Önemli Karbonhidratlar ve Özellikleri GIDA KİMYASI ve BİYKİMYASI (Karbonhidratlar-3) Glikoz (üzüm şekeri) Tabiatta yaygın olarak bulunan önemli bir monosakkarittir. Altı karbon atomu ve bir aldehit grubuna sahip olup aldoheksoz sınıfındandır. Tabiatta bulunan heksozlardan glikoz daha çok serbest halde bulunur. Yaşayan bütün organizmalarda başlıca enerji kaynağıdır. glikoz tüm tatlı lezzet veren meyvelerde mevcuttur. Bundan başka glikoz bazı sebze çeşitlerinde (bezelye, soğan), balda ve bitki öz sularında bulunur. İnsan ve hayvan kanında da (% 0,1) vardır. Birleşik olarak birçok polisakkaritin yapısını oluşturur. Tüm disakkaritlerin ve aynı şekilde önemli polisakkaritlerden nişasta, glikojen ve selülozun bileşeni olarak glikoz çok büyük öneme sahiptir. 1 2 Fruktoz (meyve şekeri) glikoz, ticari olarak asit hidrolizi yardımıyla mısır ve patates nişastasından elde edilir. Polarize ışığı sağa çevirdiğinden glikoz için ticari olarak dekstroz adı da kullanılır. Üzümde çok bulunduğundan üzüm şekeri olarak da adlandırılır. Özellikle glikoz mutarotasyon özelliğine sahiptir. glikoz tüm fermentasyon çeşitleri için uygundur. glikoz daha çok farmakoloji ve diyet alanında kullanılmaktadır. glikoz, sakkarozun ¾ ü kadar tatlı olup pelte, şurup ve şekerlemelerde de tatlandırma aracı olarak kullanılır. Besinlerin saklanmasında yararlanılmaktadır. Altı karbonlu bir ketoheksoz (polihidroksiketon) olan fruktoz serbest formda genellikle glikoz ile birlikte tatlı meyvelerde, çiçek nektarlarında, balda ve bitkilerin tatlı kısımlarında bulunur. glikoz ile birlikte fruktoz bitkisel kaynaklı karbonhidratların temel yapısın oluştururlar. Serbest halde iken genelde piranoz formda, bileşik halde iken furanoz formdadır. Birleşik formda sakkaroz, rafinoz ve fruktozanlar grubu vb. gibi çeşitli oligosakkaritlerin yapısında bulunur. Fruktozanların en yaygın olanı inülin olup, ticari olarak inülinden yüksek verimle elde edilmektedir. Sakkarozun hidrolizinden oluşan invert şekerde de bulunmaktadır. En önemli fruktoz kaynağı hazır gıda üretiminde yaygın olarak kullanılan yüksek fruktozlu mısır şurubudur. Nispeten fiyatının ucuz olması, pek çok gıda ile kolaylıkla karışabilmesi ve nispi tatlılık derecesinin yüksek oluşu tercih nedenlerini oluşturmaktadır. 3 4 Galaktoz Gıda sanayiinde başlıca kullanım alanı gazlı içecekler ve diğer içeceklerdir (soğuk çay, meyveli sodalar vb.). Literatürdeki bazı çalışmalarda tadını fruktozdan alan yiyeceklerin ve içeceklerin doyma hissini geciktirdiği, daha çok tüketilmesine neden olduğu ve acıkma hissini öne çektiği bahsedilmektedir. Fruktoz, polarize ışığı sola çevirdiğinden levüloz adını da almaktadır. Aynı zamanda meyve şekeri de denilir. eksozlar içinde fruktoz özel bir yere ve yüksek bir tatlılık derecesine sahiptir. Çok fazla higroskobiktir ve bu yüzden kristallendirilmesi çok güçtür. Negatif bir spesifik çevirme gösterir ve glikoza göre daha yavaş fermente olur. Galaktoz serbest formda bulunmaz. ligosakkaritlerden laktoz, rafinoz, stakioz ve polisakkaritlerden gam arabikanın bileşeni olarak bulunur. Kimyasal reaksiyonları glikoza benzerdir. Fermantasyon yönünden diğer heksozlardan ayrılmaktadır. Çünkü galaktozu ancak belirli mayalar (Saccharomyces kefir, Torula kumys) fermentasyona uğratabilir. Galaktoz, en iyi laktozdan elde edilir. Suda az çözünürlüğünden dolayı laktozun hidrolizinde meydana gelen glikozdan kolayca ayrılır. Galaktoz polarize ışığı sağa çevirir ve sakkarozdan daha az tatlılık derecesine sahiptir. Laktoz insan vücudunda bağırsakta enzimatik yolla monosakkaritlerine; glikoz ve galaktoza hidroliz olur. Galaktoz karaciğerde glikoza çevrilerek metabolize edilir. Galaktoz enerji kaynağı olduğu gibi glikoprotein, glikolipid gibi hücre bileşiklerinin sentezinde yararlanılmaktadır. 5 6 1
Mannoz Altı karbon atomu ve bir aldehit grubuna sahip olup aldoheksoz sınıfındandır. Sakkarozdan daha az tatlıdır. Mannoza serbest halde tabiatta nadiren rastlanır. Bu şeker portakal kabuklarında, hurma çekirdeklerinde, keçiboynuzunda ve iğne yapraklı ağaç odunlarında bulunan polisakkaritlerin bir grubunu teşkil eden mannan bileşeni olarak bulunur. Teknikte bitkisel fildişi denilen ve bir çeşit hurma ağacından düğme imali sırasında çıkan kırıntıların seyreltik sülfirik asit ile hidrolizinden elde edilir. Mannoz polarize ışığı sağa çevirir ve genellikle glikozidlerin yapısında yer alır. Mannozun alkol türevi olan mannitol (şeker alkolü) tabiatta yaygın olarak bulunmaktadır. Sorboz: Altı karbonlu ketoz olan sorboz serbest olarak şimdiye kadar yalnız yabani üvez ağacında bulunmuştur. Tabiatta genellikle L-sorboz şeklinde bulunur. Sorbozdan iyi bir teknikle L-askorbik asit sentez edilebilmektedir. Bu amaçla D-glikozdan D-sorbitol üzerinden yükseltgenmekle L-sorboz elde edilmektedir. 7 8 Sorbitol: Sorbitol doğal şeker alkollerinden en yaygın olanıdır. Çok sayıda meyvede %5 10 oranında mevcuttur. Özellikle armut, elma, kiraz, erik, kayısı ve şeftalide bulunur. Üzüm şarabında hile olup olmadığının tespitinde sorbitol aranır. Sorbitol üzümde bulunmadığı için şarabın elma veya başka meyve suları ile karıştırılmasının belirlenmesinde yararlanılır. Sorbitol ticari olarak glikozun hidrojenasyonu ile elde edilebilir. Enzimatik yollar da kullanılabilmektedir. 2 1500 100-150 atm. Bir aldehit grubunun eksikliğinden dolayı sorbitol, fehling çözeltisini indirgemez. Sorbitol tamamen diğer şeker alkolleri gibi renksiz, tatlı lezzette, suda çok kolay çözünebilen, mayalar tarafından fermentasyona uğratılamayan bir maddedir. Isıya dayanıklıdır. Sorbitol, tazeliği muhafaza edici madde ve şekerlemelerin yapımında yumuşatıcı olarak kullanılır. En iyi sonuç badem ezmesi çeşitlerinde elde edilmiştir. Bundan başka, sorbitol diabet hastaları için tatlandırma materyali olarak da yaygın olarak kullanılmaktadır. Diabet hastalarına yönelik olarak unlu mamullerden (pasta, börek) reçel, şekerleme, dondurma, kakao mamullerine kadar değişik gıdaların üretiminde yer alır. Sakız, diş macunları, öksürük şurupları gibi ürünlerin formülasyonlarında bulunur. 2 D - Glukoz + 2 Nikel 2 D - Sorbitol 9 Sorbitol proteinlerle melanoidinler meydana getirmez. Bu özellik diabet hastalarının yiyeceklerinin hazırlanmasında da yararlı olur. Çünkü bununla belirli gıda bileşenleri bloke edilmez ve metabolizmada tam manasıyla hazır durumda bulunurlar. 10 Sakkaroz Tabiatta en yaygın bulunan disakkaritlerden sakkaroz, glikoz ve fruktoz moleküllerinden oluşmaktadır. Sakkaroz sükroz veya çay şekeri olarak da bilinmektedir. Sakkaroz daha çok şeker kamışı ve şeker pancarında bulunmaktadır. Ancak diğer bazı bitkiler de sakkaroz içermektedirler. Bitkilerin yeşil yapraklarında da bulunmaktadır. Sakkaroz bitki biyokimyasında önemli bir karbonhidrattır. Sakkaroz fotosentez sonrası bitki yapısında oluşan başlıca ara üründür. Fotosentez sırasında yapraklarda üretilen karbonhidratlar bitkinin diğer kısımlarına genellikle sakkaroz halinde taşınmaktadır. Sakkaroz indirgen şeker olmaması sebebiyle oksidatif ve hidrolitik etkilere karşı glikoza göre daha stabil olup bu yüzden yapraklardan bitkinin diğer kısımlarına taşınmada üstünlüğe sahiptir. 11 Bazı Bitki Kısımlarının Sakkaroz ranı Bitki kısmı Sakkaroz oranı (%) Bitki kısmı Sakkaroz oranı (%) Şeker kamışı 14 28 urma suyu 3 6 Şeker pancarı 16 20 Kayın ağacı suyu 2 4 Ananas 12 15 Akçaağaç suyu 3 Şeker darısı 10 18 avuç 3 Mısır sapı 8 12 Yüksek içeriklerinden dolayı şeker pancarı ve şeker kamışı sakkarozun elde edilmesinde önemlidir. Modern rafinasyon metotları ile elde edilen rafine şekerler %99,7 veya daha fazla sakkaroz içermektedir. am şekerlerde ise bu oran genelde %99,5 in altında kalmaktadır. Kahverengi şeker ise ticari olarak rafine edilmiş beyaz şeker kristallerinin şeker kamışı melası ile kaplanmasından elde edilmektedir. Şeker kamışı melası miktarına göre açık sarı ile koyu kahverengi arasında renge sahip ürün üretilebilir. Şeker kamışı melasının aksine, şeker pancarı melası istenmeyen tat ve kokuya sahip olması sebebiyle kahverengi şeker üretiminde kullanılmamaktadır. 12 2
Yüzeyi çok temiz kristaller oluşturan ve çok tatlı olan sakkaroz mayalarla direkt fermentasyona uğramaz. Bu özelliği nedeniyle, kabuklu şeker çeşitlerinin alkollü içkilerle doldurulması (şarap, likör) mümkün olmaktadır. Konsantre edilmiş sakkaroz eriyikleri mikroorganizmaların gelişmesini önleyici etkide bulunur. Bunun için sakkaroz reçel, marmelat, jöle vb. hazırlanmasında kullanılır. Sakkaroz sakkarat denen tuzları meydana getirme özelliğindedir. Böylece sakkarozun insan vücudunda kalsiyumu bağladığı anlaşılabilir. Bu reaksiyon şekerin elde edilmesinde arzu edilmez. Çözünmeyen maddeleri çökeltmek için ham şerbet, a() 2 ile muamele edilir. Bu arada az miktarlarda kalsiyum sakkarat meydana gelir. Sakkarozun bir kısmının kayıp olmaması için ham şerbet içerisine 2 gönderilir ve bununla doyurulur (saturation). Bu sayede kalsiyum sakkarat, sakkaroz ve kalsiyum karbonata parçalanır. Sakkarozu oluşturan glikoz ve fruktoz molekülleri birbirlerinin anomerik karbon atomlarından (karbonil grubu karbon atomları) bağlandığından (β 1-2 glikozidik bağ içerir) serbest anomerik karbon atomu bulunmaz. Bu yüzden indirgen olmayan şekerlerdendir ve bu özelliği ile laktoz ve maltoz disakkaritlerinden ayrılmaktadır. Fehling çözeltisini indirgemez ve mutarotasyon göstermez. glikoz ise indirgen şeker olduğundan, sakkaroza glikoz karıştırılıp karıştırılmadığı bu özellik ile anlaşılır. Sakkaroz sindirim sistemimizde sakkaraz enzimi ile hidrolize olduktan sonra emilir. âlbuki bal ve diğer monosakkaritler oldukları gibi emilirler. Bu bakımdan bal sakkarozdan daha çabuk sindirilir. 13 14 Maltoz (malt şekeri) Maltoz malt şekeri olarak bilinmekte olup çimlenmiş arpada (malt), malt ekstraktı ve nişasta şurubunda parçalanma ürünü olarak bulunur. Başlıca kaynağı polisakkarit olan nişastadır, zira kısmi asit ve enzimatik hidrolizi ile elde edilir. Maltoza tabiatta serbest halde nadiren rastlanmakta olup, bu da genellikle nişastanın kısmi parçalanma ürünüdür. Asit hidrolizi nişastayı rastgele parçaladığı için maltoz verimi düşüktür. Bu sebeple ticari olarak β-amilaz enzimi kullanılarak maltoz elde edilir. Maltoz, iki glikoz molekülünden oluşmuştur ve α (1-4) glikozidik bağ içermektedir. Mutarotasyon özelliği gösterir, Fehling çözeltisini indirger ve suda iyi çözünür. Polarize ışığı +136 o sağa çevirir. Asitler veya maltaz enzimi etkisiyle iki glikoz molekülüne hidrolizlenir. Isıtma sırasında maltoz sakkaroz gibi kahverengi renge dönüşür (karamelizasyon). Bu da renkli maltın kazanılmasında önemli bir rol oynar. Maltoz, mayalar ile fermentasyona uğratılır. Bir kısmı bu olay çerçevesinde maltaz enzimiyle glikoza hidrolize olur. Meydana gelen glikoz ise mayaların zimaz kompleks enzimiyle alkole parçalanır. 15 Maltoz şekeri gerek fermantasyon teknolojisinde gerekse hububat teknolojisinde oldukça önemlidir. Çimlendirilmiş tohumlarda amilaz enzimi aktivitesi artar ve nişastayı mayalarla fermente edilebilir karbonhidratlara (maltoz, dekstrinler) dönüştürürler. Çimlenen tahıllarda maltoz oluşumu alkol üretiminin (bira, viski üretiminde) önemli bir parçasıdır. Ayrıca özellikle arpanın (diğer hububatlarda kullanılır) çimlendirilip, kurutulup, kavrulmasıyla elde edilen malt çeşitli gıdalarda, ekmekçilikte ve tatlı ürünlerde kullanılır. Maltozdan başka sadece bağlantı şekli değişen izomaltoz maltoza çok benzeyen bir disakkarit olup, iki glikoz molekülünün α (1-6) glikozidik bağ oluşturması ile meydana gelmiştir. Ancak bu bağın parçalanması zor olup izomaltoz kolay fermente olmamaktadır. Çünkü α (1-6) glikozidik bağ amilaz enzimleri ile parçalanmamaktadır. Gıda sanayi açısından karbonhidratlar arasında sindirilemeyen izomalto-oligosakkaritler gibi birçok oligosakkaritler öne çıkmaktadır. 16 Sellobiyoz Serbest formda bulunmaz, selülozun kısmi (asitlerle veya selülaz enzimi ile) hidrolizi ile elde edilen indirgen bir disakkarittir. Sellobiyoz, maltoz gibi iki glikoz molekülünden oluşmuştur ve β (1-4) glikozidik bağ içermektedir. β (1-4) glikozidik bağ insan sindirim kanalı enzimleri tarafından parçalanmaz, fakat geviş getiren hayvanların bağırsaklarında birçok bakteriler tarafından parçalanır. Mutarotasyon özelliği gösterir, indirgen şekerdir ve suda çözünür. Şeker tadı göstermez ve 225 o de erir. Gentiobioz: Kimyasal olarak gentiobioz da iki glikoz molekülünden oluşmuş bir disakkarittir. Ancak β (1-6) glikozidik bağ içermektedir. Acı tatta bir disakkarittir. Tabiatta serbest olarak değil de genelde glikozidlerin yapısındadır. Acı bademdeki glikozid yapısındaki amigdalin bileşiminde ve trisakkarit olan gentianoz yapısında gentiobioz bulunur. Ayrıca safran rengini veren krosin (krosetin dikarboksilik asit ile 2 mol gentiobiozun esterleşmesinden oluşan karotenoid yapıda bileşik) yapısındadır. Bal içerisinde varlığı tespit edilen birçok disakkaritten biri de gentiobiozdur. İndirgen şeker özelliği taşır, erime noktası 190 193 o, polarize ışığı +9,8 o sağa çevirir. 2 1 4 2 1 2 1 4 6 1 17 18 3
Laktoz (süt şekeri): Laktoz, meme bezlerinin bir ürünü olarak süte özgü bir disakkarittir. Başka bir gıdada mevcut değildir. Sütün en önemli karbonhidratı olan ve süt şekeri olarak da bilinen laktoz disakkariti glikoz ve galaktoz monosakkarit birimlerinden meydana gelmiştir. Bu disakkaritin oluşumunda, glikoz ve galaktozun 1. ve 4. atomu arasında birleşme (β 1,4 glikozidik bağ) sözkonusu olduğundan bir karbonil grubu serbest olup, indirgen şeker özelliği ve mutarotasyon göstermektedir. Polarize ışığı + 55 o sağa çevirir, sakkaroza göre çok az tatlıdır ve sütün spesifik tadını oluşturur. Laktoz suda ağır (yavaş) çözündüğü için, örneğin şekerli kondense süt içiminde ağızda dil üzerinde kumumsu bir his verir. Laktozun sütteki miktarı memelinin cinsine göre değişim gösterir ve %2-6 arasında bulunur. Anne sütü ise %7 oranında laktoz içerir. Anne sütünde bulunan karbonhidratın yaklaşık %90 nı laktoz, geri kalan kısmı ise oligosakkaritlerden oluşmaktadır. Bu oligosakkaritlerin de esas yapıları laktoza dayanmaktadır. 19 Laktoz mayalarla direkt olarak fermentasyona uğratılır. Kefir ve kımız bakterilerinin enzimleri, laktozu kullanarak alkol fermantasyonu meydana getirilebilir. Bunun için fermente süt mamülleri olan kefir ve kımızda düşük miktarlarda etil alkol mevcuttur. Sütün laktozu laktik asit bakterileri ile fermantasyona uğratılır ve süt asidine (laktik asit) dönüştürülür. Sütün ekşimesinin fermente süt ürünlerinin yapımının temelini oluşturur. Laktozun alkol fermentasyonuna diğer şekerler kadar kolay uğramaması çocuk beslenmesinde önemlidir. Çünkü daha az bağırsak rahatsızlıklarına sebep olur. 20 Laktoz, ancak konsantre asitlerle hidrolitik yolla glikoz ve galaktoza ayrılır. Sitrik asit ve diğer zayıf asitler laktoza etki etmezler. Asitlerle laktozun hidrolizi sakkaroza göre çok daha yavaş meydana gelir. Bunun sonucu olarak sindirimi de yavaştır. Bu şekilde bağırsakta daha uzun süre kalabilen laktoz, hafif asitli bir ortam sağlar. Bu asitlik ortamı kalsiyumun daha çok emilmesine yardımcı olur, gaz ve nispeten zehirli maddeler vererek parçalanan bazı proteinlerin ayrışmasını önler. Laktozun oldukça geniş kullanım alanı bulunmakta olup endüstriyel üretimi 100 yıldan daha fazla zaman önce başlamıştır. Laktoz çeşitli süt ürünleri üretiminde arta kalan sütçülük artıklarından elde edilir. Ticari olarak peynir endüstrisinin yan ürünü olan peynir altı suyundan üretilir. Laktoz 150 0 ye kadar ısıtılırsa sarı renk oluşur, 175 0 de ise kahverengi bir bileşiğe (laktokaramel) dönüşür. Bisküvi ve çeşitli fırın ürünlerinde bu özelliğinden yararlanılır. Aynı zamanda şekerleme, çikolata ve diyet ürünleri gibi pek çok üründe kullanılmaktadır. Laktoz ve türevlerinden fonksiyonel gıda uygulamalarında ve farmakoloji endüstrisinde de yararlanılmaktadır. Laktoz hidrojenize edildiğinde şeker alkolü olan laktitol elde edilir. Laktitol birçok gıda uygulamalarında kullanılabilmektedir. Tatlılık derecesi en düşük şeker alkolüdür, enerji değeri 2 kcal/g olup diyetetik ürünlerin formülasyonlarında yer alır. 21 22 Tabiatta serbest halde bulunmayan ve ancak sütün ısıtılması sırasında katalizör kullanılmadan laktozun izomerizasyonu sonucu az miktarda laktuloz oluşmaktadır. Laktuloz laktozun izomeridir. Endüstriyel olarak laktozun bazik ortamda izomerizasyonu ile üretilir. İşlem sırasında laktozun yapı taşı olan glikoz fruktoza izomerize olmaktadır. İlk defa 1930 yılında izole edilen bu semisentetik disakkarit galaktozun fruktoz ile bağlanması (β 1,4 glikozidik bağ) sonucu oluşur. Laktuloz bebek mamalarında ve prebiyotik olarak gıda sanayiinde kullanılmakla birlikte tıbbi ilaç olarak da kullanılmaktadır. Laktuloz osmotik olarak etki gösteren bir laksatiftir. Laktuloz 23 Trehaloz: İki glikoz molekülünün α (1-1) glikozidik bağla bağlandığı bir disakkarittir. Bu disakkarit glikozidik bağ anomerik (karbonil grubu) karbon atomları arasında kurulduğu için indirgen şeker değildir. Trehaloz molekül içi hidrojen bağı yapmaz, oldukça yüksek hidrofilik özellik gösterir ve asit hidrolizlerine karşı dayanıklıdır. Maya, küf, mantarlar ve alg yedek maddesi olarak trehaloz saklarlar. Trehaloz böceklerin dolaşım sistemlerinde depolama özellikleri ile tanınan, enerji için kullanılan ve canlı organizma yapısında hayati önem taşıyan disakkarittir. Kurak ortamlarda bulunan bazı bitkilerde, tuzlu sularda yaşayan bazı canlılarda, ekmek mayasında da belirlenmiştir. Önceleri trehalozun karbonhidrat depo maddesi olarak görev yaptığı belirtilse de, son yıllarda canlılarda ekstrem çevre koşullarına karşı reaksiyon olarak sentezlendiği belirlenmiştir. Trehaloz, organizmaları kuruma, donma ve ozmatik basınç gibi çeşitli streslere karşı korumaktadır. Örneğin kurak yerlerde yetişen bitkiler bu disakkariti fazla miktarlarda sentezleyerek su eksikliğine karşı kendilerini korurlar. 24 4
Trehalozun ticari üretimi 1990 lı yıllara rastlamaktadır. İlk önceleri düşük verim ve yüksek maliyetlerle üretimi sebebiyle kullanım alanları sınırlı kalmıştır. Ancak daha sonra nişastadan enzimatik yolla elde edilmesi ve verimin %80 den fazla olması neticesinde üretim maliyeti düşmüştür. Bu yöntemin ilk aşamasında nişasta Bacillus licheniformis bakterisinden elde edilen yüksek sıcaklığa dayanıklı α- amilaz enzimi ile malto-oligosakaritlere dönüştürülmüştür. İkinci aşamada Arthrobacter sp. Q36 bakterisinden elde edilen enzimler ile malto-oligosakarit önce malto-oligosiltrehaloza, daha sonra bu da trehaloza dönüştürülmektedir. Trehalozun tatlılık derecesi sakkarozun yaklaşık olarak yarısı kadardır ve yüksek sıcaklığa dayanıklıdır. Maillard reaksiyonuna katılmadığı, gıdanın kalitesini koruduğu ve dayanım süresini arttırdığı için endüstriyel uygulamalarda yeni bir gıda katkı maddesi olarak geniş kullanım alanına sahiptir. Gıdalardaki kokuları ve istenmeyen tatları da maskelemektedir. Örneğin lipid oksidasyonu ile ortaya çıkan aldehitlerin oluşumunu baskılayıcı etkisi ortaya konmuştur. Trehaloz ilave edilerek kurutulmuş meyvelerin aroma bileşenlerinin korunduğu ve yüksek kalitede kurutulmuş ürün eldesi için trehaloz ile yapılan ön işlemin çok olumlu etki yaptığı da belirlenmiştir. Diğer taraftan kemik erimesinin önlenmesi üzerine etkili olduğu, kornea epitel hücrelerinde doku denatürasyonunu baskıladığı ve bu yüzden trehaloz içeren gıda ürünlerinin tüketilmesi gerekliliği çeşitli çalışmalarda ifade edilmektedir. Trehaloz kozmetik ve farmakoloji alanlarında dayanıksız ürünlerin dayanıklılıklarını arttırmada stabilizatör olarak kullanılmaktadır. Trehaloz sindirimi ve emilimi ince bağırsaklarda olur. İnce bağırsaklarda trehalaz enzimi bulunmakta ve glikoz monosakkarit birimlerine parçalanmaktadır. Trehalose 25 26 Nişasta Nişasta α-d-glikoz birimlerinden oluşmuş bir homo-polisakkarittir ve α (1-4) ve α (1-6) glikozidik bağların bağlanmasıyla meydana gelmiştir. Nişasta tatsız, kokusuz ve beyaz bir toz görünümünde olup polarize ışığı +160-200 o çevirir. Nişasta depolanabildiği için belirli bitki kısımlarında örneğin tohum, yumru, kök ve hatta gövde, yaprak, meyve gibi kısımlarda bulunmaktadır. Nişasta bitkilerin yedek karbonhidratını oluşturur. Bu bakımdan hayvanlardaki yağın işlevini görür. Nişasta, en önemli bitki bileşenidir. Nişasta içeren gıdalar önemli enerji kaynaklarıdır. Ayrıca nişasta gıdaların tekstür, lezzet ve bazı yapısal özellikleri üzerine etkilidir. Bitkisel gıdaların yapısına sudan sonra en fazla oranda giren nişastadır. Tahıl daneleri : % 70 e kadar (buğdayda % 60 70), Baklagiller : % 50 e kadar, Patates : % 24 e kadar nişasta içerir. Özel enzim sisteminin etkisiyle glikoz moleküllerinin yoğunlaşmasıyla yüksek polimer ürün nişasta oluşur. Bitkilerde fotosentez ile üretilen glikoz yapraklardan bitkinin diğer kısımlarına sakkaroz halinde taşınır. Çünkü sakkaroz indirgen şeker olmadığı için oksidatif ve hidrolitik etkilere karşı glikoza göre daha stabildir. Ancak ihtiyaç fazlası şekerler nişasta olarak depolanmaktadır. Çünkü nişasta soğuk suda çözünmez ve sakkarozdan daha büyük molekül ağırlığına sahip olması nedeniyle osmotik basınç düşmektedir. 27 28 Nişasta granülleri Nişasta bitkilerde granül formunda bulunur. Tahıllarda ve diğer gelişmiş bitkilerde plastidler içindedir. Nişastayı oluşturan plastidlere amiloplast denir. Nişasta granüllerinin şekil, büyüklük ve bazı özel işaretleri bitkinin cinsine ve hatta bulunduğu dokuya, bitkinin büyüme evresine göre değişmektedir. Nişasta granüllerinin yapısı, şekli ve büyüklüğünde farklılıklar vardır. Granüller yassı, küresel, oval gibi şekillerde olabilmektedir. Nişasta granülleri, su ve sıcaklığın etkisiyle yapısal değişime uğramaktadır. Granüllerde amiloz molekülleri amilopektin moleküllerinin arasında serbest halde dağılmıştır. Amilopektin granülün kristal yapıdaki bileşenidir. Amiloz ise kristal olmayan (amorf) kısımdır Granülün merkezine hilum adı verilir patates buğday pirinç 29 30 5
Nişastanın yapısı Amiloz Nişastanın yapısında iki tip polimer mevcuttur a) Amiloz lineer bir polimer b) Amilopektin dallanmış bir polimer Nişastada ağırlıklı olarak bulunan bileşen amilopektindir (%80) Amiloz oranı yaklaşık % 20 dir. Amiloz, glikoz moleküllerinin düz zincir şeklinde ve sadece α (1 4) glikozidik bağları ile bağlanmasından meydana gelmiş bir glikoz polimeridir. Yaklaşık 100-3000 glikoz ünitesinden oluşur. eliks biçiminde bükülmüş ve dallanmamıştır. İyotla mavi renk vermektedir. Amiloz nişastada genelde %20 oranında bulunur. 31 32 Amilopektin İkinci nişasta molekülü amilopektindir ve amiloza göre daha büyük bir moleküldür. Bu polimerde glikoz polimerleri α (1 4) glikozidik bağları yanında α (1 6) glikozidik bağlı dallanmalardan oluşmuştur. Dallanmalar her 24. veya 30. glikozun serbest 6. karbonuna bağlı dallanmalardır. Molekülde yaklaşık 6000-60000 kadar glikoz ünitesi vardır. Bu özellik dallanmış molekül yapısından ileri gelmektedir. Amilopektin molekülünün özelliklerini zincirlerin uzunluğu, sıklık, dallanma yerleri belirlemektedir. Amilopektin iyot çözeltisi ile kırmızı-mor renk vermektedir. 33 34 Nişastada her zincir indirgeme özelliği olan bir grubuyla sonlanır. Ancak bu grupların sayısı toplam glikoz ünitelerinin sayısına kıyasla çok az olduğu için nişastanın indirgen özelliği yoktur. Nişasta soğuk suda çözünmez. Sıcak su ile süspansiyon haline gelir ve ısıtılmaya devam edildiğinde giderek jel kıvamını kazanır. Nişasta doğrudan asitlerle muamele edildiğinde birçok yan reaksiyon oluşmaktadır. Nişastanın yapısındaki amiloz ve amilopektin çeşitli enzimlerin etkisiyle parçalanma ürünlerine dönüşür α-amilaz nişastadaki α(1-4) bağlarını rastgele noktalardan parçalar β-amilaz nişastada indirgen olmayan uçlardan başlayarak α(1-4) bağlarını birer atlayarak kırar ve maltoz ile dekstrin oluşur Glikoamilaz (amiloglikozidaz) nişastanın indirgen olmayan uçlarından başlayarak α(1-4) bağlarını ya da dallanma noktalarındaki α(1-6) bağlarını kırarak D-glikoz oluşturur 35 36 6
Nişastanın tatlandırıcılara dönüştürülmesi İndirgenlik derecesi (Dekstroz eşdeğeri): Nişasta molekülünün parçalanmasıyla açığa çıkan indirgen uçların miktarı indirgenlik derecesini (DE-dekstroz eşdeğeri) verir. Nişasta tamamen hidrolize olup dekstroza dönüşünce DE değeri 100 dür Enzimler kullanılarak maltoz ve glikoz ürünleri meydana getirilerek tatlılık derecesi artırılabilir Asit hidrolizi ile glikoz şurubu elde edilir fakat 40DE değerinden sonra yan reaksiyonlar başladığından koyu renkli bir şuruplar elde edilir nedenle asit inceltmeden sonra alfa ve beta amilaz enzimleri kullanılır ve 70DE değerinde şurup elde edilir Glukoamilaz kullanımı ile 100DE lik şurup elde edilir glikoz izomerazla %50 glikoz, %42 fruktoz ve %8 glikoz oligomerleri oluşur ve tatlılık değeri daha yüksektir 37 38 Nişastanın jelleşmesi Nişasta granülleri suda çözünmezler Suyla temas ettiklerinde suyu adsorbe ederek şişerler Su nişastadaki hidroksil grupları ile hidrojen bağı yapar Nişastanın amorf yapıda olan kısmı suyu adsorbe eder Su granüle sızar ve granülün hacmi % 5 oranında artar Bu olay geri dönüşümlüdür Ancak yüksek sıcaklıklara ısıtılırsa nişastada geri dönüşümsüz değişiklikler oluşur. Nişasta granülünün yapısı bozulur Bu olaya jelatinizasyon denir 39 40 Jelatinize olan nişastanın viskozitesi de artar Suyu yapısına almasından ve şişmesinden kaynaklanır Amilozun granülden ayrılması ve suyu bağlaması da viskoziteyi artıran diğer bir nedendir Çözünme artıkça peltemsi yapı artar Dektrin Dekstrinler, glukoz molekül sayılarından dolayı orta uzunlukta polisakkarit sınıfına girerler ve farklı molekül büyüklüğünde nişasta parçalanma ürünlerinin bir karışımıdır. Dekstrinler suda çözünürler, fakat maltoza kadar parçalanmadıkça fermente olamazlar. Margarin, mayonez, salata sosları, süt ürünleri vb. ürünlerde kullanılır. Ekmek kabuğu ve tosttaki tatlı lezzetler dekstrinlere bağlanır. Dekstrin çözeltileri yapışkan olduğundan tutkal olarak da kullanılırlar. Pulların arkasındaki yapıştırıcı da dekstrinlerden yapılmıştır. Kağıt ve tekstil endüstrisinde ve pirinç gibi gıda maddelerini parlatmakta kullanılır. Nişastadan elde edilen ve yaygın olarak kullanılan ürünlerden biri maltodekstrindir. Düşük moleküllü dekstrinlerin kısmen yağın özelliklerine sahip olduğu bilinmektedir. Maltodekstrin jeli sıvı ve katı yağlarla kolayca karışabilir, stabil bir emülsiyon oluşturabilir. 41 42 7
Glikojen ayvansal nişasta olarak bilinir. Ancak bu özelliğine rağmen bazı maya ve mantarlarda bulunduğu tespit edilmiştir. İnsanda karaciğer ve kas dokusunda bulunur. Glikozun depo edilmiş şeklidir. Dallı yapıdadır. Bu yapıyı birbirlerine α(1 4) ve α(1 6) glikozidik bağıyla bağlanmış glikoz üniteleri oluşturur. Dallanma noktaları arasında ortalama 12 glikoz ünitesi bulunur. Bu hali ile amilopektinin küçültülmüş bir modeline benzer. Amilopektinden farklı daha fazla dallanmış olmasıdır. Glikojen 43 44 Dekstran Selüloz Dekstran; Birbirlerine α(1 3), α(1 6), glikozidik bağları ile bağlanarak ağ şeklinde bir yapı oluşturan glikoz ünitelerinden meydana gelir. Bazı mikroorganizmalar tarafından sentezlenir (Leuconostoc mesenteroides). Sudaki çözeltileri viskoz olduğu için, kanamalarda damar boşluğunu doldurmak amacı ile kullanılır. Jel filtrasyon amacı ile kullanılan sephadex türleri de dekstrandan yapılmıştır Selüloz; birbirlerine β(1-4) glikozidik bağı ile bağlanmış glikoz ünitelerinden meydana gelir. Bütün bitkisel gıdalarda bulunur ve bitkilerin iskeletini oluşturur (yapısal polisakkarittir). Molekül büyüklüğü kaynağına göre değişmektedir. Nişastanın aksine selüloz yalnız düz zincir formunda bulunurlar, dallanma yoktur. 45 46 Selülozda grupları zincirden dışarıya doğru yönelir ve birbirleri ile hidrojen bağları oluşabilir. Çok sayıdaki güçlü hidrojen bağları ile oldukça kararlıdır. er iki birimden birisi diğerine göre 180 0 dönüşle bağlanmıştır. Bunun sonucu olarak da gerilimsiz lineer yapı ortaya çıkar. Bir zincir halindeki selüloz molekülleri yan yana ve aynı yöne doğru yönelmiş olarak dizilip demetler yaparlar. Bu demetler, selüloz lifleridir. 47 48 8
Selüloz; hemiselüloz, lignin, pektin gibi diğer karbonhidratlar ile genellikle birlikte bulunur. İğne yapraklı ve yapraklı ağaçların odunları %40 60 oranında selüloz içerirler. Saf selüloz pamuk lifinde veya mürver ağacı özünde bulunur. Selüloz dünyada en çok bulunan bir organik maddedir. Suda çözünmez. Yüksek konsantrasyonlu asitlerle ısıtılırsa sellobiyoz ünitelerine parçalanır. İnsan barsağında selülozu parçalayabilen bir enzim yoktur. Bundan dolayı selülozun besleyici bir değeri olduğu düşünülemez. Ancak bazı mantar ve mikroorganizmalar selülozu parçalama yeteneğine sahiptirler. İşte bu organizmaları barsak floralarında taşıyan canlılar (otla beslenen hayvanlar, tahta kurtları) selülozdan gıda kaynağı olarak yararlanabilirler 49 Kimyasal modifikasyonlara uğramış selüloz türevleri (modifiye selülozlar) gıda endüstrisinde çeşitli amaçlarla kullanılmaktadır. Modifiye selülozlar: α-selüloz, β-selüloz, δ-selüloz, karboksimetilselüloz, metilselüloz, hidroksipropilselüloz, mikrofibril selüloz, mikrokristal selüloz vb. Örneğin; mikrokristal selüloz yağ ikamesi olarak kullanılmaktadır. Bu türev çözünmez bir ağ oluşturarak suyun hareketini engeller, ağızda kremsi bir his oluşturur. Reolojik özellikleri de yağların benzer bir kolloid yapı oluşturmasını sağlamaktadır. Mikrokristal selüloz sürtünmeyi azaltıcı olarak yumuşak akışı sağlamaktadır. Bu madde selüloz ve karboksimetil selülozun karışımıdır. Metil selüloz suda çözünür ve fermantasyona dayanıklıdır. Emülgatör ve su tutma kapasitesi özelliğinden dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Karboksilmetilselüloz ise önemli bir stabilizatördür. 50 emiselüloz: emiselüloz pentoz şekerler (ksiloz, arabinoz vb.), heksoz şekerler (mannoz, glikoz, galaktoz vb.) ve şeker asitlerden (üronik asit, glikuronik asit vb.) oluşmuş heterojen polisakkarittir. İskelet yapısı β (1-4) glikozidik bağı ile bağlı şekerlerden oluşan hemiselüloz, β (1-2), β (1-3) ve β (1-6) noktalarında dallanma gösterir. emiselülozlar, farklı büyüklük ve farklı kimyasal bileşimlere sahiptir. Genel olarak bitkilerde hemiselülozun polimerleşme derecesi selülozdan düşüktür ve selülozun aksine kimyasal olarak homojen yapı göstermez. 51 52 emiselüloz, selüloz ve lignin ile birlikte bitki hücre çeperlerinde yer alır. Bu yüzden hepsine birden lignoselulozik maddeler de denir. emiselüloz yapısındaki baskın şekerlere göre isimlendirilir. -Ksilan, -glukomannan, -arabinogalaktan, -galaktoglukomannan, - -β-glukan, -galaktan vb. örnek verilebilir. Ksilan, hemiselülozun en önemli bileşenidir ve selülozdan sonra tabiatta en çok bulunan polisakkarittir. vücutta sindirilemediği için diyet lifi özelliği göstermektedir. emiselüloz, suda çözünen ve çözünmeyen formlara sahiptir. Suda çözünmeyen hemiselülozun en önemli özelliklerinden biri ağırlığının yaklaşık 10 katı kadar su bağlamasıdır. Dolayısıyla hacim artışı sağlayan ajanlardır. Suda çözünenler ise viskozite üzerine etkilidir. Çeşitli tarımsal atıklar (örneğin mısır lifi ve koçanı, saman, sap, kabuk, küspe gibi) hemiselüloz kaynağı olarak değerlendirilmektedir. emiselülozu buğday sapı %50, şeker kamışı %30, mısır koçanı %35 civarlarında içermektedir. 53 emiselüloz içeriği yüksek olan bu kaynaklardan gıda ve gıda dışı amaçlar için kullanılabilen etanol, furfural, ksilitol, ksiloz gibi ürünler elde edilebilmektedir. 54 9
İnülin: İnülin, fruktanlar (fruktozan, frukto-oligosakkarit) grubuna girer ve yalnız fruktoz moleküllerinden (yaklaşık 60 a kadar, ortalama 12 früktoz ünitesi) meydana gelmiştir. β (1-2) glukozidik bağları ile fruktozlar bağlanarak oluşur. İnülin; hindiba, yıldızçiçeği kökü, kuşkonmaz kökü, enginar, soğan, pırasa, sarımsak, yer elması kök ve yumrularında bulunan depo karbonhidratıdır. indiba köklerinde ve yerelmasında %40-45 e kadar inülin bulunur. İnulin sıcak suda kolayca kolloidal olarak çözünür, buna karşılık soğuk suda çözünmez. 55 Tamamen nötr tattadır. İyot çözeltisi ile sarı renk verir. Fehling çözeltisini indirgemez. Alkalilere karşı oldukça dayanıklıdır. 56 İnülin diyet lifi olarak kullanılır. İnülin ağızda farklı bir tat, kumluluk hissi vermez, tamamen pürüzsüz bir yapı elde edilir. İnülin su ile karıştırıldığında birçok üründe yağın yerine kullanılabilmektedir. Dolayısıyla inülin/su karışımının 9 kcal/g enerji veren yağın yerine kullanımı ile düşük kalorili ürün eldesi sağlandığı gibi düşük yağlı ürünlerde görülen kıvam, yapı ve ağızda doygunluk kaybı inülin ile önlenmektedir. Kitin Kitin; β(1 4) glikozidik bağı ile bağlanmış N-asetil-Dglikozamin birimlerinden oluşur. Dünyada en çok bulunan polisakkaritlerdendir. Artropodların (böcek, midye, yengeç vb) iskeletlerini oluşturur. Yaygın olarak yoğurt, peynir, margarin, tereyağı, salam, sosis, çikolata, krema gibi bazı gıdalarda kullanılmaktadır. İnülinin kısmi enzimatik hidrolizi ile oligofruktoz (polimerizasyon derecesi 20 ye kadar) oluşur. ligofruktoz sakkarozun %30 u kadar tatlıdır, şekersiz dondurma, yoğurt, kurabiye vb. ürünlerde kullanılmaktadır. 57 58 Pektin: Pektik maddeler temelde protopektin, pektinik asit, pektin, pektik asit ve bunların tuzlarını içeren büyük bir grup maddenin ismidir. içbir karboksil grubu esterleşmemiş poligalakturonik asitlere pektik asit, tuzlarına pektat denir. Pektik asitler pektinlerin temel gövdesidir. Bazı karboksil grupları esterleşmiş poligalakturonik asitlere ise pektinik asit, tuzların da pektinat denir. Bitkilerde bulunan ve soğuk suda çözünmeyen, fakat sıcak su, asit ve tuz çözeltiler ile ekstrakte edilebilen pektik maddelere protopektin denilir. Bunun kısmi hidrolizi ile pektin ve pektinik asitler elde edilir. Pektin, çeşitli derecelerde metil ester grubu içeren α-dgalaktopiranozil üronikasit polimerleridir Pektik maddelerin temel bileşeni D-galakturonik asittir. Bunlar lineer α (1-4) glukozidik bağları ile bağlanmıştır. D-galakturonik asit dışında galaktoz, ramnoz, ksiloz gibi başka şekerleri de içerirler. Pektin, çeşitli derecelerde metil ester grubu içermektedir. Pektinin yapısında metanolle esterleşmiş olan karboksil gruplarının yüzde olarak değeri esterleşme derecesi (DM) olarak adlandırılır 3 59 10
Pektin jelleştirici, kıvam verici, emülgatör ve stabilizatör özelliklerinden dolayı gıda sanayiinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Pektinler esterleşme derecelerine göre; yüksek metoksilli (karboksil gruplarının %50 sinden fazlası esterleşmiş) ve düşük metoksilli olarak üzere iki büyük gruba ayrılırlar. Jelleşme olayı pektinin esterleşme derecesi ve molekül büyüklüğü ile etkilenir. Yüksek metoksilli pektinler yüksek şeker ve asit içeriğinde jel oluşturabilirler. Karboksil gruplarının %68 sinden fazlası esterleşmiş olan pektinler hızlı jel oluşturma kabiliyetindedir. Yüksek metoksilli pektinler çok iyi jelleşmesi sebebiyle reçel, marmelâtlar ve jölelerde önemlidir. Bu ürünlerin düşük kalorili (az şekerli) olanlarında düşük metoksilli (esterleşme düzeyi düşük) pektinler kalsiyum iyonu eşliğinde kullanılır. Sonuç olarak pektinle dayanıklı jel oluşumu pektin miktarı, metillenme oranı, şeker miktarı ve p değerine bağlıdır. Pektinler, içecekler ve dondurma stabilizasyonunda, meyve suyu ve şarabın durultulmasında, mayonez, salça ve salata soslarında kıvam verme gibi çeşitli gıdalarda farklı amaçlarla kullanılmaktadır. Ticari olarak turunçgil (portakal, limon vb.) kabuklarından ve elma posasından üretilmektedir. Limondan elde edilen pektin kalitesi yüksektir. Ayçiçeği tablası, şeker pancarı küspesi gibi diğer tarımsal endüstri artıkları da önemli miktarda pektin içerir. Pektinin bileşimi ve özellikleri kaynağına, üretim yöntemine ve uygulanan işlemlere bağlı olarak değişmektedir. Bazı Bitki Materyallerin Pektin İçerikleri Bitkisel Materyal Pektin (k.m., %) Bitkisel Materyal Pektin (k.m., %) Patates 2,5 avuç 10 Domates 3 Ayçiçeği tablası 25 Elma 5 7 Şeker pancarı küspesi 15 20 Elma posası 15-20 Turunçgillerin kabuğu 30 35 Gamlar: Kolloidal yapıda ve hidrofilik polisakkaritlerdir. Gıda sanayiinde sulu sistemlerde kıvam arttırıcı, sistemi stabilize edici, film ve jel oluşturucu, kaplayıcı, köpük tutucu gibi çeşitli işlevsel özellikleri düzenlemek amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. En önemli özellikleri hidrofilik karakterleri nedeniyle düşük miktarlarda kullanıldıklarında sulu çözeltilerde ve süspansiyonlarda jelleşme yapmaları veya kıvamı artırmalarıdır. Suda çözünerek veya şişerek serbest suyu bağlar ve viskoziteyi arttırırlar. Gamlar genellikle bitkisel kaynaklardan olmak üzere farklı kaynaklardan elde edilmektedir. Endüstriyel ve bilimsel uygulamalar için bunların mikrobiyal kaynaklardan elde edilmesi birçok faktörden dolayı daha uygun olmaktadır. Gamlar fonksiyonlarına göre üç gruba ayrılabilirler; Jelleşme ajanları: Agar, alginatlar, karagenan, gellan, dekstran, ksantan gam, hidroksipropilselüloz, metilselüloz Kalınlaştırıcılar: Alginatlar, karagenan, guar gam, gam arabik, keçiboynuzu gamı, ksantan gam, karboksilmetilselüloz, metilselüloz, hidroksipropilselüloz, mikrokristalselüloz Yaygın olarak bilinen ve kullanılan çeşitli gamlar Guar gam: indistan ve Pakistan da yetişen yamopsis tetragonoloba ve yamopsis psoralaides isimli iki guar bitkisinden ekstrakte edilen guar gam önemli kıvam verici polisakkaritlerdendir. Guar gam, gıda sanayiinde özellikle süt ve fırıncılık ürünleri, sosların üretiminde kullanılır. Guar bitkisinin tohum endospermlerinin öğütülmesi ile elde edilir. Ana bileşeni galaktomannandır. Ana zincir β (1-4) glukozidik bağlı D-mannoz birimlerinden oluşmaktadır. Ana zincire (1-6) bağı ile α-d-galaktoz bağlanmıştır. Mannoz/galaktoz oranı 2:1 dir. Galaktomannanlar suda çözünen polisakkaritlerdir. Stabilize ediciler: Alginatlar, karragenan, gam arabik, keçiboynuzu gamı, ksantan gam, hidroksipropilselüloz, mikrokristalselüloz, metilselüloz 11
Keçiboynuzu gamı: Keçiboynuzu çekirdekleri bir dizi işleme tabi tutularak gıda sanayinde çok önemli bir katkı maddesi olan keçiboynuzu gamına dönüştürülmektedir. Kimyasal olarak galaktomannan olarak tanımlanabilen, glukozidik bağlarla galaktopiranoz ve mannopiranoz birimlerini içeren şekilde polisakkaritlerden oluşur. Yapı; β (1-4) glukozidik bağlarla bağlanmış D-mannoz ana zincirine her 4. veya 5. üniteye 1-6 glukozidik bağ ile D-galaktoz bağlanmış yan zincir içermektedir. Yapısı benzer olmakla beraber guar gama göre daha az yan dal içerir. Galaktoz/mannoz oranı yaklaşık olarak 1/4'tür. Guar gama göre bu oran farklı olduğu için bazı fiziksel özelliklerinde çok az farklılık bulunmaktadır. Keçiboynuzu gamı soğuk suda şişmekte ve yaklaşık olarak ağırlığının 50 katı kadar suyu bağlayabilmektedir. Fakat yüksek çözünürlük için ısıtma işlemi gerekmektedir. Başta dondurmalar olmak üzere yoğurt, puding, eritme ve krem peynirleri, su bazlı jöleler, şekerlemeler, et ve balık ürünleri, içecekler, ketçap, mayonez, salça, unlu mamuller ve dondurulmuş gıdalar gibi birçok ürünün en önemli bileşeni olmaktadır. Gam arabik: Gam arabik veya arap zamkı olarak da bilinen akasya gamının, emülsifiye edici özelliğinin çok iyi olması sebebiyle kullanım alanı oldukça yaygındır. Leguminosea familyasına ait akasya ağaçlarından elde edilen doğal bir sızıntıdır. Gam arabik D-glukuronik asid, L-ramnoz, D-galaktoz ve L-arabinoz ile yaklaşık olarak %2 glikoprotein içeren bir karbonhidrat polimeridir. Gam arabiğin emülsifiye edici özelliği yapısında bulunan proteinlerle ilişkilidir. Suda çözünme oranı (yaklaşık %50) oldukça yüksektir. Yüksek çözünürlüğü, düşük viskozitesi, emülsifiye edici olması ve uçucu bileşenlerin tutulumunu iyi bir şekilde sağlamasından dolayı mikroenkapsülasyon işleminde kaplama materyali olarak kullanımı yaygındır. Daha ziyade yağların enkapsülasyonunda kullanımı çok yaygındır. Zira gam arabik geniş bir p aralığında farklı birçok yağ ile stabil bir emülsiyon oluşturabilmektedir. Şekercilikte kristalleşmeyi önlemek, içeceklerde köpüğü stabilize etmek amacıyla kullanılır. Gam arabik jelleşmeyen bir gamdır. Tragakant gam: Tragakant gamı, geven (keven) ya da astragalus adı verilen bitki türünden elde edilen özsuyunun kurutulması ile üretilen reçine gamıdır ve yüksek molekül ağırlıklı polisakkarit kompleksidir. Bileşiminde arabinoz, ksiloz, galaktoz ve galakturonik asit bulunmaktadır. Gıda sanayiinde kalınlaştırıcı ve stabilizatör olarak kullanılmaktadır. Şeker ve kremalarda etkin bir su bağlayıcısı olarak kullanılmaktadır. Kalın ve yapışkan sıvılar ve hamurlar oluşturabilir. Asidik çözeltilerde yüksek dayanım göstermektedir. Karaya gam: Karaya gam, Bixaceace familyasına ait Sterculia urens cinsi ağaçlardan elde edilen kurutulmuş salgı olarak tanımlanır. Bu ağaç indistan da yetişmektedir. Bugamın özellikleri tragant gama ve agar-agara benzerlik göstermektedir. Yüksek moleküllü bir polisakkarittir. Sıcak ve soğuk suda çözünmez. Fakat çok yoğun kolloidal karışım oluşturur. Gıda sanayiinde stabilizatör ve emülsifier olarak kullanılmaktadır. Fırıncılık ürünlerinde kullanılan kaplamalar ve parlatıcılar çoğunlukla karaya gamı içerir. Et ürünlerinde değişik amaçlarla (güçlü yapı, su bağlama, dayanıklılık) kullanılmaktadır. Süt ürünleri, mayonez, salata sosu gibi çeşitli ürünlerde de kullanılır. Karregenan: Karragenan temelde D-galaktoz esaslı bir polisakkarittir. Şeker birimlerine sodyum, potasyum, magnezyum sülfat yarı-ester grupları bağlanmıştır. D-galaktopiranozil birimlerinin (dönüşümlü olarak α-1,3 ve β-1-4 glukozidik bağları ile) lineer birleşmesi ile oluşmuştur. Sülfat içeriği ağırlıkça %15-40 arasındadır. Rhodophyceae familyasındaki kırmızı deniz yosunlarından sıcak ve seyreltik alkali çözeltiler ile karragenanın sodyum tuzu halinde ekstrakte edilirler. Kırmızı deniz yosunlarının, hondrus crispus, Euheuma cottonii ve Eucheuma spinosum türleri bilinen en önemli karragenan kaynaklarıdır. 12
Alginatlar: Alginatlar, alginik asidin sodyum, potasyum ve kalsiyum tuzlarıdır. Sodyum alginat ( 6 7 Na 6 ) n ticari olarak daha yaygın kullanılmaktadır. Alginik asit genellikle kahverengi deniz yosunlardan elde edilir. Alginik asit β- D-mannuronik asit ve α-l-glukoronik asit birimlerinden meydana gelmiştir. Alginatlar yaygın olarak düşük miktarlarda yüksek viskozite sağlamak için kullanılmaktadır. Alginik asitin alkali tuzları suda iyi çözünür ve kalsiyum iyonlarının varlığında çok kolay jel oluşturur. Gıda sanayiinde kullanımlarına meyve sularındaki pulpu süspansiyon halde tutmaları ve kıvamı artırmaları, dondurmada büyük kristallerin oluşumunu engellemeleri, patateslerin depolama sürelerinin uzatılması, çeşitli ürünlerin formülasyonlarında jelleştirici ve birada köpük stabilizatörü olarak yer almaları ve benzerleri örnek olarak verilebilir. Agar-agar: Kırmızı deniz yosununun Rhodophycea sınıfından elde edilen kurutulmuş hidrofilik poligalaktozit olarak tanımlanmaktadır. Agar-agar galaktoz moleküllerinden oluştuğu için galaktan grubuna girmektedir. Elde edildiği deniz yosununun kaynağı ve üretim metoduna göre agarlar, değişik karakteristik özellik göstermektedir. Malay dilinde jöle anlamına gelmektedir. Nişastada olduğu gibi agar-agarda iki bileşenden meydana gelmiştir. Bunlar agaroz ve agaropektindir. ranları hammaddeye göre değişim göstermektedir. er iki bileşeni de düz polisakkarit zincirlerinden oluşmuştur. Yalnız agaropektinde 6. karbon atomundaki hidroksil grubu sülfürik asitle esterleşmiştir. Agaroz, agarın yüksek jelleştirme özelliğini ve agaropektin ise viskoz özelliğini verir. Agar-agar soğuk suda çözünmez, sıcak suda ise yavaş çözünmektedir. Jöle materyali olarak kullanılırjel yapma özelliği jelatinden yaklaşık on kat daha fazladır. Mikrobiyoloji çalışmalarında ve ilaç sanayiinde de kullanılmaktadır. Yaygın olarak besiyerlerinde de kullanılmaktadır. Ksantan gam: Mikrobiyal fermantasyon gamı olan ksantan gam heteropolisakkarit ve önemli bir endüstriyel biopolimerdir. Lahana ve benzeri bitkilerin yapraklarında bulunan bir bakteri Xanthomonas campestris tarafından üretilir. Ksantan molekülünün ana zinciri selüloz molekülü ile aynı yapıya sahiptir. Bu yüzden ksantanselüloz derivatı olarak tanımlanabilir. Ana zincir 1,4- β-glukopiranoz kalıntısından oluşmuştur. rtalama olarak her iki glukoz kalıntısı 3. karbon atomunda yan zincir olarak bir trisakkarit (mannoz, glukuronik asit ve en uçta yine mannoz biriminden oluşur) ihtiva eder. Ksantan gam tek olarak veya çeşitli gamlar ile kombinasyonları dondurma, fırın ürünleri, içecekler, düşük kalorili gıdalar, salça, dondurulmuş ürünler ve süt ürünleri gibi çok sayıda üründe farklı amaçlarla (emülsifier, stabilizatör, tekstür düzenleyici, jelleştirici, şeker-yağ ikame maddesi, kalınlaştırma vb.) kullanılabilmektedir. Ksantan gamın akış özelliği bilhassa fırıncılık ürünlerinde, yoğurma ve şekil vermede büyük önem taşımaktadır. Gellan gam: Mikrobiyal gamlar sınıfında olan gellan gam, aerobik fermentasyon ile Pseudomonas elodea ile üretilir. Lineer ve anyonik bir heteropolisakkarit olan gellan gam, tetrasakkaritin tekrarlı birimlerinden oluşmaktadır. Bu tetrasakkarit içerisinde 1,3-β-D-glukoz, 1,4-β-D-glukuronik asit, 1,4-β-D-glukoz ve 1,4-α-L-ramnoz yer almaktadır. Glukoz, ramnoz ve glukuronik asit oranı yaklaşık 2:1:1 dir. Gellan gam kolay çözünme özelliğine sahiptir ve p 3,5-8 arasında stabilite gösteren bir jelleştiricidir. Düşük oranlarda (% 0,05) dahi jel oluşturur. Şekerleme, reçel ve jölelerde, su bazlı jellerde, çerez kaplanmada, pudinglerde, kek kremalarında, süt ürünlerinde jelleştirici ajan olarak kullanılmaktadır. Fırıncılık ürünlerinde dolgu maddesi olarak kullanıldığı zaman daha düzgün bir yapı ve ağızda daha iyi bir tat bırakmakta, ayrıca bu tip ürünlerin depolama sürelerini, ısıl stabilitelerini arttırmakta ve nem kaybını azaltmaktadır. 13