YENİ ÜRÜN GELİŞTİRMEDE GIDA BİLEŞENLERİNİN ROLÜ

Transkript

1 YENİ ÜRÜN GELİŞTİRMEDE GIDA BİLEŞENLERİNİN ROLÜ Giriş Yeni ürün geliştirmede başarının esaslarından birisi de, gıda sistemleri içerisinde yer alan bileşenlerinin fonksiyonel özelliklerinin ve birbirleri ile etkileşimlerinin anlaşılması gerekir. Gıdaların tekstürü, tat ve aroması, görünüşü, besin değeri ve işleme sırasındaki stabilitesi gıdanın bileşimi ile doğrudan ilişkilidir. Market raflarında her gün yeni ürünler satışa sunulmakta ve yeni ürünlerin mevcut ürünlerden daha üstün olduğu vurgulanır. Burada amaç kaliteyi yakalamak, sürekliliği sağlamak ve tüketici tercihi olmayı sürdürmektir. Ürün Geliştirme Ders Notu-4 1

2 Yeni ürün geliştirmede başarılı olabilmek için gıdanın içinde bulunan bileşenlerin ve etkileşimlerinin anlaşılması gerekir. Gıda bileşenlerinin büyük bir kısmını; Proteinler Yağlar Karbonhidratlar Su oluşturur. Bunun yanında aroma maddeleri, renk ajanları, antioksidanlar, koruyucular, emülgatörler, asitliği düzenleyiciler ve diğer katkı maddeleri de önemli fonksiyonları üstlenir. Proteinler Proteinler et, süt, yumurta, balık, sebzeler, tahıllar ve baklagiller gibi çok çeşitli gıdalarda bulunur. Gıdalara bazı arzu edilen özelliklerin kazandırılmasını sağlarlar. Örneğin; Fırıncılık ürünlerinin taşıdıkları bazı duyusal özellikler buğday gluteninin hamur oluşumundaki etkisi ve viskoelastik karakteriyle ilgilidir. Etin körpe ve sulu yapısı büyük ölçüde kastaki aktin, miyosin ve aktomiyosin gibi suda çözünür proteinlerden kaynaklanır. Bazı süt ürünlerini gösterdiği tekstürel ve pıhtı oluşturma özelliği kazein misellerinin kolloidal karakteristiği ile ilgilidir. Ürün Geliştirme Ders Notu-4 2

3 Proteinlerin işlevsel özellikleri; Hidrodinamik özellikler ( protein-su interaksiyonuna bağlıdır.) Viskozite Jelasyon Su tutma kapasitesi Tekstürel özellikler Protein-yüzey interaksiyonuna ilişkin özellikler. Nemlilik, Dispers olabilme, Çözünürlük, Köpük oluşumu, Emülsifikasyon Yağ ve tat-koku bağlama yeteneği Su tutma kapasitesi Proteinlerin su tutma yeteneğini; Protein konsantrasyonu ve konfornasyonu, ph, Sıcaklık, Zaman, İyonik kuvvet, Diğer komponentler ( protein-protein, protein-su) arasındaki kuvvet. Gıdalardaki fonksiyonları; Etin tat-aroma, gevreklik ve tekstür gibi reolojik özelliklerini etkiler. Hamurun su tutma kapasitesi artar ( kazein ilavesi). Sosis ürünlerinde su ve yağ bağlama kapasitesi artar ( soya proteini ve yağsız süt tozu ilavesi). Ürün Geliştirme Ders Notu-4 3

4 Emülsifikasyon Proteinler ara yüzeyde yüksek bir viskoelastik özellik gösteren film oluştururlar. Bu nedenle gıda endüstrisinde yararlanılır. Proteinler amfilik moleküller olup bunlar hava-su veya yağ-su gibi ortamlarda ara yüzeylerde kendiliğinden hareket ederler. Süt, krema, dondurma, eritme peyniri, mayonez, et ürünleri emülsiyon yapıda ürünlerdir ve bunların yapısından proteinler sorumludur. Tekstürel özellikler Proteinler çoğu gıdanın temel yapısı ve tekstüründen sorumludur. Bu özellikler sertlik, yumuşaklık, çiğnenebilirlik, plastik özellik, köpük yapı ve su tutma özelliği. Buğdaydaki gliadin ve glutein gibi proteinler yeterli miktarda su ile yoğrulduğunda gluten oluşur. Bu hamura viskoelastik yapı verir. Ürün Geliştirme Ders Notu-4 4

5 Köpük oluşumu Köpük belirli tip gazların sıvı içerisinde dağılımı ve bu dağılımın stabil hale gelmesi ile oluşan kabarcık kütlesidir Gıda üretiminde köpük yapı oluşturulmak istendiğinde proteinlerden yararlanılır. Köpük, havanın kolloidal dispersiyonu veya gaz fazının sıvı faz içerisinde dağılmasıdır. Kek, şekerleme, krema ürünleri, dondurma, ekmek gibi ürünlerde tekstür oluşumuna yardımcı olur. Yüksek köpürme özelliği gösteren proteinler Yumurta beyazı proteini Sığır serum albumini Jelatin Peynir suyu proteini Karbonhidratlar Karbonhidratlar gıdaların duyusal, fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkilerler. İnsanlar tarafından yaygın olarak tüketilen karbonhidratlar şekerler ve nişastadır. Gıda endüstrisinde kullanım amaçları; Tatlandırıcı Jel oluşturucu Kıvam verici Stabilizör Kalori azaltıcı Yağları ikame edici olarak kullanılırlar. Ürün Geliştirme Ders Notu-4 5

6 Yaygın olarak kullanılan karbonhidratlar; Şekerler (glikoz, fruktoz, sakkaroz, maltoz, laktoz) Nişasta Selüloz ve hemselüloz Gamlar Pektin Karbonhidratların gıdalarda üstlendiği önemli fiziksel, kimyasal ve duyusal özellikler; Nem tutma Renk oluşumu Tekstür Nem tutma Karbonhidratların nem tutma özelliği hidrofilik yapısından kaynaklanır. Bulundukları gıdalarda yumuşaklık sağlar. Hidroskobik olan şekerler özellikle invert şuruplar, unlu mamullerde, yumuşak şekerlemelerde, çiğnenebilir yumuşak yapıdaki gıdalarda kullanılırlar. Nemi tutarak kristalizasyonu önlerler. Toz ve tanecikli yapıdaki gıdalarda topaklanma oluşumuna neden olabilirler. Ürün Geliştirme Ders Notu-4 6

7 Renk oluşumu Şekerler indirgen hale dönüştüğünde ortamda protein varsa ısıl işlem sonucunda enzimatik olmayan esmerleşme meydana gelir. (Maillard reaksiyonu) Mailard reaksiyonundan yararlanılan ürünler; Şekerli ürünler (tofi, karamel, fac) Ekmek üretimi Şekerler, proteinler gibi azotlu maddelerin ortamda olmadığı zaman ısıtıldığında, karamelizasyon meydana gelir. Şekerler ısıtıldıklarında bir seri reaksiyon zincirinden geçerler ve renkleri koyulaşarak kahverengiye dönüşürken, tatta da bazı değişiklikler olur. Renk oluşumu Reaksiyon kontrol edilmezse arzu edilmeyen yanık ve acı tat oluşur. Kullanıldığı alanlar; Şekerlemeler Fırın ürünleri Kola ve diğer asitli içeceklerde Şuruplar dır. Tekstür Nişasta su ile ısıtıldığı zaman meydana gelen değişiklikler gıdanın karakteristik özelliğinden sorumludur. Örneğin ; viskozitenin artması, pudinglerin tekstürü, kahvaltılık tahılların gevrekliği Ürün Geliştirme Ders Notu-4 7

8 Yağlar Yağlar yüksek enerji veren bileşiklerdir. (9 kcal/g dır) Yağ miktarı fazla olan ürünler; et, süt ve süt ürünleri, tavuk ve balık etleri, yağlı tohumlar, fındık, fıstık Yağlayıcılık (yumuşaklık, krema özelliği), kıvam (yoğunluk, dolgunluk), absorpsiyon, adsorpsiyon (tat alıcı hücreler üzerindeki fiziksel etki), yapışkanlık, ağzı kaplama hissi gibi birkaç özelliğin bir araya gelmesi ile yağ ağızda bir his bırakır. Birçok gıdada yağın tamamen yapıdan ayrılması mümkün değildir. Çoğu kez yağın gıdalardan uzaklaştırılması ile ortaya çıkan problemi çözmek birden fazla yağ ikamesinin iyi şekilde kombinasyonunun yapılması ve işlem basamaklarının da ayarlanması gerekir. Amaç Yağın ağızda verdiği viskoz, yağlama, absorplama profilinin yakalanması gereklidir. Yağların ürün üzerindeki etkileri; Emülgatör özelliği Emülsiyon oluşumu Otooksidasyon Lipoliz Ürün Geliştirme Ders Notu-4 8

9 Erime noktası Yağların en önemli özelliklerinden birisidir. Kısa karbon zincirine sahip yağ asitlerinin erime noktası uzun karbon zincirine sahip yağ asitlerinin erime noktasından düşüktür.daha yumuşak bir yağ oluştururlar. Doymamış yağ asitlerinin erime noktası doymuş yağ asitlerinden daha düşük erime noktasına sahiptirler. Yağların erime noktaları hidrojenizasyonla değişebilir. Emülgatör özelliği Gliserolün esterleşmesi ile oluşan mono ve digliseridler emülgatör gibi görev yapar. Emülgatörler; iki faz arasındaki yüzeyde bulunan serbest enerjiyi azaltarak ve süreksiz fazı oluşturan damlacıkların etrafında adsorbe edilmiş bir film oluşturarak stabiliteyi sağlamaktadır. Gıda emülgatörlerinin fonksiyonları üç temel grupta toplanır; Emülsiyon oluşumunu kolaylaştırmak, Gıdalarda dokuyu ve reolojik özellikleri modifiye eden nişasta ve protein bileşenleri ile intereaksiyon oluşturulması, Katı ve sıvı yağların kristalizasyonunun modifikasyonu Puding ve soslarda sertleşmenin önlenmesi, Makarnada yapışmanın önlenmesi, Dondurulmuş ürünlerde donma-erime stabilitesi, Ürün Geliştirme Ders Notu-4 9

10 Emülsiyon oluşumu Yağlar çözücüler ve hava ile emülsiyon oluştururlar. Emülsiyon birbiri ile karışmayan iki ayrı fazdan birisinin diğeri içerisinde damlacıklar halinde dağılması ile oluşan bir karışımdır. Emülgatör; emülsiyonu kolaylaştırıcı bir ajan, stabilizör ise emülsiyonun bozulmasını önleyici bir ajan olarak ifade edilir. Sonuçta gıdada istenilen yapı ve tekstür sağlanır. Köpük oluşumunda, toz içeceklerde ve kahve kremasının kolayca dağılmasını sağlar. Otooksidasyon Doymamış yağ asitleri oksijen ile reaksiyona girerek gıdaların bozulmasına neden olmaktadır. Bu olaya oksidatif acılaşma denir. Otooksidasyon sonucunda gıdalarda arzu edilmeyen tataroma, koku, esansiyel yağ asitlerinde azalma ve kahverengi pigment oluşumu meydana gelir. Otooksidasyon oluşumunu ışık ve ağır metaller, kobalt, bakır, demir, manganez, nikel hızlandırır. Bunu önlemek içinde genellikle gıda kodeksinde izin verilen antioksidanların ilave edilmesi gereklidir. Ürün Geliştirme Ders Notu-4 10

11 Lipoliz Sıcaklık ve kimyasal olaylar sonucunda yağların hidroliz olmasına lipoliz denir. Sonuçta lipolitik ve hidrofilik acılaşma meydana gelir. Sütte meydana gelen acılaşma lipolizin bir sonucudur. Kızartma yağlarında lipoliz olursa dumanlanma noktası düşer ve düşük kızartma sıcaklığına neden olur. Bu olaylarda ürünün kalitesini ve yapısını etkiler. Su Gıdanın temel bileşeni sudur ve gıdanın özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Suyun gıdadan uzaklaştırılması, tuz ve şeker ilavesiyle suyun bağlanması pek çok reaksiyonun oluşumunu ve mikroorganizma gelişimini engellemektedir. Ürünün su aktivitesini; Enzimatik reaksiyonu Lipit oksidasyonu Enzimatik olmayan esterleşmeleri Sakkaroz hidrolizasyonu Klorofil bozulması v.b. reaksiyonları etkiler. Ürün Geliştirme Ders Notu-4 11

12 Su gıda sistemlerinde baglı ve serbest su formlarında bulunur. Meyve sularında serbest su olarak bulunur Proteinlerin yapısında ise kimyasal bağlı olarak bulunur. Su içeceklerde ve soslarda çözücü olarak, Mayonez gibi bazı ürünlerde sürekli fazı, margarin gibi ürünlerde ise dispers fazı oluşturur. Enzimler Enzimler canlı hücreler tarafından oluşturulan ve kimyasal reaksiyonları spesifik olarak katalizleyen protein yapısındaki maddelerdir. Enzimlerin katalizlediği reaksiyonlar maddelerin yıkım, yapım veya biyodönüşümlerini içeren olaylardır. Enzimlerin bir kısmı gıdaları olumlu yömde etkilerken bir kısmı istenmeyen reaksiyonlara neden olur. Meyvelerin olgunlaşması, Etin rigor-mortis olayından sonra yumuşaması. Ürün Geliştirme Ders Notu-4 12

13 Enzimleri diğer katalizörlerden ayıran özellikler Enzimlerin reaksiyonu katalizlemesi diğer katalizörlerden hızlıdır. Enzimler biyolojik katalizörlerdir. Enzimler protein yapısındadır ve proteinin gösterdiği özellikleri gösterir. Enzimler spesifikliği yüksek katalizörlerdir. Enzimlerin sınıflandırılması 1. oksidoredoktazlar Peroksidaz Laktaz 2. Transferazlar Transglutaminaz 3. Hidrolazlar Pektinaz 4. Liyazlar Pektiniliyaz 5. İzomerazlar Glukoz izomeraz 6. Ligazlar Ürün Geliştirme Ders Notu-4 13

14 Enzimleri etkileyen faktörler Sıcaklı, ph, su aktivitesi, substrat konsantrasyonu, inhibitörler, metal iyonları Sıcaklık Enzim fonksiyonu düşük sıcaklıklarda oldukça yavaştır. Enzimler o C ler arasında optimum aktivitededir. 45 o C nin üzerinde denatüre olurlar. ph Enzimlerin izoelektirk nokyası optimum ph dadır. Enzimler ph arasında optimumdur. İstisna olanlar Tripsin: opt. ph 1.8 Pepsin: opt. ph 9.8 Ürün Geliştirme Ders Notu-4 14

15 Su aktivitesi Kuru gıdalarda enzim hızı sınırlıdır Organik çözücüler içinde sulu çözeltilerden daha kararlı. Substrat konsantrasyonu Enzim hızı artan substrat konsantrasyonuna bağlı olarak artış gösterir ve belli noktadan sonra sabit kalır. İnhibitörler İnhibitörler reaksiyon ortamına eklendiğinde enzim hızını azaltan doğal veya yapay kimyasal maddelerdir. Enzimlerin gıda endüstrisinde kullanım amaçları Gıda endüstrisinde değişik ürün elde etmek veya ürüne istenilen özelliği vermek, Gıda endüstrisinde özel katkıların üretilmesi, Gıdada mikrobiyel gelişimin kontrolü amacıyla kullanılır. Ekmekçilikte kullanılan enzimler amaçları Enzim Amaç Amilaz Proteazlar Fermentasyonu artırmak prosesini maksimize etmek; bayatlamayı engellemek Hamur işlemenin ve reolojik özelliklerin geliştirilmesi α-glutamil transferaz, glutation oksidaz, sisteinil glisin dipeptidaz Pentosanazlar Sülfidril oksidaz Hamur elastikiyetinin, ekmek hacminin ve ekmek içi yapısının geliştirilmesi ve bayatlamanın geciktirilmesi Çavdar ekmeği üretiminde hamur hazırlama süresini ve güç harcamasını azaltmak, rutubeti artırmak -S-S- formasyon u ile zayıfhamurlan kuvvetlendirmek Ürün Geliştirme Ders Notu-4 15

16 Enzimlerin gıda endüstrisinde kullanım amaçları Süt ve süt ürünleri endüstrisinde kullanılan enzimler ve fonksiyonları Enzimler Kimozin Kimozin, fungal proteazlar Proteazlar Lipazlar Sülfidril oksidaz β-galaktozidaz Mikrobiyal proteazlar Fonksiyonu Süt koagülasyonu (rennet pudingleri için) Cottage peynirleri ve kalıp peynirler için Peynirlerde tat-koku geliştirme, olgunlaştırma süresinin azaltılması Peynirlerde tat-koku geliştirme,olgunlaştırma süresinin azaltılması Pişmiş tat-kokusunu uzaklaştırmak Laktozu uzaklaştırmak Soya sütünün koagülasyonu FONKSİYONLARI Denatürasyon ve Koagülasyon YENİ ÜRÜN GELİŞTİRMEDE KRİTİK ROLLERİ İzoelektrik nokta, sinerisis veya tutulan su miktarının artması, Kek çeşitlerinde çökmenin önlenmesi Proteinler Yapı ve stabilite oluşumu Su tutma kapasitesi Köpük oluşumu Yağ absorpsiyonu Emülsifikasyonun gerçekleşmesi Glütenin vizkoelastik yapıdan, gliadin ise uzayabilirlikten sorumlu Protein ilavesiyle arttırılabilir Sıvı fazda gaz tutma Yağ-su emülsiyonunu stabilize etme Nem tutma Kristalizasyonu önlemede invert şeker kullanımı Toz ve tanecikli yapıdaki gıdalarda invert şeker kullanımı kritik Karbonhidratlar Yağlar Su Kıvam arttırma Renk oluşumu Tat ve aroma sağlama Tekstür Yağ ikamesi Bileşenlerle etkileşim Özellikle çirişlenme özellikleri Maillard reaksiyonu, her üründe istenmemesi kritik Karamel oluşumu Jelatinizasyon özellikleri Nişastanın karekteristik özellikleri (amiloz miktarı, şekli, jel berraklığı ve dayanıklılığı, çirişlenme öz. ) Modifiye nişasta ve selülozun yağ ikamesi olarak kullanımı Şeker ve nişasta etkileşimi Monogliseritlerle amiloz etkileşimi Yağlayıcılık İstenen sonuca ulaşmak için erime noktasını ayarlama Kıvam Çözücü veya hava ile emülsiyon oluşturma Absorpsiyon ve adsorpsiyon Yapışkanlık Yağlarda oksidasyon ve hidrolizasyon oluşumu Ağız kaplama hissi Çözücü özellik, sürekli faz veya dispers faz Su aktivitesinin oksidasyon, enzim aktivitesi ve mikroorganizma gelişimini etkilemesi oluşturma kritiktir. Su aktivitesi Ürün Geliştirme Ders Notu-4 16

17 Kaynaklar Saldamlı, İ., 2005, Gıda Kimyası, H.Ü. Gıda Mühendisliği Bölümü, Ankara Altuğ, T., 2001, Gıda Katkı Maddeleri, Ege Üniversitesi Gıda Müh. Böl. İzmir Doğan, İ, S, Küçüköner, E Yeni ürün Geliştirmede Gıda Bileşenlerinin ve Fonksiyonlarının Rolü. Süt Endüstrisinde Yeni Eğilimler Sempozyumu. Bildiri No:P2 Ürün Geliştirme Ders Notu-4 17