Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 12, No: 2, 2009 (16-21) Electronic Journal of Food Technologies Vol: 12, No: 2, 2009 (16-21) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-issn:1306-7648 Derleme (Review) Cem TOKER Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Zeytincilik Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Bornova/İZMİR c.toker@zae.gov.tr Özet Naturel zeytinyağlarına artan ilgili onun sağlık yönünden yarayışlığının yanı sıra organoleptik özelliklerinden de ileri gelmektedir. Zeytinyağının Natürel zeytinyağlarına eşsiz lezzeti, oluşan çok sayıdaki uçucu aroma bileşenlerine bağlıdır. Bu aroma veren uçucu bileşenlerin oluşumu zeytin meyvesinde başlayarak tüketilinceye kadar devam etmektedir. Bu uçucu bileşenlerin oluşumunu etkileyen tarımsal uygulamalar, zeytin orjini, meyvenin olgunlaşma durumu, meyvenin depolama koşulları ve zeytinyağı elde edilmesinde uygulanan teknolojik işlemler aynı zamanda zeytinyağının duyusal kalitesini de etkilemektedir. Anahtar Kelimeler: Natürel zeytinyağı, Uçucu aroma bileşenleri, Lipoksigenaz yolu, C 6 uçucu bileşenler. Abstract The Formation Of Volatile Aroma Compounds In Olive Oil A large increase in demand for virgin olive oil of good quality is due to its health virtues and its organoleptic properties. The unique and delicate flavor of olive oil is attributed to a number of volatile components. Volatile flavor compounds are formed in the olive fruit through an enzymatic process till its consuming. Olive cultivar, origin, maturity stage of fruit, storage conditions of fruit, and olive fruit processing influence the flavor components of olive oil and therefore its sensory quality. Keywords : Natural Olive oil, volatile aroma compounds, lipoxygenase pathway, C 6 volatile compounds Bu makaleye atıf yapmak için Toker, C. Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, 12(2) 16-21 How to cite this article Toker, C. The Formation Of Volatile Aroma Compounds In Olive Oil Electronic Journal of Food Technologies, 2009, 12(2) 16-21
Teknolojik Araştırmalar: GTED 2009 (2) 16-21 1. GİRİŞ Naturel sızma zeytinyağı diğer yenilebilir tohum yağlarından ayırt edilebilen eşsiz bir aromaya sahiptir [1]. Zeytinyağının eşsiz aroması zeytinin yapısında bulunan uçucu ve uçucu olmayan bileşenler tarafından meydana gelmektedir [2]. Günümüzde tüketicilerin doğal ürünlere yönelmiş olduğu göz önünde bulundurulursa, naturel zeytinyağının benzersiz organoleptik ve besinsel kalitesi ile giderek artan bir şekilde tercih edildiği bilinen bir gerçektir [3]. Hoş meyvemsi, otsu kokulu ve hafif acı lezzetle karakterize edilen yağlar tüketici tarafından daima tercih edilmektedir [4]. Zeytinyağındaki aroma bileşenlerinin varlığı birçok faktöre bağlıdır. Zeytinin çeşidi, yetiştirildiği bölgenin iklim şartları, yetiştirildiği bölgenin deniz seviyesinden yüksekliği, yetiştirme teknikleri, hasat zamanı, üretim metotları, depolama şartları ve işleme tekniklerinin tümü aroma bileşenlerinin oluşumunu etkilemektedir (2, 5, 6, 7). Zeytin ve zeytinyağının uçucu aroma bileşenleri ; hidrokarbonlar, aldehitler, alkoller, ketonlar, esterler, eterler, terpen alkoller, furan ve tiyofen türevlerinden oluşmaktadır [8, 9, 10, 11, 12; 13, 14; 15]. 2. UÇUCU BİLEŞENLERİ OLUŞUMU Uçucu bileşenler meyve gelişimi boyunca önemli miktarda üretilmez fakat olgunlaşmanın belirli kritik bir periyodu boyunca oluşur. Meyveler kritik periyot boyunca etilen üretir. Bundan dolayı yapılarında fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal değişimlere sebep olarak bazı protein ve enzim aktivitelerini arttırır. Zeytinlerden, kritik döneme uygun bir periyotta yağ ekstrakte edildiğinde aromatik uçucu bileşenler bakımından zengin yüksek kaliteli yağ elde edilir. Bu aromatik uçucu bileşenlerin pek çoğu enzimlerin aktivasyonuyla oluşmaktadır [16]. Naturel sızma zeytinyağının degüstasyonu esnasında algılanan tüm duyumlar, çok düşük konsantrasyonlarda yağ aromasında mevcut birçok uçucu bileşenin koku epitelyumunu uyarması ile açıklanmaktadır. Aromadan sorumlu uçucu bileşenlere ait ortak özellikler Tablo 1. de verilmiştir [12]. Tablo 1. Naturel sızma zeytinyağının aromasından sorumlu uçucu bileşenlerin ortak özellikleri - Düşük molekül ağırlığı ( < 300 Da) - Yüksek uçuculuk için moleküllerin uygun bir miktarı nefes alma ve verme sayesinde hava yoluyla taşınarak moleküler dağılma gibi koku epitelyumuna ulaşabilir. - Hassas koku hücrelerini kapsayan mukus içinde yayılan yeterli hidro çözünürlüğe sahip olma Zeytinyağının uçucu aroma bileşenlerinin büyük bir kısmını oluşturan C 5 ve özellikle C 6 bileşenler lipoksigenaz yolu ile oluşmaktadır [17, 18, 19, 20, 21]. Bu oluşum hidrolizis ve oksidasyondan ibaret enzimatik bir prosestir. Bu reaksiyonlar hem sıcaklık hem de ph a bağlı olarak hızla ilerler [2]. Zeytinyağının uçucu kompozisyonu bu reaksiyonlarda yer alan enzimlerin miktar ve aktivitelerine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Zeytinyağının karakteristik aroması özellikle yağın otsu ve meyvemsi duyusal özellikleri yağ ekstraksiyon prosesi boyunca oluşan lipoksigenaz yolu olarak bilinen bir dizi enzimatik reaksiyon boyunca çoklu doymamış yağ asitlerinin (linoleik ve linolenik asit) degradasyonu sonucu oluşan pek çok uçucu bileşene bağlıdır [19, 22]. 17
Toker, C. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2009 (2) 16-21 Yağ asidi metabolizması Doğrusal alkoller, asitler, esterler ve ketonlar Sağlıklı zeytin meyvesi C 6 aldehitler, alkoller ve esterler Etil alkol Etil asetat Asetik asit Alkolik Lipoksigenaz yolu Uçucu aroma bileşenleri Şeker fermentasyonu Küflü zeytin meyvesi C 8 alkoller ve ketonlar Metil, etil butiratlar ve benzer 2-etil butiratlar Butirik C 5 alkoller, aldehitler ve ketonlar C 4 ve C 5 aldehitler alkoller, asitler 13 hidroperoksitlerin Bazı aminoasitlerin homolitik parçalanması dönüşümü Şekil 1. Natürel sızma zeytinyağının aromasını oluşturan uçucu bileşenlerin oluşumuna neden olan başlıca yollar [12]. Lipoksigenaz yolu zeytin meyve dokuları bozulduğunda (çatladığında) enzimlerin serbest kalması yoluyla başlamaktadır [23]. Lipoksigenaz yolu ile uçucu oluşumunun ilk basamağında, açil hidrolaz serbest yağ asitlerini etkileyerek trigliserit ve fosfolipitlere hidrolize eder. Liplitik açil hidrolaz lipazlar, fosfolipazlar ve galaktolipazların dahil olduğu bir grup enzimdir. Lipoksigenaz yolu daha sonra lipoksigenaz enzimi ile linoleik ve linolenik asitlerin dolaylı olarak 9 ve 13 hidroperoksitleri oluşturması ile devam etmektedir. Hidroperoksit liyaz yağ asiti hidroperoksitlerinin (üretilen uçucu aldehitler ve oksoasitler) parçalanmasını katalizler. Hidroperoksit liyaz enzimi linoleik ve linolenik asidin 13-hidroperoksitlerinden C 6 aldehitleri, 9-hidroperoksitlerden C 9 aldehitleri oluşturur. Kullanılan 13-hidroperoksitlerin izoformları çoğunlukla boldur ve bitki aleminde hidroperoksit liyaz enzimi oldukça yaygındır [24]. 9- hidroperoksitleri parçalayan hidroperoksit liyaz izoformu bazı meyve ve sebzelerin hoş salatalık kokusunda sorumludur. Halbuki, kullanılan 13- hidroperoksit enzim izoformu yeşil aromadan sorumlu C 6 aldehitler üretir [5, 24, 25]. 18
Teknolojik Araştırmalar: GTED 2009 (2) 16-21 Zeytin meyve lipitleri Açil hidrolaz Linoleik asit Linolenik asit Lipoksigenaz 9-hidroperoksit 13-hidroperoksit Hidroperoksitliyaz Hekzanal Alkoldehidrogenaz 13-hidroperoksit 9-hidroperoksit Z-3-E-2-enal izomeraz Z-3-Hekzenal E-2-Hekzenal Hekzanol Z-3-Hekzenol E-2-Hekzenol Alkolasetiltransferaz Hekzilasetat Z-3-hekzenilasetat E-2-hekzenilasetat Şekil 2.1. Naturel zeytinyağında major uçucu bileşenlerin lipoksigenaz yolu ile oluşumu [25, 28]. 13-hidroperoksitlerin bölünmesi linolenik asitten doymamış aldehit cis-3 hekzenal ve linoleik asitten doymuş aldehit hekzanal in dahil olduğu C 6 aldehitleri meydana getirir. Doymamış aldehit cis-3 hekzenal kararsızdır ve kararlı bir bileşene hızla izomerize olur (cis-3-trans-2-enal izomerazının eklenmesiyle trans-2-hekzenal a) [26]. Hidroperoksit liyaz aktivitesi boyunca oluşan aldehitler ve cis- 3:trans-2-enal izomerazının eklenmesiyle oluşan izomeraz daha ileriki safhada alkollere indirgenir. Alkol dehidrogenaz aracılığı ile alkollere benzeyen C 6 aldehitler indirgenir, alkol asetil tranferaz ın katalitik aktivitesinden dolayı esterler ortaya çıkabilir [19]. Hekzanal, hekzanol ve hekzilasetat linoleik asidin degradasyonundan, Z-3-hekzenal, E-2- hekzenal, E-2-hekzenol, Z-3-hekzenol ve Z-3-hekzilasetat linolenik asitin enzimatik degradasyonundan oluşur (Şekil 2) [25, 27]. Lipoksigenaz, hidroperoksit oluşumu yanında, aynı zamanda bir alkoksi radikalin aracılığıyla parçalanarak stabilize 1, 3- penten radikallerinin oluşumunu sağlar. Bu son penten dimerleri olarak bilinen C 10 hidrokarbonların oluşumuna yol açabilir veya C 5 alkollerin üretilmesi durumunda mevcut bir hidroksi radikalle birleşebilir. Böylelikle C 5 uçucu bileşenler meydana gelmektedir [17]. 3. SONUÇ Yağ kalitesi bir dizi kalite kriterini ortaya koyan kimyasal analizler yapılarak tanımlanabilir. Fakat kalite tespitinde kalite kriterleri kadar yağ hakkında bilgi veren aromada önemli bir belirleyicidir. Yağda mevcut uçucu bileşenlerin miktarı ve oranları aromayı belirler. Bu nedenle, uçucu bileşenlerin oluşumunun kavranması ve ortaya konması kaliteli bir ürün eldesi için önemli bir dönüm noktasıdır. 19
Toker, C. Teknolojik Araştırmalar: GTED 2009 (2) 16-21 Kaliteli ve sağlıklı üretilen zeytin meyvesinden yağa transfer olan uçucu bileşenlerin sağladığı pozitif duyusal özellikler yüksek kaliteli zeytinyağının devamlılığını güvence altına almaktadır. Uçucu bileşenlerin oluşumu zeytinin çeşidi, olgunluk durumu, kültürel bakım şartları, coğrafik şartlar ve zeytinyağı üretimi sırasında uygulanan teknolojik işlemlere göre farklılık göstermekte ve zeytinyağının tüm kalitesini etkilemektedir. Uçucu oluşumunda en etkili yol olan lipoksigenaz yolunun bazı dönüm noktaları incelenerek aromayı pozitif yönde etkileyen uçucu bileşenlerin miktarı arttırılabilir. Örneğin ; hidroperoksit liyaz, inhibit alkol dehidrogenaz ve alkol asetil transferaz aktivitesi geliştirilerek otsu aromanın arttırılması sağlanabilir. Benzer şekilde, alkol asetil transferaz aktivitesinin geliştirilmesi meyvemsi aromanın arttırılmasında kullanılabilir [29]. 4. KAYNAKLAR 1. Boskou, D., 1996, Olive oil chemistry and technology. history and characteristics of the olive tree. AOCS Press, Champaign, İllinois : 1-6. 2. Kiritsakis, A. K., 1998a, Olive oil from the tree to the table. Department of food technology. Thessaloniki, Greece. 3. Salvador, M.D., Aranda, F., Gomez-Alonso and S., Fregapane, G., 2003, Influence of extraction system, production year and area on Cornicabra virgin olive oil: a study of five crop seasons. Food Chemistry, 80 : 359-366. 4. Aparicio, R. and Morales, M. T., 1995, Sensory wheels: a statistical technique for comparing QDA panels: application to virgin olive oil. Journal of the Science of Food and Agriculture, 67 : 247-257. 5. Salas, J. J. and Sanchez, J., 1999, The decrease of virgin olive oil flavor produced by high malaxation temperature is due to inactivation of hydroperoxyde lyase. J. Agric. Food Chem., 47 : 809-812. 6. Flamini, G., Cioni, P. L. and Morelli, I., 2003, Volatiles from leaves, fruits, and virgin oil from Olea europaea Cv. Olivastra Seggianese from Italy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51 : 1382-1386. 7. Vichi, S., Castellote, A., Pizzale L., Conte, L., Buxaderas, S and Tamames, E., 2003b, Analysis of virgin olive oil volatile compounds by headspace solid-phase microextraction coupled to gas chromotography with mass spectrometric and flame ionization detection. Journal of Chromotography A, 983 : 19-33. 8. Morales, M. T., Aparicio, R. and Rios, J. J., 1994, Headspace gas chromatographic method for determining volatiles in virgin olive oil. Journal of Chromatography, 668 (2) : 455-462. 9. Aparicio, R., Morales, M. T. and Alonso, V., 1997, Authentication of European virgin olive oils by their chemical compounds, sensory attributes and consumers attitudes. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45 (4) : 1076-1083. 10. Morales, M. T., Rios, J. J. and Aparicio, R., 1997, Changes in the volatile composition of virgin olive oil during oxidation: Flavors and off-flavors. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45 : 2666-2673. 11. Kiritsakis, A. K., 1998b, Flavor components of olive oil - a review. Journal of the American Oil Chemists Society, 75 (6) : 673-681. 12. Angerosa, F., 2002, Influence of volatile compounds on virgin olive oil quality evaluated by analytical approaches and sensor panels. European Journal of Lipid Science and Technology, 104 : 639-660. 20
Teknolojik Araştırmalar: GTED 2009 (2) 16-21 13. Sanchez, J. and, Harwood, J. L., 2002, Biosynthesis of triacylglycerols and volatiles in olives. Eur. J. Lipid Sci. Technol.,104 : 564-73. 14. Vichi, S., Castellote, A., Pizzale L., Conte, L., Buxaderas, S and Tamames, E., 2003a, Solid-Phase Microextraction in the Analysis of Virgin Olive Oil Volatile Fraction: Characterization of Virgin Olive Oils from Two Distinct Geographical Areas of Northern Italy. J. Agric. Food Chem., 51 : 6572-6577. 15. Tura, D., Prenzler, P., Bedgood D., Antolovich, M. and Robards, K., 2004, Varietal and processing effects on the volatile profile of australian olive oils. Food Chemistry, 84 : 341-349. 16. Ranalli, A., Tombesi, A., Ferrante, M. L., & De Mattia, G., 1998, Respiratory rate of olive drupes during their ripening cycle and quality of oil extracted. Journal of the Science of Food and Agriculture, 77 (3) : 359 367. 17. Angerosa, F., d'alessandro, N., Basti, C. and Vito, R., 1998, Biogeneration of volatile compounds in virgin olive oil : their evolution in relation to malaxation time. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 46 : 2940-2944. 18. Angerosa, F., Mostallino, R., Basti, C., and Vito, R., 2001, Infuence of malaxation temperature and time on the quality of virgin olive oils. Food Chemistry, 72 : 19-28. 19. Angerosa, F., Servili, M., Selvaggini, R., Taticchi, A., Esposto, S. and Montedoro, G. F., 2004, Volatile compounds in virgin olive oil: occurrence and their relationship with the quality. Journal of Chromatography A, 1054 : 17-31 20. Luaces, P., Perez, A. G. and Sanz, C., 2003, Role of olive seed in the biogenesis of virgin olive oil aroma. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51 (16) : 4741-4745. 21. Servili, M., Taticchi, A., Esposto, S., Urbani, S., Selvaggini, R. and Montedoro, G. F., 2007, Effect of olive stoning on the volatile and phenolic composition of virgin olive oil. J. Agric. Food Chem., 55 : 7028-7035. 22. Angerosa, F., Mostallino, R., Basti, C. and Vito, R., 2000, Virgin olive oil odour notes: their relationships with volatile compounds from the lipoxygenase pathway and secoiridoid compounds. Food Chemistry, 68 : 283-287. 23. Kalua, C. M., Allen, M. S., Bedgood Jr, D. R., Bishop, A. G., Prenzler, P. D. and Robards, K., 2007, Olive oil volatile compounds, flavour development and quality: A critical review. Food Chemistry, 100 : 273-286. 24. Sanchez, J. and Salas, J. J., 2000, Biogenesis of the olive oil aroma. In J. Harwood & R. Aparicio (Eds.), Handbook of olive oil: analysis and properties, 79-99. 25. Olias, J. M., Perez, A. G., Rios, J. and Sanz, L. C., 1993, Aroma of Virgin Olive Oil. J. Agric. Food Chem. 41 : 2368-2373. 26. Williams, M., Salas, J. J., Sanchez, J., & Harwood, J. L., 2000, Lipoxygenase pathway in olive callus cultures (Olea europaea). Phytochemistry, 53(1), 13 19. 27. Williams, M., Morales, M. T., Aparicio, R., & Harwood, J. L., 1998, Analysis of volatiles from callus cultures of olive Olea europaea. Phytochemistry, 47(7), 1253-1259. 28. Ridolfi, M., Terenziani, S., Patumi, M. and Fontanazza, G., 2002. Characterization of the lipoxygenases in some olive cultivars and determination of their role in volatile compounds formation. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50 (4) : 835-839. 29. Salas, J. J., 2004. Characterization of alcohol acyltransferase from olive fruit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52 (10) : 3155-3158. 21