TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Transkript

1 ISSN: Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi 2006 (2) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR Derleme Hasan TEMİZ 1, Ahmet Faruk YEŞİLSU 2 1 Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Samsun 2 Vezirköprü İlçe Tarım Müdürlüğü, Samsun ÖZET Dünya nüfusunun hızla artmasına rağmen bunu karşılayacak yeterli gıda üretimi sağlanamamaktadır. Gıdaların üretimi kadar korunmasıda önemlidir. Gıdaların korunmasında çeşitli ambalaj malzemeleri kullanılabilmektedir. Bu malzemelerden bazıları çevre kirliliğine neden olabilmektedir. Bu nedenle son yıllarda çevre kirliliğine neden olmayacak ve gıda maddelerinin fiziksel, kimyasal ve duyusal özelliklerine katkıda bulunacak alternatif ambalaj malzemelerinin araştırılmasına başlanmıştır. Bu maddelerden biride yenilebilir film ve kaplamalardır. Yenilebilir film ve kaplamalar bitkisel ve hayvansal kaynaklardan elde edilebilmektedir. Bu makalede bitkisel kaynaklı yenilebilir film ve kaplamalar irdelenmiştir. Anahtar kelimeler: Yenilebilir film ve kaplama, soya proteini, zein, glutein 1. GİRİŞ Nüfusun artışına karşılık gıda üretilebilecek kaynakların ve üretim alanlarının sınırlı olması üretilen ürünlerin ambalajlanmasını zorunlu hale getirmiştir. Özellikle bayanların iş hayatına katılması ve hazır gıda sektörünün hızla gelişmesi, daha pratik ve daha modern ambalaj malzemelerinin kullanımını gerektirmiştir. Gıdaların korunması prosesi, çok eskilere dayanmakla birlikte, sürekli olarak gelişme gösteren ve yenliklere açık bir alandır. Gıdaların ambalajlanmasında kullanılan malzemeler asıl olarak kağıt, metal, cam ve plastikten oluşmaktadır. Ancak bu maddelerin seçiminde gıda madddelerinin bileşimine uygun, çevre kirliliğine neden olmayan dönüşümlü ambalajların olmasına özen gösterilmelidir. Bu nedenle yaklaşık 50 yıldan beri ürün kalitesini geliştirebilen, atık problemini azaltabilen ve biyolojik olarak parçalanabilen sentetik polimer filmlerin ambalaj teknolojisinde kullanımı zorunlu hale gelmiştir [1-9]. Yenilebilir film ve kaplamalar asıl olarak oksijen, karbondioksit ve lipit transferini kontrol altında tutarak, gıda sisteminin mekanik özelliklerini geliştirirler, tat ve aroma maddelerinin kaybını azaltırlar ve antioksidanları, antimikrobiyal maddeleri, pigmentleri, esmerleşme reaksiyonlarını durduran iyonları ve vitaminleri ürünün içerisinde tuturak gıda kalitesini ve raf ömrünü geliştirmektedirler [10-19). Yenilebilir film ve kaplamalar gıdanın ezilme ve kırılmasını azaltarak mekanik koruma sağlarlar ve böylece gıdanın bütünlüğüne de katkıda bulunurlar [5]. Ancak, yenilebilir film ve kaplamaların bu tarzdaki bir fonksiyonu normal olarak yenilemeyen paketlere olan ihtiyacı ortadan kaldırmamaktadır. Daha ziyade bu kaplamalar geleneksel paketler ile birlikte kullanıldıkları zaman ürün kalitesini ve raf ömrünü geliştirebilirler. Böylece, geleneksel koruyucu paketlerin miktarı azaltılabilir ve daha az atık bırakan daha fazla dönüşümlü ve daha basit paketler kullanılabilir. Ayrıca paketler açıldığı zaman yenilebilir film ve kaplamalar ürünü korumaya devam edebilir. Yenilebilir film ve kaplamalar normal olarak mikroorganizma gelişmesini destekleyebildiklerinden, su aktivitesine, ph ya, sıcaklığa, atmosfere ve süreye dikkat edilmesi gerekmektedir. Yenilebilir film ve

2 Teknolojik Araştırmalar : GTED 2006 (2) kaplamaların koruyucu fonksiyonu film ve kaplamaya antioksidan ve antimikrobial maddelerin ilavesi ile geliştirilebilmektedir [14,20,21-25]. Yenilebilir film ve kaplamalar biyolojik olarak yok edilebilirler. Bu nedenle bu tip film ve kaplamalar gıda paketleme uygulamaları için güvenli gözükmektedir. Beklenen fonksiyonları yerine getirdikten hemen sonra mikroorganizmalar tarafından karbondioksit, su ve metan gibi maddelere parçalanırlar. Biyolojik parçalanmanın başlayabilmesi için uygun ph derecesine sahip sıcak-nemli bir ortam, besin maddeleri, oksijen ve süre gereklidir [1]. Polimerlerin bozulması mikrorganizmaların, ışığın veya kimyasal reaksiyonların etkisiyle meydana gelebilir. Mikrobiyal bozulma iki yolla gerçekleşmektedir. Bunlardan birincisi anaerobik bozulmadır ve sonuçta enerji kaynağı olarak kullanılan metan ve hidrojen gazı açığa çıkmaktadır. İkincisi ise aerobik bozulmadır ve sonuçta kompost veya atık elde edilmektedir [26]. Film ve kaplamaların ana maddelerini proteinler, polisakkaritler, lipitler, reçineler veya bunların karışımları oluşturmaktadır [27-29]. Proteinler bitki ve hayvanlarda yapı veya biyolojik aktivite sağlayan polimerik bileşenlerin geniş bir alanını kapsamaktadır. Proteinler, polisakkaritlerden farklıdırlar. Zira, proteinler yaklaşık olarak 20 amino asit monomerinden oluşmaktadır. Her bir amino asit, merkezi karbon atomuna bağlanmış farklı bir yan gruba sahiptir. Bu yan grup hidrofobik, hidrofilik, negatif veya pozitif olarak yüklenmiş olabilir. Protein esaslı filmler ve kaplamalar formulasyona, yapım metotlarına ve modifikasyon işlemlerine bağlı olarak yenilir ve biyolojik olarak parçalanabilirler. Filmlerin yapımında gıda esaslı proteinler ve diğer gıda esaslı katkı maddeleri (plastikleştiriciler, asit veya bazlar, tuzlar ve enzimler) kullanıldığı ve protein bağlarının oluşması ısıtma, protein modifikasyonu, tuz ilavesi, enzimatik modifikasyon ve su ayrılmasıyla oluştuğu sürece elde edilen film ve kaplamalar yenilebilmektedir. Fakat film ve kaplamalar üretim esnasında veya öncesinde başka kimyasallarla reaksiyona girmesi (kimyasal ilave etme veya kimyasal çapraz bağlar oluşumu) veya yenilemeyen bileşenlerin yapıya ilave edilmesi sonucunda yenilebilme özelliğini kaybetmektedir. Dünya nüfusun az bir yüzdesi bir veya daha fazla proteine alerjiktir ve proteinlerden oluşan film ve kaplamalar genellikle alerjik özelliği azaltmamaktadır. Bundan dolayı alerjik özelliliği olan kişilerin ilgili proteinlerden korunabilmesi için ürün etiketinde bu konunun belirtilmesi gerekmektedir. Protein film ve kaplamalar protein içeriğine ve besinsel katkıların ilave edilme potansiyeline bağlı olarak gıdaların besinsel kalitelerini, tat ve aromalarını geliştirebilir [13]. Proten filmini oluşturan materyaller hayvansal ve bitkisel kaynaklardan elde edilmektedir. Hayvansal kaynaklı olanlar; kollagen, jelatin, balık miyofibriler proteini, kreatin, yumurta beyazı proteini, kazein ve peyniraltı suyu proteini, bitkisel kaynaklı olanlar; mısır zeini, buğday gluteni, soya proteini, yerfıstığı proteini ve pamuk çekirdeği proteinidir. Çizelge 1 de film veya kaplamaları oluşturan proteinler ve çözünme özellikleri verilmiştir. Mısır Zeini Zein, mısır endosperminde bulunan ve alkolde çözünen bir proteindir. Endospermdeki toplam proteinlerin %50 sini veya daha fazlasını oluşturmaktadır. Alkol-su karışımı ile ekstrakte edilebilir ve granül bir toz halinde kurutulabilirler. Ticari zein, esas olarak mısır öğütme endüstrisinin yan ürünüdür ve yıllardır film oluşturma özellikleri araştırılmakta ve ticari olarak kullanılmaktadır. Zein çözeltisiyle oluşturulmuş filmler ürün üzerinde sert, parlak, dayanıklı ve mikroorganizmalar için koruyucu bir tabaka oluşturmaktadır. Zeinden yapılmış yenilebilir filmler kırılgandırlar. Bu nedenle esnekleştirilebilmeleri için plastikleştirilmeleri gerekmektedir. Yenilebilir veya biyolojik olarak parçalanabilir zein esaslı filmlerin ve kaplamaların performansı, bileşimlerine ve morfolojilerine 42

3 Temiz, H., Yeşilsu, A.F. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2006 (2) bağlıdır. Plastikleştiricilerin ilave edilmesi ve aynı zamanda çapraz bağlı ajanlar, mekanik ve bariyer özellikleri etkilemektedir [30]. Çizelge 1. Yenilebilir ve biyolojik olarak parçalanabilir film ve kaplamalar için kullanılan proteinler ve çözücüleri [1] Çözücü Protein Su Asidik su Alkali su Sulu etenol Kollegen Jelatin Balık miyofibriler proteini Kreatin Yumurta beyazı proteini Kazein Peyniraltı suyu proteini Mısır zeini Bugday gluteni Pirinç kepeği proteini Soya proteini Yerfıstığı ptoteini Pamuk çekirdeği proteini Zein, hidrofobik yapısından dolayı su sorpsiyon özelliği yüksek su aktivitesinde yüksek, düşük su aktivitesinde ise aşırı derecede düşük olmaktadır. Su absorbsiyonu açısından zein tozu ve plastikleştirilmemiş filmler arasında önemli farklar gözlemlenmemiştir. Gliserolle plastikleştirilmiş filmlerin su absobsiyonu 0.7 nin altındaki su aktivitesinde en düşük iken, zein tozu ve plastikleştirilmemiş filmler için su absorbsiyonu 0.8 in altındaki su aktivitlerinde en düşük düzeydedir. Gliserolle plastikleştirilmiş filmler yüksek su aktivitesinde, plastikleştirilmemiş filmlerden beş kat daha fazla su sorbsiyon kapasitesine sahiptir. Plastikleştirilmiş filmlerin daha yüksek su tutma kapasiteleri gliserolün hidrofilik özelliklerine bağlıdır. Polietilen glikol veya laktik asit ile plastikleştirilmiş filmler gliserolle plastikleştirilmiş filmlerden daha düşük su absorbsiyonuna sahiptir [31]. Zein kaplamaları fındık, şeker, şekerleme ürünleri ve diğer gıdalar için oksijen, lipit ve nem bariyeri olarak kullanılmaktadır [13]. Vitamin ve minerallerle zenginleştirilmiş pirinçlerin soğuk suda yıkama esnasında vitamin ve mineral kayıplarını azaltmak için zein-stearik asit-odun reçinesi ile kaplanmaktadır. Zein esaslı kaplamalar orta düzeyde nemli peynirlerin yüzeyine uygulanan sorbik asidi etkili bir şekilde korumaktadır. Zein kaplamaları taze domateslerde nem ve sağlamlık kaybını azaltmakta, renk değişimini geciktirmektedir [31]. Zein kaplamaların oksijen ve karbondioksit geçirme oranları alçak yoğunluklu polietilen, metil selüloz ve hidroksi propil selüloz filmlerinkinden daha düşük, poliester filmlerinkine ise benzerdir. Orta düzeyde oksijen ve karbondioksit bariyer özelliğine sahip filmler atmosfer oksijeninin etkisini azaltarak ve içteki karbondioksit konsantrasyonunu artırarak sebzelerin solunum oranlarını artırmaktadır [14]. Cho ve ark. [32] yaptıkları çalışmada, mısır zeini-stearik asit filmlerini peyniraltı tozu ve sodyum kazeinat filmleri karışımına lamine etmişlerdir. Mısır zeini laminasyonu gerilme gücünü artırıp, su buharı geçirgenliğini azaltarak ürünün mekanik ve su bariyer özelliklerini geliştirmiştir. Fakat bu işlem filmin uzama özelliğini azaltmıştır. Zein, şeker ve kurutulmuş fındık ezmesinin kaplanmasında da kullanılmaktadır. Çünkü bu filmler oksijen ve lipit için iyi bir bariyer özelliğine sahiptir. Ayrıca domateslere 5 µm kalınlıkta zein filmi uygulaması şiring ambalaj filmlerinden daha düşük oksijen ve karbondioksit geçişine neden olmaktadır. Buğday Gluteni Buğday gluteni, buğday nişastası üretiminde ortaya çıkan bir yan üründür. Yüksek molekül ağırlığı, yaygın apolar karakteri ve fraksiyonlarının çeşitliliği en önemli özellikleri arasındadır. Buğday 43

4 Teknolojik Araştırmalar : GTED 2006 (2) gluteninden seçici gaz bariyer özelliği gibi orijinal özelliklere ve kauçuk benzeri mekanik özelliklere sahip filmler yapılabilmektedir. Buğday gluteni esaslı filmler homojen, saydam, mekanik olarak güçlü ve nisbeten su dayanımına sahiptirler. Bunlar gıda esaslı katkı maddeleri kullanıldığı ve kirletici maddelerin kullanılmadığı zaman yenilebilmektedirler. Buğday gluteni esaslı filmlerin nem bariyer özellikleri (su buharı geçirgenliği yaklaşık olarak mol/m.s.pa) alçak yoğunluklu polietilen ( mol/m.s.pa) gibi sentetik filmlerle karşılaştırıldığı zaman nisbeten düşüktür. Buğday gluteni filmlerinin bariyer özellikleri, film yapısına yağlı bileşenlerin ilave edilmesiyle polietilen filmin özelliklerine benzetilebilmektedir. Komposit filmler oluşturabilmek için alçak yoğunluklu polietilen ve selüloz filmler gibi liflerin ilave edilmesi buğday gluteninin mekanik özelliklerini önemli derecede artırabilir. Buğday gluten proteinlerinin termoplastik ve nem dayanıklılık özellikleri doğal reçine uygulamalarıyla alakalıdır [33]. Buğday gluteni esaslı filmlerin gaz ( O 2, CO 2 ve etilen) bariyer özellikleri düşük nispi nem şartlarında oldukça iyidir. Kuru şartlarda buğday proteini esaslı filmlerin oksijen geçirgenlik değerleri (yaklaşık 1 amol/m.s.pa) etilen vinil alkolünkine yakın (0.2 amol/m.s.pa) ve alçak yoğunluklu polietileninkinden (1000 amol/m.s.pa) çok daha düşüktür. Gaz bariyer özellikleri nispi nem ve sıcaklığa bağlıdır. Bu etki hidrofilik gazlarda (CO 2 ) hidrofobik gazlardan (O 2 ) daha belirgindir. Bundan dolayı CO 2 /O 2 seçicilik katsayısı nispi nem %0 dan %100 e ve sıcaklık 5 C den 45 C ye artırıldığı zaman 3 ten 50 ye doğru yükselebilir [33]. Protein filmlerin mekanik özelliklerini doğal olarak oluşmuş çapraz bağ ajanları (formaldehit gibi) veya özel olarak oluşturulmuş çapraz bağ ajanları önemli derecede geliştirmektedir. Kimyasal olarak liyofilize edilmiş olan buğday gluteni filmlerinin su bariyer veya su dayanım özellikleri artmamaktadır. Buğday gluteninin mekanik özellikleri genellikle işleme şartlarına, plastikleştiricilere ve diğer katkılara (lipitler gibi), kimyasal işlemlere ve dış şartlara bağlıdır. Gliserol ve su, genellikle mekanik dayanımı azaltarak ve genişlemeyi artırak buğday gluten filmlerin plastikleştirilmesinde rol oynamaktadır. Fakat çok düşük su içeriğinde ve düşük nispi nemde hidrasyon, muhtemelen protein bağları arasında ek hidrojen bağlarını oluşturmasından dolayı filmin mekanik dayanımı üzerine pozitif bir etkiye sahiptir. Buğday gluteni ve bazı filmlerin farklı sıcaklık ve nispi nemlerde su buharı geçirgenlikleri Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2. Buğday gluteni ve bazı filmlerin farklı sıcaklık ve nispi nemlerde su buharı geçirgenlikleri [33] Film Su buharı geçirgenliği (10-12 mol/m.s.pa) Sıcaklık ( C) Kalınlık (mm) Nispi nem gradienti (%) Nişasta /30 Sodyum kazeinat /0 Mısır zeini /0 Hidroksipropil metil seluloz /0 Gliserol monostearat /75 Buğday gluteni-gliserol /0 Buğday gluteni-oleik asit /0 Balık miyofibriler proteini /0 Buğday gluteni- karnauba /0 Düşük yoğunluklu polietilen /0 Bugday gluteni-balmumu /0 Aluminyum folyo /0 Aroma bileşikleri gıdalarda düşük düzeylerde bulunmasına karşın kayıpları tat yoğunluğunu azaltarak veya gıdanın aromasını değiştirerek duyusal özellikleri önemli düzeyde etkilemektedir. Paketleme, gıda ve çevre arasında aroma bileşikleri gibi küçük moleküllerin transferini azaltmaktadır. Sentetik polimerler ve laminantlar gıda paketleme için uygun gruplardır. Ancak bu paketleme materyallerinin en çok sınırlananlarından biri düşük molekül ağırlıklı maddelerin kütle transferine müsade eden polimerlerdir. 44

5 Temiz, H., Yeşilsu, A.F. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2006 (2) Tablo 3 de %0 nisbi nemde buğday gluten filminin ve bazı film tiplerinin oksijen ve karbondioksit geçirgenlik değerleri verilmiştir. Tablo 3. Buğday gluten filminin ve bazı film tiplerinin oksijen ve karbondioksit geçirgenlik değerleri [33] Film O 2 geçirgenliği (amol/m.s.pa) CO 2 geçirgenliği (amol/m.s.pa) Sıcaklık ( C) Etilenvinil alkol Kitosan Buğday gluteni Selofan Poliamid Polietilen tetrafitalat Sert polivinil klorür Metil seluloz/balmumu Metilseluloz/ palmitik asit Alçak yoğunluklu polietilen Metilseluloz/ polietilen glikol Lipofilik karakterli polimerler hayvansal ve bitkisel yağların veya aroma bileşikleri gibi nonpolar maddeler içeren ürünlerin paketlenmesi için uygun olmayabilir. Doğal olarak hidrofilik olan protein filmleri tek başına sarıcı film olarak veya sentetik paketleme materyallerine ilave edilerek kullanılabilmektedir. Polimer filmlerin aroma geçirgenliği çoğunlukla O 2 geçirgenlikleriyle ilişkilendirilmiştir. Buğday gluteni filmleri aroma bariyerleri olarak büyük bir ümit vaat etmektedir, ancak geçiş işlemlerini açıklayabilmek için bu filmlerin aroma geçiş özelliklerinin daha iyi bilinmesi gerekmektedir. Bariyerin etkinliği buğday gluteninin karakteristiklerine (örneğin, polimerizasyonun tipine, üçboyutlu yapıya) ve uçucu bileşiklerin özelliklerine (örneğin, şekil, boyut ve polarite) bağlı olabilir. Soya Protein Film ve Kaplamaları Besinsel ve fonksiyonel özelliklerinden dolayı soya proteini kullanımı son yıllarda sürekli artmaktadır. Gıda endüstrisinde kullanılan soya proteinleri protein içeriğine bağlı olarak soya unu, konsantresi ve izolatı olarak sınıflandırılmaktadır. Soya protein izolatı, filmlerin yapımında ham materyal olarak yaygın bir şekilde kullanılan en önemli proteinlerden biridir. Soya proteini yenilebilen ürünler için uygulanabilen ve biyolojik olarak parçalanabilen çevre dostu bir üründür [34]. Film oluşum mekanizmasının, film ve hava arasında protein polimerizasyonu ve solvent ektraksiyonu vasıtasıyla meydana geldiğine inanılmaktadır. Film ağındaki protein molekülleri disülfit, hidrofobik ve hidrojen bağları vasıtasıyla birleşmiş durumdadır. Disülfit bağları asıl olarak protein polimerizasyonundan sorumludur [2]. Soya protein filmleri genel olarak film oluşturma çözeltilerinin ince tabakalarının kurutulmasıyla hazırlanmaktadır. Alçı benzeri çözeltilerin kuruma oranlarını belirleyen kurutma sıcaklığı ve nispi nem filmin yapı ve özelliklerini etkileyebilmektedir. Filmler elle işleme ve depolama esnasında kırılmaları önlemek için iyi bir tekstüre ve esneyebilme özelliğine sahip olmalıdır. Bu nedenle soya protein filmi oluşturacak olan formulasyonlara esnekliği artırmak ve oluşmuş filmlerin yapılarını yumuşatmak için plastikleştiriciler ilave edilmektedir. Genellikle plastikleştiriciler, polimerik moleküler bağların arasına girerek, fizikokimyasal olarak polimer ile ilişkili olarak film ağları içerisinde yapışmayı azaltarak ve etkili bir şekilde film yapısına uzama ve yumuşama özelliği vererek faaliyet göstermektedirler [7,34-36]. 45

6 Teknolojik Araştırmalar : GTED 2006 (2) Genelde soya protein filmleri, proteinlerin kendine özgü hidrofilik özelliklerinden ve esnek film elde etmek için kullanılan hidrofilik plastikleştiricilerin miktarından dolayı zayıf nem dayanımı ve subuharı bariyer özelliğine sahiptirler. Cao ve Chan [2] yaptıkları çalışmada plastikleştiricilerin sadece %60 ı trietilen glikolden oluştuğu zaman gerilme gücü ve patlama gücü açısından ve daha az uzayan daha güçlü filmlerin elde edilebileceğini, plastikleştircilerin sadece %80 i gliserolden oluştuğu zaman daha az güçlü ve daha fazla uzayabilen filmlerin üretilebileceğini belirtmişlerdir. Düşük yoğunluklu polietilen filmlerle karşılaştırıldığı zaman soya protein izolatı filmleri daha yüksek su buharı geçirgenlik özelliğine sahiptir. Aksine soya protein filmleri düşük nispi nemde etkili oksijen bariyerleridir ve lipid okdasyonunu önleme avantajına sahiptir. Genellikle etkili oksijen bariyer yeteneği protein filmlerinin önemli bir özelliğidir [35,37]. Soya protein filmlerinin özellikleri çeşitli faktörler tarafından etkilenmektedir. Bunları şu şekilde özetleyebiliriz. Film oluşturan çözeltilerin protein konsantrasyonu, ph sı ve uygulanan ısıl işlemler, kurutulmuş filmlere uygulanan ısıl işlemler, enzimatik işlemler, aldehitler ile çapraz bağlanmalar ve lipitler ile kombinasyondur. Cho ve Rhee [32] yaptıkları çalışmada, hidrofilik soya protein izolatının nem sorpsiyon karakteristikleri üzerine plastikleştiricilerin etkisi incelemişlerdir. Soya protein filmlerinin nem istekleri plastikleştiricilerin hidrofilik özellikleriyle ve konsatrasyonuyla etkilenmiştir. Verilen nispi nem şartlarında yüksek gliserol oranlı filmler yüksek başlangıç adsorpsiyon oranıyla daha fazla nem absorbe etmiş ve daha yüksek plastikleştirici içeren filmler daha yüksek denge nem şartları sergilemiştir. Her ne kadar sorbitol konsantrasyonu, gerilme gücünde sert bir azalmanın meydana geldiği nispi nem bölgesinde etkilenmiş olmasına rağmen, daha düşük gliserol içerikli filmler daha yüksek gliserollü örneklerle karşılaştırıldığı zaman nispi nem değişimlerine daha hassastır. Soya protein izolatı, stearik asit ve pullulandan oluşan optimum yenilebilir bir film elde edilmiş ve kivilerin korunması için kullanılmıştır. Kaplanmış kivilerde olgunlaşma işleminin yavaşladığı, 37 günlük depolama süresince kaplanmış ve kaplanmamış kivilerin yumuşama oranlarının sırasıyla %29-%100 olduğu ve böylece kivilerin kaplanmasıyla depolama sürelerinin 3 kattan fazla arttığı tespit edilmiştir [38]. Ou ve ark. [39] yaptıkları çalışmada, soya protein esaslı yenilebilir filmin hazırlanmasında felurik asidin farklı konsantrasyonlarını kullanmışlar ve optimal bir felurik asit konsantrasyonunun filmin gerilme ve uzama kabiliyetini artırdığını ve ayrıca taze domuz yağlarının korunması için filmin antioksidan aktivitesini artırdığını belirlemişlerdir. Pamuk Tohumu Film ve Kaplamaları Pamuk yüzyıllardır tarımı yapılan bir bitkidir. Dünya üretimi yaklaşık olarak 33 milyon metrik tondur ve soya fasulyesinden sonra bitkisel proteinlerin en önemli kaynağıdır. Film yapışkanlığı polimer yapısına, film oluşturma işlemlerine, sıcaklığa, basınca, solvent tipine, katımadde solvent oranına, film uygulama teknolojisine, plastikleştiricilerin varlığına hacim oluşturma ve çapraz bağlanma ajanlarına bağlıdır. Protein izolatlarının aksine pamuk tohumu unu esaslı çözeltilerden film oluşturmak için gerekli şartların belirlenmesi oldukça zordur. Çünkü ham materyal protein, lipit, kül, selüloz ve karbonhidrat gibi maddelerden oluştuğundan oldukça komplekstir. Pamuk tohumu unlarından elde edilen filmler protein içeriklerinden dolayı yüksek hidrofilik özelliğe sahiptirler. Protein esaslı filmlerin mekanik özellikleri hem sıcaklık hemde nispi nem tarafından etkilenmektedir. Su protein ağlarında moleküler hareketliliği artırarak ve filmin mekanik özelliklerini değiştiren sıcaklığı azaltarak pamuk tohumu unu filmlerinde bir plastikleştirici olarak görev yapmaktadır. 46

7 Temiz, H., Yeşilsu, A.F. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2006 (2) Pamuk tohumu unu filmlerinin ölçülmüş su buharı geçirgenlik değerleri 20 C de ve 0/100 nispi nemde yaklaşık olarak 0.52 g.mm/m 2.h.kPa dır. Bu değer diğer protein esaslı filmlerinkine benzerdir, fakat polietilenden 100 kat daha düşüktür. Pamuk tohumu filmleri iyi mekanik dayanım ve suda çözünmemeye ihtiyaç duyulan gıda olmayan paketlemenin belirli uygulamaları için kullanılabilir. Bu filmler ürünleri korumak, tohumları kaplamak ve su kaybını önleyici paketler olarak da kullanılırlar. Bu uygulamalarda film rengi, gözenekliliği ve biyolojik olarak parçalanabilirliliği önemlidir. Su kaybını önleyici filmler başlangıç görevlerini yerine getirdikten sonra doğal gübre olarak da kullanılabilirler [40]. Bezelye Protein Esaslı Film ve Kaplamalar Bezelye farklı fonksiyonel özellikleri ve yüksel besinsel değerinden dolayı halihazırda insan tüketiminde kullanılan baklagil familyasına ait protein kaynaklarından biridir. Kurutulmuş bezelyeler genel olarak karbonhidrat (%35), protein (%27) ve çok az miktarda da lipit içermektedir [41]. Bezelye protein konsantresi ve izolatı iyi bir besinsel kaliteye sahiptir ve diyetlerin proteince zenginleştirilmesinde kullanılmaktadır. Bezelye protein konsantresi filmlerinin dayanım ve bariyer özelliklerinin belirlenmesi için çalışmalar yapılmış ve özet olarak şu sonuçlar elde edilmiştir. Gliserol gibi plastikleştirici konsantrasyonunun artması, filmin kopması için gerekli uzunluğu (belirli bir uzunluktaki materyalin koptuğu andaki uzunluğa oranı % olarak) artırırken, gerilme gücünü ve elastik modulesini azaltmıştır. Diğer yenilebilir protein filmlerinde olduğu gibi 95 C de 25 dakika ısı denaturasyonu bezelye protein konsantresi filmlerinin kuvvetini artırmaktadır. Bezelye protein konsantrelerinin kuru filmine % 40 a kadar pastikleştiricilerin ilave edimesi su buharı geçirgenliklerini etkilememiş, sadece %50/50 oranında film ve plastikleştiricinin kullanılması, su buharı geçirgenliğini önemli derecede yükseltmiştir [41]. Plastikleştiriciler film oluşturan polimerlere ilave edilen asıl maddelerden biridir. Bunlar intermoleküler gücü azaltır, biopolimer bağlarının hareketliliğini artırır ve böylece filmlerin mekanik özelliklerini geliştirirler. Diğer taraftan plastikleştiriciler genellikle filmlerden gazların, su buharının ve çözünür katı maddelerin transferini artırmaktadır [42]. Bezelye protein konsantresi, soya protein izolatı ve peyniraltı protein izolatı filmlerinin fiziksel ve mekanik özellikleri Tablo 4 te verilmiştir. Tablo 4. Soya protein izolatı ve peyniraltı protein izolatı filmlerinin fiziksel ve mekanik özellikleri [[41] Bezelye proteini Soy proteini Peynir altı suyu proteini Gerilme gücü (MPa) Elastik modülü (MPa) Uzama (%) Su buharı geçirgenkliği (% nispi nem) Protein çözünürlülüğü (%) Toplam çözünür medde (%) Sonuç olarak, ülkemizin sahip olduğu bitkisel protein kaynaklarının daha iyi değerlendirilmesi ve ekonomiye kazandırılması için alternatif değerlendirme şekillerinin araştırılması gerekmektedir. Bunlardan biride çevre dostu ve atık problemine çözüm getirebilecek yenilebilir film ve kaplamalardır. 47

8 Teknolojik Araştırmalar : GTED 2006 (2) KAYNAKLAR 1. Krochta J.M, Proteins as raw materials for films and coatings: Definitions, current status, and opportunities. Protein-Based Films and Coatings. A Gennadios (Ed), Bölüm 1, CRC Pres, New York. 2. CaoY.M, Chang K.C Edible films prepared from water etract of soybeans. Journal of Food Science, 67 (4) Cho S.Y, Rhee C Sorption characteristics of soy protein films and their relation to mechanical proteperties. Lebensm.-Wiss.u.-Technology, 35: Tharanathan, R.N Biodegradable films and composite coatings: past, present and future. Trends in Food Science and Technology, 14: Debeaufort F, Gallo J.A.Q, Voilley A Edible films and coatings: Tomorrow s packagings: A rewiew. Critical Reviewers in Food Science, 38 (4) Park H.J Development of advenced edible coatings for fruits. Trends in Food Science and Technology, 10: Barreto P.L.M, Pires A.T.N, Soldi V Thermal degradation of edible films based on milk proteins and gelatin in inert armosphere. Polymer Degradation and Stability, 79: Peressini D, Bravin B, Lapasin R, Rizzotti C, Sensidoni A Starch-methylcellulose based edible films: rheological properties of film-forming dispersions. Journal of Food Engineering, 59: Sarıoğlu T, Öner Z Yenilebilir filmlerin kaşar peynirinin kaplanmasında kullanılma olanakları ve peynir kalitesi üzerine etkisi. Gıda, 31 (1) Kaya S, Kaya A, Microwave drying effects on properties of whey protein isolate edible films. Journal of Food Engineering, 43: Caner C, Meyve ve sebzelerin ürün kalitesini ve raf ömrünü arttırmak için yenebilir filmler ve kaplamalar. Standard Dergisi, 43 (506) Ajans-Türk Maatbacılık Sanayi A.Ş. ANKARA 12. Küçüköner E, Kılınççeker O, Doğan İ.S Gıdalara yenilebilir kaplama uygulamalarında süt ürünlerinin kullanım olanakları. Süt Ürünlerinde Yeni Eğilimler Sempozyumu. Bildiri, No:P14. Tibsan Yayıncılık. İZMİR 13. Alper N, Acar J, Yenilebilir film ve kaplamalar. Gıda Mühendisliği Dergisi, 1 (4) Ankara. 14. Koyuncu M.A, Savran H.E, Yenilebilir film ve kaplamalar ve bahçe ürünlerinde kullanımı. S.D.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 6 (3) Chick J, Hernandez R.J Physical, thermal, and barrier characterization of casein-wa-based edible films. Journal of Food Science, 67 (3) Turhan K.N, Şahbaz F Water vapor permeability, tensile properties and solubility of methylcellulose-based edible films. Journal of Food Engineering, 61:

9 Temiz, H., Yeşilsu, A.F. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2006 (2) Buonocore G.G, Nobile M.A.D, Martino C.D, Gambacorta G, Notte E.L, Nicolais L Modelling the water transport properties of casein-based edible coating. Journal of Food Engineering, (60) Miller K.S, Krochta J.M Oygen and aroma barrier properties of edible films: A Review. Trends in Food Science and Technology, 6 (8) Guillard V, Broyart B, Bonazzi C, Guilbert S, Gontard N Preventing moisture transfer in a composite food using edible films: Eperimental and mathematical study. Journal of Food Science. 68 (7). 20. Özdemir M, Floros F.D Analysis and modeling of potassium sorbate diffusion through edible whey protein film. Journal of Food Engineering, 47: Sebti I, Coma V Active edible polsaccharide coating and interactions between solution coating compounds. Carbohydrate Polymers, 49: Janes M.E, Kooshesh S, Johnson M.G Control of Listeria monocytogenes on the surface of refrigerated, ready-to-eat chicken coated with edible zein film coatings containing nisin and /or calcium propionate. Journal of Food Science, 67 ( 7) Cagrı A, Üstünol Z, Ryser E.T Inhibition of three pathogens on Bologna and summer sausage using antimicrobial edible films. Journal of Food Science, 67 (6) Coma V, Martial-Gros A, Garreau S, Copinet A, Salin F, Deschamps A Edible antimicrobial films based on chitosan matri. Journal of Food Science, 67 (3) Quintavalla S, Vicini L Antimicrobial food packaging in meat industry. Meat Science, 62: Petersen K, Nielsen P.V, Bertelsen G, Lawther M, Olsen M.B, Nilsson N.H, Mortensen G Potential of biobased materials for food packaging. Trends in Food Science and Technology, 10: Debeaufort F, Gallo J.A.Q, Delporte B, Voilley A Lipid hydrophobicity and physical state effects on the properties of bilayer edible films. Journal of Membrane Science, 180: Bravin B, Peresini D, Sensidoni A Development and application of polysaccharide-lipid edible coating to etend shelf-life of dry bakery products. Journal of Food Engineering, 76: Matuska M, Lenart A, Lazarides H.N On the use of edible coating to monitor osmotic dehydration kinetics for minimal solids uptake. Journal of Food Engineering, 72: Zevallos C.L, Krochta J.M Whey protein coatings for fresh fruits and relative humidity effects. Journal of Food Science, 68 (1). 31. Padua G.W, Wang Q Formation and properties of corn zein films and coatings. Protein- Based Films and Coatings. A Gennadios (Edited), CRC Pres, New York. 32. Cho S.Y, Park J.W, Rhee C Properties of laminated films from whey powder and sodium caseinate mitures and zein layers. Lebensm-Wiss. U- Technology, 35:

10 Teknolojik Araştırmalar : GTED 2006 (2) Guilbert S, Gontard N, Morel M.H, Chalier P, Micard V, Redl A Formation and properties of wheat gluten films and coatings. Protein-Based Films and Coatings. A Gennadios (Edited), CRC Pres, New York. 34. Swain S.N, Biswal S.M, Nanda P.K, Nayak P.L Biodegredable soy-based plastics: Opportunities and challenges. Journal of Polymers and the Environment. 12 (1) Park S.K, Hettiarachchy N.S, Ju Z.Y, Gennadios A Formation and properties of soy protein films and coatings. Protein-Based Films and Coatings, A Gennadios (Edited), CRC Pres, New York. 36. Shaw N.B, Monahan F.J, O Riordan E.D, O Sullivan M, Physical properties of WPI films plasticized with glycerol, ylitol, or sorbitol. Journal of Food Science. 67 (1). 37. Yang L, Paulson A.T Effects of lipids on mechanical and moisture barrier properties of edible gellan film. Food research International, 33: Xu S, Chen X, Sun D.W Preservation of kiwifruit coated with an edible film at ambient temperature. Journal of Food Engineering, 50: Ou S, Wang Y, Tang S, Huang C, Jackson M.G Role of ferulic acid in preparing edible films from soy protein isolate. Journal of Food Engineering, 70: Marquie C, Guilbert S Formation and properties of cottonseed protein films and coatings. Protein-Based Films and Coatings. A Gennadios (Ed), Bölüm 5, CRC Pres, New York. 41. Choi W-S, Han J.H, Physical and mechanical properties of pea-protein-based edible films. Journal of Food Science, 66 (2) Aydınlı M, Tutaş M Water sorption and water vapour permeability protperties of polysaccharide (loust bean gum) based edible films. Lebensmç-Wiss.u.-Technol., 33: