercimek) %20-27 (hububat ve yumru) 1 2 Mumsu (waxy) nişasta = %100 amilopektin Amilotip nişasta = yüksek oranda amiloz mısırın yüksek amiloz (%55-70) içeren çeşitli mutantları bulunmaktadır Amiloz -1,4 bağı ile bağlanmış D-glukoz birimlerinden oluşan lineer polimer (çok düşük düzeyde dallanma noktaları var) molekül ağırlığı ikili sarmal (double helix) oluşturabilir 3 4 Amilopektin -1,4 bağı ile bağlanmış D-glukoz birimleri ile -1,6 bağı ile dallanma noktaları molekül ağırlığı Nişasta granülünün kristal yapısı Yarı-kristalin = hem amorf hem kristalin fazlar bulunur kristalin yapı amilopektin X-ışını kırınım desenine göre; A-tipi kırınım deseni = hububat nişastaları B-tipi kırınım deseni = yumru nişastalar (patates) C-tipi kırınım deseni = baklagil nişastaları V-tipi kırınım deseni = kristal amiloz 5 normal ve mumsu mısır nişastası = A-tipi amilotip mısır nişastası= B-tipi 6 1

2 Nişastanın Jelatinizasyonu Nişasta granülleri suda çözünmezler, su granülün yapısına girer ve granüller şişer Belli bir sıcaklık değerinden sonra (jelatinizasyon sıcaklığı) granül düzenli yapısını ve çift kırınım özelliğini kaybeder (=jelatinizasyon) Isıtmanın sürdürülmesiyle nişasta granülleri kısmen çözünür ve çözünen nişasta çözeltiye geçer, viskozite artar Yüksek viskoziteli sıvı soğutulduğunda jel oluşur. Bu jel bekletildiğinde nişasta zincirleri arasında yeni hidrojen bağları oluşur Zamanla nişasta zincirleri arasındaki interaksiyon artar ve nişasta zincirleri hidrojen bağları ile kuvvetlenerek ikili sarmal yapı şeklinde yeniden dizilmeye başlar (=retrogradasyon) 7 8 Amiloz / Amilopektin oranı jelatinizasyon ve retrogradasyonu etkilemekte normal nişasta = jelatinizasyon sıcaklığı C yumuşak, zayıf jeller amilotip nişasta = jelatinizasyon sıcaklığı sert, elastik ve güçlü jeller Haralampu, Carbohydrate Polymers 41: Amilotip nişastadaki amilopektinin uzun zincirlere sahip olması nedeniyle daha dirençli kristaller oluşturduğu ve böylece ısıl işlemlere daha dayanıklı hale geldiği düşünülmektedir 9 10 Amiloz / Amilopektin oranı fizikokimyasal özellikleri etkilemekte amilotip nişastalar; asitle hidrolize daha dirençlidir su alma, şişme ve çözünürlük değerleri normal nişastalara göre daha düşüktür mumsu nişastalar; genelde mumsu olmayanlara göre daha fazla şişmektedir Nişastalar, enzim inkübasyonu sırasındaki davranışlarına göre; Hızlı sindirilebilen nişasta : ekmek, patates (Rapidly digestible starch) Yavaş sindirilebilen nişasta : tahıllar (Slowly digestible starch) Dirençli nişasta (Resistant starch)

Enzime dirençli nişasta (EDN) sağlıklı bireylerin ince bağırsağında sindirilemeyen nişasta ve nişasta parçalanma ürünleridir şeklinde tanımlanmıştır (EURESTA: European Food-Linked Agro-Industrial

3 Enzime dirençli nişasta (EDN) sağlıklı bireylerin ince bağırsağında sindirilemeyen nişasta ve nişasta parçalanma ürünleridir şeklinde tanımlanmıştır (EURESTA: European Food-Linked Agro-Industrial Research Concerted Action on Resistant Starch) Tip 1 EDN; sindirilemeyen bir matriks içinde tutuklu halde bulunan nişasta (tam taneler, baklagil nişastaları) Tip 2 EDN; jelatinize olmamış, granüler nişasta (muz, çiğ patates ve amilotip nişasta) Tip 3 EDN; retrograde nişasta (pişirilip soğutulmuş patates, ekmek) Tip 4 EDN; kimyasal modifiye nişasta (çapraz bağlı nişastalar) Sajilata et al., Comprehensive reviews in food science and food safety, 5,

4 Tip 1 EDN ve Tip 2 EDN gıdaların uygun bir şekilde ön işlenmesi ile yavaş da olsa sindirilebilirken, Tip 3 EDN sindirime karşı direnç göstermektedir Termal stabilitesi nedeniyle de bu dört grup içinde en çok ilgi çeken Tip 3 EDN dir. Bu özelliği Tip 3 EDN nin normal pişirme işlemlerinde stabil olmasını ve besinsel özelliğini korumasını, dolayısıyla birçok gıdada ingrediyen olarak kullanılabilmesini sağlamaktadır Nugent, British Nutrition Foundation Nutrition Bulletin,30, Gıdanın Tip 3 EDN içeriğinin farklı proseslerle arttırılması ile ilgili çalışmalar giderek önem kazanmaktadır. 20 Genel olarak Tip 3 EDN oluşturmak için; nişasta jelatinizasyon retrogradasyon Jelatinizasyon ile granüler yapı dağılmakta, yapıdan ayrılan nişasta moleküllerinin retrogradasyonu ile yeniden kristalizasyon gerçekleşmektedir Tip 3 EDN oluşumundan nişastanın retrogradasyon sırasındaki kristalizasyonunun sorumlu olduğu gösterilmiştir Nişastanın jelatinizasyonundan sonra hareketli haldeki düz amiloz molekülleri hidrojen bağları ile kuvvetlenerek ikili sarmal yapı şeklinde yeniden dizilirler. Nişastanın ikili sarmal yapısının düzenlenmesi ile oluşan kristalin yapı nişastayı hidroliz eden enzimlerin difüzyonuna direnç gösterir ve yapı enzim hidrolizine dirençli hale gelir

5 Gıdalardaki EDN oluşumu ve miktarı ; nişastaya uygulanan ısıl işlemler (ısıtma, soğutma, kurutma, vs.) amiloz / amilopektin oranı moleküllerin zincir uzunluğu amiloz-lipid kompleksinin varlığı Granül yapısı korunarak EDN miktarını arttırmak için değişik sıcaklık, nem ve süre kombinasyonları uygulanabilmektedir Jelatinizasyon olmadan uygulanan bu işlemler hidrotermal işlemler olarak adlandırılır Hidrotermal işlemler ısı-nem uygulamaları (heat-moisture treatments) nem değeri < %35 annealing %40 ya da daha yüksek nem seviyelerinde fakat jelatinizasyon sıcaklığının altında çalışılmaktadır Jelatinizasyon sonrası uygulanan otoklavlamasoğutma çevrimleri EDN miktarını arttırmaktadır *121/134 C de 30 dak-1 saat otoklav Retrogradasyon sırasındaki depolama koşulları önemlidir. Amilopektin kristalleri yaklaşık 60 C de erimekte, dolayısıyla depolama sırasında yüksek sıcaklıklara çıkılması ile EDN miktarında azalma görülmektedir Liyofilizasyon ile kurutma EDN miktarını azaltmaktadır. Liyofilizasyon sırasında amiloz polimerlerinin yeniden düzenlenmesi engellenmekte ve böylece retrogradasyon sınırlı düzeyde gerçekleşmektedir 27 EDN oluşumuna, amiloz retrogradasyonu ile birlikte retrograde amilopektin de katkıda bulunmaktadır. Ancak sıcaklığa karşı daha duyarlı olduğu için ısıtma ile kolayca erimektedir Amilotip mısır nişastasındaki uzun yan zincirler retrogradasyon eğilimini arttırmaktadır. Yapıda ikili sarmal oluşturmak için yeterli uzunlukta zincirler bulunduğu için nişastanın enzimatik hidrolize olan direnci artmaktadır 28 Kısa zincirli moleküllerin mobiliteleri uzun zincirlilere göre daha fazla; zincir uzunluğu **asit hidrolizi retrogradasyon hızı EDN miktarı Amilopektin yapısındaki dallanma noktaları retrogradasyonu sınırlandırmaktadır. Bu nedenle amilopektin -1,6 bağlarına etki eden bir enzim ile muamele edilirse granüldeki lineer zincirler artacaktır. lineer zincir retrogradasyon hızı EDN miktarı ** debranching (pullulanaz, isoamylase)

6 Hububat nişastaları ~ %1 yağ içermekte Amilozun bir kısmı lipidlerle kompleks haldedir. Amiloz-lipid kompleksi oluşumu sonucu ortamda EDN oluşturacak serbest amiloz miktarı azalır Nişastadan yağın uzaklaştırılması ile daha fazla amiloz serbest halde kalacağı için retrogradasyon sırasında oluşacak ikili sarmal yapı miktarı artacaktır. EDN miktarı Nişasta protein interaksiyonu ile EDN miktarının azaldığı düşünülmektedir Patates nişastasının otoklavlama-soğutma çevrimi sırasında albumin ilavesi ile gözlenmiştir. Kalsiyum ve potasyum iyonlarının varlığı patates nişastası jelinde EDN miktarının azalmasına neden olmuştur. Bu iyonların H-bağı oluşumunu engellediği düşünülmektedir. Nişastaya dışardan yağ katılması; EDN Glukoz, maltoz, sakaroz ve riboz gibi şekerlerin ilavesi ile kristalizasyonun azaldığı, dolayısıyla EDN miktarının azaldığı gözlenmiştir. Şeker ile nişasta moleküllerinin etkileşimi sonucu jelatinize nişasta matriks yapısının değişmesinden kaynaklandığı düşünülmektedir. EDN nin belirlenmesi EDN miktarının belirlenebilmesi için öncelikle tüm sindirilebilen nişastanın uzaklaştırılması gerekmektedir. AACC-Toplam besinsel lif AOAC-Dirençli nişasta Toplam besinsel lif; Örnek -amilaz (termamyl) *, proteaz ve amiloglucosidaz ile bir dizi enzimatik reaksiyona tabi tutularak sindirilen nişasta ve proteinin uzaklaşması sağlanır. Kalan kısım etil alkolle çöktürülüp filtre edilerek gravimetrik olarak belirlenir. * 100 C de inkübasyon Dirençli nişasta; Örnek -amilaz* ve amiloglukosidaz ile enzimatik reaksiyona tabi tutularak sindirilen nişasta uzaklaştırılır. Kalan kısım KOH ile çözündürülüp spektrofotometrik olarak glukoz miktarı belirlenir. *37 C de inkübasyon

7 Fizyolojik etkileri EDN, çözünmeyen lif sınıfına girmekte ancak çözünür ve çözünmeyen lifler gibi fizyolojik faydaları bulunmaktadır ince bağırsakta sindirilemediği için gıdanın glisemik indeksini azaltmakta (diyabet) serum kolesterol ve trigliserit seviyesini azaltmakta dışkı miktarını arttırmakta, kolon ph sını düşürmekte ve kolon kanser riskini azaltmakta prepiyotik etkisi bulunmakta kolon mikroflorası için substrat konumunda, metabolize edildiğinde asetat, propiyonat ve bütirat gibi kısa zincirli yağ asitleri oluşturmakta safra taşı oluşumunu azaltmakta yağ yakma hızını arttırmakta (obesite) kalsiyum ve demir absorpsiyonunu arttırmakta

Benzer belgeler

M. Tuğrul MASATCIOĞLU, Hamit KÖKSEL

M. Tuğrul MASATCIOĞLU, Hamit KÖKSEL Mustafa Kemal Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Hatay Hacettepe Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Ankara α-d-glukoz birimlerinden oluşan bir polisakkarittir