' $ &! / % & ) &!! & '! " #$! $ % & % & ' " & && ( ) &!! * +, (! % $-. + /! ) % & / ( 0 % & ( &

Transkript

1 ' $ &! / % & ) &!! & '! " #$! $ % & % & ' " & && ( ) &!! * +, (! % $-. + /! ) % & / ( 0 % & ( &

2 Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Prof. Dr. Nevzat ARTIK Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü Prof. Dr. Levent BAYINDIRLI Orta Doğu Teknik Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü Dr. İsmail MERT Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu AR-GE Direktörü Ankara 2011

3 3 Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Bu kitabın tüm hakları Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu na aittir. Kaynak gösterilmeksizin kısmen veya tamamen alıntı yapılamaz, hiç bir yöntemle kopya edilemez, çoğaltılamaz ve yayınlanamaz. Yayıncı: Kurumsal İletişim Hizmetleri LTD. ŞTİ. Adres: Ceyhun Atuf Kansu Cad Sok. No:8/8 Balgat/ANKARA Tel: 0 (312) Fax: 0 (312) Basım ve Cilt: Elma Teknik Basım Matbaası, Ankara Birinci Basım: Şubat Ankara ISBN İçindekiler ÖNSÖZ N-Glikozilaminler (N-Glikositler) 30 Prof. Dr. Nevzat Artık O-Açil Türevleri 31 Prof. Dr. A. Levent Bayındırlı O-Metil Türevleri 31 Dr. İsmail Mert Osazonlar GİRİŞ Şeker Alkoller KARBONHİDRATLARIN Şeker Asitler 33 GENEL SINIFLANDIRILMASI Monosakkaritlerin 2.1. Bulundukları Yerlere Göre 12 İndirgen Özellikleri Fonksiyonlarına Göre 2.3. Kimyasal Yapılarına Şeker Fosfatları (Fosforik Asit Esterleri) 34 (Sakkarit Birimlerine) Göre Deoksi Şekerler Monosakkaritler Amino Şekerler Disakkaritler Muramik Asit Ve Neuraminik Asit Oligosakkaritler DİSAKKARİTLER Polisakkaritler Maltoz Homopolisakkaritler Laktoz Heteropolisakkaritler Sukroz (Sakaroz) KARBONHİDRATLARIN 5.4. Trehaloz 40 GENEL ÖZELLİKLERİ TRİSAKKARİTLER Optik Aktivite POLİSAKARİTLER (GLİKANLAR) Hidroliz Depo Polisakkaritleri Suda Çözünürlük Nişasta Tatlılık Glikojen Karamelizasyon İnulin Fermantasyon Dekstran Jelleşme Fruktanlar MONOSAKKARİTLER ve Mannan 46 SINIFLANDIRILMALARI Ksilanlar ve Arabinanlar İzomerizm Yapısal Polisakkaritler Yapısal İzomerizm Selüloz Zincir İzomerizm Hemiselüloz ve Pektin Pozisyon İzomerizm Ekstensin Fonksiyonel Grup İzomerizm Pektin Stereoizomerler Pektik Maddeler (Bileşikler) Optik İzomerizm Protopektin Geometrik İzomerizm Pektinik Asitler Monosakkaritlerin Mutarotasyonu ve Pektik Asit 48 Anomerik Şekilleri Zamklar (mucilages) Monosakkaritlerin Carrageanan (Irish moss) 49 Bazı Temel Özellikleri Sakızsı Maddeler (Gumlar) Monosakkarit Türevleri Kitin (Chitin) Glikozitler Asit Mokupolisakkaritler 51

4 4 İçindekiler Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 5 8. KARBONHİDRAT KAYNAKLARI 9. NİŞASTA ve NİŞASTA BAZLI ÜRÜNLER 9.1. Şeker ve Nişasta Tanımları Şeker Sakaroz Sakaroz Kökenli Şeker Beyaz şeker Ham Şeker Kahverengi Şeker Pancar Şekeri Kamış Şekeri Mısır Şekeri İnvert şeker İnvert Şeker Çözeltisi İnvert Şeker Şurubu İndirgen Şeker Glukoz Fruktoz(Levüloz, Meyve Şekeri) Nişastalar Modifiye Nişastalar İzoglukoz Mısır Şurubu Glukoz Şurubu Fruktoz Şurubu İnülin Şurubu 9.2. Mısırdan Nişasta ve Şurup Üretimi Mısırdan Nişasta Üretimi Nişastadan Mısır Şekeri Üretimi Asit Hidrolizi İle Mısır Şekerleri Üretimi Asit Enzim Hidrolizi ile Mısır Şekerleri Üretimi Enzim-Enzim Hidrolizi ile Mısır Şekeri Üretimi Rafinasyon ve Konsantrasyon Dekstroz Üretimi 9.3. Mısır Şekerinin Özellikleri 9.4. Mısır Şekerinin Kullanım Alanları Sert Şekerlemeler Yumuşak Şekerlemeler Jele ve Benzeri Şekerlemeler Fondanlar Marshmallow Nugat Sakız Helva Reçel ve Marmelatlar Unlu Ürünler Dondurma Alkolsüz İçecekler Alkollü İçecekler Şeker Pancarı Şekeri ve 58 Mısır Şekerinin Karşılaştırılması Sakaroz ve Glikoz Şurubunun 58 Ürün Kalitesindeki Etkileri Sakız ve Şekerleme Karışımları 58 Üretim Denemeleri Sakız Üretimi Sert Şeker Üretimi Sert Şeker Üretiminin 59 Duyusal Değerlendirme Sonuçları Sert Şeker Örneklerinin 59 Şeker Bileşenleri Sert Şeker Deneme 60 Çalışmaları Sonucu Toffe Deneme Üretimi Toffe Deneme Üretiminin 61 Duyusal Değerlendirme Sonuçları Toffe Deneme Üretiminin 62 Yaşlandırma Testi Toffe Örneklerinin 64 Şeker Bileşenleri Toffe Deneme 64 Çalışmaları Sonucu Jele Şekerleme 64 Deneme Üretimi Jele Üretimini Duyusal 65 Değerlendirme Sonuçları Jelenin Yaşlandırma Testi Jele Şekerleme Örneklerinin 66 Şeker Bileşenleri Jele Şekerleme Deneme 67 Çalışmaları Sonucu Sonuç ve Tartışma ÖZET EK EK KAYNAKLAR Önsöz Bu çalışmada, yaşam için gerekli ana besin ögelerinden biri olan karbonhidratlara, şeker tanımına ve bu başlık altında da Pancar Şekeri ile Mısır Şekeri (NBŞ) karşılaştırmasına yer verilmiştir. Bilindiği üzere pancar ve kamıştan üretilen sakaroz kökenli şekerler ile mısır şekeri, doğal ve kalorili tatlandırıcılar; sentetik tatlandırıcılar ise kalorisiz tatlandırıcılar sınıfında yer almaktadır. Ülkemizde çay şekeri olarak da bilinen sakaroz pancardan, NBŞ ise mısırdan elde edilmektedir. Mısır Şekeri üretiminin ülkemizdeki tarihi 1990 lı yıllarla birlikte başlamaktadır. Günümüze kadar geçen sürede Mısır Şekeri; teknolojik üstünlükleri, kullanım kolaylığı, hijyenik olmaları ve maliyet avantajı sağlamaları gibi unsurlar nedeniyle gıda ve içecek sanayimiz tarafından kısa sürede kabul görmüştür. Ayrıca el değmeden üretilmesi ve sürekli aynı kaliteyi sağlaması nedeniyle, halk sağlığı açısından da gıda güvenilirliğinin en üst seviyede olmasını sağlayan bir ham maddedir. Gıda ve içecek sanayimizin, özellikle şekerli mamuller sanayimizin, 90 lı yıllardan bu yana gelişimi ve yaptığı atılım da göz önüne alındığında; mısır şekeri, sanayimizin yüksek kaliteli ürünler üretmesinde ve ihracat pazarlarında daha fazla rekabet etme şansına sahip olmasında önemli katkı sağladığı görülmektedir. Nitekim şekerli mamul ihracatımız 90 lı yıllardan günümüze yaklaşık 4 kat artmış bulunmaktadır. Yine mısır şekeri sanayimizin gelişmesinin bir sonucu olarak mısır üretimimiz 4,2 milyon tona ulaşarak iki katına ulaşmıştır. Prof. Dr. Nevzat Artık, Prof.Dr. Levent Bayındırlı ve Dr. İsmail Mert tarafından, 80 den fazla bilimsel makale ve araştırmaya dayanılarak hazırlanan bu kitapla; ekonomimize her yönüyle katma değer sağlayan mısır şekerinin, yasal mevzuattaki yerinden kullanım alanlarına, dünya ve Türkiye deki güncel durumuna kadar merak edilen tüm noktaların aydınlığa kavuşturulması amaçlanmaktadır. Başta yazarlarımız olmak üzere, bu kitabın sizlerle buluşması için çalışmanın her aşamasına katkı sağlayan kişi ve kuruluşlara teşekkür ederken; bu değerli kaynağın, bundan sonra ülkemizde Mısır Şekeri üzerine yapılacak tartışmalara da ışık tutmasını temenni ediyoruz. Şemsi Kopuz Başkan Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu

5 6 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 7 Prof. Dr. Nevzat ARTIK durulmuş Meyve Sebze Standartları Komisyonu Başkanlı- Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi ğı nı 2000 yılından bu yana sürdürmesi yanı sıra, yine Gıda Mühendisliği Bölümü ISO nun ISO TC 34 SC/3 İşlenmiş Meyve Sebze Standartları Komisyonu Başkanlığını 2010 yılından beri sür Ankara doğumlu olan Prof. Dr. Nevzat ARTIK, ilk dürmektedir. ve ortaöğrenimini bu ilde tamamlamasının ardından, lisans eğitimine Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Gıda Türkiye nin, Avrupa Birliği üyeliğine yönelik uyum ve Bilimi ve Teknolojisi Bölümünde 1972 yılında başlamış- mevzuat çalışmaları konusunda çeşitli AB Komisyonlatır yılında lisans eğitimini tamamlamasının ardın- rında temsilcilik ve sözcülüğünü de yürütmüş olan Prof. dan 1983 yılında aynı üniversitede doktora çalışmasını Dr. Nevzat ARTIK, bu amaçla AB-Türkiye arasında yürügerçekleştirmesi sonrası Japonya Hükümeti tarafından tülen ortak proje çalışmalarında eş başkanlık gerçekleşverilen Monbusho bursunu kazanarak, 2 yıl süresince tirilmiştir. EFSA nın ülkemizde yürüttüğü AB projelerinde Japonya Kyoto Üniversitesi The Research Institute For lider olarak görev yapmıştır. Ayrıca halen yürütmekte ol- Food Science ta doktora sonrası araştırma çalışmaları duğu görevler arasında International Dairy Federation yürütmüştür. (IDF) Ulusal Komite Sekreterliği (2009- ) de bulunmaktadır. Türkiye ye dönüşünden sonra, 1988 yılında Doçent unvanını almış ve Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesinde Prof. Dr. Nevzat ARTIK ın uzmanlık ve eğitim alanları araöğretim üyesi olarak görev yapmaya başlamıştır sında bulunan konular; Meyve Sebze İşleme Teknoloji yılları arasında 1 yıl süreyle The Research Institu- si,geleneksel Gıdalar, Şeker ve Şeker Teknolojisi, Gıda te For Food Science ta Visiting Profesör olarak görev Kimyası, Gıda Biyokimyası, Gıda Kalite Kontrol Uygulayapmıştır. maları, Gıda Güvenliği Uygulamaları, Ulusal ve Uluslararası Gıda Mevzuatı, Gıda Analiz Metotları, HACCP, 1994 yılından günümüze değin, Profesör unvanı ile bu Fonksiyonel Gıda, Gıda Güvenliği Yönetim Sistemleri, görevini sürdürmesinin yanı sıra, çeşitli kurumlarda da ARGE Projeleri dir. idari görevlerini sürdürmektedir. Bu görevler arasında TSE Mamul Gıdalar Hazırlık Grubu Üyeliği (1990- Başta SCI kayıtlılar olmak üzere ulusal ve uluslararası 1993), TSE Mamul Gıdalar Hazırlık Grubu Başkanlığı hakemli dergilerde pek çok bilimsel makalesi ve tebliği ( ), Ankara Üniversitesi-Kosgeb Tekmer Seç- yayınlanmış olan Prof. Dr. Nevzat ARTIK ın, Gıda Bilimi me İnceleme Kurulu Üyeliği ( ), Tarım ve ve Teknolojisi alanlarında yayınlanmış çeşitli kitapları da Köyişleri Bakanlığı Koruma ve Kontrol Genel Müdürlüğü bulunmaktadır. Genel Müdür Yardımcılığı ( ), Ulusal Gıda Kodeksi Komisyonu Üyeliği ( ) ve Sanayi ve Gıda Bilimi ve Teknolojisi alanında toplam 135 yayını Ticaret Bakanlığı Reklam Kurulu Üyeliği ( ) yer bulunmaktadır. Gerek Ankara Üniversitesi Bilimsel Araşalmaktadır. tırma Projeleri gerek TÜBİTAK gerekse de Devlet Planlama Teşkilatı (DPT) destekli çok sayıda araştırma projesin- Uluslararası Gıda Mevzuatı ve Standartları çalışmaların- de Proje Yürütücüsü ve Araştırmacı olarak görev alda, International Standarts Organization (ISO) CCEURO mıştır. ve Codex Alimentarius Commision (CAC) nezdinde pek çok kez Türkiye yi temsil etmiş olan Prof. Dr. Nevzat AR- Prof. Dr. Nevzat ARTIK evli ve bir çocuk babasıdır. TIK, halen ISO TC 34 SC/14 Taze, Kurutulmuş ve Don-

6 8 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 9 Prof. Dr. Ahmet Levent Bayındırlı ODTÜ - Gıda Mühendisliği Bölümü Dr. İsmail Mert Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Prof. Dr. Ahmet Levent Bayındırlı, 1960 Balıkesir doğumlu olup, orta ve lise öğrenimini TED Ankara Kolejinde yaptıktan sonra, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümünden 1983 yılında mezun hendisi olarak mezun oldu. olmuştur. Prof. Dr. A. Levent Bayındırlı lisans eğitimini tamamladığı yıl kurulan ODTÜ Gıda Mühendisliği Bölümünde Araştırma Görevlisi olarak göreve başlamış, aynı bölümde yüksek lisans ve doktora yapmıştır. Yine aynı bölümde sırası ile yardımcı doçent ve doçent olarak çalıştıktan sonra 1998 yılında profesör kadrosuna atanmıştır. Prof. Dr. A. Levent Bayındırlı, yılları arasında Bölüm Başkan Yardımcılığı, yılları arasında da ODTÜ Gıda Mühendisliği Bölümünde Bölüm Başkanlığı görevlerini sürdürmüştür. Halen ODTÜ Gıda Mühendisliği Bölümünde profesör kadrosunda akademik hayatına devam etmektedir. Akademik hayatı boyunca 16 yüksek lisans ve doktora öğrencisi yetiştirmiş, Gıda Mühendisliği Temel İşlemleri ve Gıda Teknolojileri konusunda araştırmalar yapmış ve yürütmüştür. Bu araştırmalardan 39 yurtdışı makale, 23 yurtiçi makale, çok sayıda yurt içi ve dışı tebliğ olmak üzere 90 ın üzerinde yayın yapmıştır. Öğretim üyeliği görevini sürdürürken TSE de Mamul Gıda Hazırlık Grubu üyeliği, MASUDER de Yüksek Danışma Konseyi üyeliği, TÜBİTAK Gıda Grubunda Yürütme Komitesi üyeliği, TÜRKAK da Sektör Komitesi üyeliği, GGD de Danışma leleri yayınlanmıştır. Konseyi üyeliği vb. (kamu ve sivil toplum kuruluşlarında) görevler üstlenmiştir. Prof. Dr. A. Levent Bayındırlı ayrıca, 1995 ve 1996 yıllarında Prof. Dr. Mustafa Parlar Eğitim ve Araştırma Vakfı tarafından verilen Eğitim ile Araştırma ve Teşvik Ödülleri almıştır. Prof. Dr. A. Levent Bayındırlı, evli ve bir çocuk babasıdır yılında Muğla da dünyaya geldi.1974 yılında Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesinden Ziraat Yüksek Mü yılında Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsünü bitirerek Ziraat Doktoru unvanını aldı. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı nın çeşitli kademelerinde çalıştıktan sonra Koruma ve Kontrol Genel Müdür Yardımcılığından 2000 yılında emekli oldu yılına kadar kendi kurduğu danışmanlık şirketi vasıtasıyla HACCP sistem danışmanlığı, ve denetçiliği, ISO-9001 iç tetkikçisi ve denetçisi, ISO-9001:2000 sistem kurma danışmanlığı, ÇED raportörlüğü ve koordinatörlüğü, proje, araştırma, su ürünleri, gıda ve yem teknolojileri ve laboratuvar konusunda danışmanlık hizmeti verdikten sonra 2006 yılından beri COMART Kurumsal İletişim Hizmetleri şirketi ve Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu nda ARGE Direktörü olarak görev yapmaktadır. Aynı zamanda 2008 yılından bu yana TOBB Gıda Meclisi Akademik Danışmanlığı nı yapmaktadır. Görevli bulunduğu süre zarfında Türkiye Gıda ve Su Ürünleri Mevzuatı nın hazırlanmasında önemli katkıları olmuştur. Çeşitli dergilerde gıda ve su ürünleri konusunda maka- Dr. İsmail Mert, evli ve 3 çocuk babasıdır.

7 Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Giriş Karbonhidratlar, birçok organizmanın yaşamı için gerekli ana besin öğelerden biri olarak tanımlanmaktadır. Karbonhidratlar, şeker ve nişasta şeklinde insan, hayvan ve mikroorganizma diyetinde kalori alımı için gerekli maddelerdir. Karbonhidratlar, fotosentez yapan bitkilerce CO2 ve H2O dan sentezlenmektedir. Karbonhidratlar, genellikle karbon, hidrojen ve oksijen elementlerinden oluşmuş, gıdanın doğal bir bileşeni olan bir grup organik bileşiklerdir. Bitki ve hayvan dokularında yaygın olarak bulunan karbonhidratlar, genel olarak şeker, selüloz, nişasta, sakaroz, laktoz, glikoz, fruktoz, maltoz olarak bilinirler. Karbonhidratlar, hücrede hayati faaliyetler için enerji kaynağı oldukları gibi bazı karbonhidratların hayati olaylarda spesifik fonksiyonları da mevcuttur. Örneğin nükleik asitlerin yapısındaki riboz, deoksiriboz, bazı yağlardaki galaktoz ve sütteki laktoz gibi. Karbonhidratlar, proteinler için koruyucu etkiye sahiptirler. Karbon iskeletleri elzem olmayan amino asitlerin sentezinde kullanılır. Sindirilebilir karbonhidratların 1 gramı yaklaşık 4.1 kcal verir. Mono ve disakkakkaritler tatlandırıcı özelliği gösterir. Bağırsak enzimlerince parçalanamayan karbonhidratlar, lif türü karbonhidratlar ( inülin vb.) olarak bilinir. İnsan vücudunda kan şekeri (glukoz) ve depo şekeri (glikojen) olarak bulunur. Dengeli bir diyette enerjinin yaklaşık %50-60 ının karbonhidratlardan sağlanması ve bunun da büyük bir kısmının kompleks karbonhidratlardan olması önerilmektedir. Karbonhidratlar, kimyasal olarak polihidroksi alkollerin aldehit ve ketonları veya hidroliz oldukları zaman bu çeşit bileşikler meydana getiren türevlerdir. Karbonhidratların çoğunun genel formülü (CH2O)n dir. Karbonhidratlar eskiden beri karbonun hidratları olarak düşünülür ve bu formüldeki n en az 3 olarak kabul edilir. Bu tanım tam olarak doğru değildir ve yetersizdir. Bu genel formüle uyan her bileşik karbonhidrat olmadığı gibi (örneğin laktik asit, asetik asit) bu genel formüle uymayan karbonhidratlar da (örneğin deoksiriboz) mevcuttur. Ayrıca bazı karbonhidratların yapısına N, P ve S de girebilmektedir. Karbonhidratların polihidroksi aldehit veya keton yapısındaki en küçük yapı birimleri monosakkarit olarak adlandırılır. Doğada en yaygın olarak bulunan monosakkarit, bir aldoheksoz olan D-glikozdur ve doğada yaygın olarak görülen diğer karbonhidratlar D-glikozun türevleridir.

8 12 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Karbonhidratların Genel Sınıflandırılması Doğada mevcut olan çok çeşitli karbonhidratlar değişik özelliklerine göre sınıflandırılabilmektedirler. Bu temel sınıflandırmalar, bazı tipik özellikleri ile aşağıda özetlenmiştir; 2.1. Bulundukları Yerlere Göre Bitkisel Karbonhidratlar (Tüm şekerler, Nişasta, Selüloz) Heteropolisakkaritler - Arap zamkı, Gum Tragacanth Monosakkaritler veya basit şekerler tek bir polihidroksi aldehit veya keton birimi içerir ve dallanmamışlardır. Normal koşullar altında daha küçük birimlere hidrolize edilemez. Karbonhidrat tanımına ve belirtilen genel formüle uyan en basit monosakkarit bir aldehit keton grubu (aldoz) ihtiva eden gliseraldehit ve bunun izomeri olan keton (ketoz) grubu ihtiva eden dihidroksi asetondur. (Şekil 1) Hayvansal Karbonhidratlar (Laktoz, Glikojen) 2.2. Fonksiyonlarına Göre Çatı-İskelet Bileşeni Olan Karbonhidratlar (Selüloz, Hemiselüloz, Kitin) Rezerv Maddesi Olan Karbonhidratlar (Nişasta, Glikojen, İnülin) Şekil 1. D- Gliseraldehit ve dihidroksi aseton Jelleşme Maddesi Olan Karbonhidratlar (Pektin, Agar-agar) 2.3. Kimyasal Yapılarına (Sakkarit Birimlerine) Göre - Tirozlar (Gliseraldehit, Dehidroksiaseton) - Tetrozlar (Eritroz, Eritrüloz, Treoz) - Pentozlar (Riboz, Deoksiriboz) Monosakkaritler - Heksozlar (Glikoz, Fruktoz, Galaktoz) Türevleri - Şeker Alkolleri (Sorbitol, Ksilitol) - Glikozitler (Metil glikozit) - Şeker Asitleri (Galaktronik asit) Disakkaritler (Maltoz, Laktoz, Sakaroz) Disakkaritler, yapılarında glikozidik bağla birbirine bağlanmış iki monosakkarit birimi ihtiva ederler. Oligosakkaritler ise yapılarında 3-10 birim monosakkarit ihtiva ederler ve çoğu kez polisakkaritler içerisinde sınıflandırılırlar. Polisakkaritler birçok yapıda (n) monosakkarit birimlerinin değişik karbonlar arasında glikozidik bağlarla bağlanıp n sayıda H2O nun çıkması ile oluşmuş karbonhidratlardır. Bunların tipik örnekleri enerji depoları şeklinde olan glikojen ve nişastadır (Şekil 2) Oligosakkaritler (Trisakkaritler, Rafinoz, Melezitoz (3-10 Monosakkarit)) Polisakkaritler Homopolisakkaritler - Glukanlar - Selüloz - Fruktanlar- İnulin - Laktonlar- Agar-agar - Glukoranlar- Pektin Şekil 2. D-Glikoz ve D-Fruktozun zincir formülü

9 14 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Karbonhidratların Genel Özellikleri Karbonhidratlar farklı yapıda ve çok çeşitli olduklarından değişik özelliklere sahiptirler. Bu temel bazı özelliklerin bilinmesi genel biyokimya ve gıda biyokimyası açısından yararlıdır. Karbonhidratların genel özellikleri şunlardır Optik Aktivite Bir maddenin doğrusal polarize ışığın salınım yüzeyini çevirme özelliğidir. Karbonhidratların polarize ışığı çevirme özelliklerinden faydalanarak, optik aktivite ve özgül çevirme gösterdikleri için, onların kalitatif ve kantitatif özellikleri belirlenebilmektedir (Çizelge 1). Çizelge 1. Bazı karbonhidratların çevirme açıları Glikoz + 52,5 Fruktoz - 92,3 Sakaroz + 66,5 Maltoz + 136,8 Laktoz + 52,5 Çevirme Açısı: Belirgin bir karbonhidratın spesifik çevirmesi, 1 g maddenin 1 ml suda eritilip 1 dm lik polarizasyon tüpünde analizi ile oluşturduğu çevirme olarak bilinmektedir. Çözünen karbonhidratların bazılarının çevirme gücü çözünme başlangıcından itibaren değişir. Sonra sabit bir çevirme derecesine ulaşır. Bu olaya mutarotasyon adı verilmektedir Hidroliz Karbonhidratların kimyasal olarak parçalanması bünyeleri- ne su alarak olmaktadır. Bu olaya hidroliz denir. Hidroliz işleminde asit ve enzimler rol oynamaktadır. Asit hidrolizi enzimatik hidrolizden daha hızlı seyreder. Hidroliz hızı ve derecesi, ortamın ph ve sıcaklığına bağlıdır. İnorganik asitler, organik asitlerden daha fazla hidroliz etkisi gösterir. Asit hidrolizi, pratikte suni balın yapılışında, nişasta şurubu hazırlanmasında, glikoz eldesinde kullanılmaktadır. Enzimatik hidroliz de pratikte kullanılmaktadır. Teknikte nişastanın parçalanmasında çeşitli enzimlerden istifade edilmektedir (Şekil 3). Sakaroz Hidrolizi: İnversiyon yoluyla meydana gelen şekere invert şeker denir. Sakarozun parçalanmasına inversiyon denir. (İnvert Şeker = Fruktoz + Glikoz) dur. Sakarozun +66,5 optik çevirmesine rağmen, meydana gelen invert şeker ışık düzlemini sola çevirmektedir. Karbonhidratların enzimatik yolla hidroliz olarak parçalanması, sindirim sisteminde karbonhidrat sindiriminin esasını teşkil eder Suda Çözünürlük Çözünürlük bakımından karbonhidratlar birbirinden çok farklılık gösterir. Bu olay çok çözünenden hiç çözünmeyene kadar değişiklik göstermektedir (Çizelge2). Genel olarak karbonhidratların çözünürlüğü molekül ağırlığına bağlılık göstermektedir. Çözünme olayı suyun dipol özelliği ile ilgilidir. Değişik sıcaklık derecelerindeki suda, karbonhidratların çözünürlüğü farklı olmaktadır. Buna doyma miktarı denir. Bu açıdan karbonhidrat çözeltilerini doymamış çözeltiler, doymuş çözeltiler, aşırı doymuş çözeltiler şeklinde üçe ayırabiliriz. Fazla doymuş bir çözelti, doymuş çözeltinin soğumasıyla elde edilir. Çözünür madde miktarı fazla olunca bir miktar kristalleşmektedir. Çizelge 2. Bazı Karbonhidratların çözünürlük durumu Kristalizasyon: Şekerler bazı şartlar altında kristalizasyona uğrarlar. Kristalizasyon için öncelikle belli bir kristalizasyon çekirdeğinin oluşması gereklidir. Kristallerin büyüklüğü ve sertliği soğumanın hızına bağlıdır. Şayet fazla doymuş bir çözelti, yavaş yavaş soğutulursa çok iri ve sert kristaller oluşur. Kristalizasyon; reçel, marmelat, bal gibi fazla miktarda şeker içeren gıdalarda istenmemesinden dolayı önemlidir. Karbonhidratların çoğu (suda çözünenler) higroskopiktir. Yani bünyelerine su almaya eğimlidirler. Bu özelliklerinden dolayı karbonhidrat içeren gıdaların depolanması sırasında, çevrenin nisbi nem düzeyine dikkat etmek gerekir. Ayrıca, karbonhidrat içeren gıdalardaki karbonhidratın yıkama ile kayba uğrayacağı da dikkate alınmalıdır Tatlılık Tatlılık, tuzluluğun yanısıra bilinen en yaygın tatdır. Tatlılık; başlıca meyve, bitki ve diğer doğal gıdalarda bulunan küçük yapıdaki çözünür karbonhidratlar için tipik bir özelliktir. Şekerler, suyu serbest formdan bağlı forma döndürür. Gıdalara şeker eklenmesiyle ürünler koruyucu bir etkiye sahip olur, çünkü bozulmaya neden olan mikroorganizmalar için gerekli olan su artık şeker tarafından bağlanmıştır. Meyvelerin, balın ya da diğer şekerli ürünlerin (reçel ve marmelatlar) korunmasını sağlayan bu metod 2000 yıldan beri kullanılmaktadır. Ayrıca şekerler, işlenmiş ürünlerde en önemli yapı maddesidir. Şekerler ve karbonhidratlar kimyasal olarak benzerdir. Aslında şeker; tatlı, küçük ve çözünebilen karbonhidratlardır. Şeker kelimesi genellikle sakarozun eş anlamlısı olarak da kullanılır. Şekil 3. Sakarozun asit ile hidrolizi Hayvansal ürünlerle ilgili tek şeker, bütün hayvan sütlerinde bulunan laktozdur. Laktozun tatlılığı fruktoz ve sakarozdan daha azdır; bu nedenle süt, şeker miktarı fazla olmasına rağmen tatlı değildir. Bütün sindirilebilen şekerler, karaciğerde glikoza dönüştürülür. Bu nedenle hayvanların etindeki ve kanındaki şeker glikozdur.

10 16 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 17 Tatlılık derecesi, çeşitli karbonhidratlar arasında karşılaştırma ile belirlenir. Bunun için sakaroz standart seçilmiş ve tatlılık değeri 100 olarak kabul edilmiştir. Tatlılık gücü karbonhidratların molekül ağırlığı ile ilgilidir. Molekül ağırlığı arttıkça tatlılık derecesi düşmektedir. Çok sayıda karbonhidratın, tatlılık derecesi onların gıda maddesi olarak kullanımının esasını teşkil eder (Çizelge 3). Çizelge 4. Karbonhidratlarda meydana gelen fermantasyon çeşitleri Çizelge 3. Değişik karbonhidratların tatlılık derecesi 3.7. Jelleşme Polisakkaritler bünyelerine su alarak kesilebilecek sertlikte jel oluşturma özelliğindedir. Bu olaya jelleşme denir. Jelleşen polisakkaritlerden en önemlileri agar-agar ve pektindir. Ayrıca Arap zamkı, nişasta, tragacant, alginatlar da jelleşme özelliğine sahiptirler. Bu polisakkaritler, ester grupları içerirler. Bu ester grupları, jelleşmede temel yapılardır Karamelizasyon Karbonhidratlı gıdaların ısıyla reaksiyonu sonucu, karamel ürünleri oluşur. Karamelizasyon, şekerin doğrudan hiç bir malzeme ya da su gerekmeden ısıyla reaksiyonu sonucu oluşur. Karamel kahverengi ile siyah arasında bir renge ve hoş bir tada sahiptir. Örneğin sakaroz, kuru formda 210 C ye kadar ısıtılır ise önce erir ve sonra sarıdan kahverengiye değişen bir renk alır. Bu olaya karamelizasyon adı verilir. Bu özelliklerinden dolayı karbonhidratların kullanımı, bazı gıdaların proses teknolojisinde arzu edilir (örneğin pasta yapımı). Ancak bazı teknolojilerde istenmez (örneğin süttozu üretimi). Sakaroz eritildiği zaman ( C de erir), renk reaksiyonundan başka, tipik karamelizasyon tadını oluşturan diasetil meydana gelmektedir. Karamelize olmuş sakaroz su ile karıştırıldığı zaman meydana gelen renk tipik olup, bazı gıdaların tabii rengini vermektedir (likör, pastalar, çeşitli şekerlemeler). Jelleşmede; Jelleşen madde cinsi, Sıcaklık, ph, Ortamda bulunan diğer maddeler (Metal İyonları), Şeker oranı, etkilidir. Karbonhidratlar, jelleşme özelliklerinden istifade edilerek çeşitli gıda maddelerinin üretiminde kullanılmaktadır. Karamel, kahverengi ile siyah arasında bir renge ve hoş bir tada sahiptir. Maillard ürünleri, şeker ve proteinin ısıtılmasıyla oluşur. Bu çok kompleks bir reaksiyondur ve bu reaksiyonun sonucunda çok hoş lezzetler elde edilir (örneğin ekmek, kurabiye, patlamış mısır ve kızarmış etin lezzeti) Fermantasyon Karbonhidratların, mayalar, bakteriler ve küf mantarları enzimlerince parçalanmasıdır. Oksijenli şartlarda olur ise aerob, oksijensiz şartlarda olur ise anaerob fermantasyon adı verilmektedir (Çizelge 4). Her mikroorganizma, tüm karbonhidratlara etki edip fermantasyona uğratamaz. Etkiledikleri karbonhidratlar farklı olabilmektedir.

11 18 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Monosakkaritler ve Sınıflandırılması Monosakkaritler genelde iki şekilde sınıflandırılır: Birincisi ihtiva ettikleri aktif gruplarına göre, bu sınıflandırmada aldehit ihtiva edenler (Aldozlar) ve keton ihtiva edenler (Ketozlar) olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar. İkinci olarak da monosakkaritler karbon zincirinin uzunluğuna göre, en basit gliseraldehit ve dihidroksi asetondan başlamak üzere Triozlar (3 C lu), Tetrozlar (4 C lu), Pentozlar (5 C lu) ve Heksozlar (6 C lu) şek- linde sınıflandırılırlar. Şekil 4 te doğada yaygın olarak bulunan D-aldoz şekerler ve Şekil 5 de D-ketoz şekerlerin Fischer Projeksiyon Yapıları görülmektedir. Gliseraldehit Stereoizomerleri Şekil 5. D-Ketozların Fischer projeksiyon formülleri Şekil 4. Doğada yaygın olarak bulunan D-Aldoz şekerler Referans bileşik olarak D-Gliseraldehitten Kiliani-Fischer sentezi (Siyanohidrin sentez reaksiyonu) ile tetroz şeker oluşumu Şekil 6 da verilmiştir. Bu reaksiyonlar sonucu aldotetroz, aldopentoz, ldoheksoz, oluşumu aldoz zincirine bir karbon atomu ilavesiyle devam etmektedir. Benzer şekilde L-gliseraldehitten de uzun karbon zinciri L-şekerleri (L-tetroz, L-pentoz, L-heksoz) oluşur. Bu şekerlerin sentezi, canlı hücrede çeşitli enzimlerle katalizlenen reaksiyonlar olarak cereyan etmektedir (Şekil 7).

12 20 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 21 Şekil 6. D-gliseraldehitten siyohidrın ile diğer şekerlerin oluşumu Şekil 7. L-gliseraldehitten siyanohidrın sentezi ile diğer şekerlerin oluşumu 4.1. İzomerizm İzomerler aynı kapalı moleküler formüle sahip, fakat farklı fiziksel ve kimyasal özellikleri olan bileşiklerdir. İzomerizm, yapısal ve stereoizomerizm olarak ikiye ayrılır Yapısal İzomerizm Yapısal izomerizm de 3 grup halinde sınıflandırılır: Zincir İzomerizm Organik bileşiklerde zincirdeki karbon atomlarının farklı şekilde düzenlenmesidir. Örnek olarak, n-butan ın zincir izomeri olarak izobutan (2-metil propan) gösterilebilir Pozisyon İzomerizm Organik bileşikteki bir atom veya atom grubunun yer değiştirmesi ile oluşan izomerizm olup, n-propilklorür ile izopropil klorür örnek gösterilebilir Fonksiyonel Grup İzomerizm Aynı moleküler yapıya sahip bileşiklerde fonksiyonel grupların farklılığından doğan izomerizm dir n-propanol ile metil-etil eter, etil alkol ile dimetil eter fonksiyonel grup izomerleridir. Şekil 8. Değişik izomerizm örnekleri Stereoizomerler Stereoizomerler yapı izomeri değildirler. Bunlarda bileşiği teşkil eden atomlar aynı düzende bağlanmışlardır. Ancak, atomlar uzaydaki düzenlenişleri bakımından farklılık gösterir. Stereoizomerizm, kendi içersinde optik ve geometrik (cis-trans) izomerizmi olarak ikiye ayrılır Optik İzomerizm Genellikle karbonhidratlarda görülür. Karbon atomuna tek bağ ile bağlanmış atom veya atom gruplarının geometrik konfigürasyonu (yerleşimi) optik izomerizmin oluşmasında en önemli faktördür. Bir başka ifadeyle, optik izomerizmin oluşabilmesi için en az bir asimetrik karbon atomuna gerek vardır (Şekil 9).

13 22 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 23 Asimetrik karbon atomu, bir moleküldeki karbon atomunun 4 bağına 4 ayrı atom veya atom grubunun bağlanmasıyla oluşan karbon atomudur (Şekil 10). Böyle moleküllere de asimetrik molekül adı verilmektedir. Asimetrik karbon atomu içeren bileşikler iki farklı izomere sahip olup, bunlardan birisi bileşiğin kendisi, diğeri ise onun ayna görüntüsüdür. Bu iki bileşik birbirinin optik izomeridir. Biri diğerinin aynadaki görüntüsü durumunda olan izomer bileşiklere enantiomerik çift, bu bileşiklerden birine de diğerinin enantiomeri denir. Enantiomerler polarize ışığı aynı miktarda fakat farklı yönlerde kırarlar. İki enan- Şekil 9. Optik İzomerizm tiomerin eşit molar karışımı polarize ışığı saptırmaz, böyle karışımlara rasemik karışım denmektedir. Enantiomer bileşiklerin kaynama ve erime noktaları ile değişik çözücülerde çözünürlükleri aynıdır, ancak polarize ışığı çevirme yönlerine göre farklılık gösterirler. Enantiomerlerden biri polarize ışığı saat yönünde (sağa) çevirir. Bu bileşiğe destrorotatory (+, dekstro) denir. Diğeri ise saat yönünün aksine yani sola çevirir ki buna da levorotatory (-, levo) bileşik denir. Birden fazla asimetrik karbon atomuna sahip bileşiklerde, asimetrik karbon atomları birbirinin etkisini denkleştireceğinden bu tip bileşiklere mezo bileşikler denir. Bunlar, metabolize olduklarında optik aktif bileşikleri meydana getirirler. Tartarik asit buna örnek olarak verilebilir (Şekil 10). Tek bir düzlem içerisinde yayılma gösteren belli dalga boyundaki polarize ışığın yönünü saptıran bileşiklere optikçe aktif bileşikler, bu olaya da optik aktivite denir. Polarize ışığın normal yönü ile optikçe aktif bir madde çözeltisinden geçtikten sonraki sapma miktarına optik rotasyon denilir. Spesifik rotasyon (α) ise 1 dm uzunluktaki bir tüpte, 1 santimetreküp hacimde 1 g optik aktif bileşik ihtiva eden çözeltinin gösterdiği sapmadır Geometrik İzomerizm Bu tip izomerizme halka ve zincir yapısındaki çift ve üçlü bağlar ihtiva eden bileşiklerde rastlanır. Çift bağ ile bağlanmış karbon atomlarının bir tarafındaki atom veya atom grupları birbirinin aynı ise buna cis-izomeri, farklı ise trans-izomeri denir. Cis-2-Buten ve Trans-2-Buten örnek olarak gösterilebilir (Şekil 11). Şekil 11.Geometrik izomerizm 4.2. Monosakkaritlerin Mutarotasyonu ve Anomerik Şekilleri Monosakkaritlerin pek çoğu sulu çözeltilerde projeksiyon formüllerinde sahip oldukları asimetrik karbon sayısından bir daha fazla merkeze sahipmiş gibi bir özellik gösterirler (Çizelge 5). Örneğin ζ-glikoz iki ayrı spesifik rotasyona sahip (α)²º=112.2 ve β-d glukoz (α)²º =18.7 iki izometrik form gösterir. Bu iki izomerik formun genel kompozisyonu farklı olmasa da bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır. D-Glikozun bu iki izomeri suda çözündüklerinde her ikisinin optiksel çevrimi zamanla tedrici olarak değişerek, çözeltinin optiksel çevrimi (α)²º=+52.7 olan denge noktasına ulaşır. Çizelge 5. α-d-glukoz ve β-d-glukoz özellikleri Birden fazla karbon atomuna sahip bileşiklerde, asimetrik karbon atomu bulunmaktadır. Şekil 10. Asimetrik karbon atomu Çeşitli kimyasal çalışmalar sonucu genelde diğer monosakkaritlerde de olduğu gibi D-glikozun a ve b izomerleri tabiatta açık-zincir yapısında değilse de, 5. karbondaki alkolik hidroksil ile 1. karbondaki aldehit grubunun reaksiyonu sonucu 6 birimli bir piran halkası oluşturacak şekilde bulunur. Şekerlerin oluşturdukları bu piran halkasına piranoz adı verilir (örneğin α-d-glikopiranoz). Piranoz halkasının oluşumu, bir aldehit ile alkol arasındaki reaksiyon sonucu oluşan ve bir asimetrik karbon atomu içermesi nedeni ile iki stereoizomerik forma sahip hemiasetal formasyonu şeklindedir. Keton ile alkollerin reaksiyonu sonucu ise hemiasetalin analoğu olan hemiketal oluşmaktadır (Şekil 12).

14 24 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 25 Şekil 13. Pyran ve furan halkalarının formülle gösterilişi Şekil 12. Alkolün aldehit ve keton İle reaksiyona girip hemiasetal ve hemiketal oluşum reaksiyonları Doğada yaygın olarak bulunan D-glikoz ve diğer aldoheksozların piranoz formu, furanoz formundan daha kalıtsaldır ve bu nedenle piranoz formları yaygındır (Şekil 14). D-Glikopiranoz oluşumu: Şekil 12 de görüldüğü gibi glikozun 5. karbonunun OH i ile 1. karbonunun aldehit grubu arasında intramoleküler bir hemiasetal oluşumu ile 1. karbon asimetrik bir merkez haline gelmiştir. Monosakkaritlerin bu karbonil atomu üzerindeki OH grubunun farklı konfigürasyon göstermesi durumlarına anomer adı verilir ve bu karbonda anomerik karbon olarak adlandırılır. Beş veya daha fazla C atomuna sahip monosakkaritler, piranoz veya furanoz halkası oluşturarak anomerik formlarda bulunurlar. Altı karbonlu bir ketoheksoz olan fruktozun da piran formu yazılabilir. Ancak bu, ketoz şekerin doğada yaygın bulunan kalıtsal formu furan halka yapısıdır (Şekil 13). Ribonükleik asidin yapısında bulunan D-riboz ve 2-deoksiribonükleik asidin yapısında bulunan 2-deoksi-D-riboz furan halkası oluşturarak bulunurlar. Çözelti içerisinde a ve b izomerlerinin bulunmasına karşılık, nükleik asitlerin doğal yapılarında yalnız a ve b-izomerleri mevcuttur. Fotosentez olayı sırasında karbonhidrat metabolizmasında önemli rol oynayan ve bir aldotetroz olan D-eritroz, birer ketopentoz olan D-xyliloz ve D-ribüloz ve ketoheptoz olan D-sedoheptülozun projeksiyon formülleri Şekil 15 de görülmektedir. Bu monosakkaritlerin beş birimli hemiasetal veya hemiketal furan halkalarının teorik yazılımları mümkündür. Ancak, fotosentez sırasında bu şekerlerin primer alkol (-CH2OH) grupları H3PO4 ile esterleşmiş olduğundan bunların furanoz halka yapılarının oluşmasına engel teşkil eder.

15 26 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 27 Şekil 15. Fotosentez ara ürünü olan bazı şekerler Karbonhidratlar, polihidroksi aldehit veya ketonları olarak tanımlanabilir. Ancak doğada doğal olarak bulunan pek çok karbonhidrat serbest karbonil grubu ihtiva etmez. Doğada karbonhidratlar piran veya furan halkası oluşturarak polihidroksi asetal veya ketaller şeklinde bulunur ve böyle tanımlanmaları daha yerinde olur. Karbonhidratların piranoz halkası üç boyutlu düzlemde sandalye (chair) ve kayık (boat) formu olmak üzere iki konformasyonda bulunabilir. Piranoz halkasının sandalye konformasyonundan daha sağlam ve kararlıdır. Heksozların sulu çözeltisindeki predominant konformasyon sandalye konformasyonudur. Şekil 14. L-D-Glukopiranoz ve β-d-glukopiranoz Howarth projeksiyon formülleri Piranoz ve furanoz halkası, Howarth tarafından geliştirilmiş ve sandalye formunun daha basite dönüştürülmüş şeklidir. Şeker moleküllerinin çeşitli biyokimyasal reaksiyonları verilirken Howarth veya projeksiyon formülleri yeterli olacağından kayık ve sandalye konformasyonları Şekil 16 da gösterilmiştir. Howarth formülünde piran veya furan halkası kağıt düzleminden dışarıya doğru dik olarak gelmekte ve halkadaki C atomuna bağlı gruplar halka düzleminin altında veya üstünde yer almaktadır.

16 28 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 29 Şekil 16. Howarth projeksiyon, zarf, sandalye; kayık ve Twist Konformasyonlar 4.3. Monosakkaritlerin Bazı Temel Özellikleri Monosakkaritler sıcak şartlarda seyreltik mineral asit çözeltileri içerisinde kararlıdır. Bu nedenle polisakkaritlerin hidrolizi sonucunda oluşan monosakkaritler bozunmadan kalırlar. Fakat, konsantre mineral asitler şekerlerin dehidrasyonuna neden olup, furanın aldehit türevleri olan furfurallar oluşur. Örneğin D-glukoz kuvvetli bir asit olan HCL ile ısıtıldığında 5-hidroksimetil furfural meydana gelir (Şekil 17). Oluşan furfural bileşiklerinin a-naftol ve diğer aromatik bileşiklerle reaksiyona girip tipik renkli bileşikler oluşturması nedeni ile şekerlerin kalitatif testlerinde bu dehidrasyon reaksiyonlarının önemi fazladır. Şekil 17. D-glikozun kuvvetli bir asit ile ısıtılması sonucu 5-Hidroksi metil furfural oluşumu Oda sıcaklığında seyreltik alkaliler ile şekerlerin reaksiyonunda, anomerik karbon atomu ile buna komşu karbon atomuna bağlı gruplar üzerinde değişim oluşur. Diğer karbon atomlarının grupları üzerinde hiçbir değişiklik olmaz. Örneğin D-glukoz seyreltik alkali ile muamele edildiğinde anomerik değişimler olup (Şekil 18), D-glukoz, D-fruktoz ve D-mannozun bir denge karışımı oluşur. Bu şekerler birbirlerinin enediolları olarak isimlendirilir ve 1 ve 2 numaralı karbon atomlarının hidroksialdehit ve hidroksiketonlarında oluşan intermediet enol formlarını ihtiva ederler. Bu enolizasyon reaksiyonları, canlı hücrede izomeraz ve epimeraz enzimlerinin bu şekerlerin fosfat esterlerini enolizasyon reaksiyonlarına tabi tutmasıyla cereyan eder. Derişik alkali konsantrasyonu veya yüksek sıcaklık, monosakkaritlerin ileri derecede reorganizasyonuna, fregmantasyonuna ve hatta polimerizasyonuna neden olur. Ancak glikozitler ve polisakkaritler alkalilere karşı dayanıklıdır. Şekil 18. D-Glikozun seyreltik alkali İle izomerizasyonu 4.4. Monosakkarit Türevleri Glikozitler Mineral asitlerin varlığında aldopiranozlar kolay bir şekilde alkollerle reaksiyona girerek a ve b- glikozitlerin anomerik formlarını oluştururlar. Glikozitler, asimetrik karışık asetallerdir ve aldoheksozların aldehit karbonunun başka bir alkole ait hidroksil grubuyla reaksiyonu sonucu oluşur. Bu bağlanma glikozidik (glycosidic) bağ olarak isimlendirilir. D-glikozun H3C-OH ile reaksiyonu sonucu aşağıda görülen metil glikozitleri, indirgen özellikte değildir ve mutarotasyon olayı göster-

17 30 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 31 mezler (Şekil 19). Glikozidik bağ, bir monosakkaridin anomerik karbonu ile diğer bir monosakkaridin hidroksil grubu arasında oluşarak disakkaritleri oluşturur. Oligosakkarit ve polisakkaritler ise monosakkarit birimlerinin glikozidik bağlarla bağlanarak oluşturdukları zincirler şeklindedir. Canlı sistemde tabii ki bu reaksiyonlar enzimler tarafından katalize edilir. Glikozidik bağlar bazlara karşı kararlıdır, fakat kaynar asitler içerisinde serbest monosakkaritle ve alkole hidroliz olurlar. Glikozitler glikosidaz enzimleri ile de hidroliz olurlar. Glikosidaz enzimleri, α veya β-glikozidik bağlanmaya, monosakkarit birimlerine ve alkolün yapısına göre spesifiktir. α-d-glikopiranozid; ve β-d-glikopiranozid; Şekil 19. Metil α-d-glikopiranozid ve Metil β-dglikozpiranozid N-Glikozilaminler (N-Glikositler) Uygun çözeltiler içersinde aldoz ve ketozlar aminler ile etkileşerek N-glikozilaminleri oluşturur. Bu gibi bileşikler purin ve primidin gibi nukleotid ve nukleik asitlerin nitrojenli bazlarının N-glikozilamin bağları ile D-riboz veya 2-deoksiriboz birimlerinin 1. Karbon atomlarına bağlanması açısından biyolojik sistemlerde büyük önem sahibidir (Şekil 20) O-Açil Türevleri Monosakkarit ve polisakkaritlerin serbest hidroksil grupları, karbonhidratların yapılarının belirlenmesinde önemli olan, O-Açil türevleri verecek açillenirler. Örneğin a- D-glikoz yüksek miktarda asetik anhidrit ile muamele edildiğinde penta-o-asetil-α-d-glikoz oluşur (Şekil 21). Monosakkaritlerin bütün hidroksil grupları farklı reaktivitide olmak üzere açillenirler. Oluşan esterler tekrar hidroliz edilebilir O-Metil Türevleri Monosakkaritlerin anomerik karbon atomlarının glikozidik bağlar oluşturacak şekilde alkollerle reaksiyonu yukarıda açıklanmıştı. Monosakkaritlerin hidroksil grupları da metilleşebilir. Bu hidroksil gruplarının metilleşmesi anomerik karbonun metilleşmesinden oldukça daha zordur. Örneğin AgO varlığında dimetilsülfat veya metiliyo- Şekil 21. O-Açil Türevleri dat ile muamele etmek gerekmektedir. Bu durumda metil asetat değil metil esterler oluşur. Metil asetatlar kaynar asit içerisinde kolaylıkla hidroliz olduğu halde metil esterler olmaz. Karbonhidratlar üzerindeki tüm serbest hidroksil gruplarının metilleşmesi tamamen metilleşme olarak tanımlanır. Tamamen metilleşme reaksiyonlarından monosakkarite bağlanmış olan amino grubu, fosfat grubu veya glikozidik bağlanmanın pozisyonunu ve mevcut olan monosakkaritin piranoz veya furanoz olup olmadığını tespit etmede yararlanılır. Metil-α-D-glikopiranozid tamamen metilleştiğinde metil-2,3,4,6-tetra-o-metil-d-glikopiranozid oluşturur (Şekil 22). Şekil 20. Glikozamin örnekleri metilamin ve sitidin Şekil 22. O-Metil türevleri

18 32 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Osazonlar Monosakkaritler hafif asidik koşullarda 100 C de aşırı miktarda fenilhidrazin ile reaksiyona girerek suda çözünmez ve kolaylıkla kristalize olan fenilosazonları oluşturur. D-glukozun oluşturduğu osazon aşağıda görülmektedir (Şekil 23). Glukoz, fruktoz ve mannoz reaksiyon sırasında 1. ve 2. karbon atomları üzerindeki konfigrasyon farklılığı kaybolduğu için aynı yapıdaki fenilosazonları verirler. Oluşan osazon bileşiklerinden bazı hallerde şekerlerin belirlenmesinde yararlanılmaktadır. Şekil 24. Glukozun şeker alkollere indirgenmesi Şekil 23. D-Glukoz fenilosazon Şeker Asitler Aldonik, aldarik ve üronik asitler olmak üzere 3 önemli tip şeker asidi mevcuttur. Aldozlar, sodyum hipoiyodit gibi zayıf oksidantlar veya spesifik enzimlerle aldehit karbonlarından okside olarak kendilerine özgü karboksilik asitlere oksitlenir. Bu asitler aldonik asit olarak adlandırılır. D-glukozun bu şekilde oksitlenmesi ile D-glukonik asit oluşur. Bu asidin fosforlanmış formu karbonhidrat metabolizmasında önemli bir ara üründür. Eğer monosakkaritler nitrik asit gibi kuvvetli oksidantlarla okside edilirse o taktirde aldehit karbonuna ilaveten primer alkol taşıyan 6. karbon atomu da oksitlenerek bir dikarboksilik asit olan aldirik asitler (sakkarik asit) oluşur. D-glukozun bu asidi D-glurik asittir. Aldarik asitler bazen şekerlerin belirlenmesinde kullanılabilir, fakat fazla bir biyolojik önemleri yoktur. Üçüncü sınıf şeker asitleri olan uronik asitlerin biyolojik önemleri çok fazladır. Uronik asitlerde, yalnız primer hidroksil grubunu içeren karbonların hidroksili oksitlenmiştir. D-glukozdan oluşan uronik asit D-glukoronik asittir. Diğer önemli uronik asitler D-galakturonik ve D-mannuronik asitlerdir. Uronik asitler için bir çok polisakkaritin bileşenleri arasındadır. Aldonik ve uronik aitler, 5 ve 6 birimli bir halka oluşturmuşlar ise genellikle lakton formunda bulunurlar. D-δ-Glukuronolakton yapıları şekilde gösterilmiştir (Şekil 25) Şeker Alkoller Monosakkaritlerin karbonil grupları su çerisinde, metal katalizörler veya sodyum amalgam varlığında H2 gazı ile şekerin kendisine özgü şeker alkollerine indirgenebilmektedir. Örneğin D-glukoz, bir şeker alkolü olan D-glusitola indirgenir (Şekil 24). Bu aynı alkol L-sorbozun indirgenmesi ile de oluşur ve bu nedenle çoğu kez L-sorbitol olarak adlandırılır. Doğada yaygın olarak bulunan diğer iki şeker alkolü, lipitlerin önemli bir bileşeni plan gliserol ile inositoldur. Tamamen hidroksile olmuş bir siklohekzan türevidir. İnositolün bir çok stereoizomeri mevcuttur. İnositol siklik bir alkol yani siklitoldur. İnositolun myo-inositol türevi bir fosfolipid olan fosfatidil-inositol ve yine inositolun hejzafosforik asit esteri olan fitik (phtic) asit mevcuttur. Fitik asitin kalsiyum-magnezyum tuzu fitindir (phytin) ve yüksek seviyeli bitkilerin ekstraselüler destek materyalidir. Şekil 25. D-δ-Glukoronolaktonun yapısı

19 34 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 35 Şeker asitlerinin en önemlilerinden bir tanesi L-Askorbik asit veya Vitamin C dir (Şekil 26). Bu asit 3 numaralı karbonunda enediol olan hekzonik asidin β-laktonudur. L-Askorbik asit oldukça kararsızdır, kolaylıkla oksitlenerek dehidroaskorbik asite dönüşür. İnsanın uzun süre askorbik asitce yetersiz beslenmesi sonucu bağ dokusunda çeşitli bozunmalar, rahatsızlıklar oluşur ve vücudun çeşitli enfeksiyonlara karşı direnci düşer. Şekil 26. Şeker asitlerden L-Askorbik asit 4.5. Monosakkaritlerin İndirgen Özellikleri Bir bileşikteki monosakkarit miktarı, monosakkaritlerin alkali çözeltileri içerisinde Cu², Ag veya ferrisiyanid gibi oksidantlarla oksidasyona uğrayarak çeşitli şeker asitlerinin karışımını vermesi dolayısıyla kolaylıkla belirlenebilir. Bu gibi oksidantları indirgeyebilen şekerler, indirgen şekerler diye adlandırılır. Benedict işlemi ve çözeltisi olarak bilinen yöntem, indirgen şekerlerin tespitinde yaygın olarak kullanılır Şeker Fosfatları (Fosforik Asit Esterleri) Bütün canlı hücrelerinde bol miktarda çeşitli monosakkaritlerin fosfat türevleri bulunmaktadır ve özellikle bunlar karbonhidrat metabolizmasında önemli görevler yüklenen ara metabolitlerdir. Fosfat esterleri genelde 6 ve 3 karbonlu şeker fosfatlarıdır. Metabolik reaksiyonlarda önemli olan bazılarının formülleri Şekil 27 de verilmiştir. Şekil 27. Önemli bazı şeker fosfatları

20 36 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Deoksi Şekerler Doğada pek çok deoksi şeker bulunduğu bilinmektedir. Bunların en yaygın olanı deoksiribonükleik asidin (DNA) yapısında bulunan 2-Deoksi-D-riboz dur. Doğada bazı bakteri hücre duvarlarının yapısında bulunan L-Rhamnoz (6-Deoksi-L-Mannoz) ve L-Fukoz (6-Deoksi-L-Galaktoz) diğer iki önemli deoksi şekerdir (Şekil 28). ritlerin asıl yapısının oluşturur. N-Asetil-D-glukozamine ether bağı ile D-Laktik asidin bağlanmasından oluşmuştur. N-Asetilneureminik asit ise N-asetil-D-mannozamine pirüvik asidin bağlanması ile oluşmuştur. Bu asit hayvani dokuların hücre membranları ve hücre zarlarının glikoproteinleri ve glikolipidlerinde bulunan oligosakkarit zincirlerinin bir yapı taşıdır (Şekil 30). Nueraminik asidin N-açil türevleri genel olarak sialik asitler olarak isimlendirilir. İnsan dokularında bulunan sialik asitler N-asetil grubu içerirler. Diğer bazı türlerdeki ise N-glikozil grubu içerir. Bu amino şekerlerde anomer karbonları ile hidroksil karbonu arasında 6 birimli hemiasetaller oluşturarak doğada piranoz formunda bulunurlar. Şekil 28. Deoksi şeker örnekleri 4.8. Amino Şekerler Doğada yaygın olarak bulunan D-glukozamin (2-amino-2deoksi-D-glukoz) ve D-galaktozamin (2- amino-2-deoksi-d-galaktoz) iki amino şekeridir. Bu şekerlerde 2. Karbon atomundaki hidroksil grubu yerine amino grubu girmiştir. D-Glukozamin omurgalıların polisakkarit bileşenlerinde yaygın olarak bulunduğu gibi böcek ve sert kabuklu hayvanların dış iskelet kabuklarını oluşturan kitin maddelerinin de asıl bileşenidir. D-Galaktozamin glikolipidlerin ve kıkırdak dokusunun yapı birimlerinden olan kondrotin sülfatın yapısında bulunmaktadır (Şekil 29). Şekil 29. Amino şeker örnekleri 4.9. Muramik Asit ve Neuraminik Asit Bu bileşiklerin her ikisi de dokuz karbonlu amino şeker türevidir. Bu asitler 6 karbonlu bir amino şekere, üç karbonlu bir asitin bağlanmasıyla oluşmuştur. Amino grubu çoğu kez asetile olmuş durumdadır. Bu şeker türevleri bakteri hücre duvarları ve hayvanların hücre örtülerinde bulunan yapısal polisakkaritlerin önemli yapı birimleridir. N-asetilmuramik asit bakteri hücre duvarları polisakka- Şekil 30. Muramik ve neuraminik asit

21 38 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Disakkaritler Disakkaritler iki monosakkarit biriminin glikozidik bağlanması ve aradan bir molekül suyun çıkması ile oluşur. Doğada en yaygın olan disakkaritler maltoz, laktoz ve sakarozdur. Seyreltik mineral asitlerle veya enzimlerle hidroliz olunca iki molekül monosakkarit oluştururlar (Şekil 31) Maltoz Amilazın nişasta molekülüne etkisi sonucu oluşan ve iki D-glukoz içeren bir intermedier (ara) ürünüdür. Maltoz, O-α-D-glukopiranozil (1 >4)- α-d-glukopiranozdur. Yani bir D-glukozun 4. Karbonundaki hidroksil grubu ile glikozidik bağ oluşturmuştur. Maltoz molekülündeki 2. Glukozun anomerik C atomu serbesttir, böylece a veya b konfigrasyonlarından birinde bulunabilir. Bu her iki konfigrasyon spesifik spesifik enzim aktivitelerinin sonucunda oluşur. Maltozda birinci glukoz biriminde serbest karbonil grubu olmadığı için oksidasyona uğramaz. Fakat ikinci glukoz molekülünün ucu serbest anomer karbonlu olduğundan oksidasyona uğrar ve bu nedenle indirgen uç olarak olarak adlandırılır. Maltoz molekülünün tamamen metilleşmesi ile yapılan çalışmalar maltozda glikozidik bağlanmanın 1. Glukozun 4. Karbonu arasında olduğunu göstermiştir ve bu (1 >4) şeklinde gösterilir. Tamamen metilleşmiş maltozun hidrolizi 2, 3, 4, 6,-tetra-O-metil-D-glukoz ve 2, 3, 6 tri-o-metil-d-glukozdur. Bazı polisakkaritlerin spesifik bazı enzimlerle hidrolizi sırasında izomaltoz oluşur. Bu disakkarit maltoza benzer fakat glikozidik bağlanma α (1 >6) glikozidiktir. İki glikoz biriminden oluşmuş yaygın diğer iki disakkarit sellobioz ve gentiobiozdur. Sellobioz, selülozun tekrarlanan birimleri olup β-(1 >4) glikozidik bağlantısına sahiptir. Gentiobiozdaki glikozidik bağ β-(1 >4) bağlanmasıdır. Bu her iki disakkaritte indirgen şekerdir Laktoz (O- β -D-galaktopiranozil (1 >4)-β -D-glukopiranoz); doğada doğal olarak yalnız sütte bulunur. Hidrolizi ile D-galaktoz ve D-glukoz verir. Laktozda, glukoz serbest anomerik karbona sahip olduğu için indirgen uçtur ve bu nedenle laktoz indirgen bir disakkarittir (Şekil 32). Şekil 31. Disakkarit örnekleri (maltoz, sellobioz ve izomaltoz) Şekil 32. Laktoz (β - Formu)

22 40 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Sakaroz (Sukroz) Glukoz ve fruktozdan oluşmuş bir disakkaritdir. Şeker pancarı ve şeker kamışında yüksek düzeyde bulunur. Günlük yaşantımızda normal olarak kullandığımız beyaz çay şekeri veya diğer bir deyimle sofra şekeridir. Sukrozun diğer pek çok disakkarit ve oligosakkaritin aksine serbest anomerik karbonu yokur. Bu nedenle sukroz mutarotasyona uğramaz, fenilhidrazin ile osazonlar oluşturmaz ve indirgen şeker özelliği göstermez. Diğer disakkaritlere oranla çok daha kolay hidroliz olur (Şekil 33). Sukrozun ([α]d²º=+66,5º) hidrolizi ile D-glukoz ([α]d²º=+52,5º) ve D-fruktoz ([α]d²º=-92º) oluşmasına inversiyon olayı denir. Çünkü, sukrozun hidroliz ile eşdeğer miktarda glukoz ve fruktoz oluşması optiksel çevirmeyi dekstrodan levoya değiştirir. Bu hidroliz karışımınada invert şeker denir. Sukroz invertaz enzimi ilede hidroliz edilebilir ve bu hidrolizin derecesi polarimetre ile takip edilebilir Trehaloz (O-α-D-glukopiranozil-(2 >1)- α-d-glukopiranozid) adı verilen bir disakkarit, bazı böceklerin hemolymphlerinde bulunur ve indirgen olmayan bir disakkarittir. Şekil 33. Sakaroz (Sukroz) 6. Trisakkaritler Üç monosakkaritin birleşmesiyle oluşan trisakkaritlere, doğada serbest olarak rastlanılmaktadır. Bunlardan rafinoz (O-α-D-galaktopiranozil-(1 >6)-O-α-D-glukopiranozil-(1 >2)-β-D-fruktofuranozid)dan oluşur. Pamuk tohumunda %8 oranında bulunur. Şeker pancarında bulunan rafinoz şeker üretimi esnasında %1-2 oranında melasa geçmektedir. İstenmeyen bir maddedir. Hayvan yemi olarak kullanılabilir. Diğer yüksek yapılı bazı bitkilerde de bulunur. Diğer önemli trisakkarit ise melezitoz ve maltotriozdur. riozun yavaş kullanılması sonucu olarak, son halini almış birada halen fermente şeker bulunması problemi ortaya çıkabilmektedir. Bu problem, bira üreticilerinin sıklıkla karşılaşacağı bir sorundur ve biranın tadını olumsuz yönde etkiler. Fermentasyon sırasındaki maltotrioz metebolizması ve kullanım hızı, fermentasyon verimliliği ve ürün kalitesini etkileyen en önemli etkendir. 7. Polisakkaritler (Glikanlar) Doğada, karbonhidratların büyük bir kısmı yüksek moleküler ağırlıktaki polisakkaritler olarak bulunur. Polisakkaritlerin asit veya bunların spesifik enzimlerle tam hidrolizi çeşitli monosakkaritleri veya bunların türevlerini verir. Diğer bir deyişle, polisakkaritler monosakkarit veya monosakkarit türevlerinin polimerleridir. Moleküler ağırlık ve yapıları bakımından farklı bir çok polisakkarit mevcuttur. Bir kısmının yapısı düz zincir şeklinde olduğu halde bazıları dallı polimerler şeklindedir. Polisakkaritlerin yapısında en yaygın bulunan monosakkarit D-glukozdur. Bunun yanında D-mannoz, D-fruktoz, D ve L-galaktoz, D-ksiloz ve D-arabinozda yaygın olarak bulunabilir. Monosakkarit türevlerinden ise D-glukozamin, D-galaktozamin, D-glukoronik asit, N-asetil muramik asit ve N-asetil neuraminik asit yaygın olarak bulunur. Polisakkaritlerin hepsinde monosakkarit türevleri glikozidik bağlarla bağlanmış olarak bulunur (Şekil 34). Yalnız bir çeşit monosakkarit çeşidi veya türevinden oluşan polisakkaritler homopolisakkarit, farklı monosakkarit birimlerinden oluşmuş polisakkaritlerde heteropolisakkarit olarak isimlendirilir. Başlıca homopolisakkaritler arasında nişasta, glikojen, dekstran, selüloz, inulin ve kitin; hetereopolisak- Melezitoz (O-α-D-glukopiranozil)-,(1 >3)-O-β-D-fruktofuranozil)-(2 >1)-α-D-glukopiranozid), çam gibi yaprak dökmeyen bazı bitkilerin öz sularında bulunur. Maltotrioz, 3 glikoz molekülünden oluşan bir trisakkarittir. Amiloz ve nişasta üretiminde alfa amilaz aktivitesi ile kontrollü hidroliz yöntemi ile üretilir. Maltotrioz, bira yapımında kullanılan Saccharomyces cerevisae maya türünün en çok kullandığı ikinci tür şekerdir. Bira üretiminde kullanılan en yaygın fermente şekerler maltoz (%50-60), maltotrioz ( %15-20) ve glikoz (%10-15) dur. Maltotrioz, maya hücrelerinin şeker kullanımı sırasında en sonda yer alır. Genellikle, bira şırasındaki glikozun yarısı maya tarafından kullanıldıktan sonra mayanın maltoz ve maltotrioz kullanımı başlar. Bu esnadada maltotrioz kullanımı maltoz kullanımına göre daha yavaş işlemektedir. Maltot- Şekil 34. Polisakkaritlerin glikozidik bağlarına örnek: Rafinoz

23 42 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 43 karitler içerisinde ise hiyaluronik asit, kondrotin sülfatlar, heparin, kan grubu polisakkaritleri, pektin tinin iyotla muamelesi açık sarıdan kırmızıya renk veve alginik asitler sayılabilir. rir. Amilopektinin molekül ağırlığı çok geniş varyasyon gösterir. Örneğin patates amilopektinin molekül ağrı- Selüloz gibi polisakkaritlerin bir kısmı suda çözünmezler ve canlıların destek materyalini oluştu- lığı veya daha fazla olabilir. Şekil 37 de rurlar, yapısal fonksiyonları vardır. Nişasta gibi polisakkaritler ise suda kolloidal çözelti oluştururlar amilopektinin temel yapısı verilmiştir. ve yedek enerji deposu görevi üstlenirler. Nişasta ve glikojen organizmada şeker deposu görevini üstlenirler ve yarıçapları Aº olan granüller şeklinde bulunurlar. Bu granüller içersinde gra- Bir nişasta molekülünün %10-20 si amiloz, %80- nüllerin sentezini ve parçalanmasını sağlayan spesifik enzimlerde bulunur. 90 ı ise amilopektindir. Amiloza poliglukoz veya polimaltoz gözüyle de bakılabilir. Nişasta, hidrolizi ile ön- Polisakkaritlere içerdikleri monosakkarit birimlerine göre de isim verilmektedir. Örneğin glukoz birimlerinden oluşan nişasta ve glikojen glukonlar, mannoz birimlerinden oluşanlarda mannanlar diye adlandırılır. Önemli polisakkaritler biyolojik aktivitelerine göre belirlenir ve önemleri bu aktiviteden kaynaklanır. ce dekstrin birimlerine daha sonra maltoza, son olarak da glukoz ünitelerine parçalanır. Hayvan ve insanın sindirim sisteminde (tükürük ve pankreas sıvısında) bulunan α-amilaz enzimi, amilo Depo Polisakkaritleri zu, amiloz zincirinin şansa bağlı olarak α-1,4 bağla- Bir polisakkaritin iki önemli türü glukoz birimlerinden oluşan ve bitkilerde depo polisakkariti olan rına etki ederek maltoz ve glukoz karışımına hidroliz nişasta ve hayvan polisakkariti olan glikojendir. Bunlar hücre sitoplazmasında büyük granüller ha- eder. Bitkilerde bulunan β-amilaz ise amilozu, indirlinde depolanmıştır. Bunlar hücreden, çeşitli santrüfüjel ekstraksiyon yöntemi ile ekstrakte edilebi- gen olmayan ucundan başlayarak, maltoz birimlerine lir. Canlı sistemine, fazla glukoz gelmesi halinde enzimatik olarak polimerize olup nişasta veya gli- parçalar. Amilopektin de, α ve β-amilaz enzimleri takojen şeklinde depolanır. Glukozun az gelmesi ve canlının ihtiyacı karşısında ise bu depolanan po- rafından parçalanır (Şekil 37). Ancak, dallanma noklimerizasyon ürünleri, yine enzimatik olarak enerji ihtiyacı için serbest monosakkarit birimlerine hid- tasına yakın olan α-1,4 glikozidik bağı ve α-1,6 baroliz edilir. ğının bizzat kendisi bu enzimler tarafından parçalan- Şekil 36. Su içinde süspense olarak dağılan maz. Böylece bu enzimlerin amilopektin üzerindeki Nişasta amilozun heliks yapısı etkisi sonucunda oldukça dallanmış bir yapı arz eden Yüksek bitkilerin en önemli depo polisakkariti olup, amiloz ve amilopektin olmak üzere iki ana bi- limit dekstrin oluşur. Bu dallanmayı parçalayan, dalrimden oluşmaktadır. Amiloz D-glukozun α-1,4 glikozidik bağları düz zincir halinde bağlanmış, bir lanmayı kıran enzim olarak adlandırılan α-1,6-glikoucu indirgen olan glukoz polimeridir. Molekül ağırlığı birkaç binden e kadar değişir. Su- sidaz enzimi dallanma noktalarını parçalar, böylece da süspanse olup, heliksel yapı kazanıp, molekülün iç kısmında iyotu bağlaması nedeni ile iyot ile amilopektin glukoz vemaltoz karışımına hidroliz edilir. mavi renk verir. Amilozun linear yapısı ve suda süspanse olduğunda verdiği heliks yapısı Şekil 35 ve Şekil 36 da görülmektedir. Amilopektin dallanmış polisakkaritdir. Yaklaşık 30 glukoz ünitesinde α-1,6 bağları ile dallanmış daha kompleks glukoz polimeridir. Ana zincir, α-1,4-glikozidik bağları teşekkül etmiştir. Amilopek- Şekil 35. Amilozun düz zincir yapısı Şekil 37. Amilopektinin temel yapısı

24 44 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Glikojen Hayvanlarda karbonhidratların esas depolama formu olan polisakkarit glikojendir. Karaciğer ve kaslarda oldukça fazla miktarda depolanır. Glikojenin temel kimyasal yapısı amilopektine benzer, ancak dallanma daha fazladır. Genelde 8-10 glukoz biriminden sonra bir dallanma görülür. Farklı kaynakların glikojeni, farklı derecede dallanma ve farklı moleküler ağırlığa sahiptir. Amilopektin gibi glukoz ünitelerinin tekrarlanmasından oluşan glikojen α-(1 >4) bağları vasıtasıyla birbirine bağlanmıştır. Dallanma noktalarında ise bağlanma α-(1 >6) bağlantısıdır. Dallanma glikojen molekülünün iç kısımında daha az glukoz biriminden sonra oluşurken, molekülün dış kısımında daha uzun glukoz zincirlerinden (12-18) sonra meydana gelir. Bundan dolayı, molekülün genel şekli ve dallanması kompakt bir şekildedir. Bu durum ağacın dallanması manzarasındadır. Glikojen; beyaz, amorf, tatsız bir maddedir. Glikojen de α-, β-amilaz enzimleri ile limit dekstrin maltoz ve glukoz birimlerine hidroliz olabilmektedir (Şekil 36). Glikojen, suda çözünebilen bir dekstrırotary çözelti ürünüdür. İyot ile menekşe kahverengi bir renk vermekte ve suda yanar-döner (opalescent) bir dispersiyon oluşturmaktadır. Şekil 38. Glikojenin temel yapısı Glikojen, vücutta bulunan en önemli biyokimyasal maddelerden biridir. Karaciğer glikojeni, glukozun normal kan şekeri seviyesini korumak için birincil rezervdir. Kas glikojeni, özellikle ölüm sonrası kas fibrillerinin ihtiyaç duyduğu enerji üretim kaynağıdır. Glikojen sentezi ve yıkımı, oldukça sentez reaksiyonları ve kontrol mekanizmalarını içerir. Şekil 38 de glikojenin temel yapısı görülmektedir İnulin Depo ve aynı zamanda besin polisakkariti olan diğer bir bileşik inulindir. İnulin, D-Fruktoz birimlerinin β- (2 >1) glikozidik bağlanması ile oluşmuş linear bir polifruktozdur. Soğuk suda çok az, fakat sıcak su içersinde tuzla eriyebilir. İnulin, iyot çözeltisi ile mavi renk oluşturmaz. Beyaz, amorf bir tozdur ve asitlerle hızla hidroliz olur. İnulin yer elması, soğan, sarımsak ve benzeri yumruların yapısında bulunur (Şekil 39) Dekstran D-glukoz ünitelerinden meydana gelmiş diğer bir dallanmış polisakkaritdir. Ana iskeleti, α-1,4 glikozidik bağlanma değildir. Maya ve bakterilerde depo polisakkariti olarak bulunan dektran, değişik türlerde 1 >2, 1 >3, 1 >4, veya 1 >6 bağlanmaları gösterir. Dektran oldukça vizkoz, sü- nebilen bir yapı gösterir. Şekil 39. İnülin üretimi akış şeması

25 46 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Fruktanlar Levanlar olarak da isimlendirilen bu polisakkarit, D-fruktoz birimlerinden oluşmuştur. Bir çok bitkide bulunurlar Mannan Bakteri, maya, küf ve yüksek yapılı bitkilerde bulunan mannan, mannoz homopolisakkaritidir Ksilanlar ve Arabinanlar Bu depo hpmopolisakkaritleri de bir çok bitki dokusunda bulunurlar Yapısal Polisakkaritler Doğada en yaygın olarak bulunan yapısal polisakkarit, D-glukopiranoz birimlerinin β-1,4 glikozidik bağlanmaları ile oluşan düz zincir yapısındaki, homopolisakkarit sellüozdur. Selüloz bitkilerin hücre duvarlarında bulunup, organizmanın temel yapısını oluşturmaktadır. Ağaçlarda bulunan odun ise temelde selüloz ve lignin olarak adlandırılan diğer bir polimerden oluşmuştur. Lignin, odun kuru ağırlığının yaklaşık %25 ini oluşturur. Lignin, aromatik alkollerin polimeridir Selüloz Nişastanın aksine selülozun β-1,4 bağları asit hidrolizine karşı çok dayanıklıdır. Ancak, kuvvetli, mineral asitler selülozu, D-glukoz birimlerine parçalar. Selülozun β-1,4 bağları insan ve gelişmiş hayvanların sindirim sisteminde bulunan glikosidaz enzimleri tarafından parçalanmaz. lignin ve selüloz ile kombine olarak hemiselüloz bulunur. Hemiselüloz; ksiloz, arabinoz, glukoz, mannoz ve galaktoz ile bileşim halinde poliuronidler (D-glukuronik asit) halinde bulunur Ekstensin Kompleks yapıda bir glikoproteindir. Kovalent bağlarla selüloz fibrillerine bağlanmıştır. Ekstensin; arabinoz ve galaktoz birimlerince zengin yan dallar ihtiva etmektedir. Gelişmiş bitkilerin hücre duvarı, arası çimento ile bağlanmış, demir çubuklu duvarlar şeklindedir. Selüloz fibrilleri demir çubukların yerini, matriks materyal de çimentonun yerini almıştır. Bu hücre duvarları çok fazla kuvvete ve fiziki etkenlere karşı dayanıklıdır Pektin Metil D-galakturonik asitin polisakkariti yapısında olan pektin, selüloz ile kombine halde bulunan yapısal polimerdir. Kimyasal olarak pektinler, D-galaktronik asidin linear polimerleridir. Glikozidik bağlanma α-(1 >4) bağlantısıdır. Galaktronik asidin karbonil grubu metanol ile kısmen esterleşmiş ve artan serbest karboksil grupları kısmen nötralize olmuştur. İki ve üç nolu hidroksil gruplarının bazıları asetilleşmiştir. Pek çok pektin yan zincirlerinde nötral şekerlerle kovalent olarak bağlanmıştır. İçerdiği şekerler arasında yukarıda da bahsedildiği gibi arabinoz, galaktoz ve daha düşük derecelerde de glukoz, ksiloz ve ramnoz bulunmaktadır. Pektik maddelerin moleküler ağırlığı arasında değişebilmektedir (Şekil 41). Ancak yılanlarda, bazı sürüngenlerde ve karıncalarda bulunan selülaz enzimi selülozu parçalar. Selülaz enzimi, ruminant hayvanların işkembe, tek tırnaklı hayvanların kör bağısaklarında bulunan selülotik bakteriler tarafından da salgılanır ve bunlar tarafından selüloz D-glukoz birimlerine kadar hidroliz edilir (Şekil 40). Şekil 40. Selülozun yapısı Şekil 41. Pektin molekülünün bir kısmı Hemiselüloz ve Pektin Bitkilerde doğal olarak bulunan diğer yapısal polisakkaritlerden hemiselüloz ve pektinin yapısı selülozdan tamamen farklıdır. Hemiselüloz, D-ksloz birimlerin β-1,4 bağlanması ile oluşmuş bir homopolisakkarittir. Pektik asit ise galakturonik asidin metil ester polimeridir. Pratikte hemiselüloz terimi, kompleks polisakkaritlerin pek çoğunu içerir. Bunlar sulandırılmış alkali ekstraksiyonu ve devamında sıcak ve soğuk su ekstraksiyonu ile elde edilmektedir. Fibroz dokuların hücre duvarlarında Pektik Maddeler (Bileşikler) Pektik maddelerin kompleksleri olarak adlandırılan bir gruptur. Bunlar kolloidal karbonhidrat derivatlarıdır. Bitkiler tarafından oluşturulmakta veya hazırlanmakta ve anhidro galaktronik asit ünitelerini geniş bir oranda içermektedir. Zincir yapısındaki kombinasyonların varolduğu düşünülmektedir. Bu poligalaktronik asitlerin karboksil grupları, metil gruplarıyla kısmen esterlekşmiş olabilir veya tam olarak nötralize edilmiş olabilir.

26 48 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Protopektin Yüksek vizkozite, pektin çözeltilerinin bir özelliğidir. Vizkoziteyi kullanılan pektinin moleküler ağır- Protopektin terimi suda erimeyen temel pektik maddelere verilen isimdir. Bitkilerin yapısındaki bu bi- lığı, esterifikasyon derecesi, elektrolit konsantrasyonu ve ph gibi birkaç faktör etkileyebilir. Böylece, leşik hidroliz edildiğinde pektik asit ürünlerine parçalanır. moleküler ağırlığının yükselmesi, esterifikasyon derecesindeki artış vizkoziteyi artıracaktır. Kalsiyum ve aliminyum tuzlarının ilavesi vizkoziteyi yükseltir. Ayrıca çok yüksek vizkozite, optimum ph değeri Pektinik Asitler ve esterifikasyon derecesi ile ilgilidir (Şekil 43). Pektinik asit terimi kolloidal poligalaktronik asitler için kullanılmaktadır. Galaktronik asidin bir kısmı metil gruplarıyla esterleşmiş, diğer bir kısmı ise esterleşmemiştir. Pektinik asitler uygun şartlar al Zamklar (mucilages) tında şeker, asitler ve (şayet metoksil içeriği uygun düşük seviyede ise) uygun metalik iyonlar ile jel Heteropolisakkaritlerdendir. Jel formu oluşturan özellikleriyle tanınırlar. Bunlardan agar, deniz yooluşturma özelliğindedir. Pektinik asit tuzları, normal veya asit pektenatlardan biridir. sunlarında oluşan sülfatlı polisakkartilere örnektir. Agarın yapısı tam olarak bilinmemektedir. D-ga- laktoz, 3, 6 anhidro L-galaktoz ve çok az miktarda bir sülfat esterinden meydana gelmiştir. Agar so Pektik Asit ğuk suda ve alkolde erimez. Alglerin aljinik asidi, D-mannuronik asit ve birimlerinden oluşmuştur. Pektik asit terimi, kolloidal poligalaktronik asitler için kulla- Agar ısıtıldığında viskoz bir solüsyon halini alır. Soğutulunca jelleşir. Katı bir jel 100 ml suya 1,5 g nılmaktadır. Galaktronik asidin bir kısmı ise esterleşmemiş- dan az olacak miktarda agar ilavesiyle oluşturulabilir. Agarın serbest şeker asidi nispeten kuvvetli tir. Normal veya asit pektatlar, pektik asidin tuzlarıdır (Şekil bir asittir. (%1 lik solüsyonda ph 2,0 dır) ve jel formunda değildir. Özel metal iyonları, (+Na, +K, 42). ++Ca, ++Mg) varlığında, agar, sıcaklık etkisiyle dönüşebilir, jeller oluşturabilir. Geçmişte kütlesel bir laksatif olarak da kullanılan agar, sindirilemez. Agar, et ürünlerinde ve süt ürünlerinde jelleştir- Pektinler suda çözünebilir, çok değerli katyonlar ve prote- me ajanı olarak kullanılmaktadır. inler ile çökelti oluşturabilir ve organik çözücüler içerisine su ile karıştırılabilir. Sulandırılmış asitler pektinin ester ve gliko Carrageanan (Irish moss) Şekil 42. Pektik asit zidik bağlarını hidrolize eder. Kompozisyonu ve özellikleri agara benzer ve gıda endüstrisinde pek çok uygulama alanına sahiptir. Çikolata sütünde kakao partiküllerinin süspansiyonu için, çorba ve soslarda kıvamlı tekstür oluş- Düşük sıcaklıklarda pektin asidin metil ester ürünü ayrışabilir. Yüksek sıcaklıklarda depolimerizas- turmak için ve yemek sanayisinde, jel ajanı olarak kullanılmaktadır. yon oluşur. Alkaliler, metil ester gruplarını hidroliz eder. Bununla birlikte, sıcaklık artışı ile pektinin ester gruplarının b- pozisyonundaki glikozidik bağları C4 ve C5 arasında bir çift bağ şeklinde for Sakızsı Maddeler (Gumlar) mülde görüldüğü gibi bağlanır. Bu reaksiyon pektinin transeliminatif ayrılması olarak bilinmektedir. Bitkilerin sakızımsı maddeleri, uronik asit ile birlikte heksoz ve pentozları içeren polisakkaritlerdir. Reaksiyon liyaz enzimleri tarafından da katalizelenebilmektedir. Örneğin gum arabik; asidin kalsiyum, magnezyum, ve potasyum tuzlarının bir kompleksidir. Asit hidrolizi ile D-galaktoz, D-arabinoz, L-ramnoz ve D-glukoronik asit ürünlerini verirler. Gum arabik suda çözünebilir ve su ile oluşturulan çözeltileri ph 4,5-5,5 değerlerinde düşük asitliğe sahiptir. Gum arabik kremalarda ve soslarda yapıştırıcı-bağlayıcı ve bira sanayisinde köpük sabitleştirici gibi pek çok ticari uygulama alanına sahiptir Kitin (Chitin) Bir çok dış iskeletli böcek ve benzeri hayvanların dış iskeletinin temel yapısı da polisakkaritlerden oluşmuştur. Chitin N-asetil-D-glukosamin (β 1 >4) homopolimedir ve bu dış iskeletin temel yapı ürünüdür (Şekil 44). Şekil 43. Pektinin transeliminatif ayrılması Gram (+) ve gram (-) bakteri hücre duvarlarının temel yapısını peptidoglikan veya nurcin diye adlandırılan polisakkaritler oluşturur. Peptidoglikanın tekrarlanan birimi formülde görülen muropeptiddir (Şekil 45).

27 50 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 51 C lu) şekeri ve okulosonik asit (8 C lu şeker) bu trisaakkariti oluşturur. Bu ana iskelete yan zincirlerden oligosakkaritler ve b-hidroksimiristik yağ asiti bağlanmıştır. Böylece kompleks bir lipid karakteri kazanmıştır. Bu kompleks lipopolisakkarit gram (-) hücre duvarının dış membranını oluşturur ve antijenik özelliğini kazandırır. Şekil 44. Kitin Bakteri hücre duvarlarında peptidoglikanlara ek olarak hücre duvarı ağırlığının yaklaşık %50 kadarını oluşturan diğer polimerler de vardır. Bu diğer polimer bileşenleri, bakteri türlerine göre farklılık gösterir. Bunlar temelde 3 sınıfa ayrılır: 1. Teikhoik asitler 2. Diğer polisakkaritler 3. Polipeptidler veya proteinler. Bunlar içinde teikhoik asit, Latince hücre gram (+) bakteri hücre duvarı kuru ağırlı rur. Teikhoik asit gliserol veya ribitol molek diester köprüleri ile bağlanması sonucu o duvarı polisakkaritleri olan 2. sınıf bileşikl galaktoz, mannoz veya bu şekerlerin amin teri türlerine bağımlı olarak bu polisakkar veya sert kapsüller şeklinde olabilir. Hem polisakkaritler antijenik özellik gösterirler. Şekil 45. Peptidoglikanın tekrarlanan yapı birimi (muropeptid) Gram (+) bakteri hücre duvarı sert, kırılabilen-parlak bir kutu şeklinde ve böceklerin dış iskeleti gibi düşünülür- ken gram (-) bakteri hücre duvarı, dış kısmında yağca zengin bir tabaka ve altında peptidoglikan yapısında bir iskelet olarak düşünülür. Gelişmiş omurgalı hayvan organizmalarının ökaryotik hücre membranları; hücrelerin belirgin bir korunmaya ihtiyacı olmadığından dolayı sert bir duvara ihtiyaç göstermez. Ama yine de hücre zarı üzerinde bazı bakımlardan bakteri hücre duvarına benzer bir dış membran mevcuttur. Bu hücre membranlarının temel yapısı 3 ana bileşikten oluşmuştur: 1. Glikosfingolipidler 2. Asit mukopolisakkaritler 3. Glikoproteinler Asit Mokupolisakkaritler Birbirlerine benzer yapıdaki bir grup hetereopolisakkarittir. Bunlar iki tip tekrarlanan monosakkarit birimi ihtiva edebilirler. Bunlardan en az biri karboksilik veya sülfirik olmak üzere asidik bir grup içerir. Asit mukopolisakkaritler, spesifik proteinlerle kompleks yapmış olarak bulunduklarında mucinler veya mucoproteinler olarak isimlendirilirler. Bu tip glikoproteinlerde, polisakkarit kısmı kütle ağırlığının büyük bir bölümünü oluşturur. Mucoproteinler, jel benzeri, yapışkan veya kaygan bileşikler şeklindedir. Bunların bir kısmıi lubrikant (yağlayıcı) olarak, bazıları da hücreler arasında esnek yapılar olarak görev üstlenmiştir mik sınıflandırmada da bunlardan yararlanılır. (Şekil 46). Şekil 46. Teikhoik asit segmenti (sırasıyla D- Alanin ve N-Asetil - glukozamin birimlerini içermektedir. Gram (-) bakteri hücre duvarı, örneğin E. coli gibi, gram (+) lerden çok daha farklı kompleks bir En yaygın olarak bulunan asit mukopolisakkarit, hyaluyapı gösterir. Bunların diğer bileşenleri polipeptidler, lipoproteinler ve özellikle kompleks bir lipopo- ronik asittir. Omurgalıların bağ destek dokusunun hücre membranlarında ve ekstraselüler sıvısında lisakkaritten oluşmuştur. Bu lipopolisakkaritin temel tekrarlanan iskeleti bir trisakkarittir. İki heptoz (7 yani matriksde bulunur. Eklemlerin synovial sıvısının ve göz sıvısının temel yapısını oluşturur. Hyalu-

28 52 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 53 Şekil 47. Hyaluronik asidin tekrarlanan temel yapı birimi ronik asidin tekrarlanan birimi, β1 >3 bağlanması yapan D-glukoronik asit ve N-asetil-D-glukozamin disakkaritidir. Disakkariti oluşturan birimler birbirleri ile β 1 >4 bağları ile bağlandığı için, hyaluronik asit sırasıyla, β 1 >3 ve β1 >4 bağlanmalarını içeren linear bir polimerdir. ph 7,0 de suda çözünür ve viskoz bir yapı verir. Hyaluronidaz enzimi β1 >4 bağlarını parçalar, böylece viskozite düşer (Şekil 47). Çizelge 7. Biyolojik bulunuş şekillerine göre gruplan dırılmış bazı glikoproteinler Glikoproteinler; kompleks proteinler içinde önemli bir sınıfı oluştururlar. Bunlar karbonhidrat gruplarının basit kimyasal yapıdaki proteinlere kovalent bağlarla bağlanması ile oluşmuştur. Doğada geniş bir yayılım gösterirler (Çizelge 6). Çizelge 7 de biyolojik bulunuş şekillerine göre bazı önemli glikoproteinler sınıflandırılarak verilmiştir. Buradan da görülüyor ki çoğu glikoproteinler ekstraselülerdir. Glikoproteinler soya fasulyesi hemagluteni dahil, insan transferini, gama globulini, yumurta ovalbumini, hormonları ve ribonükleaz B yi dahi içeren bir gruptur. Glikoproteinlerin temel yapısı ve oligosakkarit yan zincirleri şöyle özetlenebilir: 1. Bazı şekerler karbonhidrat kısmının esas parçasını oluşturur. Bunlar mannoz, N-asetilglukozamin, galaktoz, N-asetilneuraminik asit, N-asetil galaktozamin ve glukozdur. 2. Karbonhidrat kısımları genelde asparagini amid nitrojeni yoluyla proteine bağlanmıştır. Bunun- Chondroitin de yapı olarak hyaluronik asite benzer. Chondroitin kendisi ekstraselüler materyalin la beraber bazı glikoproteinler vardır ki, karbonhidrat serin, treonin veya hidroksiprolinin hidroksil az bir kısmını oluştururken, bunun sülfirik asit türevi chondroitin 4-sülfat (chondroitin A) ve chon- grupları ile doğrudan proteine bağlanmıştır. droitin 6-sülfat (chondroitin C) hücre membranının temel yapısını oluşturur. Chondroitin sülfat A, B 3. Karbonhidrat zincir uzunluğu nispeten kısadır, glikopeptidin her bir molekülünün 6 ila 29 da ve C temel kimyasal tekrarlanan yapı birimleri formüllerde verilmiştir. Chondroitin sülfatlar farklı op- bir kısmı kadardır. tik çevirme dereceleri ve farklı enzimlerle etkilenme özellikleri ile birbirlerinden ayırt edilir. 4. Glikoproteinlerin moleküler ağırlığı genelde arasındadır (Şekil 48). Heparin mucopolisakkariti akciğer ve damar cidarlarında bulunur ve kanın pıhtılaşmasını önler. Son araştırmalar bazı asit mucopolisakkaritlerin elementel silikon ile kovalantlı bağlanarak kompleks oluşturduğunu da göstermektedir. Silikon, sıçan ve civcivlerin beslenmesinde esansiyel bir elementtir. Çizelge 6. Asit mukopolisakkaritler Şekil 48. Glikoproteinlerin yan zincir oligosakkaritleri ve temel peptid zincir iskeleti

29 54 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Karbonhidrat Kaynakları İnsan gıda maddesi olarak büyük öneme sahip karbonhidratlar doğada çeşitli gıdalarda yaygın olarak bulunmaktadır. Karbonhidratlar özellikle bitkisel gıdalarda yaygın bulunur. Hayvansal gıdalardan süt, süt ürünleri ve balda karbonhidrat oranı yüksektir. Karbonhidratlarca en zengin gıdalar tahıl ve tahıl ürünleri, kuru baklagiller, kurutulmuş meyveler, bal, pekmez, reçel, ve tahin helvası gibi tatlılardır (Çizelge 8). Gıda bakımından önemi olmamakla birlikte, diyet lifini oluşturan selüloz, hemiselüloz, pektin ve ligninin kaynağı bitkisel gıdalardır. Diyet lifinin sindirim sisteminin iyi çalışması açısından önemi büyüktür. Gıdalar karbonhidrat içeriğine göre üç grup altında toplanabilirler; 1. Karbonhidratça zengin gıdalar (Bal, şeker, çeşitli şekerleme ve çikolatalar, tahin helvası, üzüm pekmezi, pestil vs.) 2. Karbonhidratça fakir gıdalar (Çeşitli taze sebze ve meyveler, çeşitli et ürünleri, yumurta, karaciğer, meyve suları vs.) 3. Karbonhidrat ihtiva etmeyen veya iz miktarda içeren gıdalar (Tereyağı, margarin, çeşitli hayvansal ve bitkisel yağlar, alkollü içecekler vs.). Çizelge 8. Çeşitli gıdaların karbonhidrat İçeriği (g/100 g) Şekil 49. Değişik hammaddelerden şekerin üretim akış şeması NBŞ sanayisinin ana ürünleri, doğal ve modifiye nişastalar ile glukoz ve fruktoz şuruplarından oluşmaktadır. Sektör genel olarak, ilgili sanayi kollarına sanayi ara ham maddesi üreterek hizmet vermektedir. Bu sanayi kolları nişastalar için; oluklu mukavva, kağıt, tekstil ve gıdadır. Mısır şekeri için ise; şekerleme, unlu ürünler, baklava, helva, dondurma, reçel ve içeceklerdir. 9. Nişasta ve Nişasta Bazlı Ürünler Dünyada sakarozdan sonra ikinci büyük paya sahip tatlandırıcı türü; mısır, buğday, tapyoka, pirinç, Nişasta ve NBŞ sektörü, ana ham madde olarak mısır kullanmaktadır. Mısır fiyatlarının devlet tarafından yönlendirilmesi ve dünya piyasa fiyatlarının yaklaşık %50 üzerinde seyir göstermesi, sektörün rekabet gücünü ve gelişimini olumsuz etkilemektedir. Nişastanın hidrolizi ile ilk elde edilen ürün, glukoz şurubudur. Glukozun izomerizasyon işlemi ile de izoglukoz olarak bilinen fruktoz şurupları elde edilmektedir. Ülkemizde NBŞ üretiminde sadece patates gibi nişasta içeren bitkilerden elde edilen nişasta bazlı şekerdir (NBŞ). NBŞ ler, söz konusu bitkilerden izole edilen nişastadan elde edilen, doğal ve temel olarak glukoz ve/veya izoglukoz mısır kullanılmaktadır. Esas olarak glukoz ve fruktoz şurupları karışımları olarak tanımlanabilecek (fruktoz) içeren şekerlerdir. Bitkilerden ve sütten şeker üretimi şematik olarak Şekil 49 da olan mısır şekeri (NBŞ), sadece mısırdan değil bir glukoz polimeri olan nişasta içeren buğday, pagösterilmiştir. tates, pirinç, tapyoka gibi bitkilerden de elde edilmekte, inulin şurubu olarak bilinen yüksek fruktoz- lu şuruplar ise fruktoz polimeri içeren hindiba gibi bitkilerden elde edilmektedir.

30 56 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 57 Sakarozun hidrolizi ile elde edilen invert şeker şurupları da izoglukoza yakın bir özellik göstermektedir. Mısır şekeri birçok alanda (sakız, şekerlemeler, çeşitli içecekler vb.) sağladığı katma değer ve kullanım avantajlarından ötürü pancar şekerinin muadili olmayıp kendine özgü kullanım alanına sahiptir. Mısırdan elde dilen fruktoz şurupları HFCS (High Fructose Corn Syrup - Yüksek Fruktozlu Mısır Şurubu); mısır, buğday, tapyoka gibi kökenine bakılmasızın üretilen tüm yüksek fruktozlu şuruplar HFS (High Fructose Syrup- Yüksek Fruktozlu Şurup); fruktoz polimerlerinden elde edilen yük- sek fruktozlu şuruplar da inülin şurubu adıyla bilinmektedir. HFCS-42 olarak bilinen mısır kökenli izoglukoz %42 fruktoz ve %53 glikoz, HFCS-55 olarak bilinen mısır kökenli izoglukoz %55 fruktoz ve %42 glikoz içermektedir (Çizelge 9). Glukoz şurubundaki glukozun saf kristalize hali dekstroz, izoglukozdaki fruktozun saf kristalize hali fruktoz olarak adlandırılmaktadır. Ülkemizde glukoz ve izoglukoz olmak üzere iki temel türü üretilen mısır şekeri, genelde sıvı olarak satışa sunulan ve gıda sanayinde ham madde olarak kullanılan üründür. Mısır şekerinin, kullanım fonksiyonları bakımından bazı farkları bulunmaktadır. Çizelge 9. Bazı şekerlerin bileşimi Bunlar; Tamamen doğal ortamda mısırdan elde edilen nişastanın, enzimatik olarak sıvılaştırılması ile elde edilen bir monosakkarit olan glukoz, gıda formülasyonunda sakaroz ile birlikte kullanıldığın- da, yarattıkları sinerjistik etki ile gıdada kaliteyi geliştirici avantajlar sağlamaktadır. Glukoz şurubu klasik pancar şekerinin yerini tutmaz. Hem daha az tatlıdır hem de kalorisi dü- şüktür. Bu nedenle alternatif şekerler ev tüketiminde değil, daha çok gıda endüstrisinde kullanılmaktadır. Şekerlemelerde glukoz şurupları kullanımının temel amaçları; viskozite sağlamak, lezzeti geliştirmek, doku ve nem tutucu özellik kazandırmak, tatlılık vermek ve renk kaybına direnci arttırmak olarak sıralanmaktadır. Glukoz şurupları, şekerlemelerde tat sağlamalarının yanı sıra ürün dokusunu da etkilemektedir. Glukoz şurupları ile ürün yüzeyinde oluşan yapışkanlık önlenebilmektedir. Şekerlemelerde, mikroorganizma gelişimini önleyecek su aktivitesi değeri %75'lik sakaroz konsantrasyonu ile mümkündür. Ancak sakaroz, 20 C'de %67.1 konsantrasyonda doygunluğa ulaşıp, kristalleşmektedir. Glukoz şurubu kullanıldığında ise kristalleşmenin önüne geçilebilmektedir. Reçel, jele ve şekerleme sanayisinde pancar şekeri olarak bilinen sakarozun kristalizasyonunun engellenmesi, viskosite artışı sağlanması; dondurulmuş gıdalarda donma noktasının düşürülmesi; fırıncılık ürünlerinde fermantasyon özelliğinin geliştirilmesi gibi nedenlerle gıda üretiminde sakaroz yerine değil, sakaroz ile birlikte kullanılmaktadır. Bu nedenle glukoz, pancar şekeri olan sakarozun birebir alterna- tifi değil, tamamlayıcısı olarak kabul edilmekte ve AB de kota kapsamı dışında tutulmaktadır. Ta- mamen doğal ortamda glukozun enzimatik izomerizasyonu ile elde edilen bir monosakkkarit olan fruktoz (izoglukoz), gıdaların pek çok karakteristiklerini etkileyen ve üreticiye arzuladığı ya da hedef- lediği duyusal kaliteyi veren ve uygun raf ömrüne ulaşmasını sağlayan, yüksek teknolojiyle üretilen özgün üründür. Şekerlemelerde ayrıca nem tutucu olarak %1 oranında fruktoz şurubu kullanılmaktadır. En önemli kullanım alanı olan gazlı içecek sektöründe ise fruktoz, pancar şekeri olan sakaroz yerine ikame edilmektedir. Bu sebeple de ülkemizde olduğu gibi AB de de kotaya tabi olarak üretil- mektedir. Özellikle gazlı içecek sektöründe, kristal formdaki pancar şekeri yerine çözme ve süzme işlemi gerektirmemesi ve maliyetinin düşük olması nedeniyle sıvı formdaki şekerlerin (fruktoz ve sıvı pancar şekeri) kullanımı tercih edilmektedir. İçecek sektöründe fruktoza teknik anlamda alternatif olan sıvı formdaki pancar şekeri ile fruktoz arasındaki tercihi, bulunabilirlik ve fiyat belirlemektedir. Sektör, ana ham maddesi mısırdan elde ettiği nişasta ve şeker yanında yan ürünleri olan kepek, protein ve mısır özüyle de çeşitli sektörlere hizmet etmektedir. Kepek ve proteinler büyük baş ve kanatlı hayvanların beslenmesinde ve gelişmesinde önemli bir katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Mısır özü ise Mısır Özü Yağı nın yegâne ham maddesidir. Nişasta ve mısır şekeri sektörü, yapısal ve işlevsel olarak iç piyasaya yöneliktir. Bu durum ürün bazında dış pazarlarla kısıtlı bir ilişki içinde olması anlamına gelir. Fakat, sektörün ülke içinde katma değerinin artması ve verimli çalışması, üye olma aşamasında bulunduğumuz AB nin tarım politikalarıyla paralel bir uygulamada olduğumuz sürece mümkündür. AB ye tam üyeliğimizin gündemde olduğu bu dönemde sektörün korunması ve uygulanacak politika değişiklerinin titizlikle incelenerek sonuçlandırılması gerekir. Ana ham madde olan mısırın uygulanan gümrük vergileri ile dünya piyasa fiyatlarının yaklaşık %50 üzerinde oluşan fiyatının gerekli yasal uygulama ile dünya fiyatlarıyla paralel duruma getirilmesi; suni yaşanan üretim maliyetlerinin önüne geçilmesini ve oluklu mukavva, kağıt, tekstil, şekerleme, sakız, bisküvi, reçel, vb. sektörlerin ihracat piyasalarında rekabet gücünün artırılmasını sağlayacaktır Şeker ve Nişasta Tanımları Şeker 4634 Sayılı Şeker Kanunu nun 2. maddesinde şeker, şöyle tanımlanmaktadır: Beyaz şeker (standart, rafine, küp ve kristal şeker), yarı beyaz şeker, rafine şeker, ham şeker ve kahverengi şeker olarak sınıflandırılan, pancar veya kamıştan üretilen kristallendirilmiş sakaroz ile nişasta kökenli izoglukoz, likid ya da kurutulmuş halde glukoz şurubu, sakaroz veya invert şeker veya her ikisinin karışımının suda çözünmesinden meydana gelen şeker çözeltisi ve invert şeker şurubu ile inülin şurubuna şeker denilir Sakaroz Birer molekül glukoz ve fruktozdan bir molekül su ayrılmasıyla oluşan disakarittir.

31 58 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Sakaroz Kökenli Şeker Şeker pancarı ve şeker kamışından elde edilen, çay şekeri, sofra şekeri, toz şeker, kristal şeker, beyaz şeker adlarıyla bilinen şekerdir Beyaz şeker Kuru halde, polarimetrik metoda göre belirlenmiş sakaroz oranı ağırlık itibarıyla %99,7 veya daha fazla olan kristallendirilmiş sakaroza beyaz şeker denir Ham Şeker Kuru halde, polarizasyonu %99,5'ten az olan şekerdir Kahverengi Şeker Sakaroz ve invert şeker miktarı toplam olarak en az %88 m/m olan, nem içeren, kahverengi tonlardaki ince taneli şekerdir. Ticari olarak rafine edilmiş beyaz şeker kristallerinin şeker kamışı melası ile kristal yüzeyinde arzu edilen kalınlıkta bir film tabakası oluşturacak şekilde karıştırılması ile elde edilir Pancar Şekeri Şeker pancarından elde edilen beyaz kristal şekerdir (sakaroz) İnvert Şeker Çözeltisi Hidroliz yöntemi ile kısmen indirgenmiş ve invert şeker kısmı fazla olan sulu sakaroz çözeltisidir İnvert Şeker Şurubu Hidroliz yöntemi ile kısmen indirgenmiş, invert şeker miktarı kuru maddede %50 m/m nin üzerinde olan sulu sakaroz çözeltisidir İndirgen Şeker Glikoz ve fruktoz gibi basit şekerlerin yapısında içerdiği bir kimyasal grup, kimyasal bir reaksiyonla analizlendiğinde bakır iyonlarını indirger. Bu tür şekerlere indirgen şeker denir. Sakarozda bu kimyasal grup serbest olmadığı için indirgen değildir. Oysa maltozun diğer glikoz biriminin bu kimyasal grubu serbest olduğu için indirgen özelliktedir. Glikoz, fruktoz ve laktoz (süt şekeri) indirgen özellikte olduğu için fırın ürünlerinin renk koyulaşması artar, ancak sakaroz şekerinin önce glikoz ve fruktoz birimlerine parçalanması gerekir Glukoz Dekstroz. Meyve şekeri veya kan şekeri olarak bilinen 6 karbonlu bir monosakkarittir. Birçok bitkide ve ayrıca kanda bulunan bir şekerdir. Vücut için temel enerji kaynağıdır. Beyin ve sinir dokularının esas enerji kaynağıdır. Sakarozdan daha az tatlıdır Kamış Şekeri Şeker kamışından elde edilen beyaz kristal (sakaroz) şekerdir Mısır Şekeri Mısırdan elde edilen glikoz ve fruktoz karışımını ifade eder İnvert şeker Sakarozun enzim veya asitle parçalanarak glukoz ve fruktoza indirgenmesinden elde edilen üründür. Bunun için az miktarda asitli bir sakaroz şurubunun (limon suyu gibi) ısıtılması sonucu hidrolizi ile oluşan eşit molar konsantrasyonlarda D-glikoz ve D-fruktoz oluşur. Bu durumda sakaroz iki bileşenine, glikoz ve fruktoza indirgenir ve şeker kristallerinin boyutu da küçülmüş olur. Sakaroz polarize ışık düzlemini sağa çevirir. Hidroliz sonucu meydana gelen şeker karışımı ise polarize ışık düzlemini sola çevirir. Bu nedenle bu işlem inversiyon, hidroliz ürünü de invert şeker olarak adlandırılır. Invert şeker eşdeğer miktardaki sakarozdan daha fazla tatlılık sağlar ve şeker ürünlerinde yaygın olarak kullanılır. Sakarozun hidrolizi sonucu oluşan invert şekerdeki glukoz ve fruktozun sudaki toplam çözünürlükleri, sakarozun tek başına çözünürlüğünden daha fazladır. Bu nedenle kristalizasyon kontrolü amacıyla da kullanılmaktadır. Küçük kristal yapısından dolayı, invert şeker, daha akıcı (topaklanma olmayan) ürünlerin, şekerlemelerin ve bazı şurupların üretiminde kullanılır. Reçel ve jele yapımında, meyve içerisinde doğal bir şekilde bulunan asidin şekerle birleşimi ve bu karışımın ısıtılması ile otomatik olarak zaten invert şeker üretilmiş olur Fruktoz (Levüloz, Meyve Şekeri) Meyve ve balda bulunan ve tatlılık oranı sakaroza göre 173 olan bir monosakkarittir. Mono ve disakkaritler içinde en tatlı olanıdır. Meyvelerin, bal ve pekmezin yapısında bulunur. Fruktoz ince bağırsaklardan kolaylaştırıcı difüzyonla emilir. Bu nedenle emilimi daha yavaştır. Fruktoz karaciğerde hızla glukoz ve glikojene çevrilebilir veya glikoliz metabolik yolunda yıkılarak asetil Co A lara dönüştürülür. Bu esnada glikozdan farklı olarak hücre içine taşınabilmesi için insüline ve yıkılabilmesi için fosfofrüktokinaz enzimine ihtiyaç duymaz. Bu nedenle, diyabet gibi dokuların glikolitik enerjiye ihtiyaç duydukları durumlarda fruktoz, kan şekerini yükseltmeksizin ve insüline gerek duyulmaksızın yakıt olarak kullanılabilmektedir. Diyabette fosfofrüktokinaz, glikojen sentetaz ve glikokinaz enzim seviyeleri düşüktür ve indüklenebilmeleri için insüline gerek duyarlar. Bu nedenle fruktoz içeren gıdaların özellikle diyabetlilerde kullanımı son yıllarda büyük önem kazanmıştır Nişastalar Çok sayıda glikozdan oluşmuş bir polisakarit ve bitkilerde granül formunda bulunan bir karbonhidrattır. Nişasta granülleri, bitkilerin tohum (mısır, buğday, pirinç vb.), kök (tapyoka) ve yumrularında (patates), ayrıca gövde, yaprak, meyve ve hatta polenlerinde bulunabilen enerji depolarıdır. Bütün yeşil bitkilerin tohum yumru ve köklerinde katı halde bulunan, bitkinin temel içeriğini ve enerji kaynağını teşkil eden, karbonhidrat yapısındaki beyaz organik maddelerdir. Nişasta, nişastalı bitkinin yabancı maddelerinden temizlendikten sonra tekniğine uygun olarak ıslatılması ve

32 60 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 61 koruyucu madde ile muamelesinden sonra santrifüj ve kurutma işlemlerinden geçirilip elenmesi ile elde edilen üründür. Nişasta içindeki glukoz molekülleri düz (amiloz) veya dallı zincir (amilopektin) halinde bağlanmışlardır. Nişasta içeren gıdalar önemli bir enerji kaynağıdır. Dünyadaki bitkilerin çoğunda, selülozdan sonra en fazla bulunan maddedir. Nişasta besleyici değerinin yanı sıra gıdaların fiziksel özellikleri üzerinde de önemli etkiye sahiptir. Örneğin pudinglerin jelleşmesi, yemek soslarının kıvamının oluşması ve keklerin pişme sırasında sıvı halden katı hale dönüşmesinde nişastanın etkisi bulunmaktadır. Nişasta endüstriyel alanlarda, özellikle kâğıt, ilaç, kimya ve yem sanayisinde önemli yere sahiptir Modifiye Nişastalar Doğal nişastanın kullanım amacına uygun olarak kuru veya sulu ortamda fiziksel veya enzimatik uygulamaya, asit veya alkali inceltme veya ağartmaya tabi tutulmuş olsun veya olmasın yenilebilir nişastaların bir veya daha fazla kimyasal işleme tabi tutulması ile elde edilen ürünlerdir İzoglukoz Kuru halde ağırlık itibarıyla en az %10 fruktoz ihtiva eden, glukoz veya polimerlerinden elde edilen üründür Mısır Şurubu Mısır nişastasının asit veya enzim hidrolizi ile kontrollü şartlarda elde edilen, büyük oranda fermente olabilir şeker içeren sıvı bir tatlandırıcıdır Glukoz Şurubu Tamamen doğal ortamda mısırdan elde edilen nişastanın asit ve/veya enzimlerle parçalanma veya hidrolize edilmesi sonucu elde edilen bir şekerdir. Nişastadan elde edilen saflaştırılmış ve besin değeri olan sakkaritleri ihtiva eden, derişik halde, sıvı veya katı formda bulunan bir üründür. Bu şuruplar, glikoz şekerinin ve diğer yüksek molekül ağırlıklı dekstrin ve sakkaritlerin bir karışımı olan berrak, renksiz ve kıvamlı yapıda besleyici tatlandırıcılarıdır. len saflaştırılmış ve besin değeri olan sakkaritler ihtiva eden, derişik halde sıvı veya katı formda bulunan bir mamuldür. Standartta yenilebilir sıvı glikoz şurubu, sıvı ve katı olarak iki çeşide ayrılmaktadır. Yenilebilir glikoz şurubunun sıvı hali, yenilebilir glikoz şurubunun katı hali olarak tanımlanmıştır. Nişastanın dönüşüm derecesi "Dekstroz Eşdeğeri (DE)" terimi ile ölçülür. Bu terim glikoz şurubunun her 100 g kuru maddesindeki anhidrit D-glikozun gram olarak sayısı ile ifade edilen indirgen şekerlerin toplamıdır. Nişastanın hidrolize olma derecesi son ürünün kompozisyonunu belirler. Nişastanın tamamen hidroliz olması sonucu dekstroz oluşur. Glikoz şurubu, DE değerine bağlı olarak düşük veya yüksek molekül ağırlıklı glikoz polimerleri içerir. Glikoz şurubuna özelliklerini kazandıran, içerdiği her sakkaritin yüzdesi veya diğer ifade ile karbonhidrat kompozisyonu olup, şurupları birbirinden ayırt etmede yol göstericidir. Glikoz şurubu gıda formülasyonunda sakaroz ile birlikte kullanılarak yarattıkları sinerjistik etki ile kaliteyi geliştirici avantajlar sağlamaktadır. Mısır şekerleri kullanıldıkları sektörlere göre karbonhidrat kaynağı, tatlılık verici, renk oluşturucu, yapı ve kıvam verici, şeker kristalizasyonu kontrolü olarak kullanılırlar. Birçok sektörde teknik özelliklerinin yanında yüksek standart ve sürekliliği olan kalite özelliği nedeniyle kullanımında ilave katma değer yaratır Fruktoz Şurubu Tamamen doğal ortamda mısır nişastasının önce glikoza, sonra da bu glikozun enzimatik izomerizasyonu ile elde edilen bir monosakkarit şekerdir. Glukoz miktarı en fazla %0,5 m/m, fruktoz miktarı en az %98 m/m olan saflaştırılmış ve kristallendirilmiş D-fruktoz dur. Ülkemizde ve AB mevzuatında fruktoz şuruplarının tanımı yer almamaktadır. FDA (2000)'ya göre fruktoz şurupları %42 veya %55 fruktoz içeren tatlı, besleyici sakkarit karışımı olup, mısır nişastasının glikozunun glikoz izomeraz enzimi kullanılarak fruktoza dönüştürülmesi ile elde edilen bir üründür. Ayrıca %90 fruktoz içeren üçüncü bir tip de bulunmakta olup, dünyada sınırlı kullanıma sahiptir. Fruktoz şuruplarının tatlılığı invert şeker şurubuna benzer derecededir. Fruktoz şurupları nemi çekme özellikleri ile ürünlerin kurumasını önlerler, lezzeti geliştirici bir özelliğe sahip olmaları nedeniyle aromalı gıdalarda rahatlıkla kullanılabilmektedirler. Glikoz şurupları, glikoz şekerinin ve diğer yüksek molekül ağırlıklı dekstrin ve sakkaritlerin bir karışımı olan berrak, renksiz ve kıvamlı yapıda besleyici şuruplardır. Türk Gıda Kodeksi Şeker Tebliği'ne göre glikoz şurubu "nişastadan veya nişasta ve dekstroz eşdeğer miktarı en az %20 m/m olan inülinden elde edilen sakarit konsantreleri" olarak tanımlanmaktadır. Aynı Tebliğ de, glikoz şurubu sıvı ve kurutulmuş olarak iki çeşide ayrılmaktadır; Glikoz şurubu, şurubun sıvı hali; kurutulmuş glikoz şurubu ise kuru madde miktarı en az %93 m/m'ye yükseltilmiş glikoz şurubu olarak tanımlanmıştır. AB ve Codex Alimentarius Komisyonuna (CAC) göre glikoz şurubu nişastadan elde edilmiş besleyici sakkaritlerin saflaştırılmış sulu çözeltisi olarak tanımlanmaktadır. Türk Standartları Enstitüsü nün Yenilebilir Glikoz Şurubu standardına (TS 10752) göre glikoz şurubu, nişastadan elde edi- Ozmotik basınçlarının yüksek olması ise mikrobiyal açıdan dayanıklılık sağlamaktadır. Fruktoz şuruplarının fermente edilebilirliği, içermiş olduğu monosakkaritlerden ötürü yüksektir. Bu basit sakkaritler aynı zamanda ozmotik basıncı da yükselterek mikrobiyal gelişmeyi önlerler. Yüksek fruktozlu bu şuruplar çoğu gıdadaki su aktivitesini düşürmek için kullanılmakta ve bozulmaları önlemektedir. Fruktoz şuruplarının üretim prosesinde uygulanan yoğun saflaştırma işlemleri nedeniyle kül miktarı çok düşüktür ve ürün rengi su beyazıdır. Fruktoz şuruplarının vizkoziteleri glikoz şuruplarına göre daha azdır. Bunun nedeni ise fruktoz oranının yüksek olmasıdır ve kullanıldığı ürünlerde hoş bir ağız hissi ve çiğneme karakteristikleri vermektedir.

33 62 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı İnülin Şurubu İnülin ve oligofruktozun hidrolizi ile elde edilen, serbest şekilde veya sakaroz olarak kuru halde en az %10, ancak genellikle %80'in üzerinde fruktoz içeren üründür. Yaygın olarak hindiba kökünden ekstrakte edilmektedir Mısırdan Nişasta ve Şeker Üretimi Mısır şekerleri ilk kez 1811 yılında Alman kimyacı Kirehhoiff un nişastayı seyreltik asitle kaynatarak tatlı bir şeker şurubu elde etmesiyle ortaya çıkmıştır. Aslında o yıllarda Napolyon a karşı konan İngiliz ambargosu altında olan ve şeker bulmakta güçlük çeken Avrupa için tatlı bir buluş olmuştur. Bu buluş ekonomik olarak değerlendirilmiş ve yine Almanya da buğday nişastasının buharla pişirilmesi suretiyle üretime başlanmıştır. Daha sonraki yıllarda ise buğday nişastası yerine daha berrak ve tatlı şurup veren patates nişastası da kullanılmıştır. Önceleri üretimde kullanılan sülfürik asit işlem sırasında meydana gelen çözünmez nitelikte sülfat tuzları nedeniyle yerini seyreltik asite bırakmıştır. Bu sanayi 19. yüzyılın başlarında Avrupa da gelişme göstermiş ve Amerika Birleşik Devletleri nde temel ham madde olarak bolluğu nedeniyle mısır nişastası kullanılarak yaygınlaşmıştır. Nitekim, 1866 da Buffalo New York ta ilk fabrika kurulduktan 10 yıl sonra toplam 47 fabrika üretime geçmiştir. Glikoz şurubunun önceleri mineral asit ile kesikli sistemlerde yapılan üretimi, yerini sürekli üretim sistemlerine bırakmıştır. İlk kez ticari glikoz şurubu üretiminde enzim kullanımı bir fungal amilaz enziminin denenmesiyle 1938 yılında gerçekleşmiştir. Böylece daha tatlı ve daha az kıvamlı şuruplar üretilmeye başlanmış ve yıllarında üretimde %68-86 oranında bir artış görülmüştür. Bu başarının ardından üretimde enzimleri kullanma fikri doğmuş ve 1960 larda daha fazla glikoz içeren şurup üretimi için asit-enzim prosesleri geliştirilmiştir. Böylece glikoz üretiminde net bir artış sağlayan tamamıyla enzimlerin kullanıldığı prosesler ortaya çıkmış ve nişastayı enzimlerle parçalayan glikoz şurubu üretimi hızla sanayide yerini almıştır. Benzer gelişmeler şurupların saflaştırılması veya rafinasyonunda yaşanmıştır. Kısa sürede, safsızlıkları uzaklaştırabilen aktif karbon ve çeşitli iyon değiş-tokuş reçineleri mükemmel renk ve ısısal dayanıklılığa sahip glikoz şuruplarının üretiminde kullanılmaya başlanmıştır Mısırdan Nişasta Üretimi Mısır şekerinin üretiminde kullanılan ham madde nişastadır. Doğada mevcut tüm nişasta çeşitleri, botanik kaynağı ne olursa olsun yüzlerce glikoz molekülünün birleşmesiyle oluşur. Nişastayı meydana getiren glikoz şekerleri birbirlerine iki farklı şekilde bağlanmaktadır. Sıra halinde birleşerek düz zincirler halinde veya arada farklı bir birleşme ile dallı bir yapı meydana getirerek bağlanabilir. Düz zincir halinde olan glikoz zincirlerine amiloz, dallanmış haldeki zincirlere ise amilopektin denir. Bu kısımların birbirine oranı ve glikoz şekerinin sayısı nişastanın botanik çeşidine göre farklılık gösterir. Genel olarak amiloz, toplam nişastanın %17-30 unu amilopektin ise %70-83 ünü oluşturur. Nişasta, mısırdan yaş öğütme teknolojisi kullanılarak elde edilir. Aslında yaş öğütme teknolojisinin geçmişi oldukça eskidir. Çünkü bundan yaklaşık 3000 yıl önce eski mısır uygarlıklarında kağıt- Şekil 50. Doğal ve modifiye nişasta üretim akım şeması ların yapıştırılması için buğday nişastasının yaş öğütme ile elde edildiği kayıtlarda mevcuttur. Ancak ticari olarak yaş öğütme 1949 yılında gerçekleşmiştir. Mısırın yaş öğütme prosesi mısır tanesinin sadece kısımlarına ayrılması değildir. Aynı zamanda bu kısımlardan tatlı şuruplar, yağ, gluten ve kepek gibi çok sayıda yan ürün elde edildiği için bu işlem mısır rafinasyonu olarak da bilinmektedir. Yaş öğütme teknolojisinde mısır, hem mekaniksel hemde kimyasal işlemlerin birleştirilmesiyle öğütülmektedir. Yaş öğütme prosesinde ilk işlem, temizlenmiş mısırın suyun sürekli sirküle edildiği ve saat süren bir suya bandırma veya masarasyon işlemi ile başlar. Suya kükürtdioksit ilave edilerek ısıtma yapılır. Bu işlem sırasında mısır tanesi yumuşar, su alarak şişer ve mısırda mevcut emzimler ak- tive olarak dokunun parçalanmasına yardım eder. Kullanılan bisülfit iyonları proteinlerin disülfid bağlarını da parçalayarak çözünürlüğünü artırır, nişasta ve protein arasındaki etkileşimi azaltır ve lactobacilli mikroorganizmaları tarafından üretilen laktik asit ve diğer enzimler endospermi yumuşatmaya yardım eder. Ayrıca kükürt ile birlikte laktik asit oluşumu sonucu ph ın düşmesiyle mesarasyon sırasında istenmeyen mikroorganizmaların gelişmesi kontrol altına alınır. Maserasyon işleminden sonra mısır öğütmeye hazırdır; kaba öğütmeden sonra hidrosiklonlara pompalanarak daha hafif olan öz ayrılır. Öz beslenir, kurutulur ve yağa işlenir. Elde edilen ham yağ daha sonra rafinasyona gönderilebilir. Hidrosiklonlarda ayrılan daha ağır kısım ise tekrar öğütmeye gönderilir. Ayrılan kepek yıkanır ve kurutulur. Kepeğe ağır masarasyon ilavesiyle hayvan yemi olarak besleme kalitesi artırılır. Bu şekilde kepek, yem sanayisinde gluteni veya proteini yüksek değerli bir rasyon olarak önemli bir yer tutar. Taneden geriye kalan nişasta ve protein karışımı ise yoğunluk farklarından yararlanan santrifüjlerde ayrılır ve mısırın gluteni ilave santrifüj ve vakumlu filtrelerle kek haline dönüştürülür ve kurutulur. Glutenin de uzaklaştırılması ile birlikte saflaştırılmış veya rafine edilmiş nişasta sütü elde edilir. Bu hal- de nişasta direkt olarak şuruba işlenmeye gönderilir veya kurutularak toz haline getirilir. Nişastanın mine- ral asit ilavesinden sonra yıkanması ve kurutulması ile veya direkt olarak fırınlanması suretiyle dekstrin ürünü elde edilebilir. Mısırdan doğal ve modifiye nişasta üretimi Şekil 50 de şematik olarak verilmektedir.

34 64 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Nişastadan Mısır Şekeri Üretimi Asitliği giderme, berraklaştırma işlemlerini takiben şurup enzim ilavesiyle daha yüksek glikoz içeri- Mısır şekeri nişastanın kimyasal ve enzimatik ğine veya DE ye hidrolizlenir. Daha sonra şurup yüksek sıcaklıkta bir süre tutularak ve ortamda lakyollarla parçalanması yani hidrolizi ile üreti- tik asit oluştuğu için ph düşerek enzim aktivitesi durdurulur. Böylece şurup rafinasyona hazır hale lir. Nişastanın kendini oluşturan şekerlere gelir. Bu şekilde DE ye dek değişen değerlerde mısır şekerleri üretilebilir. parçalanması olayları Nişastanın Konversiyonu veya Nişastanın hidrolizi olarak isimlendirilmektedir. Şurup üretiminde kullanılacak nişastanın en önemli özellikleri yüksek nişasta miktarı ve yüksek geri kazanım mik- tarıdır. Nişasta hidrolizi için kullanılan yöntemler Asit, asit-enzim, enzim-enzim dönüşümleridir. Asit hidrolizinde sadece mineral asit, asit-enzim hidrolizinde aside ilaveten enzimde ve son yöntemde de sadece enzimler kullanılmaktadır. Böylece farklı özelliklerde mısır şekeri üretmek mümkündür. Nişastadan şeker üretimi akım şeması Şekil 51 de gösterilmiştir. Dekstroz eşdeğeri 55 ten fazla olan mısır şekerinin üretiminde sadece asit kullanımı yeterli olmayabilir. Çünkü hidroliz sırasındaki diğer reaksiyonlar nedeniyle rafinasyon işlemiyle uzaklaştırılmayan koyu renk ve acı tat meydana gelebilir. Nişasta hidrolizi için kullanılan enzimlerin çok özgün reaksiyonları ile kötü tat, renk ve diğer par- çalanma ürünleri oluşumu en az düzeydedir. Böylece ürün verimi artmakta ve saflaştırma maliyeti düşmektedir. Ayrıca 1970 li yıllarda geliştirilen ısıya dayanıklı bakteriyel amilaz enziminin kullanımı ile daha az asit ortamda hidroliz yapılabilir ve dekstroz verimi %95-97 e artırılabilir. Buna ilave olarak yüksek miktarda maltoz içeren ve bu nedenle maltoz şurubu olarak tanımlanan mısır şurupları ise ısıya dayanıklı amilaz enzimi hidrolizini takiben %60 oranında maltoz elde edilene dek B-amilaz enzimi ile hidrolize devam edilerek üretilebilir Enzim-Enzim Hidrolizi ile Mısır Şekeri Üretimi Şekil 51. Nişastadan şeker üretim akım şeması Sadece enzimlerin kullanıldığı bu üretim yöntemi ile yüksek miktarda şekere dönüştürülmüş 65 DE den fazla şuruplar elde edilir. Ancak bu yöntem diğer metotlara göre maliyet açısından olduk Asit Hidrolizi ile Mısır Şekeri Üretimi ça yüksektir. Nişasta sütü, kısmen basit ve yüksek şekerlere ısıya dayanıklı bakteriyel kaynaklı a- ami- Nişasta sütü hidroklorik asit gibi mineral bir asit ilavesiyle yüksek sıcaklıkta ve basınç altında tutu- laz enzimi ile uygun ph aralığında belirli sıcaklıklar kullanılarak parçalanılır. Nişasta şurubu yüksek larak, glikoz basit şekeri ile birlikte daha fazla sayıda glikozun bir arada kalmasıyla oluşan yüksek sıcaklıkta birkaç saat bırakılarak DE ye getirilir. Bu işlem aynı zamanda dekstrinleştirme şekerlere parçalanmaktadır. Bu diğer şekerlere yüksek denmesinin nedeni 2-7 adet glikoz ünitele- olarak bilinmektedir. Yaklaşık %27-40 kurumadde içeriğinde olan sıvılaştırılmış nişasta (dekstrin şurinin bir arada birleşmiş olarak bulunmasıdır. Hidroliz işlemine devam ettikçe, giderek daha fazla rubu) soğutulur ve ph sı ayarlanır. Nişastanın dallanma noktalarını parçalayan glukoamilaz veya sayıda glikoz parçalanır ve sayıları artarak karışımın molekül ağırlığı düşer. Asitle dönüşüm işlemi pullulanaz gibi enzimlerin ilavesiyle bekletme ve karıştırma sonunda çok fazla glikoz içeren basınçlı bir kazanda gerçekleştirilir. Nişasta sütü yaklaşık %30-40 kuru madde içerecek şekilde sey- DE li mısır şekeri elde edilebilir. Aslında bu işlem glikoz şekerine tam parçalanmanın ifadesi olarak reltik hidroklorik asit ilavesiyle (ph aralığında) yüksek sıcaklıkta bir süre pişirilir. Pişirme sı- sakkarifikasyon olarak da tanımlanmaktadır. Bu işlemlerden sonra enzim aktivitesini durdurmak rasında nişasta tanecikleri su alarak şişer ve önce yüksek şekerlere, işleme devam ettikçe de basit için şurup ısıtılır veya ph düşürülür. Mısır şekeri rafinasyona hazırdır. glikoz şekerlerine parçalanır. Proses koşulları istenilen DE ye ulaşılacak şekilde ayarlanır. Nişastanın asitle hidrolizi ile DE li mısır şekeri elde edilir. İstenilen değerine ulaşıldığında ortam ph sı Rafinasyon ve Konsantrasyon 5.5 aralığına ayarlanır. Mısır şekeri rafinasyona hazırdır. Asit hidroliziyle nişasta rastgele parçalan- İstenen DE deki mısır şekeri asitliğinin giderilmesiyle, yağ ve protein gibi safsızlıklar çökelerek komaktadır, ancak sıcaklık süre ve asit düzeylerini kontrol altında tutarak oldukça tekdüze kompozis- layca uzaklaştırılabilir. Filtrasyon işlemi için perlit veya diyatome toprağı gibi filtre yardımcı maddeyonda ürün eldesi mümkündür. leri kullanılabilir. Hafif sarı renkli şurubun renginin açılması için ise aktif karbon kanalları kullanılır. Karbon kolonlarında çözülmüş proteinler ve asitle hidroliz sonucu oluşan bazı istenmeyen renk Asit Enzim Hidrolizi ile Mısır Şekeri Üretimi maddeleri ile bakır ve demir gibi ağır metaller ayrılır. Bu ağır metaller, renk koyulaşması reaksiyon- Bu yöntemde nişasta iki aşamalı prosesle parçalanmaktadır. İlk aşamada asit -hidrolizi ile nişasta larında hızlandırıcı rol oynarlar ve mutlaka uzaklaştırılması gereklidir. Karbon muamelesi, silindirik sütü DE li şuruba dönüştürülmektedir. Hidroliz süresi, istenen DE değeri ve şeker kompozis- kolonlarda granürler karbona zıt akım uygulamasıyla yapılabilir. Karbon rafinasyonunun çoğu zayonu ile belirlenir. İkinci aşamada ise nişastayı parçalama özelliğine sahip enzimlerden yararlanılır. man yeterli olmasına karşın, bazı özel uygulamalar için renk ve tat açısından çok dayanıklı ürün ge-

35 66 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 67 rekli olabilir. Bu durumda karbon rafinasyonu ve filtrasyonunu takiben şurup çeşitli sayıda katyon ve anyon iyon değiş-tokuş reçineleri kuvvetli asit/anyon reçineleri ise zayıf baz reçineleridir. Anyon değiş-tokuş reçineleri, katyon reçinelerinde şurup ile tuzların reaksiyonu sonucu oluşan asitleri ayırırlar. Rafinasyon sonunda şurup 60ºC yi geçmeyen bir buharlaştırma sisteminde, toplam katı madde içeriği ağırlıkça en az %70 olacak şekilde ayarlanır. Buharlaşma sonucunda şurubun ph sı tampon çözeltilerle veya asit ya da baz ilavesiyle ayarlanabilir ve kükürtdioksit ilave edilir. Bu işlemler sonunda mısır şekeri depolanmaya ve taşınmaya hazırdır Mısır Şekerinin Kullanım Alanları Sert Şekerlemeler Yüksek katı madde içeriğine kadar kaynatılmış glukoz şurubu ve sukroz karışımlarıdır. Glukoz şuruplarının şekerlemelerde kullanılan önemli ham maddelerden biri olmasının sebepleri; kristalizasyon kontrolü, viskozite, nem dengesi, renk oluşumu ve tatlılıktır. Formulasyonda kullanılan glukoz şurubunun miktarı ve tipi şeker kütlesinin akıcılığı veya viskozitesi üzerinde çok etkilidir ve bu faktör glukoz şurubunun formulasyona ilavesi ile kontrol edilebilir. Glukoz şurubunun tipi ve kullanım miktarı, şekerin yenme veya çiğnenme özelliklerini tayin eder. Glukoz şurubu gibi düşük molekül ağırlıklı sakkaritler ürüne kırılganlık verirken, şurupta mevcut diğer yüksek sakkaritler ürüne çiğnenebi Dekstroz Üretimi lirlik sağlarlar. Glukoz şurubunun seçimi ayrıca raf ömrünü de etkiler. Dekstroz, nişastanın basit şekeri olan glikoza tamamen parçalanmasıyla elde edilir. Dekstroz, asit hidrolizi veya enzimatik hidrolizi yöntemleriyle üretilir. Asit hidrolizi prosesinde nişastanın tümü parçalanarak dekstroz kristalleri oluşur. Bu kristaller çözündürülüp, tekrar kristallendirilerek buharlaştırılır ve toz halde bir ürün olan susuz dekstroz elde edilir. Enzimlerin kullanıldığı prosesde ise nişasta asit veya amilaz enzimi ile parçalanır ve kontrollü asitlik ve sıcaklık koşullarında bir diğer nişastayı parçalayan enzim olan glukoamilaz enzimi ilave edilir. Kullanılan enzim miktarına bağlı olarak belli bir sıcaklık ve süre hidroliz sonunda filtrasyon ve vakum altında kurutma yapılır. Soğutmayı takiben şeker çözeltisi kristallendirilir, yıkanır ve kurutulur. Sonuç ürün yaklaşık %8,5 nem içeriğinde toz bir ürün olan sulu dekstrozdur. Her molekül glikoz, bir molekül kristal su içerir Yumuşak Şekerlemeler Toffe, karamel ve fudge yumuşak şekerlemelerdir. Toffelerde laktoz/sukroz/glukoz şurubu oranı ürünün raf ömrünü etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Yüksek DE li glukoz şurupları, akışkanlığı arttırırken, düşük DE li glukoz şurupları sert ve daha zor çiğnenebilen ürünlerde kullanılır. Maltoz şurupları ise daha açık renkte ve kremsi görünüşte ürünler verirler. Karamel ürününün viskozitesi, glukoz şurubunun tipi ve miktarı ile kontrol edilebilir ve glukoz şu- rubu ürünün nem dengesini etkiler. Fudge, özellikleri karamel ile fondan arasında olan kristallendirilmiş bir üründür. Glukoz şurupları hem kristalizasyonun kontrolü için önemlidir, hem de nemi tu Mısır Şekerinin Özellikleri tarak son ürünün yüzey parlaklığının sağlanmasından sorumludur. Şekerlemelerin cinsine bağlı olarak istenen kalite özellikleri; ürünün çok sert olmaması, doku ve çözünürlüğünün damak tadına uygun olması, uygun şekilde tatlılığıdır. Yüksek besin değerine sahip, saflaştırılmış sıvı şuruplar olarak da bilinen bu doğal tatlandırıcılar, gıda sektöründen kullanıldıkları yerlere göre büyük talep görmektedir. Bunun nedeni aşağıdaki özelliklerdir: Jele ve Benzeri Şekerlemeler Bu ürünlerde glukoz şurubu soğukta akışkanlığa, kesme, ambalajlama, depolamada deformasyona direnç kazandırır. Viskozite/Kıvamlılık Lezzetin zenginleşmesi Tatlılık Mikrobiyal koruyuculuk Buz kristallerini önleme Nem tutuculuk Donma noktasını düşürme Ozmotik basınç Emülsiyon kararlılığı sağlama Parlaklık verme Fermente edilebilirlik Rengin koyulaşması Jel oluşumu Şeker kristallerini önleme Kaynama noktasını arttırma Besleyicilik Köpüğü dayanıklı kılma Yapışkanlık Lezzetin açığa çıkması Glukoz ve fruktoz şurupları, reçel, marmelat, bisküvi ve kekler ile dondurma üretiminde birlikte kullanılırken; şekerleme, sakız, baklava, helva, lokum, ketçap ve bira üretiminde glukoz şurubu; şekerlemelerde ayrıca nem tutucu olarak %1 oranında fruktoz şurubu kullanılır. Meşrubat ve meyve suyu üretiminde ise fruktoz şurupları kullanılmaktadır Fondanlar Bu ürünlerde glukoz şurubunun fonksiyonu kristallenmeyi ve viskoziteyi kontrol etmektir. Ayrıca glukoz şurupları ağızda ferahlık hissedilmesini ve daha parlak görünümde olmalarını sağlar Marshmallow Bu ürünlerde glukoz şurupları ürüne nemlilik, en iyi çırpılma özellikleri ve köpük yapısını dayanıklı kılarak istenen dokuyu vermesi için kullanılmaktadır. Nem çekme özelliği nedeniyle genellikle yüksek DE li glukoz şurupları tercih edilmektedir. Bu şuruplar daha düşük viskozite verir, nemi tutar ve sakarozun kristallenmesini önler Nugat Çiğnenebilir özellikte pürüzsüz dokuya sahip, çikolata kaplanmamış nugat üretiminde yapışkanlığın önlenmesi ve viskozitenin sağlanması için düşük DE li glukoz şurubu veya maltoz şurubu kullanılmaktadır Sakız Glukoz şurubundaki yüksek molekül ağırlıklı sakkaritler dokunun çiğnenebilirliğini güçlendirir ve şe-

36 68 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 69 kerin yapıdan açığa çıkmasını yavaşlatır. Sakızlarda kullanım için Glukoz şurubunu karakterize eden en önemli faktör şurubun kuru madde içeriğidir. Kuru madde içeriğinin yüksek olması, proses sırasında kaynatmanın yapılmaması ve ilave edilecek su miktarının çok az olması nedeniyle gereklidir Helva Glukoz şurubu, yağ sızması ve kristalizasyon gibi kalite kusurlarını gidermek için kullanılan emülgatör ilavesinin azaltılması ve ürün kalitesinin iyileştirilmesi için kullanılır (Tahin ve Saray Helvası, Pişmaniye) Reçel ve Marmelatlar Glukoz şuruplarının eklenme nedeni viskozite kazandırması, yüksek ozmotik basınç, kristal oluşumunun önlenmesi, tat görünümün iyileştirilmesi ve dengeli tatlılık özellikleridir. Glukoz şurupları ozmotik basıncı sukrozdan daha yüksek olduğu için daha iyi mikrobiyal dayanıklılığa sahiptirler, dolayısıyla maya gelişimi ve ürünün bozulması böylece önlenebilmektedir Unlu Ürünler Glukoz şurubu unlu ürünlerde nem tutuculuk, doku oluşturma özelliği, renk koyulaşması, fermente edilebilirlik, tatlılık ve lezzetin daha zenginleştirilmesi amacıyla kullanılmaktadır Şeker Pancarı Şekeri ve Mısır Şekerinin Karşılaştırılması Pancar ve kamıştan üretilen sakaroz kökenli şekerler ile mısır şekeri, doğal ve kalorili tatlandırıcılar sınıfında, sentetik tatlandırıcılar ise kalorisiz tatlandırıcılar sınıfında yer almaktadır. Türkiye de sakaroz şekeri pancardan, NBŞ ise mısırdan elde edilmektedir. Dünyada en yaygın olarak kullanılan sakaroz şeker üretimi 2008/2009 üretim yılında 143 milyon tondur. Şekerin %79,73 ü şeker kamışından (115 milyon ton), %20,27 si şeker pancarından (29 milyon ton) üretilmektedir (Çizelge 10). Kamış ve pancardan elde edilen sakaroz, aynı kaliteye sahip saf, kristal halde şekerlerdir. Ülkemizde, içinde bulunduğu iklim kuşağından dolayı pancardan şeker üretimi yapılmaktadır. Dünyada sakaroz şekeri üretimine bakıldığında, pancar ile kamıştan şeker üretimi arasında da önemli maliyet farkı ortaya çıkmaktadır. Çünkü %45 şeker ihtiva eden şeker kamışından yılda 4 sefer ürün alınabilmektedir. Halbuki %15 oranında şeker ihtiva eden pancar, aynı araziye ancak 4 yılda bir ekilebilmektedir. Dünyada şeker pancarından en fazla üretim AB ülkelerinde yapılmaktadır. AB ülkelerinde 20,2 milyon ton olan şeker üretimi yeni şeker reformu sonucunda 13,4 milyon tona düşmüştür. 36% lık fiyat indirimi, üretimi 2009/10 döneminde milyon tona düşürecek ve AB net ithalatçı konu- Çizelge 10. Dünya pancar ve kamış şekeri üretimi (bin ton) Dondurma Glukoz şurubu dondurmanın kaşığa alınabilirliğini, sertliğini, dokusunu ve ağız hissini kontrol eder. Kristal oluşumunun kontrol edilmesiyle ağızda pürtüklü yapı hissedilmemesini sağlar. Süt şekeri laktozun kristalleşmesiyle oluşan kum hissi ve kaba buz kristallerinin oluşmasını önler. Ayrıca toplam katı madde dengesini kontrol eder Alkolsüz İçecekler Yüksek fruktozlu Glukoz şurupları kıvam geliştirici etkisi ve asidik koşullarda bileşim açısından değişikliğe uğramaması sebebiyle kullanılır. Ayrıca içecek alanında özel bir uygulama, çözünür karbonhidrat düzeyinin yüksek olduğu besleyici içeceklerin üretimidir. Bu ürünler, çoğunlukla hızlı enerji sağlaması için sporcular tarafından tüketilir. Bu içeceklerde ozmotik basıncın kontrol edilebilirliği en iyi şekilde Glukoz şurubunun kullanımı ile mümkündür. Alkolsüz içeceklerde istenilen kıvamı geliştirici etkileri ile fruktoz şurupları sukroz ikamesi olarak dünyada yaygın olarak görülmüştür Alkollü İçecekler Glukoz şurubu iki nedenle kullanılır: Birincisi ağız hissi, viskozite ve tatlılık kontrolü ile karamel rengi sağlaması; ikincisi ise fermente edilebilir karbonhidrat kaynağı olmasıdır. Bira sektöründe kullanımının sebepleri; ekonomik bir karbonhidrat kaynağı olması, çok düşük miktarda azot içermesi ve mayşenin ya da şıranın karbonhidrat kompozisyonu veya konsantrasyonunu değiştirmesidir. Kaynak: FAO LICHT s International Sugar&Sweeters Report, 2009 (Veriler Beyaz Şekere Çevrilmiştir) muna gelecektir. Glikoz polimeri olan nişastanın hidroliz sonucu D-glikoza parçalanabilmesi nişasta türevli tatlandırıcı endüstrisinin doğmasına neden olmuştur. Nişastanın seyreltik asit ile ısıtılması sonucunda şekerli maddelere dönüşmesi 200 yıldır bilinmektedir. Nişasta zincirinde bulunan dekstroz (susuz glikoz birimleri) molekülleri arasında bulunan bağların asit veya enzim içeren su içerisinde kırılmasıyla basit bir şeker olan D-glikoz veya dekstroz elde edilmektedir. Mısır rafinerilerinde farklı yöntemler kullanılarak 3 temel tatlandırıcı olan mısır şurubu, dekstroz ve fruktoz üretilmektedir. Dünya HFCS (Yüksek fruktozlu mısır şurubu) üretimi bin ton olup, bunun tonunu ABD üretmektedir (Çizelge 11). Ülkemiz şeker ihtiyacının %85 i pancardan, geriye kalan %15 i ise nden sağlanmaktadır. Türkiye mısır şekeri üretimi, teknolojik üstünlük, kullanım kolaylığı, hijyenik avantaj, daha ucuz fiyat gibi unsurlardan dolayı piyasada kabul görürken; kota uygulamasından dolayı sınırlı ve sabit kalmaktadır. İç piyasada ithal ürün olarak AB ülkelerinden getirilen nişastalarla teknolojik olarak rekabet gücü bulunmaktadır. İç ve dış piyasaya dönük üretim yapan 5 şirketin faaliyet gösterdiği Nişasta ve mısır şekeri sektöründe üretimin %30 unu nişastalar, yüzde 70 ini mısır şekeri oluşturuyor.

37 70 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 71 Çizelge 11. Dünya HFCS Üretimi (bin ton, kuru madde bazında) Kaynak: LMC Sugar&Sweeteners Quarterly Report, Q yılında dünya beyaz şeker fiyatı 485$/ton, dünya HFCS fiyatı $/ton dur. AB reform öncesi fiyatları $/ton, AB reform sonrası fiyatları $/ton dur. Türkiye fiyatı ise 1360 $/ton dur. Dünyada şeker fiyatlarının en yüksek olduğu ülkeler arasında Türkiye de yer almaktadır. AB ile ülkemiz arasında imzalanan bazı işlenmiş tarım ürünlerinin belirlenen kota miktarları kadar kısmının serbestçe ithalat ve ihracatına dair anlaşmanın kapsamına bazı şekerli ürünler de dahildir. Bu uygulama, ham madde fiyatlarındaki farklılıklardan dolayı ülkemiz üreticilerinin aleyhine haksız rekabete neden olmaktadır. Bu durum, şeker pancarının sakaroz şekeri üretiminde dahi, şeker kamışı karşısında rekabet etmesinin imkansız olduğunu gösteriyor. Dünya şeker fiyatları da bunu doğrulamaktadır. Ülkelerin Dünya Ticaret Örgütü (DTÖ) kararları doğrultusunda şeker ticaretini libarelleştirmesiyle de şeker pancarı, kamış şekeri ile rekabet edemez duruma gelecektir. Pancar şekeri olarak bilinen şeker, katı formda pazara sunulan kristalize saf sakarozdur. Kristal haldeki şeker, bazı sanayi dallarının gereksinimine bağlı olarak sudaki çözeltisi veya invert şeker çözeltisi veya şurubu halinde sıvı formda, sıvı şeker olarak pazarlanabilmektedir. Ancak sıvı şekerin, kristal şeker elde edildikten sonra ikinci bir işlemle elde edilmesi sonucu, maliyeti kristal şekerin üzerinde olmaktadır. Sakarozun kristal hali, en yaygın ve direkt tüketim olarak sofra şekeri ve her türlü şekerli mamul üretiminde, sıvı formları ise şekerin suda çözülerek kullanılmasını gerektiren gıda sanayinde (baklava, helva, içecek vb.) kullanılmaktadır. Pancar şekeri ile karşılaştırıldığında mısır şekeri yüksek kaliteli üründür ve birçok gıda sanayinde tüketilmektedir. Ancak mısır şekeri her alanda şeker pancarının yerine geçemezler. Pancar şekeri, perakende gibi bazı pazarlar tarafından her zaman tercih edilecektir. Şekerleme, bisküvi, çikolata, sakız, meyve suyu vb. gibi gıda sektörlerinde pancar şekeri ve mısır şekeri birbirlerini tamamlayıcı ürünler olarak bir arada kullanılmaktadır. Ülkemizde glukoz ve izoglukoz olmak üzere iki temel türü üretilen mısır şekeri, genelde sıvı olarak satışa sunulan ve gıda sanayisinde ham madde olarak kullanılan üründür. Mısır şekerinin, kullanım fonksiyonları bakımından farkları bulunmaktadır. Mısır şekeri kullanımı, Türk gıda sanayisinin yüksek kaliteli ürünler üretmesinde ve ihracat pazarlarında daha fazla rekabet etme şansına sahip olmasında önemli katkı sağlayacaktır. Ekonomik değerlendirmede,, pancar şekeri üzerinde, bir avantaja sahip olduğu açıktır. Bu özelliklerinden dolayı, gıda sanayisi için mısır şekerei kullanmak, tek- nolojik bir zorunluluktur. Ayrıca el değmeden elde edilmesi ve sürekli aynı kaliteyi sağlaması nedeniyle de, halk sağlığı açısından da, gıda güvenliğinin en üst seviyede olmasını sağlayan ham maddelerdir. Gıda sanayisinde şekerli ürünler alt sektöründe, sakaroz ile birlikte kullanımları, yarattıkları sinerjik etki ile kaliteyi geliştirici avantajlar sağlamaktadır Sakaroz ve Glikoz Şurubunun Ürün Kalitesindeki Etkileri Şekerleme üretiminde ürüne özgü tekstürün oluşabilmesi, özellikle şekerlemenin önemli bileşeni olan şekerin işleme şekline ve bileşimine bağlıdır. Şekerlemeye istenen niteliğin kazandırılmasında en önemli konu şekerin kristalleşme durumunun kontrolü ve şeker su oranının ayarlanmasıdır. Şekerlemelerin birbirinden farklılığının başlıca nedeni suyun uçurulması amacıyla şekerlemelerin değişik şekilde pişirilmeleri ile kristal oluşumunun kontrolü ve kristalleşmenin engellenmesidir. Şekerleme üretiminde temel olarak sakaroz ve glikoz şurupları kullanılmaktadır. Bu iki şeker bileşeninin farklı işlenmesi ile değişik yapıda şekerlemeler üretilmektedir. Şekerlemeler genel olarak 3 ana gruba ayrılmaktadır: Sert şekerlemeler Çiğnenebilir şekerlemeler Havalandırılmış şekerlemeler Bu sınıflandırmada son iki grup iki alt gruba ayrılmaktadır: a. Aşırı doygun şeker çözeltisinden oluşturulan şekeri kristallenmiş şekerlemeler: Bunlara taneli şekerler adı da verilmektedir. b. Doygun olmayan şeker çözeltisinden oluşturulan şekeri kristalleşmemiş şekerlemeler: Bunlara tanesiz şekerler adı verilmektedir. Aşırı şeker çözeltisinden oluşturulan şekerlemeler deki şeker bazen iri bir tek kristal şeklinde olabileceği gibi, bazen mikroskobik büyüklükte olgunlaşmamış minik kristaller şeklinde de bulunabilir. Kristal yapıda olsun veya olmasın, şekerli yapı, bazen sert bazen de yumuşak olmaktadır. Yumuşaklık; şekerli kitlenin nem içeriğinin yüksek olması, kitlenin çalkalanarak içine hava zerreleri katılması ve diğer bileşenlerin değiştirici etkileri ile meydana gelir. Kristal yapıda şeker içeren taneli şekerlemeler krem dolgular ve fac gibi fondan tiplerinin yanı sıra, çekilmiş taneli şekerleri ve sert taneli marshmallovlar ile yumuşak ve sert tipteki tavada kaplanmış şekerlemeleri kapsarlar. Tanesiz şekerlemeler grubu ise marshmellow ve toffe tipi şekerlemeler ile nugat, karamel ve jele (jelly) gibi çiğnenir şekerlemeleri içerir. Ayrıca taneli ve tanesiz şekerlemelerin karakteristiklerinin kombinasyonu ile oluşturulan farklı şekerleme tipleri de mevcuttur. Sakaroz, kristal oluşturucu bir maddedir. Sakarozun bir diğer özelliği asit yada enzimatik yolla hidrolize olarak glikoz ve fruktoza dönüşmesidir. Sakarozun hidrolizasyonu ile oluşan bu karışıma invert şekerin en önemli özelliği sakarozun kristalizasyonunu önlemesi ve kristalizasyon derecesini kontrol etmede yardımcı olmasıdır. İnvert şekerin bu özelliğinin iki önemli nedeni vardır. Birincisi,

38 72 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 73 hem glikoz hem de fruktoz sakaroza göre daha yavaş kristalize olur. Bu nedenle şuruptaki bir kısım sakarozun invert şeker ile yer değiştirmesi durumunda ortamda kristal oluşumu için gerekli sakaroz miktarı azalmış olur. İkincisi sakaroz ve invert şeker karışımının sudaki toplam çözünürlükleri sakarozun tek başına olan çözünürlüğünden daha fazladır. Çözünürlüğün artması oranında kristalizasyonlar azalır. İnvert şekerin diğer bir özelliği higroskopik olması ve diğer bir özelliği de sakarozdan daha fazla tatlılık sağlamasıdır. Glikoz şurupları; glikoz, maltoz ve daha büyük moleküllü şekerler ile dekstrinleri içeren renksiz ve kristalize olmayan sıvılardır. Glikoz şurupları mısır nişastasının hidrolizasyonu ile elde edilir. Hidrolizasyon derecesi; zaman, sıcaklık, ph ve seçilen enzime bağlı olarak değişir. Belirtilen bu etmenlerden birinde ya da bir kaçında yapılan değişikliklerle ticari amaçlı kullanıma uygun çok değişik içerikte glikoz şurupları üretilir. Glikoz şuruplarının sınıflandırılması dekstroz eşdeğeri (DE) esasına göre yapılır. DE glikoz şuruplarının indirgen şeker içeriğinin bir ölçüsü olup dekstroz cinsinden hesaplanır ve toplam kuru maddenin yüzdesi olarak verilir (Altan, 1988). Glikoz şurupları değerlerine göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır: Maltodekstrin (<20 DE) Düşük dönüşümlü (20-38 DE) Standart yada normal (42 DE) Orta dönüşümlü (39-58 DE) Yüksek dönüşümlü (59-65 DE) Yüksek fruktoz (75-96 DE) (Minife and Bernard,1988) (Çizelge 12). Çizelge 12. Glikoz şuruplarının DE değerleri Tür II Normal dereceli Glikoz şurubu (38-47 DE) Tür III Orta dereceli Glikoz şurubu (48-57 DE) Tür IV Yüksek dereceli Glikoz şurubu (58-67 DE) Tür V çok yüksek dereceli glikoz şurubu (en az 68 DE ye sahip) Dönüşüm derecesi glikoz şuruplarının fiziksel özelliklerini etkiler. Dönüşüm arttığında daha tatlı ve daha az viskoz olan Glikoz şurupları daha kolay fermente olur ve daha fazla nem çeker. Daha düşük dönüşüm, glikoz şuruplarını daha viskoz yapar ve bu yüzden stabilizör olarak görev yaparak kristalizasyonu geciktirir (Minife and Bernard, 1988). Tek başına sakaroz kullanılarak yapılan sert şekerler kristalize olur. Bu durum sakarozun normal sıcaklıktaki çözünürlük değerinin sınırlı olmasından kaynaklanır. Bu nedenle sakaroz sert şeker üretiminde tek başına kullanılmamakta ve glikoz şurupları ile belirli oranlarda kombine edilerek kullanılmaktadır (Yıldız, 2001). Karamel, fac (fudge) gibi ürünlerin çiğnenebilir özellikleri formülasyona katılan glikoz şurubu ile sağlanır (Andre, 1993). Şekerleme sektöründe yaygın olarak kullanılan glikoz şuruplarının kullanım amaçları şu şekilde özetlenebilir: Ürüne tatlılık vermek Kumsu yapının (tanelenmenin) oluşmasını kontrol etmek Dokunun iyileştirilmesi ve raf ömrünün korunumunun/artmasını sağlamak Sakarozun kristalisazyonunu önlemek veya geciktirmek Nemi korumak ve ürüne hacim kazandırmak Glikozlu tatlandırıcılar değişik derecelerde nem çekicidir. Nem çekici özellikleri DE'nin yükselmesine bağlı olarak artar. Bu nedenle yüksek DE şurupları, ham glikoz şekeri ve glikoz nem düzenleyici ve stabilizatörü olarak kullanılmaktadır. Glikoz şurupları nem kaybının sorun oluşturduğu veya dokunun nem kaybından olumsuz yönde etkilendiği şekerleme formüllerinde kullanılmaktadır. Glikoz şurubunda bulunan büyük moleküllü sakkaritler bu şuruba kohesif ve adhesif özellikler sağlar. Bu yüzden bazı şekerleme tiplerinin çiğnenebilir bir özellik kazanmasını sağlar. Glikoz şuruplarının tatlılıkları, viskoziteleri ve nem muhafaza edici özellikleri nedeni ile günümüzde invert şekere göre kullanımı daha yaygındır (Minife, and Bernard, 1988). Kullanılan glikoz şurupları işlenen şekerleme tipine bağlı olarak değişir. Örneğin sakızımsı şekerleme ve jelelerde, glikoz şurubunun tatlandırıcı maddeler içindeki oranı %35 ile %100 arasında değişir (Altan,1989). Kaynak: Minife and Bernard, 1988; Andre 1983 TS-2066 ya göre glikoz şurubu içerdiği indirgen şeker miktarına göre ise 5 türe ayrılır. Tür I düşük dereceli, Glikoz şurubu (28-37 DE) 9.7. Sakız ve Şekerleme Karışımları Üretim Denemeleri Şekerleme üretim teknolojisi: Şekerlemeye özel tekstürel yapının kazandırılması, büyük ölçüde, şekerlemenin başlıca bileşeni olan şekerin işleme sanatına ve bilimine dayanır. Şekerlemeye istenen niteliğin kandırılmasında en önemli husus şekerin kristalleşme durumunun kontrolu ve şeker su oranının ayarlanmasıdır. Şekerlemeci, şekerlemelerinde değişiklik yapmak için şekerin yanı sıra süt ürünleri, yumurta akı, gıda asitleri, sakızlar, pektin, nişasta, yağ, emülgatör maddeleri, tat madde-

39 74 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 75 leri, fındık-fıstık, meyve, çikolata ve benzerleri gibi şekerlemenin bileşimine giren bir çok maddeye sahiptir. Ama ana şekerleme tiplerini karakterize eden niteliklerin belirlenmesindeki etkileri itibarıyla bunların hepsi şekere göre ikinci planda kalırlar. Hatta bu bileşenlerin bazıları, şekerin fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerindeki etkileri nedeniyle özellikle seçilirler. Çizelge 13. Sert şeker denemelerinde kullanılan formülasyonlar Sakaroz ve glukoz şurubu, çok çeşitli şekerlemelerin üretimi için kullanılan iki temel ham maddedir. Şekerlemelerde yumuşak kremsi fondan ancak sıvı şurupla kaplanmış minik kristallerden oluşması ile elde edilir. Tanesiz hissi veren bazı şekerlemelerdeki şeker kristallerinin büyüklükleri, formüle edilen glukoz şurubu, bitkisel sakızlar ve proteinler ile kontrol edilir. TÜBİTAK tarafından 2004 yılında yapılan denemelerde, ideal sakız ve şekerleme üretimi için en uygun formülasyonun yapılabilmesi için bir takım çalışmalar yapılmış ve bu denemelerden kısa bir özet aşağıda verilmektedir: Sakız Üretimi Sakız üretimi için dört tip formülasyon kullanılmış ve %79 sakaroz oranında sadece sakaroz kullanılarak yapılan formülasyonda sakızın form tutmadığı görülmüştür. %66 sakaroz ve %13 glikoz içeren formülasyonla yapılan sakız örneği en çok beğenilen ürün olmuştur. Bunu, %63 şeker ve %16 glikoz şurubu içeren formülasyonla elde edilen sakız örneği takip etmiştir. %71 sakaroz ve %8 glikoz şurubu içeren formülasyonla yapılan sakız örneği beğenilmemiştir. Görüldüğü gibi tek başına sakaroz kullanarak sakız yapılamadığı gibi, sakız yapımında sakaroz ve glikoz şurubunun bir arada kullanıldığı durumlarda da iyi bir sonuç elde etmek için formülasyonda sakaroz: glikoz oranının belli bir değerde tutulması gerektiği görülmektedir (Bakan ve Ark., 2004) Sert Şeker Üretimi Sert şeker deneme çalışmasında 7 ayrı formülasyon kullanılmıştır. Çizelge 13 de sert şeker deneme üretiminde kullanılan formülasyonlar görülmektedir. Sert şeker yapımında kullanılan formülasyonlar da, formülasyona giren sakaroz miktarının %0.1 i oranında sitrik asit kullanılmıştır. Yalnız 1. formülasyon asitli ve asitsiz olarak iki ayrı şekilde yapılmıştır. Kullanılan glikoz şurubunun analitik değerleri EK.1'de verilmiştir Tüm sert şeker üretim denemelerinde aynı üretim akışı kullanılmış olup Şekil 51 de sert şeker üretim akım şeması gösterilmektedir. Şekilden de görüleceği gibi formülasyona bağlı olarak kullanılan sakaroz ve (veya glikoz şurubu 100 C'ye pişirilmiş ve sonrasında kullanılan formülasyona bağlı olarak sitrik asit ilave edilerek 138 C'ye kadar pişirme işlemine devam edilmiştir. Pişirme sonrası elde edilen karışım şekillendirilmek üzere kalıplara alınmıştır. Üretim denemelerinde kullanılan formülasyonlara bağlı olarak üretimde yaşanan sorunlar ve elde edilen sert şekerlerin yapılarında gözlenen farklılık aşağıda belirtilmiştir: %100 sakaroz kullanılarak oluşturulmaya çalışılan sert şeker denemesinde asitli ve asitsiz iki çalışma aynı anda yürütülmüştür. Ancak asitsiz yapılan çalışma sırasında pişirme sıcaklığındaki yükselmeye bağlı olarak kristallenme taneciklerinin oluştuğu ve istenen sert şeker yapısının oluşmadığı görülmüştür. Bu yüzden değerlendirilmelerde asitli olan çalışma dikkate alınmıştır. Asitle inversiyo- Şekil 51. Sert Şeker Üretim Akışı na uğratılarak elde edilen sert şekerin sarı renkle ve yapışkan özellikte olduğu dikkat çekmiştir. Ayrıca kalıptan çıkartılma esnasında da zorluk yaşanmıştır. %100 glikoz şurubu kullanılarak yapılan deneme sonrasında kalıplara dolumda ürün çok çabuk donup akışkanlığını kaybettiğinden, şekillendirme aşamasında sorun yaşanmıştır. Düzgün şekilli ürün elde edilememiştir. %60 sakaroz ve %40 glikoz şurubu kullanılarak yapılan çalışma esnasında elde edilen ürünlerin akıcılığının iyi oldu- ğu ve kalıptan kolay çıktığı gözlenmiştir. %71 sakaroz ve %29 glikoz şurubu kullanılarak elde edilen ürünün kalıplara dolum esnasında akışkanlığın iyi olduğu ve ürün renginin sarıya dönük olduğu gözlenmiştir. Kalıplardan çıkarma esnasında da ele yapıştığı gözlenmiştir. %21 sakaroz ve %79 glikoz şurubu kullanılarak yapılan denemede elde edilen üründe kalıplara dolum esnasında ilk başta kolay akan ürün, sonrasında akışkanlığını kaybederek kuyruklanmaya neden olmuştur. Kalıptan kolay çıkmıştır. %44 sakaroz ve %56 glikoz şurubu kullanılarak yapılan çalışma esnasında elde edilen ürünün akıcılığının iyi olduğu ve dolum sırasında kuyruklanma bırakmadığı görülmüştür. Soğuyan sert şekerler kalıplardan kolay çıkmıştır Sert Şeker Üretiminin Duyusal Değerlendirme Sonuçları Elde edilen sert şeker örnekleri ile ilgili duyusal değerlendirme eğitimli sekiz panelist tarafından gerçekleştirilmiştir. Duyusal değerlendirme çalışması, %100 sakaroz asitsiz yürütülen ve %100 glikoz şurubu içeren dışında diğer tüm formulasyon çalışmalarında elde edilen sert şeker ürünlerinde yapılmıştır. Duyusal değerlendirmeye alınan örnekler ağızdaki kırılganlık, parlaklık, ağza yapışma, ele

40 76 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 77 Çizelge 14. Sert şeker örneklerin ağızda kırılganlık sonuçları Çizelge 16. Sert şeker örneklerinin ağza yapışma değerleri Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Çizelge 15. Sert şeker örneklerinin parlaklık sonuçları Çizelge 17. Sert şeker örneğinin ele yapışma değerleri Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 yapışma ve tatlılık derecesi bakımından değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir (Bakan ve Ark., 2004). EK 2 de verilen 5 işlem ve 8 tekrar için %5 önem düzeyindeki üst değerler olarak belirtilmektedir. Çizelge 14 de gözlemlenen ağızda kırılganlık kriterinin sıralama toplamları istatiksel olarak geçerli üst değerler ile karşılaştırıldığında üç örnek içinden %100 sakaroz ile yapılan örneğin üst sınır olan 33 den büyük olduğu görülmektedir. Bu durumda %100 sakaroz ile yapılan örnek diğer örneklerden olumsuz yönde farklı olarak Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 mat örnek olarak belirlenmiştir. Diğer örnekler arasında parlaklık yönünden farklılık görünmemekle birlikte ikinci en mat olan örnek %100 sakaroz içeren örnek olarak belirlenmiştir. Ağza yapışma açısından Çizelge 16 da sıralama toplamları verilmiştir. Bu çizelgeye göre sıralama toplamlarına bakıldığında %21 sakaroz ve %79 glikoz içeren örneğinin toplam 13 puan alarak çizelge alt değeri olan 15'ten de düşük olması ile ağza hiç yapışmadığı, inversiyona uğratılmış %100 sakaroz ile yapılan sert şeker örneğinin toplam 39 puan alarak çizelge üst değeri olan 33'ünde oldukça üstünde olmasından dolayı ise ağza en çok yapışan örnek olduğu tespit edilmiştir. Di- (p < 0.05) nitelendirilmektedir. %21 sakaroz ve %79 glikoz içeren ise en alt değerin de altında bu- ğerleri arasında bir fark görülmemekle birlikte çizelge üst değerine yakın olması dolayısı ile ikinci lunarak en çok kırılgan örnek olarak belirlenmiştir. %71 sakaroz ve %29 glikoz içeren, en üst sınır en çok yapışan örnek %71 sakaroz ve %29 glikoz içeren örnek olmuştur (Bakan ve Ark., 2004). değeri olan 33 puana yaklaşan bir değer aldığı için beğenilme açısından olumsuz olarak nitelendirilebilir. Parlaklık açısından elde edilen sonuçlar Çizelge 15 de verilmiştir. Ele yapışma açısından Çizelge 17 de sıralama toplamları verilmiştir. Ele yapışma sonuçlarının da ağza yapışma sonuçları ile paralellik gösterdiği ve sıralama toplamlarının aynı olduğu gözlenmek- Sıralama toplamlarına baktığımızda %21 sakaroz ve %79 glikoz içeren en alt değerin altında ol- tedir. Buna göre %21 sakaroz ve %79 glikoz içeren örneğin ele yapışmadığı, %100 Sakaroz ile induğu için en parlak, %71 sakaroz ve %29 glikoz içeren ise en üst değerin üstünde olduğu için en versiyona uğratılmış üretilen şeker örneğinin ise ele en çok yapıştığı tespit edilmiştir.

41 78 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 79 Çizelge 18 Sert şeker örneklerinin tatlılık değerlendirme sonuçları Çizelge 20. Sert şeker örneklerinin şeker bileşenleri Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Çizelge 19. Sert şeker örneklerinin tatlılık değerlendirme sonuçları Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 EK-2 deki yönteme göre yapılmıştır Sert Şeker Deneme Çalışmaları Sonucu Yukarıda elde edilen veriler ışığında sert şeker örneklerinin beğeni durumlarını gösterir özet bilgiler Çizelge 21 de verilmiştir. Çizelge 21. Sert şeker deneme çalışmaları sonucu elde edilen veriler Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Değerlendirmeye alınan diğer bir kriter olan tatlılık sonuçları ise Çizelge 18' de belirtilmiştir. Çizelge 18 e göre tatlılık açısından %21 sakaroz ve %79 glikoz içeren şeker örneği en az tatlı, %100 sakaroz ile inversiyona uğratılmış üretilen şeker örneğinin ise en tatlı örnek olduğu bulunmuştur. Son olarak Çizelge l9 da panelistlerin yapmış olduğu sert şeker örneklerindeki genel tercih sıralaması verilmiştir. %100 sakarozla yapılan şeker örneği dişlere çok yapıştığı ve çiğneme zorluğu olduğundan dolayı tercih edilmemiştir. Diğer örnekler arasında tercih açısından bir fark bulunmamıştır. Geri kalan 4 örnek arasında en çok beğenilen örnek, %44 sakaroz ile %56 glikoz şurubu içeren sert şeker örneği olmuştur Sert Şeker Örneklerinin Şeker Bileşenleri Farklı sakaroz glikoz içeriğine sahip sert şeker örneklerinde şeker bileşenlerine (fruktoz, glikoz, sakaroz ve maltoz) bakılmıştır. Elde edilen değerler Çizelge 20'de incelenmiştir. Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Sert şekerle ilgili yapılan çalışmada elde edilen veriler ışığında: Sadece sakaroz kullanılarak sert şeker üretimi mümkün olmamıştır. Sakarozun inversiyonu ile elde edilen sert şeker örnekleri yapışkan yapıda olup hiç beğenilmemiştir. Sadece glikoz şurubu kullanılarak yapılan çalışmanın da şekillendirme aşamasında kalıplara boşalma esnasında akma problemi yaşanmıştır. Bu yüzden şekillendirilmesinde zorluk çekilmiştir. En beğenilen örneğin %44 sakaroz ve %56 glikoz ile yapılan sert şeker örneği olduğu ve bunu sırası ile %60 sakaroz ve %40 glikoz ile yapılan sert şeker örneği ile %21 sakaroz ve %79 glikoz ile yapılan sert şeker örneğinin izlediği tespit edilmiştir. Su aktivitesindeki değişim dikkate alındığında ise içeriğinde glikoz şurup oranı daha fazla olan %21 sakaroz ve %79 glikoz şurubu ile yapıları sert şeker örneği ile %44 sakaroz ve %56 glikoz şurubu ile yapılan sert şeker örneğindeki su aktivitesindeki değişimin, sakaroz miktarı yüksek olan diğer örneklere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Görüldüğü gibi tek başına sakaroz veya

42 80 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 81 glikoz şurubu kullanılarak sert şeker üretimi yapmak oldukça güçtür. Bu yüzden ikisinin bir arada kullanımı ile sert şeker yapılabilir. Ancak şunu da belirtmek gerekir ki, sert şeker üretiminde sakaroz ve glikoz şurubunun bir arada kullanıldığı durumlarda, iyi bir sonuç elde etmek için formulasyonda sakaroz glikoz oranının belli bir değerde tutulması gerektiği görülmektedir. Çizelge 23. Toffe örneklerinin çiğneme kolaylığı sonuçları Toffe Deneme Üretimi 6 ayrı formülasyon kullanılarak toffe deneme çalışmaları yürütülmüştür. Formülasyonlar oluşturulurken sadece sakaroz ve glikoz şurubu miktarları değiştirilmiş olup diğer girdilerin miktarları sabit tutulmuştur. 3. ve 4. formülasyonlar aynı olmakla birlikte, asitliğin etkisini görmek için 4. formülasyonda asit kullanılmamıştır. Çizelge 22 de toffe denemelerinde kullanılan 6 ayrı formülasyon içeriği görülmektedir. a) %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün b) %69 sakaroz %23 glikoz şurubu içerikli ürün c) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün d) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün, asitsiz e) %92 sakaroz içerikli ürün, asitsiz f) %46 sakaroz %46 glikoz şurubu içerikli ürün Çizelge 22. Toffe denemelerinde kullanılan formülasyonlar Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Çizelge 24. Toffe örneklerinin tatlılık sonuçları Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Tüm toffe üretim denemeleri aynı şekilde yürütülmüştür. Öncelikle şeker ve/veya glikoz şurubu I05 C'ye ısıtıldı. Yağ ilave edildi. 120 C'ye ısıtılarak katılan sakaroz miktarı üzerinden %0,1 oranında sitrik asit ilave edildi ve pişirme işlemine son verildi. Bir miktar soğuduktan sonra elle yoğrularak toffe formu verildi. Şekil 53'de toffe üretim akım şeması gösterilmektedir. Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 a) %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün b) %69 sakaroz %23 glikoz şurubu içerikli ürün c) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün d) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün, asitsiz e) %92 sakaroz içerikli ürün, asitsiz f) %46 sakaroz %46 glikoz şurubu içerikli ürün Toffe Deneme Üretiminin Duyusal Değerlendirme Sonuçları Duyusal değerlendirmeye alınan örnekler 10 panelist tarafından test edilmiştir. Toplam 6 adet toffe örneği; %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün, % 55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün, % 55 sakaroz ve %37 glikoz Şekil 53. Toffe üretim akışı şurubu içerikli ürün, %69 sakaroz ve %23 glikoz şurubu içerikli ürün ve %92 Kaynak: Bakan ve Ark sakaroz içerikli ürün örnekleri aynı anda panelistlere sunulmuştur. Değerlendir- me sırasında panelistlerden şeker örneklerini çiğneme kolaylığı, ağza yapışma ve tatlılık açısından incelemeleri istenmiştir. Değerlendirme sonucunda EK-2 de verilen çizelgeden 6 işlem ve 10 tekrar için %5 önem düzeyindeki üst değerleri olarak belirtilmektedir. Çizelge 23'de gözlemlenen çiğneme kolaylığı kriterinin sıralama toplamları, istatiksel olarak geçerli alt ve üst değerleri ile karşılaştırıldığında, altı örnek içinden %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün (asitsiz), örneğin alt sınır olan 22 den de küçük olduğu görülmekte ve ağızda çiğnemesi en kolay olan örnek olarak belirlenmiştir. %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün örnek ise üst sınır olan 48 inde üstünde bir değer almıştır. Buna göre bu örnek de çiğnemesi en zor olan örnek olarak tespit edilmiştir. Diğer dört örneğin aldığı puanlar değerleri arasında yer aldığı için bu örnekler arasında çiğneme kolaylığı açısından fark bulunmamıştır. %92 sakaroz içerikli ürün (asitsiz), panelistler tarafından toffe görünümü olmayan, ağza alındığında hemen dağılan örnek olarak belirtilmiştir (Bakan ve Ark., 2004).

43 82 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 83 Çizelge 25. Toffee örneklerinde su aktivitesi değerleri a) %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün b) %69 sakaroz %23 glikoz şurubu içerikli ürün c) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün d) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün, asitsiz e) %92 sakaroz içerikli ürün, asitsiz f) %46 sakaroz %46 glikoz şurubu içerikli ürün %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürünün görünümünde bir değişiklik olmadığı, yumuşak yapıda, dişe yapışmayan çiğnemesi kolay olan bir yapıda olduğu görülmüştür. %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli (asitsiz) ürünün ele yapışmadığı, görünümünün değiştiği, %55 sakaroz %35 glikoz şurubu içerikli ürün ile kıyaslandığında tadın daha kötü olduğu ve son yutkunma esnasında ağızda pütürlü şeker kristali yapısı alındığı tespit edildi. %46 sakaroz ve %46 glikoz şurubu içerikli ürünün yüzeyinde hafif bir yumuşama olduğu, şeklini koruduğu, ağza yapışmadığı, çiğnenmesinin daha kolay olduğu saptanmıştır. Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Toffe örneklerinde son olarak tatlılık kriterleri incelenmiştir. Örneklerin tatlılık açısından sıralamaları Çizelge 24 de belirtilmiştir. EK-2 de verilen çizelge değeri tatlılık için de arasındadır. Buna göre %92 şeker içerikli ürün (asitsiz) en tatlı örnek olarak bulunmuştur. Geri kalan beş örnek hemen hemen aynı almışlardır. Aldıkları değerler çizelge değeri olan arasında olduğu için bu beş örnek arasında tatlılık açısından fark bulunmamıştır. Ancak %23 şeker ve %69 glikoz şurubu içerikli örneğin çok sert olması nedeni ile panelistler çiğnemesinde zorluk çektiklerini ifade etmişlerdir ve bu yüzden bu örnek formülasyon gereği en az tatlı olmasına karşın tam olarak tatlılığı hissedilememiştir. Yaşlandırma sonrasında duyusal anlamda toffee örneklerinin genel bir duyusal değerlendirmesi yapıldığında, en çok beğenilen örnek %55 sakaroz ve %31 glikoz şurubu içerikli ürün olmuştur. Bunu sıra ile %46 sakaroz ve %46 glikoz şurubu içerikli ürün, %69 sakaroz ve %23 glikoz şurubu içerikli ürün, %55 sakaroz ve %57 glikoz şurubu içerikli ürün takip etmiştir. En kötü ürün ise %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün olmuştur Toffee Örneklerinin Şeker Bileşenleri Farklı sakaroz/glikoz içeriğine sahip toffee örneklerinde şeker bileşenleri (fruktoz, glikoz, sakaroz ve maltoz) analiz edilmiştir. Elde edilen değerler Çizelge 26 da verilmiştir. Genel değerlendirme yapıldığında toffelerde %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün sert yapıda olması nedeni ile, %92 sakaroz içerikli ürün aşırı tatlı olması ve toffe yapısında olmaması nedeni ile ve son olarak %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli asitsiz yapılan ürünün toffe yapısından farklı olması nedeni ile panelistler tarafından beğenilmemiştir. Öte yandan %69 sakaroz ve %23 glikoz şurup içerikli ürün, %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün (asitli) ile %46 sakaroz ve %46 glikoz şurubu içerikli ürün panelistler tarafından beğenilen ürünler olmuştur. Çizelge 26. Toffe örneklerinin şeker bileşenleri a) %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün b) %69 sakaroz %23 glikoz şurubu içerikli ürün c) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün d) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün, asitsiz e) %92 sakaroz içerikli ürün, asitsiz f) %46 sakaroz %46 glikoz şurubu içerikli ürün Toffe Deneme Üretiminin Yaşlandırma Testi Sakaroz kullanılarak yapılan toffe örneği, çiğnenebilir toffe formunda olmadığı için yaşlandırma testine tabi tutulmamıştır. Geri kalan 5 ayrı formülasyonla elde edilen toffe örnekleri oda sıcaklığında (23-25 C) %90 bağıl nem ortamında 1 hafta bekletilerek su aktivitesindeki değişim izlenmiştir. Çizelge 25 de su aktivitesine yaşlandırma öncesi ve sonrası ürünlerin su aktivitesi değerleri görülmektedir. Yaşlandırma öncesi ve sonrası su aktiviteleri incelendiğinde; glikoz şurubu oranı fazla olan ürünlerin su aktivitelerinin, sakaroz oranı yüksek olana göre daha düşük olduğu görülmektedir (Bakan ve Ark.,2004). Yaşlandırma sonrası yapılan duyusal değerlendirme: %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürünün parlak görünümünde olduğu (ıslaklık gibi), şeklinin bozulduğu, dış kısmında yumuşamanın başladığı görülmüştür. Sert ve ısırması zordur. %69 sakaroz ve %23 glikoz şurubu içerikli ürünün hafif sert yapıda olduğu, ele yapışmadı ğı, en son yutkunmada hafif şeker kristalleri alındığı tespit edildi. Diğer ürünlere göre en mat görünümlü toffe oldu. Kaynak: Bakan ve Ark., Toffe Deneme Çalışmaları Sonucu Yukarıda elde edilen veriler ışığında toffe örneklerinin beğeni durumlarını gösterir özel bilgiler Çizelge 27 de verilmiştir. Toffe ile ilgili yapılan çalışmada elde edilen veriler ışığında; Sadece sakaroz kullanılarak, toffe şekerleme ürününü yapmak mümkün olmamıştır. Glikoz şurubu oranının fazla olduğu birinci formülasyonda elde edilen ürünün toffe yapısından uzak aşırı sert yapıda olması nedeniyle beğeni bulmamıştır. En beğenilen örneğin %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli toffe olduğu ve bunu sırayla %46 sakaroz ve %46 glikoz şurubu içerikli toffeler ile %69 sakaroz ve %23 glikoz şurubu içerikli toffelerin izlediği tespit edilmiştir. Yaşlandırma öncesi ve sonrası su aktivitesi değerleri dikkate alındığında ise glikoz şurubu oranı fazla olan ürünlerin su aktivitelerinin, sakaroz oranı yüksek olana göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir.görüldüğü gibi tek başına sakaroz kullanılarak çiğnenebilir özellikte toffe şekerlemesinin üretimini yapmak oldukça güçtür. Sakaroz ve glikozun birlikte kullanıldığı formülasyonlarda da iyi bir sonuç elde etmek için sakaroz/glikoz oranının doğru belirlenmesi gerektiği görülmektedir.

44 84 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 85 Çizelge 27. Toffe deneme çalışmaları sonucu elde edilen veriler (%25 sakaroz %50 glikoz şurubu) ile elde edilen ürünün yüzeyinin mat olduğu, tatlılık hissinin fazla alındığı görülmüştür (%75 sakaroz) ile bozuk yüzeyli, jele yapısından uzak, sert yapıda bir ürün elde edilmiştir. Pişirme sırasında ürün karıştırılamamış, ürün akışkanlığını yitirmiştir. Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 a) %23 sakaroz ve %69 glikoz şurubu içerikli ürün b) %69 sakaroz %23 glikoz şurubu içerikli ürün c) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün d) %55 sakaroz ve %37 glikoz şurubu içerikli ürün, asitsiz e) %92 sakaroz içerikli ürün, asitsiz f) %46 sakaroz %46 glikoz şurubu içerikli ürün Çizelge 28. Jele şekerleme denemelerinde kullanılan formülasyonlar Kaynak: Bakan ve Ark., 2004) Jele Şekerleme Deneme Üretimi 3 farklı formülasyonla yapılan jele şekerleme çalışmasında kullanılan formülasyonlar Çizelge 28 de ve jele şekerleme üretimi akış şeması Şekil 54 de verilmiştir. Tüm jele şekerleme üretim denemeleri aynı şekilde yürütülmüştür. Öncelikle jelatin eritilmiş, üzerine şeker (formülasyona göre sakaraz ve/veya glikoz şurubu) ve su eklenerek yüksek basınç altında pişirilmiştir. Boya ve aroma eklenerek şekillendirme işlemi yapılmıştır. Kullanılan glikoz şurubunun analitik değerleri EK-1 de verilmiştir (Bakan ve Ark. 2004) Jele Üretimi Duyusal Değerlendirme Sonuçları Analize alınan 3 adet jele türü şekerleme örneğinin duyusal değerlendirmesinde, TS da yer alan duyu özellikleri kriterleri dikkate alınmıştır. Buna göre şeffaflık ve parlaklık kriterleri için sıralama testi; kabuk bağlama, yüzey çatlaması, elastikiyet yumuşaklık, parmakla basılınca eski şeklini koruması, ısırma ve çiğneme kolaylığı, ağza yapışma ise farklılık testi uygulanarak yapılmıştır. Ayrıca panelistlerden en son olarak da tercihlerini belirtmeleri istenmiştir. %50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren, %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren ve sadece sakaroz ile yapılan ürünler değerlendirmeye 10 panelist tarafından alınmıştır. Puanlama testi sonucunda alınan değerler alt ve üst değerleri ile kıyaslanarak sonuçlar belirtilmiştir. 10 tekrar için verilen Çizelge değerleri dir. Çizelge. 30 Jele örneklerindeki şeffaflık sonuçları Çizelge 29 ve Çizelge 30' da sıralama testi ile elde edilen parlaklık ve şeffaflık sonuçlar görülmektedir. Çizelge 29 ve Çizelge 30 incelenecek olursa parlaklık ve şeffaflık açısından %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği en parlak ve şeffaf olanı, sadece sakaroz ile yapılan örnek ise en mat ve parlak olmayan olarak belirlenmiştir. Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Kabuk bağlama ve yüzey çatlaması kriteri açısından %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği, panelistlerin tümü tarafından kabuk bağlaması olmayan olarak; %50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği ise kabuk bağlaması, yüzey çatlaklığı olan ürün olarak belirtilmiştir. İstatistiksel olarak %1 güven aralığında örnek- Üretim denemelerinde kulla- ler arasında kabuk bağlama ve yüzey çatlaması açısından fark vardır. Sadece sakaroz ile yapılan nılan formulasyonlara bağlı örnek, bu kriter kapsamında, sert olmasından ve jele şeker formunda olmamasından dolayı değerolarak üretimde yaşanan so- lendirmeye alınmamıştır (Bakan ve Ark., 2004). runlar ve elde edilen jele şekerleme yapısında gözlenen farklılık aşağıda belirtilmiştir: (%50 sakaroz %25 glikoz şurubu) ile elde edilen ürünün şeffaf, parlak ve istenilen tatta Elastikiyet ve yumuşaklık açısından her iki örnek de elastik ve yumuşak olarak ifade edilmiştir. Sadece sakaroz ile yapılan jele şekerleme örneği yine değerlendirmeye alınmamıştır. Parmak da basılınca eski formunu koruma kriteri açsından %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneğinin şeklini koruduğu; %50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneğinin sonucu ise 7 panelist tarafından şeklini koruyor, 7 panelist tarafından ise şeklini korumuyor olarak ifade Şekil 54. Jele şekerleme akış şeması Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 olduğu görülmüştür. edilmiştir. İstatistiksel olarak şeklini korumadığının ifade edilebilmesi için 10 kişiden 9 kişinin şekli-

45 86 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 87 Çizelge 29. Jele örneklerindeki parlaklık sonuçları ni korumadığını işaretlemesi gerekmektedir. Isırılma ve çiğneme kolaylığı açısından değerlendirmeye alındıklarında, %50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneğinin panelistlerin tümü tarafından kolay ısırıldığı ve çiğnendiği ifade edilmiştir. Fakat %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği 4 panelist tarafından ısırılması ve çiğnenmesi kolay, 6 panelist tara- Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 fından zor olarak belirtilmiştir. Bu nedenden dolayı ısırılması ve çiğnenmesi kolay bir ürün olarak ifade edilemez. Ağza yapışma açısından standart ürün ve glikoz şurubu az olan örnek ağza yapışmayan olarak değerlendirilmiştir. Sadece şeker ile yapılan örnek, sert ve jele şeker formunda olmadığından değerlendirmelere alınmamıştır. Panelistlerden en son olarak bütün bu değerlendirmeler göz önüne alınarak 3 ürün arasında bir tercih yapmaları istenmiştir. Bu durumda %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneğini 8 kişi, %25 sakaroz %5 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneğini ise 2 kişi tercih etmiştir Jelenin Yaşlandırma Testi %50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği ve %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği, oda sıcaklığında (23±2 C) %90 bağıl nem ortamında 1 hafta bekletilerek nemli ortamda göstermiş oldukları davranışlar incelenmiştir. Yaşlandırma öncesi ve sonrası değerler dikkate alındığında; %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneğinin, %50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneğinden daha az su aktivitesine sahip olduğu görülmüştür (Çizelge 31). %50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren 2. formülasyon ile yapılan ürünün yüzeyinin bir haftalık yaşlandırma sonrasında mat ve çatlamış olduğu görülmüş, belirgin kabuklanma ve uzatıp çekildiğinde şeklini koruduğu ancak yüzeyinde daha fazla çatlaklıkların olduğu tespit edilmiştir Jele Şekerleme Örneklerinin Şeker Bileşenleri Farklı sakaroz: Glikoz içeriğine sahip jele şekerleme örneklerinde şeker bileşenlerine (fruktoz, glikoz, sakaroz ve maltoz) bakılmıştır. Elde edilen değerler Çizelge 32 de verilmiştir. Çizelge 32. Jele şekerleme ürünlerin taşıdığı şeker içeriği Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 a) %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği b) % 50 sakaroz % 25 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği Jele Şekerleme Deneme Çalışmaları Sonucu Yukarıda elde edilen veriler ışığında sert şeker örneklerinin beğeni durumlarını gösterir özet bilgiler Çizelge 33 de verilmiştir. Çizelge 33. Jele Şekerleme deneme çalışmaları sonucu elde edilen veriler Çizelge 31.Jele şekerlemelerinin su aktivitesindeki değişimleri a) %25 sakaroz - %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği b) % 50 sakaroz % 25 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği Kaynak: Bakan ve Ark., 2004 Yaşlandırma sonrası ürün davranışları: %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren 1. formülasyon ile yapıları ürünün bir haftalık yaşlandırma sonrasında hafif ele yapıştığı parlak ve şeffaf görünümde olduğu, çiğnemesinin kolay olduğu ve uzatıp çekildiğinde şeklini koruduğu görülmüştür. Kaynak: Bakan ve Ark a) % 50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği b) %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerleme örneği c) %75 sakaroz içeren şekerleme örneği.

46 88 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 89 Jele Şekerleme ile ilgili yapılan çalışmada elde edilen veriler ışığında; Sadece sakaroz kullanılarak, jele şekerleme ürününü yapmak mümkün olmamıştır. En çok beğenilen ürünün %25 sakaroz %50 glikoz şurubu içeren jele şekerlemesi olduğu görülmüştür. Glikoz şurubunun azaltılıp sakaroz miktarının artırıldığı formülasyonda (%50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren) mat görünümlü, yüzeyi çatlak ve beğenilmeyen bir jele şekerlemesinin elde edildiği görülmüştür. Yaşlandırma öncesi ve sonrası su aktivitesi değerleri dikkate alındığında ise sakaroz oranı yüksek olan formülasyon (%50 sakaroz %25 glikoz şurubu içeren) ile elde edilen jele şekerleme örneğinin sakaroz oranı düşük olan formülasyonla (%25 sakaroz %5O glikoz şurubu içeren) üretilen elde edilen jele şekerleme örneğinden daha çok su aktivitesine sahip olduğu görülmüştür. Görüldüğü gibi tek başına sakaroz kullanılarak jele şekerlemesi yapmak mümkün değildir. Sakaroz ve glikozun birlikte kullanıldığı formülasyonlarda iyi bir sonuç elde etmek için sakaroz-glikoz oranının doğru belirlenmesi gerektiği görülmektedir Sonuç ve Tartışma TÜBİTAK tarafından 2004 yılında sakız, sert şeker, toffe ve jele şekerleme üretimi ile ilgili yapılan denemelerde, ideal sakız ve şekerleme üretimi için en uygun formülasyonun yapılabilmesi bir takım çalışmalar yapılmıştır. Bu denemelerde esas olarak sakaroz ve glikoz şurupları kullanılmıştır. Sakaroz ve glikoz şuruplarının şekerleme üretim teknolojisinde, şekerlemeye istenen niteliğin kazandırılmasında en önemli husus, şekerin kristalleşme durumunun kontrolu ve şeker-su oranının ayarlanmasıdır. Şekerlemelerin birbirinden farklılığının başlıca nedeni, suyun uçurulması amacıyla şekerlemelerin değişik şekilde pişirilmeleri ile kristal oluşumunun kontrolü ve kristalleşmenin engellenmesidir. Literatür bilgilerinin ışığında endüstriyel anlamda sakız, sert şeker, toffe ve jele şekerleme üretiminde; Tek başına sakaroz veya tek başına glikoz şurubu kullanılarak istenilen özelliklerde şekerleme üretiminin yapılamadığı, İstenen yapıyı oluşturmada kristalisazyon kontrolü, görüntü, esmerleşme, reaksiyonunun kontrolü, su aktivite dengesinin sağlanarak raf ömrünün korunması ve/veya uzatılması gibi fonksiyonel özelliklerin önemli olduğu ve bunların ancak glikoz şuruplarının değişik oranlarda kullanılarak sağlanabileceği, Dolayısı ile ilgili ürünlerde yapıyı oluşturmak için yukarıda belirtilen fonksiyonel özelliklere sahip glikoz şuruplarının formülasyonlarda yer alarak sakaroz ile birlikte belirli oranlarda kullanılması gerektiği belirlenmiştir. Özet Karbonhidratlar, şeker ve nişasta şeklinde; insan, hayvan ve mikroorganizma diyetinde kalori alımı için gerekli maddelerdir. Karbonhidratlar fotosentez yapan bitkilerce CO2 ve H2O dan sentezlenmektedir. Karbonhidratlar, proteinler için koruyucu etkiye sahiptirler. Doğada en yaygın olarak bulunan monosakkarit, bir aldoheksoz olan D-glikozdur ve doğada yaygın olarak görülen diğer karbonhidratlar D-glikozun türevleridir. Monosakkaritler genelde iki şekilde sınıflandırılırlar: Birincisi ihtiva ettikleri aktif gruplarına göre; bu sınıflandırma da aldehit ihtiva edenler (Aldozlar) ve keton ihtiva edenler (Ketozlar) olmak üzere iki sınıfa ayrılır. İkinci olarak da monosakkaritler karbon zincirinin uzunluğuna göre; en basit gliseraldehit ve dihidroksi asetondan başlamak üzere Triozlar (3 C lu), Tetrozlar (4 C lu), Pentozlar (5 C lu) ve Heksozlar (6 C lu) şeklinde sınıflandırılırlar. Doğada yaygın olarak bulunan D-aldoz şekerler Monosakkaritler sıcak şartlarda seyreltik mineral asit çözeltileri içerisinde kararlıdır. Bu nedenle polisakkaritlerin hidrolizi sonucunda oluşan monosakkaritler bozunmadan kalırlar. Monosakkarit Türevleri ise Glikozitler, N-Glikozilaminler (N-Glikositler), O-Açil Türevleri, O- Metil Türevleri, Osazonlar Şeker Alkoller Şeker Asitler dir. Disakkaritler iki monosakkarit biriminin glikozidik bağlanması ve aradan bir molekül suyun çıkması ile oluşur. Doğada en yaygın olan disakkaritler maltoz, laktoz ve sakarozdur. Seyreltik mineral asitlerle veya enzimlerle hidroliz olunca iki molekül monosakkarit oluştururlar. Maltoz, laktoz, sakaroz, trehaloz başlıca disakkaritlerdir. Maltoz, amilazın nişasta molekülüne etkisi sonucu oluşan ve iki D-glukoz içeren bir ara ürünüdür. Maltoz, O- α-d-glukopiranozil (1-->4)- α-d-glukopiranozdur. Yani bir D-glukozun 4. Karbonundaki hidroksil grubu ile glikozidik bağ oluşturmuştur. Laktoz (O- β -D-galaktopiranozil (1-->4)- β -D-glukopiranoz); doğada doğal olarak yalnız sütte bulunur. Hidrolizi ile D-galaktoz ve D-glukoz verir. Sakaroz, günlük yaşantımızda normal olarak kullandığımız beyaz çay şekeri veya diğer bir deyimle sofra şekeridir. Sakarozun diğer pek çok disakkarit ve oligosakkaritin aksine serbest anomerik karbonu yoktur. Bu nedenle sakaroz mutarotasyona uğramaz, fenilhidrazin ile osazonlar oluşturmaz ve indirgen şeker özelliği göstermez. Diğer disakkaritlere oranla çok daha kolay hidroliz olur. Şeker pancarında bulunan rafinoz, şeker üretimi esnasında %1-2 oranında melasa geçmektedir. İstenmeyen bir maddedir. Hayvan yemi olarak kullanılabilir. Diğer yüksek yapılı bazı bitkilerde de bulunur. Diğer önemli trisakkarit ise melezitoz ve maltotriozdur.

47 90 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 91 Bir polisakkaritin iki önemli türü, glukoz birimlerinden oluşan ve bitkilerde depo polisakkariti olan 3. Karbonhidrat ihtiva etmeyen veya iz miktarda içeren gıdalar (Tereyağı, margarin, çeşitli hayvannişasta ve hayvan polisakkariti olan glikojendir. Bunlar hücreden, çeşitli ekstraksiyon yöntemi ile sal ve bitkisel yağlar, alkollü içecekler vs.). ekstrakte edilebilir. NBŞ ve MISIR ŞURUBU Nişasta, yüksek bitkilerin en önemli depo polisakkariti olup amiloz ve amilopektin olmak üzere Dünyada sakarozdan sonra ikinci büyük paya sahip tatlandırıcı türü; mısır, buğday, tapyoka, piiki ana birimden oluşmaktadır. Amiloz D-glukozun α-1,4 glikozidik bağları düz zincir halinde bağ- rinç, patates gibi nişasta içeren bitkilerden elde edilen NBŞ dir. NBŞ ler, söz konusu bitkilerden izolanmış, bir ucu indirgen olan glukoz polimeridir. Bir nişasta molekülünün %10-20 si amiloz, %80- le edilen nişastadan elde edilen, doğal ve temel olarak glukoz ve/veya izoglukoz (fruktoz) içeren şe- 90 ı ise amilopektindir. Amiloza poliglukoz veya polimaltoz gözüyle de bakılabilir. kerlerdir. Nişasta, hidrolizi ile önce dekstrin birimlerine daha sonra maltoza, son olarak da glukoz ünitelerine parçalanır. Hayvan ve insanın sindirim sisteminde (tükürük ve pankreas sıvısında) bulunan α-amilaz enzimi, amilozu, amiloz zincirinin şansa bağlı olarak α-1,4 bağlarına etki ederek maltoz ve glukoz karışımına hidroliz eder. Hayvanlarda karbonhidratların esas depolama formu olan polisakkarit glikojendir. Karaciğer ve kaslarda oldukça fazla miktarda depolanır. Glikojenin temel kimyasal yapısı amilopektine benzer, ancak dallanma daha fazladır. Genelde 8-10 glukoz biriminden sonra bir dallanma görülür. Dekstran D-glukoz ünitelerinden meydana gelmiş diğer bir dallanmış polisakkaritdir. Ana iskeleti, α-1,4 glikozidik bağlanma değildir. Maya ve bakterilerde depo polisakkariti olarak bulunan dektran, değişik türlerde 1-->2, 1-->3, 1-->4, veya 1-->6 bağlanmaları gösterir. Dektran oldukça vizkoz, sünebilen bir yapı gösterir. Selüloz, bitkilerin hücre duvarlarında bulunup, organizmanın temel yapısını oluşturmaktadır. Nişastanın aksine selülozun α-1,4 bağları asit hidrolizine karşı çok dayanıklıdır. Ancak kuvvetli mineral asitler, selülozu D-glukoz birimlerine parçalar. Selülozun α-1,4 bağları insan ve gelişmiş hayvanların sindirim sisteminde bulunan glikosidaz enzimleri tarafından parçalanmaz. Bitkilerde doğal olarak bulunan diğer yapısal polisakkaritlerden hemiselüloz ve pektinin yapısı selülozdan tamamen farklıdır. Hemiselüloz D-ksiloz birimlerin α-1,4 bağlanması ile oluşmuş bir homopolisakkarittir. Kimyasal olarak, pektinler D-galaktronik asidin linear polimerleridir. Glikozidik bağlanma α-(1-- >4) bağlantısıdır. Pektik maddelerin moleküler ağırlığı arasında değişebilmektedir. Karbonhidratlarca en zengin gıdalar tahıl ve tahıl ürünleri, kuru baklagiller, kurutulmuş meyveler, bal, pekmez, reçel, ve tahin helvası gibi tatlılardır. NBŞ sanayisinin ana ürünleri, doğal ve modifiye nişastalar ile glukoz ve fruktoz şuruplarından oluşmaktadır. Sektör genel olarak, ilgili sanayi kollarına sanayi ara ham maddesi üreterek hizmet vermektedir. Nişasta ve NBŞ sektörü, ana ham madde olarak mısır kullanmaktadır. Nişastanın hidrolizi ile ilk elde edilen ürün, glukoz şurubudur. Glukozun izomerizasyon işlemi ile izoglukoz olarak bilinen fruktoz şurupları elde edilmektedir. Ülkemizde NBŞ üretiminde sadece mısır kullanılmaktadır. Esas olarak glukoz ve fruktoz şurupları karışımları olarak tanımlanabilecek olan, sadece mısırdan değil bir glukoz polimeri olan nişasta içeren buğday, patates, pirinç, tapyoka gibi bitkilerden de elde edilmekte, inulin şurubu olarak bilinen yüksek fruktozlu şuruplar ise fruktoz polimeri içeren hindiba gibi bitkilerden elde edilmektedir. Sakarozun hidrolizi ile elde edilen invert şeker şurupları da izoglukoza yakın bir özellik göstermektedir. Mısır şekeri birçok alanda (sakız, şekerlemeler, çeşitli içecekler vb.) sağladığı katma değer ve kullanım avantajlarından ötürü pancar şekerinin muadili olmayıp kendine özgü kullanım alanına sa- hiptir. Mısırdan elde dilen fruktoz şurupları HFCS (High Fructose Corn Syrup - Yüksek Fruktozlu Mısır Şurubu); mısır, buğday, tapyoka gibi kökenine bakılmasızın üretilen tüm yüksek fruktozlu şuruplar HFS (High Fructose Syrup- Yüksek Fruktozlu Şurup), fruktoz polimerlerinden elde edilen yüksek fruktozlu şuruplar da inülin şurubu adıyla bilinmektedir. Ülkemizde glukoz ve izoglukoz olmak üzere iki temel türü üretilen mısır şekeri, genelde sıvı olarak satışa sunulan ve gıda sanayisinde ham madde olarak kullanılan ürünlerdir. Mısır şekerinin, kul- lanım fonksiyonları bakımından bazı farkları bulunmaktadır. Bunlar; Tamamen doğal ortamda mısırdan elde edilen nişastanın, enzimatik olarak sıvılaştırılması ile el- de edilen bir monosakkarit olan glukoz, gıda formülasyonunda sakaroz ile birlikte kullanıldığında, yarattıkları sinerjistik etki ile gıdada kaliteyi geliştirici avantajlar sağlamaktadır. Gıdalar karbonhidrat içeriğine göre üç grup altında toplanabilirler: Glukoz şurubu klasik pancar şekerinin yerini tutmaz. Hem daha az tatlıdır hem de kalorisi düşüktür. Bu nedenle alternatif şekerler ev tüketiminde değil, daha çok gıda endüstrisinde 1. Karbonhidratça zengin gıdalar (Bal, şeker, çeşitli şekerleme ve çikolatalar, tahin helvası, üzüm kullanılmaktadır. pekmezi, pestil vs.). 2. Karbonhidratça fakir gıdalar (Çeşitli taze sebze ve meyveler, çeşitli et ürünleri, yumurta, karaci- Şekerlemelerde glukoz şurupları kullanımının temel amaçları; viskozite sağlamak, lezzeti geliştirmek, doku ğer, meyve suları vs.). ve nem tutucu özellik kazandırmak, tatlılık vermek ve renk kaybına direnci arttırmak olarak sıralanmaktadır.

48 92 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 93 Glikoz şurubunun en önemli kullanım alanı gazlı içecek sektörüdür. Fruktoz, pancar şekeri olan sakaroz yerine ikame edilmektedir. Bu sebeple de ülkemizde olduğu gibi AB de de kotaya tabi olarak üretilmektedir. Mısır şurupları, nişastanın kimyasal ve enzimatik yollarla parçalanması yani hidrolizi ile üretilir. Nişastanın kendini oluşturan şekerlere parçalanması olayları Nişastanın Konversiyonu veya Nişastanın hidrolizi olarak isimlendirilmektedir. İnvert şeker, sakarozun enzim veya asitle parçalanarak glukoz ve fruktoza indirgenmesinden elde edilen üründür. Bunun için az miktarda asitli bir sakaroz şurubunun (limon suyu gibi) ısıtılması sonucu hidrolizi ile oluşan eşit molar konsantrasyonlarda D-glikoz ve D-fruktoz oluşur. İnvert Şeker Çözeltisi, hidroliz yöntemi ile kısmen indirgenmiş ve invert şeker kısmı fazla olan sulu sakaroz çözeltisidir. İnvert Şeker Şurubu, hidroliz yöntemi ile kısmen indirgenmiş, invert şeker miktarı kuru maddede % 50 m/m nin üzerinde olan sulu sakaroz çözeltisidir. Glukoz, meyve şekeri veya kan şekeri olarak bilinen 6 karbonlu bir monosakkarittir. Birçok bitkide ve ayrıca kanda bulunan bir şekerdir. Vücut için temel enerji kaynağıdır. Beyin ve sinir dokularının esas enerji kaynağıdır. Sakarozdan daha az tatlıdır. Mısır Şekerinin Kullanım Alanları: Fruktoz (Levüloz, Meyve Şekeri), meyve ve balda bulunan ve tatlılık oranı sakaroza göre (sakaroz Sert Şekerlemeler 100 kabul edilirse) 173 olan bir monosakkarittir. Mono ve disakkaritler içinde en tatlı olanıdır. Mey- Yumuşak Şekerlemeler velerin, bal ve pekmezin yapısında bulunur. Fruktoz ince bağırsaklardan kolaylaştırıcı difüzyonla Jele ve Benzeri Şekerlemeler emilir. Bu nedenle emilimi daha yavaştır. Fondanlar Marshmallow Glikoz şurupları, glikoz şekerinin ve diğer yüksek molekül ağırlıklı dekstrin ve sakaritlerin bir ka- Nugat rışımı olan berrak, renksiz ve kıvamlı yapıda besleyici şuruplardır. Türk Gıda Kodeksi Şeker Tebliği' Sakız ne göre glikoz şurubu, "nişastadan veya nişasta ve dekstroz eşdeğer miktarı en az %20 m/m olan Helva inülinden elde edilen sakarit konsantreleri" olarak tanımlanmaktadır. Reçel ve Marmelatlar Unlu Ürünler Avrupa Birliği ve Codex Alimentarius Komisyonuna (CAC) göre glikoz şurubu, nişastadan elde Dondurma edilmiş besleyici sakkaritlerin saflaştırılmış sulu çözeltisi olarak tanımlanmaktadır. Türk Standartla- Alkolsüz İçecekler rı Enstitüsü nün Yenilebilir Glikoz Şurubu standardına ( TS ) göre glikoz şurubu, nişastadan elde edilen saflaştırılmış ve besin değeri olan sakkaritler ihtiva eden, derişik halde sıvı veya ka- tı formda bulunan bir mamuldür. Aynı standartta yenilebilir sıvı glikoz şurubu, sıvı ve katı olarak iki çeşide ayrılmaktadır. MISIR ŞEKERİNİN GIDA ENDÜSTRİSİNDE KULLANIMI Şekerlemelerin cinsine bağlı olarak istenen kalite özellikleri; ürünün çok sert olmaması, doku ve çözünürlüğünün damak tadına uygun olması, uygun şekilde tatlılığıdır. Yüksek besin değerine sahip, saflaştırılmış sıvı şuruplar olarak da bilinen bu doğal tatlandırıcılar, gıda sektöründen kullanıldıkları yerlere göre büyük talep görmektedir. Glukoz ve fruktoz şurupları, reçel, marmelat, bisküvi ve kekler ile dondurma üretiminde birlikte kullanılırken; şekerleme, sakız, baklava, helva, lokum, ketçap ve bira üretiminde glukoz şurubu; şekerlemelerde ayrıca nem tutucu olarak %1 oranında fruktoz şurubu kullanılır, meşrubat ve meyve suyu üretiminde ise fruktoz şurupları kullanılmaktadır. Mısır şekerleri, mısırdan elde edilmektedir. Dünyada en yaygın olarak kullanılan sakaroz şeker üretimi 2008/2009 üretim yılında 143 milyon tondur. Glikoz şurubu, gıda formülasyonunda sakaroz ile birlikte kullanılarak yarattıkları sinerjistik etki ile kaliteyi geliştirici avantajlar sağlamaktadır. Fruktoz şurubu, tamamen doğal ortamda mısır nişastasının önce glikoza, sonra da bu glikozun enzimatik izomerizasyonu ile elde edilen bir monosakkarit şekerdir. Glukoz miktarı en fazla %0,5 m/m, fruktoz miktarı en az %98 m/m olan saflaştırılmış ve kristallendirilmiş D-fruktoz dur. Ülkemizde ve AB mevzuatında fruktoz şuruplarının tanımı yer almamaktadır. FDA (2000)'ya göre fruktoz şurupları; %42 veya %55 fruktoz içeren tatlı, besleyici sakarit karışımı olup, mısır nişastasının glikozunun glikoz izomeraz enzimi kullanılarak fruktoza dönüştürülmesi ile elde edilen bir üründür. Ayrıca %90 fruktoz içeren üçüncü bir tip de bulunmakta olup, dünyada sınırlı kullanıma sahiptir. Şekerin %79,73 ü şeker kamışından (115 milyon ton) %20,27 si şeker pancarından (29 milyon ton) üretilmektedir. Ülkemizde, içinde bulunduğu iklim kuşağından dolayı pancardan şeker üretimi yapılmaktadır. Dünyada sakaroz şekeri üretimine bakıldığında, pancar ile kamıştan şeker üretimi arasında da önemli maliyet farkı ortaya çıkmaktadır. Dünyada şeker pancarından en fazla üretim AB ülkelerinde yapılmaktadır. AB ülkelerinde 20,2 milyon ton olan şeker üretimi yeni şeker reformu sonucunda 13,4 milyon tona düşmüştür. 36% lık fiyat indirimi, üretimi 2009/10 döneminde milyon to- na düşürecek ve AB net ithalatçı konumuna gelecektir. Glikoz polimeri olan nişastanın hidroliz sonucu D-glikoza parçalanabilmesi, nişasta türevli tatlandırıcı endüstrisinin doğmasına neden olmuştur.

49 94 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekeri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 95 Türkiye de mısır şekeri üretimi, teknolojik üstünlük, kullanım kolaylığı, hijyenik avantaj, daha ucuz fiyat gibi unsurlardan dolayı piyasada kabul görürken; kota uygulamasından dolayı sınırlı ve sabit kalmaktadır. İç piyasada, ithal ürün olarak AB ülkelerinden getirilen nişastalarla teknolojik olarak rekabet gücü bulunmaktadır. İç ve dış piyasaya dönük üretim yapan 5 şirketin faaliyet gösterdiği Nişasta ve NBŞ sektöründe üretimin %30 unu nişastalar, yüzde 70 ini ise mısır şekeri oluşturuyor yılında dünya beyaz şeker fiyatı 485$/ton dünya HFCS fiyatı $/ton dur. AB reform öncesi fiyatları $/ton, AB reform sonrası fiyatları $/ton dur. Türkiye fiyatı ise 1360 $/ton dur. Ekonomik değerlendirmede, mısır şekerinin, pancar şekeri üzerinde, bir avantaja sahip olduğu açıktır. Bu özelliklerinden dolayı, gıda sanayi için mısır şekeri kullanmak, teknolojik bir zorunluluk tur. Ayrıca el değmeden elde edilmesi ve sürekli aynı kaliteyi sağlaması nedeniyle de, halk sağlığı açısından da, gıda güvenliğinin en üst seviyede olmasını sağlayan bir ham maddelerdir. Gıda sanayisinde şekerli ürünler alt sektöründe, sakaroz ile birlikte kullanımları, yarattıkları sinerjik etki ile kaliteyi geliştirici avantajlar sağlamaktadır. Dünyada şeker fiyatlarının en yüksek olduğu ülkeler arasında Türkiye de yer almaktadır. Şekerleme üretiminde ürüne özgü tekstürün oluşabilmesi, özellikle şekerlemenin önemli bileşeni olan şekerin işleme şekline ve bileşimine bağlıdır. Şekerlemeye istenen niteliğin kazandırılmasında en önemli konu şekerin kristalleşme durumunun kontrolü ve şeker su oranının ayarlanmasıdır. Şekerleme sektöründe yaygın olarak kullanılan glikoz şuruplarının kullanım amaçları şu şekilde özetlenebilir: Ürüne tatlılık vermek, Kumsu yapının (tanelenmenin) oluşmasını kontrol etmek, Dokunun iyileştirilmesi ve raf ömrünün korunumunun/artmasını sağlamak, Sakarozun kristalisazyonunu önlemek veya geciktirmek, Nemi korumak ve ürüne hacim kazandırmak. Pancar şekeri olarak bilinen şeker, katı formda pazara sunulan kristalize saf sakarozdur. Kristal haldeki şeker, bazı sanayi dallarının gereksinimine bağlı olarak sudaki çözeltisi veya invert şeker çözeltisi veya şurubu halinde sıvı formda, sıvı şeker olarak pazarlanabilmektedir. Ancak sıvı şekerin, kristal şeker elde edildikten sonra ikinci bir işlemle elde edilmesi sonucu, maliyeti kristal şekerin üzerinde olmaktadır. Sakarozun kristal hali, en yaygın ve direkt tüketim olarak sofra şekeri ve her türlü şekerli mamul üretiminde, sıvı formları ise şekerin suda çözülerek kullanılmasını gerektiren gıda sanayisinde (baklava, helva, içecek vb.) kullanılmaktadır. Pancar şekeri ile karşılaştırıldığında mısır şekeri yüksek kaliteli ürünlerdir ve birçok gıda sanayisinde tüketilmektedir. Ancak mısır şekeri her alanda şeker pancarının yerine geçemez. Pancar şekeri, perakende gibi bazı pazarlar tarafından her zaman tercih edilecektir. Şekerleme, bisküvi, çikolata, sakız, meyve suyu vb. gibi gıda sektörlerinde pancar şekeri ve mısır şekeri birbirlerini tamamlayıcı ürünler olarak bir arada kullanılmaktadır. Ülkemizde glukoz ve izoglukoz olmak üzere iki temel türü üretilen mısır şekeri, genelde sıvı olarak satışa sunulan ve gıda sanayisinde ham madde olarak kullanılan ürünlerdir. Mısır şekerinin, kullanım fonksiyonları bakımından farkları bulunmaktadır. Mısır şekerinin kullanımı, Türk gıda sanayisinin yüksek kaliteli ürünler üretmesinde ve ihracat pazarlarında daha fazla rekabet etme şansına sahip olmasında önemli katkı sağlayacaktır.

50 96 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekerleri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 97 EK-1 Mısır Şekerlerinin Analitik Verileri A. Jele şekerleme ve sakız deneme çalışmalarında kullanılan glikoz şurubunun analitik verileri. EK-2 Duyusal değerlendirmede kullanılan çizelge %5 düzeyinde önemli olan sıra toplamı (sıralanmış örneklerde işlem sayısı) Dekstroz eşdeğeri (DE) Briks (20C) Refraktif İndeks ph Değeri 5.5 Ortalama Karbonhidrat komposizyonu (kuru madde üzerinden) Dekstroz %17.0 Maltoz %13.0 Maltotrioz %12.0 Yüksek Şekerler %58.0 B. Toffe ve sert şeker deneme çalışmalarında kullanılan glikoz şurubunun analitik verileri Dekstroz eşdeğeri (DE) Briks (20 C) Refraktif İndeks(20 C) ph Ortalama Karbonhidrat komposizyonu (kuru madde üzerinden) Dekstroz %3 Maltoz %50 Maltotrioz %20 Yüksek Şekerler %27 izelge Kar l

51 98 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekerleri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı 99 KAYNAKLAR 1. Aksoy M. A., John C. Beghin, (2005). "Sugar Policies: An Opportunity for Change". Global Agricultural Trade and Developing Countries. World Bank Publications. p. 146,153. ISBN Altan A., (1989), Özel Gıdalar Teknolojisi, Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Ders Kitabı sayfa: Altuğ T. (1993), Duyusal Test Teknikleri, Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Ders Kitapları Yayın No: 18. L. Baskı, İzmir Sayfa Altschul, A.M Low Calorie Foods Handbook. George Town University Press, N. Y. 5. Artık; N Gıda Biyokimyası, Karbonhidratlar. Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Müh.Bölümü. Ders Notları. 82 sayfa. Ankara 6. Andre R.Peter de C, 1993, The Incredible BulkStarch Derived Sweetteners Confectionery Production. Vol.29, No:10 s: Anonymous Applicatian of Glucose Syrups and Derivatives in Confectionery. Food Trade Reviews 61 (12): Anonymous New Applications Expand HFCS Markets in Crense Demand and Tighten Supplies. Food Product Development. 13 (12): Anonymous., An Introduction to the Role of Glucose Syrups In Sugar Confectionery. Confectionery Production 52 (6): Anonymous Multifunctional Sweeteners. Baking and Snack. 15 (4): Anonymous Corn Refining, the Process, the Products. Corn Refiners Association Inc., 12. Anonymus, A High Protein, High Fat, Carbohydrate Free Diet Reduces Energy Intake, Hepatic Lipogenesis, and Adiposity in Rats Pichon et al. 136 (5): 1256 Journal of Nutrition Food and Nutrition Board (2002/2005). Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids. Washington, DC: The National Academies Press. Page 769. ISBN Anonymus, University of Maryland (press release) UM. Study Not Enough Evidence to Indict High Fructose Corn Syrup in Obesity Accessed Anonymus, High Fructose Corn Syrup: Just Another Sugar CBC News, November Anonymus, Agriculture and Agri Food Canada: The Canadian Soft Drink Industry "Glucose Fructose is a Generic Term for High Fructose Corn Syrup or HFCS"Accessed November Bakan A., Bahar B., Bahar M., Özay G. 2004, Glikoz Şuruplarının Teknik Tamamlayıcı Olarak Zorunlu Kullanıldığı Gıda Ürünlerinin Belirlenmesi, TÜBİTAK MAM, Gıda Bilimi ve Teknolojisi Araştırma Enstitüsü, Gebze Kocaeli, 52 Sayfa. 17. Berg, Jeremy M Biochemistry. Sixth Ed. New York: W.H. Freeman Bray, George A.; Samara Joy Nielsen and Barry M. Popkin (2004). "Consumption of High Fructose Corn Syrup in Beverages May Play a Role in the Epidemic of Obesity". American Journal of Clinical Nutrition 79 (4): PMID Cemeroğlu B. ve Acar J., (1986).Meyve ve Sebze İşleme Teknolojisi, Gıda Teknolojisi Derneği; Yayın No: 656 sayfa 20. Curley, L.P. ve Hoseney, R.C Effect of Sweeteners on Cookie Quality. Cereal Chem. 61 (4): Çakmak E., Akder A.H., Levent H., Karaosmanoğlu F., 2008 Türkiye de Tarım ve Gıda: Gelişmeler, Politikalar ve Öneriler Bölüm:6. Şeker, Sayfa:102124, Yayın No:TUSİAD/T/200805/49 İstanbul 22. Diedzic, S.Z. ve Kearsley, M. W Physicochemical Properies Glucose Syrups In: S.Z. Dziedzic ve M.W. Kearsley (eds), "Glucose Syrups Science and Technology". Elsevier Appl. Sci. Publ. London. 23. Fogarty, W.M. ve Kelly, CT Microbial Enzymes and Biotechnology, 2nd Ed. Elsevier Applied Sci., N.Y. 24. Gerdes. D.L., Burns, E.E. ve Harrow, L.S Some Effects of Gelling Agents and Sweetness on High and Low Sugar Content of Carbohydrate Gels. Lebesm. Wiss.U Technol. 20:

52 100 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekerleri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Hanover, L.M Functionality of corn C1 EriveC1 Sweeteneer in Formulated foods. 39. Jellinek, G., Sensory Evaluation of Food Theory and Practice, Ellis Horwoord Ltd., In: Charalambous, G. ve G. Inglett (ecls), "Chemistry of Foods and Beverages: Recent Sayfa Developements". Academic Press, New York. 40. Johnson, J.M., Harris, C.H., ve Barbeau, W. E Effects of HFCS,Replacement for 26. Hanover, L.M., White J.S., 1993 Manufacturing, composition and applications of fructose. Sucrose on Browning, Starch Gelatinization and Sensory Characteristics of Cakes. Cereal Chem. Am. J. Cl. Nwt. 58: S 66 (3): Hebeda, R.E Corn Sweeteners ln: Watson. S.A ve Ramstad. P.E. (eds) "Corn 41. Johnson, L.A Corn: Production, Processing, and Utilization n: Lorenz, KJ. ve Chemistry and Technology". AACC, Inc. St. Paul, MN. Kulp, K. (ecis). "Handbook of Cereal Science and Technology". Marcel Dekker. lnc. NewYork. 28. Hobbs, L Corn Syrups. Cereal Foods World. 31 (12): , Jorgensen, O.B., Karlsen, L.G., Nielsen, N.B., Pedersen. S., ve Rugh, S A New 29. Howling,D Introduction: Glucose Syrups Past, Present, and Future. 17. Impobilized Glucose Isomerase with High Productivity Produced by a Train of Streptomyces In: S.Z. Dziedzic ve M. W. Kearsley (eds). "Glucose Syrups: Science and Technology", Elsevier murinus. Starch. 40 (8): Appl. Sci. Publ. London. 43. Junk, WR. ve Pancoast, ll.m, Handbook of Sugars for Processors Chemist and 30. Howling, D Glucose Syrup: Production. Properties, and Applications In: Technologists. The AVI Publ. Co., Ine, Westport, CN. Schenck, EW. ve R.E. Hebeda (Eds). "Starch Hydrolysis Products: Worldwide Technology, Production, and Applications". VCH Publ. Inc. New York. 44. Kramer, A., Kahan, G., Cooper, D. and Papavasilian. A. (1974 ). A Nonparametric Ranking; Method for the Statistical Evaluatian of Sensory Data. Chemical Senses and Flavor.1: Henry, E.R High Fructose Corn Syrup: New Sweetener for the Baker. Baker's Digest. 45. Kearsley, M.W. ve Birch, G.G e Chemistry and Metabolism of Starch Based 50(2): 25. Sweeteners. Food Chernistry, 16: Horn, E.H Corn Sweeteners: Functional Properties. Cereal Foods World. 46. Knorr, D Modern Process Technology of HFCS. Food Biotechnology Dept. Of Food 26 (5): Science, University of Delaware, U.S.A. 33. Inglett, G.E Sweeteners. The AVI Publ. Co.. Westport, Connecticut. 47. Kulp, K., Lorenz, J.K. ve Stone, M. : Functionality of Carbohydrate Ingredients in 34. Jackson, E.B The Influence of Glucose Syrups and other Carbohydrates on Physical Bakery products. Food Technology. 45(3): 136, Properties and Shelf life of Caramels, Toffees, and Fudge. Confectionery Production, Labuza T.P., (1985). An Integrated Approach to Food Chemistry Ilustrative Cases. In Food (4): Chemistry, O R. Fennema (Ed.), Marcel Dekket Inc. New York. Chap Jackson, E.B Influence of Dextrose and Starch on Texture of Marshmallow and Similar 49. Labuza T.P., (1984). Moisture Sorption: Practical Aspects of Isotherm Measurement and Use. Aerated Confeetions. Confectionery Production, 39 (6): American Association of Cereal Chemists, St Paul, 36. Jackson, E.B Glucose Syrups a Blueprint for Improved Confectionery. Confectionery Minnesota total page :150 Production, 56 (2): Larmond, E. (1977). Laboratory Methods for Sensory Evaluation of Food. Research Branch 37. Jackson, E.B Syrups Trics. Food Processing 60 (4): Canada Department of Agriculture Publication., pp: Jackson, E.B., Sugar Confectionary Manifacture, Academic Professional

53 102 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu Karbonhidratlar, Mısır Şekerleri ve Gıda Endüstrisinde Kullanımı Lawless, H.T and Heymann, H. (1998), Sensory Evaluation Of Food Principles and Compounds and Flavor of Yogurt. J. of Dairy Sci. 70 (9): Practices. Chapman&Hall., pp: Minifie, Bemard W., Chocolate, Cocoa and Confectionary:Science and Technology, Part II 52. LiahLoh, R.H.P Physiological Aspects of Glucose Syrups and Related Confectionary: Ingredients and Processes, 3rd edition. AVI Book Published, (1989), Total Pages: Carbohydrates In: Dzieclzic, S.Z. ve M.W Kearsley (ecıs), "Glucose Syrups: Scince and 904 (between ) Technology", Applied Sci. PubI. Ltd., Essex, England. 65. Nabors, L.O. ve Gelardi, CR Alternative Sweeteners, 2nd Ed. Marcel Dekker, lnc., 53. Limerick, G Glucose Syrups. Food Review 19 (6): 33. N.Y. 54. Lloyd, N.E. ve Nelson, WJ Glucose and Fructose Containing Sweenteners From 66. Palmer, T.J Glucose Syrups in Food and Drink. Process Biochem. Srarch In: Whistler, R.L., BeMiller, J,N., ve Pacshall, E.F (cds) "Starch Chemistry and 10 (10): Technology", 2 nd. ed. 67. Pigman, Ward; Horton, D. (1972). "Chapter 1: Stereochemistry of the Monosaccharides". in 55. Lorenz, J.K. ve Kulp, K Handbook of Cereal Science and Technology. Marcel Dekker, Pigman and Horton. The Carbohydrates: Chemistry and Biochemistry Vol 1A (2nd ed. ed.). San Inc., N.Y. Diego: Academic Press. pp Lyon, D.H., Francombe, M.A., Hasdell, T.A and Lawson. K. (1992), Guidelines for Sensory 68. Pomeranz, Y Functional Properties of Foods. Academic Press Inc., Analysis in Food Product Development and Quality Control. Chapman &Hall. UK, pp: 128. Orlando, Florida. 536 s. 57. Marshall et al. (1957). "Enzymatic Conversion of D-Glucose to D-Fructose". Science Posta, L.M., Mackie, O.B and Larmond, A Laboratory Methods for Sensory Analysis of Food. (3249): 648. doi: /science PMID Research Branch Canada Department of Agriculture Publication pp90 (1991). 58. Maton, Hopkins J., McLaughlin C.W., Johnson S., Warner Q.M., LaHart D., Wright J.D. 70. Pyler, E.J Baking Science and Technology. 3rd Ed.. (1993). Human Biology and Health. Englewood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice Hall. pp. Vol i. Sosland Publ. Co.. Merriam, Kansas ISBN Rapaille, A. ve Cock, B Functionality and use of Bulk Swetteners in Food and Drink. 59. Matthews, C. E.; K. E. Van Holde; K. G. Ahern (1999) Biochemistry. 3rd Edition. Benjamin Food Technology International Europe, Cummings. ISBN Reeder, C.F Light Foods Appease Weight Conscious Americans. 60. Matz, S.A Ingredients for Bakers. Pan Tech International.MeAlien. TX. Food Product Development., 12 (3): 35-36, McCullough, M.A.P., Johnson, J.M., ve Philips,.J.A HFCS Replacement for Sucrose In 73. Reichelt, J.R Starch. In: "Industrial Enzymology: The Application of Enzymes in the Shortened Cakes. J. Of Food Sci. 51 (2): Industry". The Nature Press,Inc., N. Y. 62. McDonald, M Use of Glucose Syrups in the Food Industry In: S.Z. Dziedzic 74. Smith, D.E. ve Wittenger, S.A Effect of Sweeteners and Stabilizers on Structure of ice ve iyi. W. Kearsley (eds), "Glucose Syrups: Science and Technology", Elsevier Appl. Sci. Publ. Cream Mix as Determined by Acoustic Methods. 1. of Food Proc. and Preserv, (10): London. Washington, D.C. 63. McGregor. J. V. ve White, H.C Effect of Corn Sweetners on Major Volatile 75. Tegge, G Glucose Syrupsthe Raw Material In: S.Z Dziedzic ve M. W Kearsley

54 104 Türkiye Gıda ve İçecek Sanayii Dernekleri Federasyonu (ecis), "Glucose Syrups: Science and Technology", Elsevier Appl. Sci. Publ. London. 76. Tjuradi, P. ve Hartel, R. W Corn Syrup Oligosaccharide Effects on Sucrose Crystallization. J. Food Science 60 (6): Türk Gıda Kodeksi. Sakız Tebliği (99/4) 78. Türk Gıda Kodeksi Şeker Tebliği (2006/40) 79. TSE Jöle Şekerleme, Türk Standartları Enstitüsü, Nisan TSE 2066 Glikoz Şurupları Sanayide Kullanılan, Türk Standartları Enstitüsü, Mart Yıldız M., Akgül A., Argun G. ve Yakupoğlu D., 2001, Farklı İşlem Parametrelerinin (pişirme sıcaklığı, Asit ve Aroma Konsantrasyonları) Sert Şekerlerin Raf Ömrüne Etkilerinin Belirlenmesi, Gıda Teknolojileri, Yıl 5, Sayı 6, S: White JS Fructose Syrup: Production, Properties and Applications, in FW Schenck & RE Hebeda, Eds, Starch Hydrolysis Products - Worldwide Technology, Production and Applications. New York Px Ny: VCH Publishers, Inc ) 82. Wulff, S.M. ve Helgeson, D.L Preliminary Economic Feasibility Analysis of HFCS Processing in US with Emphasis or North Dakota. Agricultural Economics Report. No Dept. Agric. Econ. NDSU, Fargo, ND