HUBUBAT TEKNOLOJİSİ TAHIL (HUBUBAT) BUĞDAYLARIN SINIFLANDIRILMASI VE ANATOMİK YAPISI TAHIL (HUBUBAT)

Transkript

1 HUBUBAT TEKNOLOJİSİ TAHIL (HUBUBAT) Graminae familyası bitkilerinin tohumları olan buğday, çavdar, mısır, pirinç, yulaf, kuşyemi ve darı gibi danelerin tümünü ifade etmektedir Ekim alanı ve üretilen miktar itibariyle başlıca tahıllar; 1. Buğday 2. Mısır 3. Pirinç 4. Çavdar TAHIL (HUBUBAT) Buğdayı diğer tahıllardan farklı kılan özelliklerin Temel besin maddemiz olan ekmeğin hammaddesi olması dolayısıyla ticaretinin yoğunluğu ve ekonomiye olan büyük etkisi, Besin öğelerinden önemli bir kısmını bünyesinde oldukça yeterli düzeylerde bulundurması, yetersiz besin öğelerince de kolaylıkla zenginleştirilip, takviye edilebilmesi, Bileşiminde çözünmez proteinler olan Gliadin ve Glutenin i bulundurması ve dolayısıyla ekmek yapımında temel girdi olarak kullanılacak yegane ürün olması ve Bileşiminin önemli bir kısmının kuru maddeden oluşması, böylece depolanma ve nakliye sırasında sorunlarla karşılaşılmaması ya da çok az karşılaşılması olarak sıralanabilir Tahıllardan Üretilen Gıda Maddeleri 1. Buğdaydan (Bulgur, makarna, bisküvi, tarhana) 2. Buğday, mısır ve pirinçten (Nişasta, glikoz şurubu) 3. Buğday, çavdar, mısırdan (Ekmek) 4. Pirinç, çeltik (Dane olarak) Buğday çok eski zamandan beri ziraatı yapılan ve medeniyetle birlikte gelişen çok önemli bir kültür bitkisidir Buğdayın gen merkezi Güneybatı Asya olup, Türkiye, Irak, Suriye ve Kafkasya da yabani türlerine rastlanılır Buğday cinsinin çeşitli türleri kromozom sayıları bakımından; 1. Diploid buğdaylar (kaplıca grubu), 2. Tetraploid buğdaylar (makarnalık grubu) 3. Heksaploid buğdaylar (ekmeklik buğdaylar) olarak üç ana gruba ayrılmaktadır Ekonomik değeri büyük olan buğday türleri; Tetraploid gruptan Triticum durum (makarnalık buğday-28 kromozomlu), Heksaploid gruptan Triticum aestivum ssp. Vulgare (ekmeklik buğday-42 kromozomlu) ve Triticum aestivum ssp. Compactum (topbaş buğday-48 kromozomlu) Buğday danesi çeşide bağlı olarak sarı, açık sarı, kırmızımsı kahverenkte ve uzunca ya da yuvarlağa yakın oval bir şekilde Dane uzunluğu 3-8 mm, genişliği ise mm Danenin sivri olan tarafında tüyler (sakal) bulunur. Diğer tarafı nisbeten yuvarlak olup embriyonun bulunduğu kısımdır Danenin iki ucu arasında nisbeten düz karın kısmı boyunca uzanan yarık, taneyi iki eşit parçaya böler 1

2 Buğday danesi dıştan içe doğru başlıca; Perikarp (% ), Testa (%0.5), Hiyalin tabakası (%2), Aleron hücreleri (%6-9), Endosperm (%80-85) Embriyo (%2-3) Sakal kısımlarından oluşmaktadır Buğday sabit bileşimli bir madde olmayıp aksine son derece karmaşık ve kompozisyonu değişebilen bir maddeler karışımıdır. Ayrıca yetiştirilen buğday tür ve çeşitleri arasında da bileşim bakımından geniş bir varyasyon bulunmaktadır. Bu farklılıklara yol açan etmenlerin en önemlileri; gen kaynakları, ekolojik değişiklikler ile zirai ve kültürel işlemlerdir. Buğday danesinin kimyasal yapısı: 1. Karbonhidratlar (Mono, oligo ve polisakkaritler) 2. Kompleks karbonhidratlar (Pentozanlar, Hemiselüloz, Selüloz) 3. Azotlu maddeler (Proteinler ve diğer azotlu maddeler) 4. Lipidler (yağ ve yağ benzeri maddeler) 5. Enzimler 6. Vitaminler 7. Madensel maddeler 8. Su SU Buğday danesinde bulunan su miktarı, a. Buğdayın yetiştiği bölgenin özelliklerine, b. Hasat zamanındaki hava koşullarına, c. Depolama koşullarına bağlıdır. Buğdayda su içeriği %8-14 (7-20) arasında değişmektedir. Buğdayın bozulmadan saklanması için su içeriği %14 olmalıdır. Buğday danesinin besin maddelerince en zengin oldukları bileşen grubu karbonhidratlardır. Buğday danesinde bulunan karbonhidratların önemli bir bölümünü (yaklaşık %70 ini) nişasta oluşturmaktadır. Nişastaya göre nisbeten az miktarlarda bulunan diğer karbonhidratlar ise pentozanlar ve sellüloz ile bazı mono ve oligosakkaritlerdir 1. Monosakkaritler ; Glikoz (% ) Fruktoz (% ) Galaktoz (Lipidlere bağlı olarak glitolipid formunda) 2. Oligosakkaritler; Sakkaroz (Glikoz+fruktoz) Maltoz (Glikoz+Glikoz) Glikodifruktoz ( Glikoz+galaktoz) Rafinoz (Glikoz+fruktoz+galaktoz) Trifruktozan 3. Polisakkaritler 2

3 Nişasta tanenin endosperm kısmında yer alır. Buğday ve çavdarın %70, arpa ve yulafın %55-60'ını oluşturur. Değerli bir besin maddesidir Protein ya da polar lipidlerle çeşitli interaksiyonlara girerek hamur oluşumunu ve yapısını olumlu yönde etkiler Diastatik aktivite ile fermantasyonda mayalar tarafından enerji kaynağı olarak kullanılacak olan ve ekmek kabuk renginin gelişimi için gerekli basit şekerlerin oluşumu için hammadde görevi yapar Gluteni istenen düzeyde seyreltir Gluten ağının stabil bir yapı kazanmasına yardım eder Nişasta düz zincir yapısındaki amiloz (yaklaşık %25-30) ile dallanmış zincir yapısındaki amilopektin (yaklaşık %70-75) den oluşur. Özellik Amiloz Amilopektin Moleküler Yapı Lineer ( -1, 4) Dallanmış ( -1,4; -1, 6) Çözelti Stabilitesi (Seyreltik) Stabil Değil Stabil Jel Yapısı Sert, Geri dönüşümsüz Yumuşak Geri dönüşümlü İyot Rengi Mavi Kırmızı-Mor (Menekşe) -amilaz ile parçalanma %100 %60 Polimerizasyon Derecesi x10 5 3x10 6 KOMPLEKS Kompleks Karbonhidratlar : 1. Pentozanlar: Pentozanlar ksiloz, arabinozun polimerleşmesiyle oluşan büyük moleküllü şekerlerdir. Bunlara "lastik maddeleri" denir. Endospermde % , kabukta %40 2. Hemiselüloz: Endospermde %3.6, kabukta %40 3. Selüloz Amiloz Amilopektin Buğdayın toplam protein içeriğinin % 7-18 arasında değiştiği, ortalama % düzeyinde olduğu çeşitli kaynaklarda bildirilmektedir. Buğdayda bulunan proteinlerin başlıcaları depo proteinleri ya da çözünmez proteinler olarak adlandırılan gliadin ve glutenin ile fonksiyonel ya da çözünür proteinler olarak bilinen albumin, globulin ve proteozdur Buğdayın toplam protein içeriğinin % 7-18 arasında değiştiği, ortalama % düzeyindedir ve buğdayların protein içerikleri, Buğdayın çeşidine, Yazlık ya da kışlık oluşuna, Toprak yapısına, İklime, Gübreleme Vejetasyon süresine, Verime, Haşere hasarına, Hastalık durumuna bağlı olarak değişir 3

4 Buğdayda bulunan proteinler : 1. Albumin (%0.4) Suda 2. Globulin (%0.7) Tuzlu suda 3. Proteoz (%0.3) Tuzlu suda 4. Gliadin (%4) Sulu alkolde ve asitte 5. Glutenin (%4) Zayıf asitte Öz Proteinleri Gliadin ve glutenin proteinleri hamurun yoğrulması sırasında hidrate olarak ve çeşitli kimyasal bağlarla birleşerek hamurun özelliklerini önemli düzeyde etkileyen ve hamur içerisinde yarı sürekli bir faz oluşturan özü (gluten) meydana getirirler. Öz ü oluşturan proteinler buğdayın sadece endosperm tabakasında bulunurlar. Endospermdeki protein konsantrasyonu merkezden çevreye doğru artmakta, toplam proteinin %70 i endospermde yer almaktadır Un ya da buğday kırması su ile karıştırılıp hamur haline getirilince gliadin ve glutenin birleşerek şişmiş bir plastik madde olan özü (glüten) oluşturur. ph arasında özü oluşturan gliadin (+) pozitif, glutenin (-) negatif yüklüdür. Bu nedenle öz oluşumunda bu iki protein arasındaki elektrostatik kuvvetler etkin olmaktadır. Undaki proteinler; 1. Dolma protein, 2. Bağlı protein diye 2 gruba ayrılır. Un parçacıkları mekanik olarak, özellikle bilyalı değirmenlerde daha küçük zerreler haline getirildiğinde protein parçacıkları bir kama gibi arasına gömülü olduğu nişasta taneciklerinden kurtulur. İşte nişasta parçacıkları arasında bir dolgu maddesi gibi sıkışmış olan bu protein parçacıklarında "dolma protein" denir Endospermdeki proteinin bir kısmı ise nişasta taneciklerine yapışık durumdadır ve mekanik yöntemlerle ayrılmaz, bu kısma da "bağlı protein" denir. Dolma ve bağlı proteinler özgül ağırlıkları ve Karbontetraklorür - Benzol karışımında sedimentasyon yolu ile ayrılabilirler Buğday tanesinin lipid içeriği % arasında değişir (~%2). Endospermin %1-2, kabukta %3.5-6, embriyon %7-15'dir. Lipidler miktar olarak buğdayın bileşiminde az olmalarına karşın işlevleri bakımından çok önemlidirler. Lipidler, 1. Depolama yeteneklerini, 2. Ekmeklik kalitesini, 3. İşleme özelliklerini, 4. Besin değerini etkiler 4

5 Buğdayda bulunan lipidlerin %50 kadarını polar, % 50 kadarını da apolar lipidler oluştururlar. Buğday ve un lipidleri: 1. Bağlı lipidler (%43) 2. Serbest lipidler (%57) a. Polar (%14) (glikolipidler, fosfolipidler) b. Apolar (%43) (Tri, di, monogliseridler, yağ asitleri, steroller, hidrokarbonlar)dır. Danede bulunan bileşik lipidler; 1. Glikolipidler, 2. Fosfolipidler, 3. Tokoferoller, 4. Steroller, 5. Lipoproteinler Lipidlerin Depolamaya Uygunluk Üzerine Etkisi : a. Öğütme ürünlerinin geniş yüzeyleri enzimatik olmayan otooksidasyon olaylarını teşvik eder b. Lipoksidaz etkinliğinin yüksek olması ve uygun koşulların (yüksek nem ve sıcaklık) nedeniyle ürünün ekşimesine ve tat değişimine neden olurlar c. Yüksek nem ve sıcaklıkta danede bulunan lipaz yağları yağ asitleri ve gliserine parçalar. Ayrıca bu koşullarda lipolitik etkinliğe sahip küflerde gelişeceğinden yağların hidrolizasyonu daha da hızlanır. Bu nedenlerle danenin serbest yağ asidi içeriği hızla artar Lipidlerin Depolamaya Uygunluk Üzerine Etkisi : d. Yağların oksidasyonu sonucu meydana gelen aldehit ve ketonlar nedeniyle lisin amino asiti azalır e. Düşük randımanlı unların (düşük enzim ve lipid içerikleri) depolanma yeteneği tam dane unlarına oranla daha fazladır Lipidlerin Hamurun Reolojik Özellikleri ve Ekmek Kalitesine Etkisi : a. Fosfolipidler uzaklaştırılırsa glutenin plastik özelliği azalır b. Undan serbest lipidler ayrıldığında, glutenin CO 2 gazını tutma yeteneğini yitirir c. Una polar lipidler katılırsa (glikolipidler) glutenin CO 2 gazını tutma yeteneğini yeniden kazanır d. Toplam lipidler ve apolar lipidler hamurun yoğrulmaya karşı toleransını arttırır e. Apolar lipidler hamurun viskozitesini arttırır, fakat polar lipidler etkili olmaz Lipidlerin Hamurun Reolojik Özellikleri ve Ekmek Kalitesine Etkisi: f. Serbest lipidlerin noksanlığı hamurun uzama yeteneğini olumsuz yönde etkilir g. Serbest haldeki doymamış yağ asitleri glutenin sertliğini arttırır, elastikiyetini azaltır h. Lipidleri alınmış una (petrol eter ekstraksiyonuyla) yalnızca apolar lipidler katılırsa ekmek hacmi azalır, polar lipidler katılırsa ekmek hacmi artar 5

6 MİNERAL MADDELER Buğday tanesinde yaklaşık %1.5 kadardır. Tanede mevcut madensel maddeler bulundukları miktar ve önemlerine göre fazla ve iz elementler olarak iki bölümde incelenirler. Bunların başlıcaları fazla elementlerden: potasyum, magnezyum, kalsiyum, fosfat ve sülfat tuzları, sodyum, klor, kükürt; iz elementlerden: aliminyum, nikel, kalay olarak sıralanabilir. Mineral maddeler buğday danesinin en fazla kabuk, embriyo ve aleron tabakalarında bulunurlar, endospermde düşük düzeylerdedir VİTAMİNLER Buğday vitamin içeriği bakımından zengin değildir. Buğdayda A vitamini eser miktarda, C ve D vitaminleri ise hiç yoktur. Vitamin olarak en önemli bileşenleri; B kompleks grubundan B1 (Thiamine) mg/100 g, B2 (Riboflavin) mg/100 g, B3 (Pantotenik Asit) 1 mg/100 g, B5 (Niasin) 7-8 mg/100 g, B6 (Pridoksin) mg/100 g, folik asit g/100 g, biotin 6 g/100 g kadardır. E vitamini ise 1 IU/100 g düzeyinde bulunmaktadır ENZİMLER Buğdayın yapısında bulunan enzimlerin 1. Amilazlar (Ülkemizde üretilen buğdayların amilaz etkinlikleri genel olarak yetersizdir. Buğdayda en fazla subaleron hücreleri ile embriyoda bulunurlar) a. -Amilaz (Sakkaronijen amilaz): 1-4 bağlantılı glikoz zincirlerinin redüksiyona uğramamış uçlarına etkileyerek maltozu serbest bırakır ve amiloz zincirini diğerine atlamadan tamamen maltoza parçalarlar. Amilopektinde ise dallanmış kısmının dışında kalan bölümünü hidrolize eder. b. -Amilaz (Dekstironijen amilaz): Nişastayı dekstrinlere parçalar. Dallanmış amilopektin zincirlerini de hidrolize eder ve -amilaza etki sahası yaratır. ENZİMLER Buğdayın yapısında bulunan enzimlerin 2. Proteazlar: Aleron hücrelerinde, 3. Lipaz : Aleron hücreleri ve embriyonda bulunur, 4. Fosfolipazlar: -lesitini 2 yağ asidine parçalarlar ve fosfolipaz D kolini serbest hale geçirir. Fitaz fizin ve fitin asidini m-inozit ve fosfat asidine parçalar. 5. Lipoksidaz: Doğal un bayatlamasındaki ağartıcı etkiden, ekşi ve acı tatlı oksidasyon ürünlerinin oluşumundan sorumludur. Karoteni parçalar en çok emriyo ve endospermde etkindir. ENZİMLER Buğdayın yapısında bulunan enzimlerin 6. Peroksidaz 7. Tirozinaz 8. Sitokromoksidaz HUBUBAT TEKNOLOJİSİ 6

7 Buğdayın tanesinin oluşumu 3 devrede meydana gelir; Buğdayın tanesinin oluşumu 3 devrede meydana gelir; 1. Süt Olum Evresi: Döllenmeden sonraki 3-4 haftayı kapsar. Bu dönem sonunda su içeriği %60'dır. Dane içi kıvamlı bir sıvı ile doludur. Dane maksimum hacime erişir. Danede protein birikimi olur ve bunun yaklaşık yarısını döllenmeden önce sap ve yapraklarda birikmiş proteinler oluşturur. Biriken proteinler danede ağ görünümünde bir yapı oluşturur 2. Sarı Olum Devresi: Danede su oran %60'ın altına düşer. Protein birikimi durur. Nişasta birikimi hızla artar ve protein ağlarının içini doldurur. Süt olum devresinden sonra 2-4 hafta sürer ve ve dane hacmi küçülür, endosperm balmumu kıvamını almaya başlar. Dönem sonunda danede madde birikimi durur ve kuru madde içeriği %40'a düşer. Buğdayın tanesinin oluşumu 3 devrede meydana gelir; 3. Fizyolojik Olum Devresi: Birikmiş maddelerin olgunlaşma sürecidir gün sonra danenin su içeriği %18-33'e düşer. Daha sonraları da %14-16'ya düşer Buğdayda Sertlik-Yumuşaklık ve Dönme; Danede süt olum döneminde oluşan protein ağlarının arası sarı olum döneminde biriken nişasta tanecikleriyle dolar. Fizyolojik olum devresinde dane su yitirip hacmi azalırken protein ağları da kısalıp büzülür ve aralarındaki nişasta daneciklerini sıkıştırır. Arada hemen hiç boşluk kalmaz. Dane "sert ve camsı" görünüşte olur. Aksine protein ağının zayıf olması ve danede nişasta birikiminin fazla olması durumlarında ise protein ağı büzülme sırasında karşılaştığı basınca dayanamayıp kopar. Danenin nişasta içeriği yeterince sıkışmadığı için "yumuşak ve unsu" görünümde olur. Aynı danenin farklı kısımlarında farklı durumların gerçekleşmesi sonucu ise "dönme" daneler oluşur. 7