Greyfurt Suyu ve Domates Pulpunda Likopenin Yüksek Sıcaklıklardaki Isıl Stabilitesi Thermal Stability of Lycopene in Grapefruit Juice and Tomato Pulp

Transkript

1 T.C. ANKARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ KESİN RAPORU Greyfurt Suyu ve Domates Pulpunda Likopenin Yüksek Sıcaklıklardaki Isıl Stabilitesi Proje Yürütücüsü : Doç. Dr. Mehmet Özkan Proje Numarası : Başlama Tarihi : Bitiş Tarihi : Rapor Tarihi : Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Ankara 2006 I. Projenin Türkçe ve İngilizce Adı ve Özetleri 1

2 Greyfurt Suyu ve Domates Pulpunda Likopenin Yüksek Sıcaklıklardaki Isıl Stabilitesi Thermal Stability of Lycopene in Grapefruit Juice and Tomato Pulp at Elevated Temperature Özet Bu çalışmada, pembe renkli greyfurt suyu ve domates pulpunda yoğun olarak bulunan likopenin 80, 95 ve 110 C sıcaklıklardaki ısıl stabilitesi belirlenmiştir. Likopenin ısıl stabilitesinin incelenmesi bu projenin temel amacı olmakla birlikte, likopen tayini için elde edilen ekstraktlarda aynı anda β karoten tayini de yapılmış ve böylece β karotenin ısıl stabilitesi de saptanmıştır. Bu amaçla, su ya da yağ banyosunda tutulan greyfurt suyu ve domates pulplarından belirli periyotlarda örnek alınmış ve bu örneklerdeki likopen ve β karoten miktarları yüksek basınçlı sıvı kromatografisi (HPLC) kullanılarak belirlenmiştir. Likopen ve β karotenin ısıl degradasyonunun incelenen her iki üründe de birinci derece kinetik modele uyduğu saptanmıştır. Kinetik veriler, sıcaklık artıkça, her iki bileşenin de degradasyon hızının arttığını göstermektedir. D ve t 1/2 değerleri üzerinden kıyaslandığında, greyfurt suyunda likopenin stabilitesinin, domates pulpuna göre çok daha yüksek olduğu anlaşılmaktadır. Buna karşın, aynı sıcaklık aralığında; likopenin greyfurt suyunda domates pulpuna göre sıcaklık değişimlerinden çok daha fazla etkilendiği belirlenmiştir. Bu durum, greyfurt suyundaki likopen için hesaplanan daha yüksek Q 10 ve aktivasyon enerji (E a ) değerlerinden anlaşılmaktadır. Likopende olduğu gibi, β karotenin de greyfurt suyundaki stabilitesinin domates pulpuna göre daha fazla olduğu belirlenmiştir. Benzer şekilde, greyfurt sularında β karotenin, domates pulpuna göre sıcaklık değişimlerinden daha fazla etkilendiği bulunmuştur. Bu durum, greyfurt suyundaki β karoten için C sıcaklık aralığında hesaplanan daha yüksek Q 10 değerinden anlaşılmaktadır. Bu çalışmada, CIE L*, a*, b*, C* ve h renk değerleri kullanılarak, her iki örneğin ısıtılması süresince renklerindeki değişim belirlenmiştir. Isıtma sıcaklığı ve süresi arttıkça, tüm örneklerin renklerindeki kırmızının payı azalmıştır. Bu durum, ısıtma sıcaklık ve süresi arttıkça; a* değerinin azalması, buna karşın h değerinin artması ile ortaya konulmuştur. Isıtma süresince örneklerde; a* değerindeki azalma ve h değerindeki artış, likopen konsantrasyonundaki azalma ile yüksek korelasyon göstermiştir. Ayrıca, domates pulpunda hem b* ve hem de h değerindeki 2

3 artış; buna karşın, greyfurt suyunda h değerindeki artış ile β karoten konsantrasyonundaki azalma arasında yüksek korelasyon bulunmuştur. İngilizce özet (Abstract) Thermal stabilities of lycopene and β-carotene in tomato pulp and pink grapefruit juice were studied at 80, 95 and 110 C. While the primary purpose of this study was to determine the thermal stability of lycopene, the analysis of β-carotene was also carried out in the same extracts containing lycopene and in this way, the stability of β-carotene was also determined. At regular time intervals, tomato pulp and grapefruit juice samples were removed from water or oil baths and the contents of heated and cooled tubes were analyzed for lycopene and β-carotene contents by high performance liquid chromatography (HPLC). Analysis of kinetic data suggested a first-order reaction for the thermal degradation of lycopene and β-carotene in both tomato pulp and pink grapefruit juice. Kinetic data also showed that thermal degradation rates of lycopene and β-carotene increased with increasing temperature. Comparison D and t 1/2 values revealed that thermal stability of lycopene in grapefruit juice was much higher than that in tomato pulp. In contrast, in the same temperature range, lycopene in grapefruit juice was more sensitive to temperature changes than that in tomato pulp, as indicated by higher Q 10 and activation energy values (E a ). Similar results were obtained for β carotene, indicating that thermal stability of β carotene in grapefruit juice was much higher than that in tomato pulp. Moreover, β carotene in grapefruit juice was more sensitive to temperature elevations than that in tomato pulp, as indicated by higher Q 10 values at C. CIE L*, a*, b*, C* and h color values were used to track the color changes in tomato pulp and grapefruit juice during heating. Redness of both samples decreased with increasing temperature and time. The decrease in redness was shown by the decrease in a* values and increase in h values. High correlations were found between a* and h values and lycopene contents of both tomato pulp and grapefruit juice during heating. Moreover, high correlations were found between the increase in both b* and h values and decrease in β carotene content of tomato pulp, while the same correlation was only found between h values and β carotene content of grapefruit juice. 3

4 II. Amaç ve Kapsam Bu projenin amacı, pembe renkli greyfurt suyu ve domates pulpunda yoğun olarak bulunan likopen ve β-karotenin aseptik dolum tekniğinde ve kurutma sırasında uygulanan yüksek proses sıcaklıklarındaki ısıl stabilitesinin belirlenmesidir. Bu amaçla, 80, 95 ve 110 C sıcaklıklara maruz bırakılan greyfurt suyu ve domates pulpunda belirli periyotlarda örnek alınarak, bu örneklerdeki likopen miktarı yüksek basınçlı sıvı kromatografisinde (HPLC) belirlenmiştir. Likopenin ısıl stabilitesinin incelenmesi bu projenin temel amacı olmakla birlikte, likopen tayini için elde edilen ekstraktlarda aynı anda β karoten tayini de yapılmış ve böylece β karotenin ısıl stabilitesi de saptanmıştır. Isıl stabilite deneylerinden elde edilen veriler kullanılarak likopen ve β karoten kaybına ilişkin reaksiyon derecesi belirlenmiş ve bu reaksiyonlara ilişkin kinetik katsayılar (hız sabitleri, t 1/2 değerleri, D değerleri, aktivasyon enerjisi ve Q 10 değerleri) hesaplanmıştır. Ayrıca, ısıtma denemelerinde alınan örneklerde reflektans renk değerleri de ölçülmüş (CIE L*, a*, b*, C* ve h ) ve böylece renk değerlerindeki değişim ile likopen ve β karoten miktarlarındaki azalma arasında korelasyon olup olmadığı da araştırılmıştır. III. Materyal ve Yöntem 3.1 Materyal Domates, bu ürünün yoğun olarak yetiştiği Ayaş bölgesinden temin edilmiş ve Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi "Meyve Suyu Pilot İşletmesinde" pulpa işlenmiştir. Bu amaçla etkin bir şekilde yıkanan domatesler 4 e bölündükten sonra elek delik çapı 1 mm olan palperden geçirilmiştir. Böylece; tohum, kabuk ve iri lifler ayrılarak domates pulpu elde edilmiştir. Greyfurtlar (Ruby red) ise, bir marketten temin edilmiş ve meyve suyu ekstraktöründe (Tefal, Fransa) sıkılarak meyve suyu elde edilmiştir. 4

5 3.2 Yöntem Fiziksel analizler Suda çözünür kurumadde tayini Dijital bir refraktometre (Atago Rx-7000 α, Tokyo, Japonya) kullanılarak saptanmıştır. Ölçümlerde otomatik sıcaklık düzeltmesi uygulanmış ve sonuçlar 20 C temel alınarak hesaplanmıştır ph değeri tayini ph değeri; potansiyometrik olarak ph-metre (Inolab ph Level 1, Weilheim, Almanya) ile saptanmıştır Renk Ölçümleri Isıtma işlemi uygulanan örneklerde öncelikle reflektans renk değerleri belirlenmiştir. Renk ölçümlerinde, reflektans spektrofotometresi (Minolta 3600d, Osaka, Japonya) kullanılmıştır. Bu amaçla, 1 cm ışık yolu olan 35 ml örnek hacmindeki küvetler kullanılarak, greyfurt suyu ve domates pulpunun CIE L*, a* ve b* değerleri belirlenmiştir. Renk yoğunluğu (chroma, C*) ve renk tonu (hue, h ) değerleri ise, aşağıda verilen eşitlikler yardımıyla hesaplanmıştır: C* = (a* 2 + b* 2 ) 1/2 (1) h = arctan (b*/a*) (2) Spektrofotometre her kullanımdan önce beyaz seramik plakaya karşı standardize edilmiştir. Işık kaynağı olarak CIE tarafından belirlenen D65 ışıtıcısı (Illuminant D65) kullanılmıştır Likopen ve β-karoten için Isıtma Deneyleri Bu amaçla, ısıya dayanıklı Pyrex camdan özel olarak yapılan "Termal İnaktivasyon Tüpleri (TİT)" kullanılmıştır. Greyfurt suyu ve domates pulpu için, iç çapı sırasıyla 7 ve 8 mm, çeper kalınlığı 1 mm ve uzunluğu 300 mm olan tüpler kullanılmıştır. Viskozitesinin daha yüksek olması nedeniyle, domates pulpu için geniş çaplı tüplerin kullanılma zorunluluğu doğmuştur. Örnekler tüplere konulduktan sonra, tüplerin ağzı alevde kapatılmıştır. Her bir TİT tüpüne yaklaşık 7 ml örnek konulmuştur. Her bir sıcaklık ve sürede uygulanan ısıl işlem için, aynı 5

6 örneği içeren toplam 6 tüp alınmış ve tüp içerikleri birleştirilerek tek bir örnek kitlesi oluşturulmuştur. Bu şekilde hazırlanan TIT tüpleri, 95 ve 110 C' deki ısıl işlem çalışmaları için yağ banyosuna (Heto IBN 18, Birkerad, Danimarka); 80 C' deki ısıl işlem çalışması için ise, su banyosuna (Memmert WB 14, Schwabach, Almanya) yerleştirilmiş ve ısıtmaya bırakılmıştır. Çizelge 3.1'de verilen sıcaklık ve sürelerde örnek alınıp, örnekler süratle buzlu su içinde soğutulmuştur. Oda sıcaklığına getirilen bu örneklerin; önce reflektans spektrofotometresi kullanılarak renk değerleri ölçülmüş, bunu takiben örnekler likopen ve β karoten analizine kadar 35 C'de dondurularak muhafaza edilmiştir. Çizelge 3.1 Greyfurt suyu ve domates pulpuna uygulanan ısıl işlem sıcaklık ve süreleri Örnek Sıcaklık ( C) Süre (saat) Greyfurt suyu 80 0, 2.5, 5.5, 11.5 ve , 1.5, 3.0, 4.5, 7.5 ve , 1.0, 2.5, 4.0, 7.0 ve 10.0 Domates pulpu 80 0, 2.5, 5.5, 11.5 ve , 3.0, 4.5, 7.5 ve , 1.0, 2.5, 4.0 ve Kimyasal analizler Titrasyon asitliği tayini Titrasyon asitliği, ph ile izlenerek yürütülen titrasyonla saptanmış ve bu amaçla IFJU No:3 de (1968) önerilen işlemler uygulanmıştır. Titrasyon asitliği, tüm örneklerde susuz sitrik asit cinsinden "g/100 ml" olarak hesaplanmıştır Likopen ve β karoten tayini Ekstraksiyon Bu amaçla, Sadler et al. (1990) tarafından önerilen metot modifiye edilerek kullanılmıştır. Reflektans renk değerleri belirlenen örnekler, 2 dak. süreyle 9400 g'de (IKA T25, Staufen, Almanya) iyice homojenize edilmiştir. Homojen kitleden domates pulpu için 1 g (±0.001 g), 6

7 greyfurt suyu için ise, 2 g (±0.001 g) örnek doğrudan ekstraksiyonun yapıldığı santrifüj tüplerine tartılmıştır. Tartılan bu örnek üzerine 25 ml hekzan:aseton:etanol (50:25:25; v,v,v) karışımı eklenerek, 30 dak. süreyle kalıntı renksiz oluncaya kadar çalkalayıcıda ekstraksiyon yapılmıştır. Daha sonra elde edilen ekstrakt, +4 C ve 9400 g'de 15 dak. süreyle santrifüj edilmiştir. Bu işlem sonunda, polar ve polar olmayan iki faz elde edilmiş ve karotenoid bileşiklerin polar olmayan hekzan fazına geçmesi sağlanmıştır Enjeksiyon Bu fazdan 2 ml bir test tüpüne alınarak azot altında 40 C'de tüm kitle kuruyana kadar evaporasyon işlemi uygulanmıştır. Elde edilen kalıntı 200 µl tetrahidrofuran içinde çözüldükten sonra 1800 µl metanol ile seyreltildikten sonra 0.2 µm'lik membran filtreden (Millipore, Bedford, A.B.D.) geçirilmiş ve HPLC'ye enjekte edilene kadar renkli cam şişelerde 65 C'de depolanmıştır. Hem ekstraksiyonda ve hem de mobil fazda, HPLC saflığında çözgenler kullanılmıştır. Her bir örnek için en az iki farklı ekstraksiyon yapılmıştır. Bileşenlerin tanımlanması için likopen (Sigma L-9879) ve β-karoten (Sigma C-4582) standartlarından yararlanılmıştır HPLC cihazının özellikleri Bu amaçla; 4'lü pompa (quarternary pump), UV dedektör, oto-örnekleyici ve termostatlı kolon modülünden oluşan HPLC sistemi (Agilent 1100, Waldbronn, Almanya) kullanılmıştır. Kromatogramlar, ChemStation rev.a yazılımı kullanılarak değerlendirilmiştir. Kromatografi koşulları Kolon Kolon sıcaklığı : 30 C Mobil faz Akış hızı : 1.0 ml dak 1 Dalga boyu : C 30 kolonu (250 x 4.6 mm, 5 µm) (Phenomenex, A.B.D.) Koruyucu kolonu (10 x 4.0 mm) (Phenomenex, A.B.D.) : Metanol-tertbutilmetileter (68:32; v,v) : 471 nm Enjeksiyon hacmi : 100 µl 7

8 3.2.4 Kinetik Katsayıların Hesaplanması Bu çalışmada, domates pulpu ve greyfurt suyundaki likopen ve β-karotenin kendi doğal ortamında farklı sıcaklıklarda ısıtma sırasındaki parçalanma kinetiği incelenmiştir. İncelenen tüm sıcaklıklarda parçalanma reaksiyonlarının birinci derece kinetik modele uygun olarak geliştikleri belirlenmiştir. Bu nedenle birinci derece kinetiğe uygun reaksiyonu tanımlayan ve 3 No lu diferansiyel eşitliğin integrali alınarak elde edilen 4 No lu eşitlik kullanılmıştır. dc = k C (3) dt C ln = k t (4) C o Burada; C o : Likopen/β-karotenin başlangıç konsantrasyonu (mg 100 g 1 ) C : Likopen/β-karotenin t süre sonundaki konsantrasyonu (mg 100 g 1 ) k : Reaksiyon hız sabiti t : Süre Reaksiyon hız sabitleri ile diğer tüm kinetik parametrelerin hesaplanmasında Özkan ve Cemeroğlu (2005) tarafından verilen hesaplama yöntemlerinden yararlanılmıştır Reaksiyon hız sabitinin (k) hesaplanması Uygulanan her bir sıcaklık için likopen ve β-karoten kaybına ilişkin değerlerin doğal logaritması (ln) alınarak y eksenine, sürelerin ise doğrudan x eksenine yerleştirilmesiyle, aritmetik ölçekli bir grafikte doğrusal bir eğri elde edilmiştir. Bu eğriye doğrusal regresyon analizi uygulanarak eğrinin denklemi hesaplanmış ve elde edilen denklemin eğim değeri kullanılarak, 5 No lu eşitliğe göre reaksiyon hız sabiti (k) hesaplanmıştır: eğim = k (5) 8

9 Yarı ömür süresinin (t 1/2 ) hesaplanması Bu değer, likopen ve β-karotenin %50 sinin kaybolması için gerekli süre olup, 6 No lu eşitliğe göre hesaplanmıştır: t 1/2 = ln (0.5) x k 1 (6) Desimal azalma (D) değerinin hesaplanması Bu değer, likopen ve β-karotenin %90 ının kaybolması için gerekli süre olup, 7 No lu eşitliğe göre hesaplanmıştır: D = x k 1 (7) Q 10 ve E a değerlerinin hesaplanması Reaksiyonun sıcaklık derecesine bağımlılık düzeyi, Q 10 ve aktivasyon enerjisinin hesaplanmasıyla belirlenmiştir. Q 10 değeri, sıcaklığın 10 C yükseltilmesinin reaksiyon hızına etkisini gösteren bir kriter olup, 8 No'lu eşitlik kullanılarak hesaplanmıştır: Q 10 = (k 2 / k 1 ) 10 / (T2 T1) (8) Reaksiyonun sıcaklığa bağımlılığını gösteren diğer bir boyut olan aktivasyon enerjisi (E a ) ise, Arrhenius eşitliği yardımıyla 9 No lu eşitlik kullanılarak hesaplanmıştır. k = k o exp Ea / RT (9) Hesaplamalarda 9 No lu eşitliğin, 10 No lu eşitlikte gösterilen formu kullanılmıştır : E a 1 ln k = + ln k o (10) R T 9

10 Burada; k : Hız sabiti k o : Frekans faktörü E a : Aktivasyon enerjisi (kj mol 1 ) R : Gaz sabiti (8.314 x 10 3 kj mol 1 K 1 ) T : Sıcaklık (K) Bu amaçla, likopen ve β-karotenin parçalanma reaksiyonuna ilişkin hız sabitlerinin (k) doğal logaritmaları (lnk) aritmetik ölçekli bir grafiğin y eksenine ve sıcaklık değerlerinin (Kelvin) resiprokali (1/T) aynı grafiğin x eksenine işlenerek, doğrusal bir eğri elde edilmiştir. Arrhenius grafiği denilen bu eğriye regresyon analizi uygulanmış ve elde edilen denklemin eğimi ile gaz sabiti çarpılarak, aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. IV. Analiz ve Bulgular 4.1 Greyfurt suyu ve domates pulpunun briks ve ph değerleri Greyfurt suyu ve domates pulpunda ph ve briks analizleri yapılmış ve elde edilen veriler Çizelge 4.1 de verilmiştir. Çizelge 4.1 Greyfurt suyu ve domates pulpunun briks ve ph değerleri Analitik özellik Greyfurt suyu Domates pulpu Briks ph Likopen miktarındaki değişimler Likopen bileşenine ilişkin standart kurve Şekil 4.1'de verilmiştir. Bu kurveye doğrusal regresyon analizi uygulanarak kurvenin denklemi belirlenmiştir. Bu denklem kullanılarak örneklerdeki likopen miktarları hesaplanmıştır. 10

11 y = 293,7271x - 16,8208 R 2 = 0, Alan Likopen konsantrasyonu (ppm) Şekil 4.1 Likopen standart kurvesi Domates pulplarında ve greyfurt sularında likopenin degradasyonu (parçalanması) 80, 95 ve 110 C' sıcaklıklarda belirlenmiş ve bu bileşenin analizlerine ilişkin elde edilen sonuçlar, sırasıyla Çizelge 4.2 ve 4.3' de verilmiştir. Çizelge 4.2 Domates pulpunun farklı sıcaklıklarda ısıtılması süresince likopen miktarlarındaki değişimler (mg 100g 1 ) 80 C 95 C 110 C Likopen Likopen Likopen Süre (h) miktarı Süre (h) miktarı Süre (h) miktarı

12 Çizelge 4.3 Greyfurt suyunun farklı sıcaklıklarda ısıtılması süresince likopen miktarlarındaki değişimler (mg 100g 1 ) 80 C 95 C 110 C Likopen Likopen Likopen Süre (h) miktarı Süre (h) miktarı Süre (h) miktarı Isıtma da gecikme süreleri (lag period), laboratuarımızda termokupul olmadığı için ölçülememiş ve bu nedenle gecikme süreleri ihmal edilmiştir. Isıl inaktivasyon tüplerinde ısı iletiminin çok yüksek olması ve buna bağlı olarak da gecikme sürelerinin çok kısa olacağı düşüncesi ile, bu ihmalin sonuçları çok fazla etkilemeyeceği düşünülmektedir. Isıtma deneylerinden önce yapılan analizlerde, likopen miktarı domates pulpunda 5.21 mg 100 g 1, buna karşın greyfurt suyunda ise, 1.45 mg 100 g 1 olarak saptanmıştır. Bilindiği gibi, meyve ve sebzelerdeki karotenoid bileşiklerin miktarları; çeşit, tür, olgunluk, yetişme koşulları gibi çeşitli faktörlere göre değişebilmektedir (Shi and Maguer 2000). Bununla birlikte, çalışmamızda kullanılan domates pulpunun içerdiği likopen miktarının literatürde verilen değerlerle uyum içinde olduğu, buna karşın greyfurt suyunda bulunan likopen miktarının ise, literatürde verilen değerden daha düşük olduğu görülmektedir. Yapılan çalışmalarda, olgun domateslerde taze ağırlık üzerinden mg 100 g 1 (Thompson et al. 2000), domates sularının mg 100 g 1 (Lindner et al. 1984), pembe renkli greyfurtların ise, 3.36 mg 100 g 1 (Ngyun and Schwartz 1999) düzeyinde likopen içerdiği bildirilmektedir. Her iki üründe de, likopenin ısıl degradasyonu birinci derece kinetik modele uygun olarak gerçekleşmiştir (Şekil 4.2 ve 4.3). Kinetik veriler incelenince (Çizelge 4.4), beklenildiği gibi sıcaklık yükseldikçe likopenin parçalanma hızının arttığı görülmektedir. Örneğin, domates pulpunda 80 C de yarılanma süresi (t 1/2 ) 7.4 saat iken, 110 C de ise, bu değer 4 saate düşmüştür. Hem t 1/2 ve hem de D değerlerinin azalması, likopenin stabilitesinin sıcaklığa bağlı olarak azaldığını göstermektedir. Domates pulpu ile kıyaslandığında, greyfurt suyundaki likopenin ısıl 12

13 stabilitesinin çok daha yüksek olduğu saptanmıştır. Örneğin 80 C de, greyfurt suyundaki likopenin yarılanma süresi 32.1 saat iken, domates pulpunda aynı sıcaklıklarda bu değer 7.4 saat olarak bulunmuştur. Likopenin ısıl degradasyonunun, domates pulpunda (Sharma and Maguer 1996) ve model sistemde (Lee and Chen 2002) birinci derece kinetik modele uyduğu gösterilmiştir. Buna karşın greyfurt konsantresinin (38 Briks) 12 ay depolanması süresince likopen kaybının sıfırıncı derece kinetik modele uyduğu gösterilmiştir (Lee and Coates 2002). Sharma and Maguer (1996), domates pulpunun 100 C de ısıtılması sonucunda likopenin parçalanmasına ilişkin yarı ömür süresini 5 saat olarak belirlemişlerdir. Yaptığımız çalışmada da benzer değerler elde edilmiş ve 95 ve 110 C' lerde likopenin parçalanmasına ilişkin yarı ömür süreleri sırasıyla; 6.8 ve 4.0 saat olarak bulunmuştur. Lee and Chen (2002) ise, model sistemde 100 ve 150 C lerde ısıtma sonucu likopenin parçalanmasına ilişkin yarı ömür sürelerini sırasıyla; 0.93 ve 0.07 saat olarak belirlemişlerdir. Bu çalışmada model sistem, ticari likopen standardının hekzan içinde çözülmesi ile hazırlanmıştır. Bilindiği gibi, bileşenlerin stabilitesi, gıda ile model sistemler arasında büyük farklılıklar göstermektedir. Bu da gıdaların yapısında bulunan diğer bileşenlerin, çoğunlukla koruyucu etkisinden kaynaklanmaktadır. Ribeiro et al. (2003), likopenin stabilitesinin gıdadan gıdaya büyük farklılık gösterdiğini ortaya koymuştur. Domates pulplarında, likopenin ısıl degradasyonuna ilişkin aktivasyon enerji değeri (E a ); 22.7 kj mol 1 olarak hesaplanmıştır (Çizelge 4.4). Sıcaklığın 80 den 95 C ye artırılmasının, yani; 15 C yükseltilmesinin etkisi, sıcaklığın 95 C den 110 C ye yükseltilmesinden daha az olduğu anlaşılmaktadır. Bu durum iki sıcaklık aralığına ait, Q 10 değerlerinin kıyaslanmasıyla görülebilmektedir (Çizelge 4.4). Greyfurt sularında ise; Q 10 değerleri, C arasında 1.96 ve C arasında 1.58 olarak bulunmuştur. Domates pulpundan farklı olarak, greyfurt suyundan sıcaklığın 80 den 95 C ye artırılmasının etkisi, sıcaklığın 95 C den 110 C ye yükseltilmesinden daha fazla olduğu belirlenmiştir. Ayrıca E a değerleri kıyaslandığında da [63.8 (greyfurt suyu) 22.7 (domates pulpu)], aynı sıcaklık aralığında ( C) likopenin, greyfurt suyunda domates pulpuna göre sıcaklık değişimlerinden çok daha fazla etkilendiği görülmektedir. 13

14 ln (likopen konsantrasyonu, mg/100 g) 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 80 C : 95 C : 110 C : lny = -0,0939x + 1,6987 R 2 = 0,9829 lny = -0,1020x + 1,5566 R 2 = 0,8832 lny = -0,1733x + 1,4958 R 2 = 0, C Süre (saat) 95 C 80 C Şekil 4.2 Domates pulpunun farklı sıcaklıklarda ısıtılması sonucu likopen miktarındaki azalmalar ln (likopen konsantrasyonu, mg/100 g) 0,60 0,40 0,20 0,00-0,20-0,40-0,60 80 C : 95 C : 110 C : lny = -0,0216x + 0,3165 R 2 = 0,9077 lny = -0,0594x + 0,3364 R 2 = 0,9351 lny = -0,1181x + 0,3063 R 2 = 0, C Süre (saat) 95 C 80 C Şekil 4.3 Greyfurt suyunun farklı sıcaklıklarda ısıtılması sonucu likopen miktarındaki azalmalar 14

15 Çizelge 4.4 Farklı sıcaklıklarda ısıtılan domates pulpu ve greyfurt sularında likopenin parçalanmasına ilişkin kinetik parametreler Sıcaklık ( C) k x 10 2 (h 1 ) t 1/2 (h) D (h) Q 10 (80 95 C) Q 10 ( C E a (kj mol 1 ) Domates pulpu (0.9829) * (0.8832) (0.9420) Greyfurt suyu (0.9077) (0.9351) (0.9693) * Parantez içindeki değer determinasyon katsayısıdır (R 2 ). 4.4 β-karoten miktarındaki değişimler β-karoten bileşenine ilişkin standart kurve Şekil 4.4'de verilmiştir. Bu kurveye doğrusal regresyon analizi uygulanarak, kurvenin denklemi belirlenmiştir. Bu denklem kullanılarak örneklerdeki β-karoten miktarları hesaplanmıştır y = 77,5328x - 7,1594 R 2 = 0, Alan ,5 1 1,5 2 ß-karoten konsantrasyonu (ppm) Şekil 4.4 β-karoten standart kurvesi 15

16 Domates pulplarında ve greyfurt sularında, likopende olduğu gibi, β-karoten degradasyonu da 80, 95 ve 110 C sıcaklıklarda tutulan aynı örneklerde belirlenmiş ve bu bileşenin analizlerine ilişkin elde edilen sonuçlar, sırasıyla Çizelge 4.5 ve 4.6'da verilmiştir. Başlangıçta domates pulpunda β-karoten miktarı 1.09 mg 100 g 1 olarak bulunmuştur. Buna karşın greyfurt suyunun β-karoten miktarı ise, 1.58 mg 100 g 1 olarak saptanmıştır. 80 C de ısıtmanın ilk 2.5 saatinde, 95 C de ilk 3 saatinde ve 110 C de ise, ilk 1.5 saatinde, β- karoten hızla parçalanmakta olup, daha sonraki sürelerde parçalanma hızı azalmaktadır. Bu nedenle β-karotenin parçalanmasının bifazik gelişme gösterdiği sonucuna varılmıştır. Likopende olduğu gibi, β-karotenin de her iki üründe ısıl degradasyonu birinci derece kinetik modele uygun olarak gerçekleşmiştir (Şekil 4.5 ve 4.6). Reaksiyon hız sabitlerini hesaplanmasında, eğrilerin ikinci fazının eğimleri kullanılmıştır. Çizelge 4.5 Domates pulpunun farklı sıcaklıklarda ısıtılması süresince β-karoten miktarlarındaki değişimler (mg 100g 1 ) 80 C 95 C 110 C β-karoten β-karoten β-karoten Süre (h) miktarı Süre (h) miktarı Süre (h) miktarı Çizelge 4.6 Greyfurt suyunun farklı sıcaklıklarda ısıtılması sürseince β-karoten miktarlarındaki değişimler (mg 100g 1 ) 80 C 95 C 110 C β-karoten β-karoten β-karoten Süre (h) miktarı Süre (h) miktarı Süre (h) miktarı

17 Domates pulpunun 95 C'de ısıtılması sonunda β-karotenin parçalanmasına ilişkin reaksiyon hız sabiti hesaplanmamıştır. Bu durum, bu sıcaklıkta ilk 3 saatlik ısıtma sonunda β-karotenin çok hızlı bir şekilde parçalanmasından ve daha sonraki sürelerde ise, parçalanma hızının yavaşlamasından kaynaklanmıştır. Monofazda tüm reaksiyon dikkate alınınca, reaksiyonun 80 C'den daha hızlı olduğu, buna karşın sadece ikinci faz dikkate alınınca sanki reaksiyon daha yavaşmış gibi bir durum ortaya çıkmaktadır. Hem belirtilen bu nedenle, ve hem de ikinci fazda elde edilen verilerin herhangi bir kinetik modele uymaması nedeni ile bu veriler değerlendirmeye alınmamıştır. β-karotenin parçalanma hızı domates pulpunda, sıcaklığa bağlı olarak artmıştır. Kinetik veriler incelenince (Çizelge 4.7), domates pulpunda 80 C'de yarı ömür süresi 46.8 saat iken, 110 C de ise, bu değer 27.3 saate düşmüştür. Domates pulpu ile kıyaslandığında, greyfurt suyundaki β- karotenin ısıl stabilitesinin daha yüksek olduğu anlaşılmaktadır. Örneğin β-karotenin parçalanmasına ilişkin yarı ömür süresi; 80 C'de, domates pulpunda 46.8 saat iken, aynı değer greyfurt suyunda saat olarak bulunmuştur. Greyfurt suyunda, β-karotenin ısıl degradasyonuna ilişkin aktivasyon enerji değeri (E a ); 85.3 kj mol 1 olarak hesaplanmıştır (Çizelge 4.7). Sıcaklığın 80 den 95 C ye artırılmasının etkisi, sıcaklığın 95 C den 110 C ye yükseltilmesinden daha fazla olduğu anlaşılmaktadır. Bu durum iki sıcaklık aralığına ait, Q 10 değerlerinin kıyaslanmasıyla görülebilmektedir (Çizelge 4.7). β karotenin, greyfurt sularında domates pulpuna göre, sıcaklık değişimlerinden daha fazla etkilendiği bulunmuştur. Bu durum, greyfurt suyundaki β karoten için C sıcaklık aralığında hesaplanan daha yüksek Q 10 değerinden (2.13>1.19) anlaşılmaktadır (Bu veri Çizelge 4.7'de verilmemiştir). E a değerleri kıyaslandığında [(85.3 (β-karoten) > 63.8 (likopen)], greyfurt sularında β- karotenin, likopene göre sıcaklık değişimlerinden daha fazla etkilendiği görülmektedir. 17

18 ln (ß-karoten konsantrasyonu, mg/100 g) 0,20 0,10 0,00-0,10-0,20-0,30-0,40-0,50-0,60 80 C : lny = -0,0148x - 0,1728 R 2 = 0, C : lny = -0,0254x - 0,4126 R 2 = 0, C 95 C 110 C Süre (saat) Şekil 4.5 Domates pulpunun farklı sıcaklıklarda ısıtılması sonucu β-karoten miktarındaki azalmalar ln (ß-karoten konsantrasyonu, mg/100 g) 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00-0,10-0,20-0,30-0,40 80 C : lny = -0,0061x + 0,1162 R 2 = 0, C : lny = -0,0235x + 0,1689 R 2 = 0, C : lny = -0,0591x + 0,1087 R 2 = 0, C 95 C 110 C Süre (saat) Şekil 4.6 Greyfurt suyunun farklı sıcaklıklarda ısıtılması sonucu β-karoten miktarındaki azalmalar 18

19 Çizelge 4.7 Farklı sıcaklıklarda ısıtılan domates pulpu ve greyfurt sularında β-karotenin parçalanmasına ilişkin kinetik parametreler Sıcaklık ( C) k x 10 2 (h 1 ) t 1/2 (h) D (h) Domates pulpu (0.9356) * (0.7247) Q 10 (80 95 C) Q 10 ( C E a (kj mol 1 ) Greyfurt suyu (0.9835) (0.7228) (0.9787) * Parantez içindeki değer determinasyon katsayısıdır (R 2 ). 4.2 Reflektans renk değerlerindeki değişimler Greyfurt suyu ve domates pulpundaki likopen ve β-karotenin ısıl stabilitesi, ısıtma süresince likopen ve β-karotenin kaybının izlenmesiyle belirlendiği gibi, periyodik alınan örneklerde reflektans renk ölçümleri de yapılmıştır. Renk ölçümlerine ilişkin sonuçlar, greyfurt suyunda Çizelge 4.8, 4.9 ve 4.10'da; domates pulpunda ise, Çizelge 4.11, 4.12 ve 4.13'de verilmiştir. Reflektans renk değerleri incelenince, ısıtma sıcaklık ve süresi arttıkça tüm örneklerde "L*" değerinin azaldığı, buna karşın, "h " değerinin ise, arttığı görülmektedir. Isıtma ile L*" değerinin azalması örneklerin parlaklığının azalmasını, yani esmerleştiğini göstermektedir. Hem ısıtma ve hem de depolama sırasında, birçok üründe oluşan esmerleşmenin izlenmesinde L* değerindeki azalış dikkate alınmış ve bu değer meyve ve sebze ürünlerinde esmerleşme indeksi olarak önerilmiştir (Ramakrishnan and Francis 1973, Aguilera et al. 1987, Fontana et al. 1993, Lozano and Ibarz 1997). Buna karşın, "h " değerlerindeki artma da, kırmızılığın azaldığını, yani likopenin parçalandığını göstermektedir. Karotenoid konsantrasyonu ile renk değerleri arasında korelasyon kurulması amacıyla likopen konsantrasyonu a* ve h, β-karoten konsantrasyonu ise, b* ve h renk değerlerine karşı aritmetik ölçekli grafiğe aktarılmış ve verilere regresyon analizi uygulanmıştır. Likopen ve β-karoten miktarları ile renk değerleri için elde edilen denklemler ve bu denklemlere ilişkin korelasyon katsayıları (r) sırasıyla; Çizelge 4.14 ve 4.15'de verilmiştir. Hem domates pulplarında ve hem de greyfurt sularında, likopen konsantrasyonu ile a* ve h değerleri arasında yüksek bir korelasyon 19

20 saptanmıştır. Buna karşın, β-karoten konsantrasyonu ile h değeri arasında yüksek bir korelasyon saptanmıştır (r>0.940). Bilindiği gibi meyve ve sebzelerde karotenoid konsantrasyonu a*, b* ya da h renk değerleri ile ilişkilendirilmektedir. Likopen konsantrasyonu ile a* renk değeri arasındaki ilişki; pembe greyfurt sularında (Lee 2000), kırmızı biberlerde (Ramakrishan and Francis 1973) ve portakal sularında (Gullett et al. 1972) ortaya konulmuştur. Gullett et al. (1972), h değeri ile karotenoid konsantrasyonu arasında pozitif bir korelasyon olduğunu göstermiştir. β-karoten miktarı ile b* değeri arasındaki ilişki ise, sarı patateslerde ortaya konulmuştur (Ameny and Wilson 1997). 20

21 Çizelge 4.8 Greyfurt sularının 80 C'de ısıtılması sırasında reflektans renk değerlerindeki değişimler Süre (saat) L* a* b* C* h Çizelge 4.9 Greyfurt sularının 95 C'de ısıtılması sırasında reflektans renk değerlerindeki değişimler Süre (saat) L* a* b* C* h Çizelge 4.10 Greyfurt sularının 110 C'de ısıtılması sırasında reflektans renk değerlerindeki değişimler Süre (saat) L* a* b* C* h

22 Çizelge 4.11 Domates pulplarının 80 C'de ısıtılması sırasında reflektans renk değerlerindeki değişimler Süre (saat) L* a* b* C* h Çizelge 4.12 Domates pulplarının 95 C'de ısıtılması sırasında reflektans renk değerlerindeki değişimler Süre (saat) L* a* b* C* h Çizelge 4.13 Domates pulplarının 110 C'de ısıtılması sırasında reflektans renk değerlerindeki değişimler Süre (saat) L* a* b* C* h

23 Çizelge 4.14 Likopen miktarı ile a* ve h renk değerleri arasındaki ilişki Ürün Domates pulpu Sıcaklık ( C) Renk değeri Doğrunun denklemi Korelasyon katsayısı 80 a* y = x y = x y = x h y = x y = x y = x Greyfurt suyu 80 a* y = x y = x h y = x y = x : r<0.70 olduğu için, denklem ve korelasyon katsayısı verilmemiştir. 23

24 Çizelge 4.15 β-karoten miktarı ile b* ve h renk değerleri arasındaki ilişki Ürün Domates pulpu Sıcaklık ( C) Renk değeri Doğrunun denklemi Korelasyon katsayısı 80 b* y = x y = x h y = x y = x y = x Greyfurt suyu 80 b* h y = x y = x : r<0.70 olduğu için, denklem ve korelasyon katsayısı verilmemiştir. 24

25 V. Sonuç ve Öneriler Projede ulaşılmış bulunan başlıca sonuçlar aşağıda maddeler halinde özetle sunulmuştur: 1. Domates pulplarında ve pembe greyfurt sularının C sıcaklıklarda likopen ve β- karotenin degradasyonunun, literatürdeki verilere uygun olarak birinci dereceden kinetik modele uyduğu saptanmıştır. 2. Beklenildiği gibi, ısıtmada uygulanan sıcaklık yükseldikçe her iki üründe de likopen ve β- karotenin degradasyon hızının arttığı saptanmıştır. Bu durum her iki bileşene ilişkin t 1/2 ve D değerlerinin karşılaştırılması ile kolaylıkla görülebilmektedir. 3. Hem likopenin ve hem de β-karotenin ısıl stabilitelerinin greyfurt suyunda çok daha yüksek olduğu saptanmıştır. 4. Greyfurt suyundaki likopenin, domates pulpundaki likopene göre; sıcaklık değişimlerinden çok daha fazla etkilendiği belirlenmiştir. Ayrıca, sıcaklık artışının greyfurt suyunda likopenin degradasyon hızını daha fazla yükselttiği belirlenmiştir. 5. Her iki ürünün ısıtılması süresince, renkteki kırmızının payı azalmış; yani a* değeri düşmüştür. Buna karşın, likopenin degradasyonunu gösteren diğer bir boyut olan h değeri ise, ısıtma sıcaklık ve süresine bağlı olarak artmıştır. 6. Domates pulpu ve greyfurt suyunda likopen miktarı ile a* ve h değerleri arasında yüksek korelasyon saptanmıştır. 7. Domates pulpunda β-karoten miktarı ile hem a* ve hem de h değerleri arasında; buna karşın greyfurt suyunda ise, β-karoten miktarı ile sadece h değerleri arasında yüksek korelasyon saptanmıştır. 8. Bu çalışmada elde edilen ve bu konuda çalışan araştırıcıların yararlanabileceği düşünülen çok önemli bir bulgu da şudur: Likopenin ekstraksiyonunu takiben stabilitesini kaybetmesi nedeniyle, örneklerin mutlaka 70 C ve altındaki sıcaklıklarda muhafaza edilmesine özen 25

26 gösterilmelidir. Ayrıca, HPLC'de oto-örnekleyici kullanılması durumunda, bu düzeneğin mutlaka soğutma sistemi içermesi ve oto örnekleyiciye de aynı anda az sayıda örnek konulması gerekmektedir. 26

27 VI. Kaynaklar Aguilera JM, Oppermann K, Sanchez F Kinetics of browning of Sultana grapes. Journal of Food Science, 52, , Ameny, M.A. and Wilson, P.W Relationship between Hunter color values and β- carotene contents in white-fleshed African sweetpotatoes (Ipomoea batatas Lam). Journal of the Science Food and Agriculture, 73, Fontana AJ, Howard L, Criddle RS, Hansen LD, Wilhelmsen E Kinetics of deterioration of pineapple concentrate. Journal of Food Science, 58, Gullett EA, Francis FJ, Clydesdale FM Colorimetry of foods: orange juice. Journal of Food Science, 37, IFJU. (1968). Analysen. Nr: 3. Internationale Fruchtsaft Union Juris Verlag. Zürih, İsviçre. Lee HS Objective measurement of red grapefruit juice color. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(5), Lee MT, Chen BH Stability of lycopene during heating and illumination in a model system. Food Chemistry, 78, Lee HS, Coates GA Characterization of color fade during frozen storage of red grapefruit juice concentrates. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50, Lindner P, Shomer I, Vasilier R Distribution of protein, lycopene and the elements Ca, Mg, P and N among various fractions of tomato juice. Journal of Food Science, 49(4), Lozano JE, Ibarz A Colour changes in concentrated fruit pulp during heating of high temperatures. Journal of Food Engineering, 31, Ngyun ML, Schwartz SJ Lycopene: chemical and biological properties. Food Technology, 53(2), Özkan M, Cemeroğlu B Isıl işlem sırasında gıda bileşenlerinin parçalanma kinetiği. Gıda Mühendisliğinde Temel İşlemler, B Cemeroğlu (ed.), s , Başkent Klişe Matbaacılık, Ankara. Ramakrishnan TV, Francis FJ Color and carotenoid changes in heated paprika. Journal of Food Science, 38, Ribeiro HS, Ax K, Schubert H Stability of lycopene emulsions in food systems. Journal of Food Science, 68(9), Sadler G, Davis J, Dezman D Rapid extraction of lycopene and β-carotene from reconstituted tomato paste and pink grapefruit homogenates. Journal of Food Science, 55,

28 Sharma SK, Maguer ML Kinetic of lycopene degradation in tomato pulp solids under different processing and storage conditions. Food Research International, 29, Shi J, Maguer LM Lycopene in tomatoes: chemical and physical properties affected by food processing. Critical Reviews in Biotechnology, 20(4), Thompson KA, Marshall MR, Sims CA, Wei CI, Sargent SA, Scott JW Cultivar, maturity and heat teratment on lycopene content in tomatoes. Journal of Food Science, 65(5), VII. Ekler a) Mali Bilanço ve Açıklamaları PROJE TUTARI : 33, YTL (24, YTL + 9, YTL) PROJE GİDERLERİ : 31, YTL KALAN : 2, YTL PROJE GİDERLERİ : 600 Makine ve Teçhizat Gideri 6, YTL Yağ banyosu : 6, YTL 400 Tüketim Mal ve Malzemeleri Gideri ,00 YTL Kimyasal madde ve muhtelif sarf malzemesi : YTL Renk ölçüm cihazı aksesuarları : 3, YTL Kormatografi kolonu : 1, YTL 300 Hizmet Alımları 12, YTL Analiz bedeli : 12, YTL 28

29 b) Makine ve Teçhizatın Konumu ve İlerideki Kullanımına Dair Açıklamalar Projeden sağlanmış bulunan yağ banyosu, domates pulplarında ve pembe greyfurt sularında bulunan likopen ve β-karotenin 115 C üzerindeki ısıl stabilitesinin belirlenmesinde kullanılacaktır. Bundan sonra, örneklerimiz yağ banyosunda yüksek sıcaklılarda ısıtıldıktan sonra, bu iki pigment laboratuarımızda ekstrakte edilecek ve elde edilen ekstraktlar, DPT tarafından desteklenmekte olan 2003K No lu projemiz kapsamında temin edilen HPLC'ye bekletilmeden hemen enjekte edilebilecektir. Böylece özellikle ekstraksiyondan sonra örneklerin diğer bir laboratuara taşınması sırasında oluşan kayıplar da minimum düzeye indirilmiş olacaktır. c) Teknik ve Bilimsel Ayrıntılar Kesin raporda verilmiştir. d) Yayınlar (hakemli bilimsel dergiler) ve tezler Sevindik H, Yemiş O, Özkan M. Thermal stability of lycopene and β-carotene in grapefruit juice and tomato pulp. (Food Chemistry dergisinde yayına sunulacaktır.) Sevindik H. Pembe greyfurt suyu ve domates pulpunda likopenin ısıl stabilitesi. Yüksek lisans tezi. Ankara Üniversitesi, Ankara. (2007 yılında teslim edilecektir.) 29