GIDA KİMYASI-II Oligo ve Polisakkaritler Doç. Dr. Neriman BAĞDATLIOĞLU
OLİGOSAKKARİTLER * 2-10 monomer şekerden meydana gelmişlerdir. * Aynı veya farklı monosakkaritlerden meydana gelebilirler.
Disakkaritler - indirgen olmayan disakkaritler - indirgen olan disakkaritler İndirgen olmayan disakkaritlerde, Her iki monosakkaritin indirgen grupları eter bağı yaparak bağlanmışlardır. Fehling çözeltisini indirgemezler, mutarotasyon ve osazon oluşturmazlar. Örnek: sakkaroz ve trehaloz İndirgen disakkaritlerde, Bir monosakkaritin indirgen OH grubu diğer monosakkaritin indirgen olmayan alkolik OH grubu ile eter bağı yapmıştır. Dolayısıyla bir monosakkaritin indirgen OH grubu serbesttir. Fehling çözeltisini indirger, osozon ve oksim oluşturur, mutarotasyon verirler. Örnek: maltoz, laktoz ve sellobiyoz
Sakkaroz (α-d-glukopiranozil-(1,2)β-d-fruktofuranozit): Şeker kamışı ve şeker pancarında bol miktarlarda bulunan sakkaroz bir mol glukoz ve bir mol fruktozdan meydana gelmiştir. Her iki monosakkaritteki indirgen OH grupları glikozidik bağa katıldıklarından sakkaroz molekülü indirgen değildir. Mutarotasyon göstermez, osazon oluşturmaz. Sakkaroz 210 0 C da ısıtıldığı zaman parçalanır ve karamel oluşur.
Sakkaroz kalsiyum ile suda çözünmeyen bileşikler, C 12 H 22 O 11.3Ca(OH) 2 verir. Şeker sanayiinde ve melastan şekerin yeniden kazanılması sırasında bu reaksiyondan faydalanılır. Buna CO 2 eklendiğinde sakkaroz ve kalsiyum karbonat oluşur. Sakkaroz + Ca(OH) 2 Ca-sakkarat Ca-sakkarat + CO 2 Sakkaroz + CaCO 3.
Sakkarozun spesifik çevirmesi +66.50 D-Glukozun +52.2 0, D-fruktozun ise 93 0 Hidroliz sonucu meydana gelen invert şekerin spesifik çevirmesi 20.4 0 dir. İnvert şeker ismi çevirme derecesindeki bu (-) dönmeye işaret eder. Sakkarozun çok geniş bir sıcaklık aralığında çözünebildiği için, şurupların ve şekerli gıdaların bir bileşeni olarak kullanılır.
Laktoz (4-β-D-galaktopiranozil-α-D-glukopiranoz): D-glukoz ve D-galaktozun β(1-4) şeklinde bağlanmaları ile meydana gelmiş bir disakkarittir. β-galaktozun birinci karbonu ile α-glukozun dördüncü karbonu arasında bir glikozidik bağ oluşur.
Sadece sütte bulunan, başka bir maddede bulunmayan bir şekerdir. İnek sütünün toplam kuru maddesinin yaklaşık %50 sini oluşturur. inek sütünde % 4.4-5.2 anne sütünde % 7 oranında bulunur. Organik asitlerden sitrik asit sakkarozu kolaylıkla hidrolize edebildiği halde laktozu hidroliz edemez. Bu sayede, bu iki şekerin karışımında bu şekerlerden birinin tayini mümkün olmaktadır. Laktoz indirgen şekerdir ve Fehling çözeltisini indirger, osazon oluşturur ve mutarotasyon gösterir. Laktoz ticari olarak peynir altı suyundan üretilir.
Maltoz (4-α-D-glukopiranozil-α-D-glukopiranoz) İki glukoz ünitesinden meydana gelmiştir. Doğada nadiren bulunur. Nişasta ve glikojenin β-amilaz enzimi ile parçalanması sonucu en son ürün olarak elde edilir. Bu enzim nişasta polimerini indirgen olmayan uçlarından ikili maltoz birimleri şeklinde parçalar. Maltoz indirgen disakkarittir, mutarotasyon gösterir ve suda çözünür.
Trehaloz (α-d-glukopiranozil-α-d-glukopiranoz) Trehaloz iki molekül glukozdan meydana gelmiştir. İki glukozun birinci karbonları arasında glikozit bağı oluşmuştur. Çeşitli küf, maya ve mantarlarda depo besin maddesi olarak trehaloz bulunur. Bunlar klorofil içermedikleri için nişasta yapamazlar. İndirgen değildir, osazon oluşturmaz.
Sellobiyoz (4-α-D-glukopiranozil-β-D-glukopiranoz) Selülozun asit ile hidrolizinden maltozun stereo izomerik formu olan sellobiyoz meydana gelir. İki glukoz molekülü arasında β-(1-4) glikozidik bağı bulunur. İndirgen disakkarittir, fehling çözeltisini indirger.
Gentiobiyoz (6-β-D-glukopiranozil-α-D-glukopiranoz) Biraz acı bir tada sahiptir. İki molekül glukoz ünitesinden oluşmuştur. Bir glukoz molekülünün birinci OH grubu ile diğer glukoz molekülünün 6. karbonundaki primer alkol grubu ile eter bağı yapmıştır. İndirgendir. Acı bademdeki amigdalinde, Safranın rengini veren krosin (crocin) in yapısında yer alan bir disakkarittir.
Melibiyoz (6-α-D-glukopiranozil-α-D-galaktopiranoz) Glukoz ve galaktoz moleküllerinden meydana gelen bir disakkarittir. Galaktozun birinci karbonu ile glukozun altıncı karbonu arasında bir α-glikozidik bağ vardır.. Çok az miktarda balda bulunur.
Trisakkaritler En önemli 3 doğal trisakkarit rafinoz, gentianoz ve melezitoz dur. Rafinoz (O-α-D-Galp-6-O-α-D-Glup-2-β-D-Fruf) Bitkilerin çoğunda bulunur. Örneğin soya fasulyesi ve pamuk çekirdeğinde % 8 civarındadır. Şeker pancarında da bulunur ve elde edilen şurupta % 1.4-4.0 arasındadır. Ticari şekerde arzu edilmeyen safsızlıktır. Asitle hidroliz edildiğinde galaktoz, glukoz parçalanır. ve fruktoza İndirgen olmayan bir trisakkarittir, indirgemez ve osazon yapmaz. fehling çözeltisini Galaktoz ile glukoz (1-6), glukoz ile fruktoz (1-2) bağı yapmıştır. Rafinoz, sakkarozdan daha büyük bir polarizasyon gösterir (α = 150 0 ). Tatlı değildir.
Melezitoz (O-α-D-Galp-1-6-O-α-D-Gal-1-6-D-Glup) Çeşitli bitkilerin tatlı öz sularında, misket limonu ağacından elde edilen balda, çam, karaçam, köknar ağaçlarında, çam balında bulunur. Hidroliz edildiğinde turanoz (Glukoz+Fruktoz) ve glukozdan meydana geldiği görülür. Glukoz molekülünün birisi fruktozun üçüncü karbonuna β-bağı ile, diğer glukoz fruktozun ikinci, karbonuna bağlanmıştır. Dolayısıyla indirgen değildir.
Gentianoz (O-β-D-Glup-1-6-O-α-D-Glup-1-2-β-D-Fruf) Yılan otu olarak bilinen gentianların köklerinde bulunur. Hidroliz edildiğinde iki molekül glukoz ve bir molekül fruktoz verir. İndirgen değildir. Seyreltik asitler gentianozu sadece gentiobiyoz ve fruktoza hidroliz eder. Fruktoz ve glukoz arasındaki eter bağı iki glukoz ünitesi arasındaki bağdan daha hızlı bir şekilde hidrolize olur. Emülsin ve diğer enzimler ise gentianozu glukoz ve sakkaroza parçalar.
Diğer oligosakkaritler Memelilerin sütlerinde, özellikle anne sütünde laktoz dışında 2-3-4 birimden oluşan bazı oligosakkaritler bulunur. Sütte bulunan bu oligosakkaritlere bifidus faktörü denir. İnsan sütünde yaklaşık 1 g bifidus faktörü bulunur ve özellikle çocuklarda barsak florası üzerine olumlu etkileri vardır. Sebzeler stakiyoz dahil olmak üzere bir çok oligosakkarit içerir. Bunlar güç sindirilir ve güç absorbe edilir. Kalın barsakta fermantasyona uğrayarak gaz oluşmasına neden olurlar.
Kristalizasyon Kristal oluşturma şekerler için önemli bir yetenektir. Kristalizasyon şekerin saflaştırılmasında önemli bir işlem basamağı olduğu için, şekerin ticari üretimde önemlidir. Şeker çözeltisi ne kadar saf ise o kadar kolay kristalize olur. İndirgen olmayan oligosakkaritler daha kolay kristalize olurlar. Bazı indirgen şekerler, anomerler ve halka izomerlerin varlığı nedeni (bunlar safsızlık etkisi yapar) ile daha zor kristalize olurlar. Şeker karışımları tek şeker çözeltilerinden daha zor kristalize olurlar. Bazı gıdalarda kristalizasyon istenmez. örneğin bal, pekmez, tatlandırılmış koyulaştırılmış süt veya dondurmadaki laktoz.
Sakarozun kristalizasyonu, - çözeltinin aşırı doygunluğuna, - sıcaklığa, - kristalin görsel hızına, - safsızlık miktarına, - kristal yüzeyinin yapısına bağlıdır. Sakaroz kristalinin gelişimi iki aşamada olur. -İlk aşama: sakaroz molekülünün kristal yüzeyine kütle transferi, -İkinci aşama: kristal yüzeydeki moleküllerin bir yere yerleşmesi Olağan koşullarda kristalin büyüme hızı bu iki aşamanın hızlarına bağlıdır.
Doymuş bir şeker çözeltisinde yüzen şeker kristalinin polarize ışık altındaki resmi (kristal boyutu 10 mm)
Sakkarozun kristal yapısı X-ışınları ve nötron kırılması (difraksiyonu) çalışmaları ile aydınlatılmıştır. Kristal yatak içinde sakkaroz moleküllerinin paketlenmesi, fruktozdaki OH grupları arasında hidrojen bağı oluşumuna dayanır. Sakkaroz kristalindeki moleküllerin paketlenmesinde piranoz ve furanoz halkaları birbirleri ile kesişmeden düzenli aralıklarla yerleşirler.
LAKTOZ iki kristal form oluşturur, alfa-hidrat ve beta-anhidrit formları amorf ve camsı yapıdadır. En yaygın olan alfa hidrattır, 93.5 0 C nin altında aşırı doymuş çözeltiden kristallendirilerek elde edilebilir. Kristalizasyon 93.5 0 C nin üstünde olduğu zaman beta anhidrit tipi kristal oluşur.
Laktozun çözünürlüğü diğer şekerlere göre düşüktür ve bu durum laktoz içeren bazı gıdalarda sorunlara sebep olur. Süt 3:1 oranında koyulaştırıldığında, laktozun konsantrasyonu kristalize sınırına yaklaşır. Bu ürün soğutulursa veya sakaroz eklenirse alfahidrat kristalleri gelişir. Bu laktoz kristalleri sert ve keskindir ve ağızda tırmalayıcı his verirler. Aynı özellik dondurma yapımında da kendini gösterir.
Süt tozundaki laktoz kristalleri Scanning Electron Mikroskobu (SEM) Polarize Işık Mikroskobu
Laktoz içeren çözeltiler hızla kurutulduklarında amorf veya camsı laktoz oluşur. Kuru laktoz kristal değildir. Süt mamullerinin püskürtmeli veya tamburlu kurutucularda kurutulması ile veya nem tayini için kurutma sırasında oluşur. Camsı laktoz çok higroskopik yapıda olup atmosferden kolaylıkla nem çekebilir. Nem içeriği % 8 e ulaştığında, laktoz molekülleri yeniden kristalize olur ve alfahidrat kristalleri oluşur. Bu kristaller geliştiğinde toz ürünlerde (ör. süt tozu) kekleşme (topaklaşma) meydana gelir. Bazı süt ürünlerinde laktozun yavaş kristalizasyonunu önlemek ve ağızda kumsu etki yaratmaması için aşılama yapılır. İyi öğütülmüş laktoz kristalleri konsantre ürüne aşılanır, bu çok sayıda kristal çekirdeği oluşumunu sağlar.
POLİSAKKARİTLER Orijinlerine, fonksiyonlarına, kimyasal yapılarına sınıflandırılabilirler. göre çeşitli şekillerde Kimyasal yapılarına göre sınıflandırılırsa: a) Homoglikanlar: Sadece bir çeşit şeker ünitesinden meydana gelmişlerdir. b) Heteroglikanlar: Bir çeşitten fazla şeker kalıntısı içerirler.
a-homoglikanlar Fruktoz, glukoz gibi şekerlerden oluşurlar. Glukozdan meydana gelenlere glukan (ör. nişasta, selüloz), fruktozdan meydana gelenlere fruktan denir. (ör. İnülin)
Nişasta Nişasta fotosentez sonucunda elde edilen son üründür. Nişasta D-Glukoz polimeridir. Bitkilerde depo karbonhidrat olarak bulunur. Buğdayda % 60-70 ; pirinçte % 70-80 ; mısırda %65-75 ; patateste % 17-24 civarında nişasta bulunur. Soğuk suda çözünmez. Optikçe aktif olan nişastanın çevirme derecesi + 190 0 Nişasta iki bileşenden meydana gelmiştir. -Amiloz (lineer-düz) -Amilopektin (dallı)
Amiloz, Düz zincirli yapıda ve çeşitli uzunlukta glukoz moleküllerinin (100-2000 adet) α-(1-4) glikozidik bağları ile meydana gelmiştir. Sıcak suda çözünür
Amilopektin ise sıcak suda şişer. Dallanmış yapıdadır. Amilopektinin ana zincirini α-(1-4) glikozidik bağı ile bağlanmış glukoz molekülleri oluşturmakla beraber yaklaşık 10-20 glukoz üniteleri içeren yan zincirler α-(1-6) glikozidik bağı yapmışlardır. Amilozun amilo pektine oranı nişastanın orijinine göre farklılık gösterir. Buğday, pirinç, patates nişastalarında % 17-30 amiloz bezelye ve mısır nişastalarında % 75 amiloz Amilopektin
Nişastanın amiloz bileşeni iyot ile mavi renk verir. Spiral halde bulunan düz zincir, içerisine iyot (I) elementini alır. Amiloz spiralinin her halkası 6 tane glukoz biriminden oluşur ve bu bir iyotu kapsar. Molekülün zincir uzunluğu oluşan renk üzerine etki eder. Amilopektinde dış dallar iyotla kırmızı renk verir. Bazı tip tahıl nişastaları örneğin, mumlu mısır (waxy corn) sadece amilopektin içerir. Zincir uzunluğu Spiral halka sayısı Oluşan renk 12 2 yok 12-15 2 esmer 20-30 3-5 kırmızı 35-40 6-7 mor >45 9 mavi
Nişasta granülleri bir çekirdek etrafında tabakaların birikmesi ile oluşur. Nişasta granülleri her bitki türüne özgü görünüş ve boyutta küçük taneler halindedir. Bazı bitkilerde (ör. patates) nişasta granüllerinin istiridye görünümünde olması içten birikimi gösterir (yani iç faktörler tarafından kontrol edilir). Buğday nişastasının granül yapısı ise ışık ve sıcaklık gibi dış çevre faktörlerinden etkilenir.
buğday nişastası granülleri 2-35 µm boyutlarındadır.
Pirinç nişastası granülleri
Patates nişastası granülleri, oldukça büyük, yumurta şeklinde, 15-100 µm çapındadır. Polarize ışık altında
mısır nişastası granülleri, ufak yuvarlak şekilli ve köşelidir.
Nişasta granülleri mikroskopta polarize ışık altında incelendiklerinde tipik malta haçı görüntüsü (çift kırınım = birefringence) verirler. Bu özellik düzenli yönelme veya kristallenmeyi belirler. Normal ve polarize ışık mikroskopisi ve X-ışınları kırınım yöntemleri ile granüllerin son derece düzgün bir kristal yapıya sahip oldukları görülebilir.
çift kırınım = birefringence
- Nişasta granülleri suda çözünmezler. - Nişastaya su eklendiğinde, su granüle sızar. Nişasta, kuru ağırlığının % 30 u kadar suyu yapısında tutabilir. Granül şişer ve hacimde % 15 lik bir artış olur. - Sistemin jelatinizasyon sıcaklığından daha düşük sıcaklıkta ısıtılması granülde başka bir değişime neden olmaz. - Nişasta yaklaşık 50 0 C e kadar ısıtıldığında kuvvetli bir şişme (su tutma) gösterir ve jel oluşur. Bu sıcaklığa jelleşme sıcaklığı denir.
Yüksek sıcaklıklarda ısıtma sonunda nişasta granülünün düzenli yapısı bozulur ve bu noktada optik birefringence (malta haçı görüntüsü) kaybolur ve kristallenme özelliğini yitirir. Bu olaya jelatinizasyon denir. Jelleşme sıcaklıkları nişastanın cinsine göre farklılık gösterir. Jelin viskozitesi % 1-4 konsantrasyonlarda bile çok yüksektir. Nişastanın jelatinizasyonu cihazlar ile incelenir. amilograf denilen
Genellikle iri taneli nişastalar küçük granüllü olanlardan daha düşük sıcaklıklarda şişer. Patates nişastası 59-67 0 C da; mısır nişastası 64-72 0 C da şişer. Şişme sıcaklığına, - ph, - ön işlemler, - ısıtma hızı, - tuz veya şeker varlığı gibi faktörler etki eder.
Nişastanın pişirilmesinden sonra elde edilen yüksek viskoziteli sıvı soğutulduğunda jel (pelte) oluşur. Oluşan jelin bekletilmesi sırasında nişasta zincirleri enerjilerini azaltmak için birbirleri ile interaksiyona girerler. Bunun sonunda yapıdan su sızmaya başlar. Bu olaya sineresis (su salma) denir.
Bekleme periyodu artırılırsa nişasta zincirleri arasındaki interaksiyon daha da artar. Bu olaya retrogradasyon denir. Retrogradasyon ilerledikçe jel opak bir görünüm alır. Ekmeğin bayatlamasından retrogradasyonun sorumlu olduğu sanılmaktadır. Retrogradasyon düşük sıcaklıkta (donma noktası üzeri) daha hızlıdır. Ekmek buzdolabında oda sıcaklığındakinden daha çabuk bayatlar. Donma işlemi bayatlama ve retrogradasyonu tamamen önler.
Nişastanın enzimatik hidrolizi Nişasta molekülünü hidroliz eden üç enzim - α-amilaz - β-amilaz - Glukoamilaz (amilo glukozidaz) α-amilaz, nişastanın iç kısımlarındaki α(1-4) bağlarını rastgele noktalarda hidroliz ederek daha küçük moleküllere dönüştürür. Bu enzim nişastanın dallanmış kısımlarına etki edemez.
β-amilaz, nişastanın indirgen olmayan ucundan başlayarak maltoz birimlerine parçalar. - Amiloz bileşenini tamamen maltoza parçalarken, - amilopektinin dallanma noktasındaki (1-6) bağlarına etki edemediği için ortamda kısa, dallı yapıda dekstrinler oluşur. Amilopektinin % 40 ı limit dekstrinler olarak kalır. α ve β-amilaz enzimlerinin karışımına diastaz denir.
Glukoamilaz (amilo glukozidaz) nişastanın indirgen olmayan uçlarından α-1-4 bağlarını kırarak D-glukoz birimleri oluşturur. Ayrıca dallanma noktalarındaki α-1-6 bağlarını da kırarak nişastayı hemen hemen tamamen glukoza dönüştürür. Nişastayı maltoza ve glukoza parçalayan hidrolitik enzimler sindirim sisteminde de (tükrük ve pankreas) mevcuttur.
İnsan pankreatik amilazı
Dekstrinler, Nişastanın asitlerle veya enzimlerle parçalanması sonucu elde edilen, oligosakkarit ve nişasta arası moleküllere dekstrinler denir. - Nişastanın aksine suda çözünür. - Dekstrinlerin parçalanma derecesi artırıldığında eritro-dekstrinler oluşur. Bunlar iyot çözeltisi ile kırmızı renk verirler ve fehling çözeltisini indirgerler. - Parçalanma devam ederse malto-dekstrinler oluşur. Maltodekstrinler iyot ile renk vermezler, Fehling çözeltisini eritro-dekstrinlerden daha fazla indirgerler. - Mayalar dekstrinleri fermente edemezler. - Dekstrinler alkolde çözünmezler.
Siklodekstrinler, Nişastanın Bacillus macerans isimli mikroorganizma ile parçalanması sonucu elde edilir. 6-8 glukoz ünitesi α-(1-4) bağları ile halka yapar. α-siklodekstrin(6) β-siklodekstrin (7) γ-siklodekstrin (8)
Nişastanın Modifikasyonu Gıda Sanayinde özel amaçlara uygun ürün elde etmek üzere nişasta; fiziksel, kimyasal ve enzimatik uygulamalardan biri veya birkaçı kullanılarak modifiye edilir. Doğal nişasta pişirildiğinde çok koyu kıvamlı bir çiriş (paste) oluşur. % 2-5 lik konsantrasyonun bile viskozitesi çok yüksektir.
1) Asitle inceltilmiş (ince kaynayan) nişastalar Kullanılan en eski yöntemlerden biridir ve doğal nişastanın viskozitesini azaltmak için kullanılır. Nişasta çözeltisi %1-3 lük HCl veya H 2 SO 4 ile 50 0 C de 12-14 saat bekletilir. Reaksiyon sırasında glikozidik bağlar kısmen hidrolize olur. Daha sonra çözelti nötralize edilir ve süzülür. Bu tip nişasta jelatinize olduğunda granül parçalanır ve düşük viskozitede bir çözelti veya çiriş verir, ancak soğutulduğunda jel oluşturma yetenekleri kalır. Asitle inceltilmiş nişastalar lokum, sakız gibi sert jöleli ürünlerde kullanılır.
2) Çarpraz bağlı nişastalar: İki veya daha fazla fonksiyonlu kimyasallar, nişastanın bir veya daha fazla hidroksil grubu ile reaksiyona girerek çarpraz bağlar oluşur. Belli oranda oksiklorit, ph 10 da % 40 lık nişasta lapasına eklenir. Reaksiyon tamamlandıktan sonra nötralize edilir, süzülür, yıkanır, kurutulur. Çarpraz bağlanma ile -nişastanın retrogradasyonu önlenir, -şişmiş granüllerin parçalanması önlenir, -kesilme koşullarında ve asit varlığında viskozitenin yüksek kalması sağlanır. Dondurulmuş hamur ürünlerinde, dondurulmuş gıdalarda, meyve turtalarında kullanılır.
3) Okside nişastalar: Sodyum hipoklorit gibi oksidasyon ajanları ile sulu nişasta suspansiyonunu muamele ederek hazırlanır. - Bu işlem viskoziteyi düşürür ve çiriş berraklığını artırır. - Bu bileşikler emülsiyon stabilizeri veya kalınlaştırıcı olarak uygundur. - Bu ürünlerin jelleşme özellikleri azalır. Suda berrak çözeltiler oluşturur. Okside nişastalar süt ve süt ürünlerinde stabilizör olarak işlev görürler.
4) Prejelatinize nişastalar (ön-jelatinize edilmiş nişasta) Nişasta çözeltisinin jelatinizasyon sıcaklığının biraz üstünde ısıtılıp, sonra kurutulması ile elde edilir. - Prejelatinize nişasta soğuk suda da şişebilir. - Stabilizör ve su bağlayıcı olarak bebek mamalarında, kremalarda, hazır tatlılarda, soslarda, çorba ve kek karışımlarında kullanılır. 5) Stabilize nişastalar (nişasta esterleri): Nişasta ile orto, piro, veya trifosfatların asit tuzlarının yüksek sıcaklıkta reaksiyonu ile oluşur. Viskozite ve berraklık artar, retrogradasyon düşer.
Mısır şurupları: Mısır nişastasının hidrolizi ile elde edilir ve gıda sanayinde önemli görevleri vardır. - Mısırdan yaş öğütme ile elde edilir - mısır nişastası asit veya asit-enzim işlemleri ile hidroliz edilebilir. Her iki işlemde de nişasta dereceli olarak daha küçük kısımlara, son olarak saf glukoza kadar parçalanabilir. Polimerizasyon derecesi Dekstroz Eşdeğeri (DE) olarak ifade edilir. DE: Toplam kuru maddedeki indirgen şeker (dekstroz cinsinden) miktarıdır.
Asitle muamele edilmiş mısır şurubunun kompozisyonu ile dekstroz eşdeğeri arasında oldukça sabit bir ilişki vardır. Mısır şuruplarının kompozisyonu DE değerinden kolaylıkla tahmin edilebilir. 20 ve daha az DE değerine sahip ürün maltodekstrin olarak isimlendirilir. Asitle parçalamada 55 DE den daha yüksek DE olan bir ürün elde edilirse, koyu renkli ve acı bir tat meydana gelir.
Yüksek fruktoz içeren mısır şurubu (HFCS) Daha yüksek tatlılık derecesinde ve kristalize olmaya daha az meyilli mısır şurubu elde edilmek istendiğinde, Streptomyces den elde edilen glukoz izomeraz enzimi kullanılır. Elde edilen ürün %50 dekstroz ve %42 fruktoz içerir. Bu ürünün tatlandırma kuvveti sakarozunkine eşittir. İstenirse, daha yüksek fruktoz içeren ürünleri yapmak da mümkündür. Mısırdan kristal fruktoz da elde edilebilir. Düşük kalorili gıdalarda sakkarozla aynı tatlılığı elde etmek için fruktozun kullanımı % 12 daha az kalori verir.
Glikojen - Hayvansal organizmalarda depo karbonhidrattır. Özellikle karaciğerde depolanır. - Hayvansal organizmalarda maltoz ve glukozdan sentezlenir. Et iz miktarda glikojen (% 0.15-0.18) içerir. At eti biraz daha fazla (%0.9) glikojen ihtiva eder. Bu durum eskiden, at eti için bir delil olarak kullanılırdı. - Karaciğerde % 2.88-8.14 civarında glikojen bulunur. İnsan karaciğerinde toplam 30-100 g glikojen bulunur. - Glikojen, glukoz ünitelerinin α-(1-4) bağlarından meydana gelmiştir ve çok fazla dallanmış durumda ve çalı görünümündedir. Dallarda, 10-12 glukoz molekülü vardır. Dallanma noktalarında α-(1-6) bağları bulunur.
Selüloz - Kimyasal yapısı ve fiziksel özellikleri açısından nişastadan farklılık gösterir. - Bitkilerin hücre duvarlarının yapısal bileşeni olarak bulunur. Diğer karbonhidratlardan hemiselüloz ve pektin ile beraber bulunur. - Suda hiç çözünmez, seyreltik asit ve alkalilere karşı dayanıklıdırlar. - İnsanlar selülozu sindiremezler. - Dallanmamış bir yapıya sahiptirler. Glukoz üniteleri β-(1-4) glikozidik bağı ile birleşmiştir. - Selüloz molekülündeki oksijen köprüleri (-O-) zincirin bir altında, bir üstünde bulunur. Böylece molekülün katlanması zorlaştığından uzun lifler oluşur. - Selülozun hidrolizi ile oluşan sellobiyoz, iki glukoz biriminden oluşan β bağlı bir disakkarittir. Bu bağlar β-glikozidaz enzimi ile çözülür.
İnülin Fruktanlar veya fruktozanlar fruktoz birimlerinden meydana gelmişlerdir. Buna örnek olarak inülin verilebilir. İnülin çoğu bitkilerin köklerinde depo karbonhidrat olarak bulunur. (Ör. yer elması ve enginar) Beyaz bir toz şeklinde ve sıcak suda çözünür. Jel oluşturmaz. İyot ile mavi değil, sarı renk verir. İnülaz enzimi ile hidrolize edilir. İnsanlarda bu enzim olmadığından besin değeri yoktur. Çözünen lifli madde sınıfına ait olduğu için, son zamanlarda prebiyotik madde olarak önem kazanmıştır.
b) Heteroglikanlar Pek çok heteropolimer karbonhidrat bitkilerde, özellikle yeşil otlarda, ağaçlarda ve tahıl tanelerinde bulunmaktadır. Glukomannoglikanlar: -Glukoz ve mannoz şekerlerden meydana gelmiştir. -Bitkilerde bulunur. Galaktomannoglikanlar: -Carob veya Locust fasulyesi ağacının çekirdeklerinde bulunur. -Kağıt ve tekstil endüstrisinde kullanılır. -Bazı ülkelerde gıdalarda kalınlaştırıcı (tickener) olarak kullanılmaktadır. -Guar gamı da galaktomannan olup galaktoz ve mannoz birimlerinden meydana gelmiştir. Hemiselülozlar da heteroglikanlara bir örnektir.
Hemiselülozlar ve pentozanlar Hemiselüloz pek çok bitki dokularında rastlanan kompleks polisakkarittir. Suda çözünmez. Hemiselüloz selüloz yapısından tamamen farklıdır. Hemiselülozlar içerdikleri şekere göre sınıflandırılırlar: Ksiloz içerenlere ksilan, mannoz içerenlere mannan, galaktoz içerenlere galaktan gibi. Pentozanlar - suda çözünmeyen, nişastaya benzer yapıda polisakkaritlerdir. - Hemiselüloz ve pentozanların çoğu 2-4 farklı şeker birimi içerirler. - Pentozanlar ekmek hamurunun yapısının oluşmasında rol oynar, çok viskoz jel oluşturduğu için nişasta parçacıklarını birbirine bağlayarak plastik kütleyi oluştururlar.
Pektinler (Pektik Maddeler) - Pektik maddeler bitki çeperlerinin hücre tabakalarında yer alırlar - Portakal, limon, elma kabuklarının orta yerlerinde selüloz ile birlikte bulunurlar. - Çözünmeyen türde protopektin oluşturabilirler. - Protopektin sulu ortamda asitle ısıtıldığında (hidroliz ile) pektine dönüşür. Doğada bu olay meyvelerin olgunlaşması sırasında meydana gelir. - Pektik maddeler gıda sanayinde reçel, marmelat yapımında istenen kıvamı elde etmek için kullanılır. - Pektik maddeler, 1-4 bağlı α-galakturonik asidin değişik derecede esterifiye edilmiş polimerleridir. - α-galakturonik asite ilaveten dallı L-arabinan ve 1-4 bağlı β-dgalaktan içeren bir şekerdir.
Pektik maddeler, 1-4 bağlı α-galakturonik asidin değişik derecede esterifiye edilmiş polimerleridir. Ayrıca, zincir üzerinde nötralşekerlerden oluşan yan dallar bulunmaktadır.
- Pektin özelliklerinin belirlenmesinde: - Zincir uzunluğu - Esterifikasyon derecesi önemlidir. Pektin doğada esterleşmiş şekilde bulunur. Doğal pektinlerde %9-12 oranında metoksil esterleşmesi görülür. En iyi jel metoksil derecesi %8 e indirilmiş pektin ile elde edilir. Pektinler asit ve şekerli ortamda çok iyi jel oluştururlar.
Bazı ürünlerin % pektin içerikleri Patates 2.5 Domates 3.0 Elma 5-7 Elma posası 15-20 Havuç 10 Ayçiçeği başı 25 Şeker pancarı posası 15-20 Turunçgil kabuğunun beyaz kısmı (albino) 30-35 Sanayide pektinler pektin derecesi ile değerlendirilirler. Pektin derecesi, kabul edilebilir sıkılıkta jel elde edilebilmesi için, bir kısım pektine katılabilecek şekerin kısım olarak sayısıdır. Pektinin ticari dereceleri 100-500 arasındadır. İyi bir jel ph 3.2-3.5 da % 65-70 şeker, % 0.2-1.5 pektin den elde edilir.
Ticarette birkaç tip pektin vardır. - Hızlı donan pektin: Metoksilasyon derecesi %70 ve üzeridir. Optimum ph 3.0-3.4 de şeker ve asit ile jel oluşturur. Molekül ağırlığı arttıkça jel gücü de artar. - Yavaş donan pektin: Metoksilasyon derecesi %50-70 dir. Optimum ph 2.8-3.2 da ve düşük sıcaklıkta jel oluşturabilir. - Asit ve şeker ile jel oluşturmayanlar: %50 den düşük metoksilasyon derecesine sahiptirler. Şeker ve asitle jel oluşturmazlar. Fakat kalsiyum iyonları ile jel oluştururlar. Jel güçleri metoksilasyon derecesine bağlıdır.
Gamlar (Zamklar) Bu geniş polisakkarit grubu düşük konsantrasyonda yüksek viskoziteli çözelti oluşturabilirler. Gıda sanayinde jelleşen, stabilize edici ve süspansiyon yapıcı maddeler olarak kullanılırlar. Bu bileşikler çeşitli kaynaklardan elde edilirler. Bitki gövdesi zamkları, deniz yosunu zamkları, tohum zamkları, mikrobiyal zamklar, nişasta ve selüloz türevleri gibi çok farklı gruplardan oluşur. Bu maddeler hidrofilik bir yapıya sahip olup, su ile viskoz çözelti veya jel oluşturabilirler.
Yapılarındaki molekül özelliklerine göre zamklar çeşitlilik gösterirler. Düz zincirli olanlar, daha çok yer kaplarlar, aynı molekül ağırlığına sahip dallı moleküllerden daha viskozdurlar. kururken kolaylıkla film oluşturabildikleri için kaplama maddesi olarak kullanılırlar. Dallanmış zincirli olanlar, Daha kolay jel oluştururlar ve molekül boyunca karşılıklı etki oluşturamadıkları için daha stabildirler. yan zincirlerin geniş yer kaplaması nedeni ile kurumuş çözeltileri hemen film oluşturmaz. Kuruyan materyal yeniden çözündürülebilir.
Bazı zamk polimerleri hem kısa dallı hem de uzun düz bileşenleri birlikte içerir. Bu tip bileşikler hem düz hem de dallı bileşenlerin özelliklerini birlikte taşırlar (örnek: guar gum ve locust bean gum). Bazı zamkların molekülünde zincir boyunca pek çok karboksil grupları yer alır (Ör. Pektin ve alginat). Bu moleküller ph 3 ün altında serbest karboksil grupları oluştuğu zaman çökerler. Ca++ gibi katyonlar polimerde komşu moleküller arasında köprü oluşturarak jelin oluşmasına yardımcı olurlar. Ca nın aşırısı çökmeye sebep olur. Kuvvetli asit grup içeren zamklara örnek olarak furcellaran ve carrageenan verilebilir. Zamkların kimyasal olarak modifiye edilmeleri: Düz polisakkarit zincirine nötral grupların (metil, etil ve hidroksimetil) girmesi viskoziteyi ve çözelti stabilitesini artırır. Kuvvetli iyonize asitlerin girmesi yapıya sünen bir karakter kazandırır.
Arap zamkı, Akasya ağacından elde edilen kuru sızıntıdır. Ca, Mg, K iyonları içeren kompleks polisakkaritlerin nötral veya hafif asidik tuzudur. Yapısında 4 çeşit mono sakkarit (L-arabinoz, L- ramnoz, D-galaktoz ve D-glukronik asit) Yüksek konsantrasyonlarda viskoziteyi artırır, kristallenmeyi önleyici ve emülsiyon sağlayıcı olarak kullanılır. Gıda Sanayinde jelatin ve protein ile birlikte kaplayıcı (koaservat) olarak kullanılırlar.
Guar zamkı, Guar bitkisinin tohumlarından elde edilir. Çok sayıda galaktoz dalları içeren D-galakto ve D- manno glikanın düz zinciridir. D-mannopiranoz birimleri β-1-4 bağları ile bağlanmış ve tek D-galakto piranoz birimleri α-1-6 bağları ile eklenmiştir. Dallanma her iki mannoz ünitesinde bir olur. Düşük konsantrasyonlarda viskoz çözelti oluştururlar. %2-3 konsantrasyonda jel oluşur. Diğer polisakkaritler ve proteinlerle uyuşmazlık göstermezler. Kaba ve eğrilebilen film oluştururlar
Agar, Rhodophyceae sınıfı deniz alglerinden elde edilir. Sıcak suda çözünür, soğuk suda çözünmez. Jelleri ısıya dayanıklıdır. Gıda Endüstrisinde jel oluşturucu, stabilizatör, emülsiyon yapıcı madde olarak kullanılır. Agar iki polisakkaritten oluşur. 1. Agaroz (nötral polisakkarit) (çok az veya hiç sülfat grupları içermeyen) 2. Agaropektin (%5-10 sülfat grupları içerir)
Algin (Aljin) Macrocystis pyrifera bitkisinden elde edilir. Alginik asit türevidir. Alginik asit, anhidro 1-4-β-Dmannuronik asit ve L-guluronik asit içeren karışık bir polimerdir. En bilinen formu sodyum alginattır. Algin kalınlaştırıcı, süspanse, emülsifiye ve stabilize edici, jel oluşturucu ve film oluşturucu özelliklere sahip olup, sıcak veya soğuk suda çözünebilir. İki değerlikli katyonlar yokken akıcı özellik gösterir, ortamda Ca++ iyonlarının artması viskoziteyi artırır. Algin çözeltileri soğutmakla jelleşmezler. Isıtıldıklarında koagüle olurlar. Algin kalsiyum veya asit yada her ikisi ile birlikte jel oluşturabilir.
Alginik asit, *anhidro 1-4-β-D-mannuronik asit ve *L-guluronik asit içeren karışık bir polimerdir.
Algin, kalsiyum ile birlikte jel oluşturabilir. Ortamdaki Ca++ iyonları viskoziteyi artırır.
Karragenan (Carrageenan) Chondrus crispus sınıfı bitkilerden elde edilir. Karagenanın kappa (κ), lamda (λ) ve iota (ι) olmak üzere 3 adet fraksiyonu vardır. İdealize edilmiş κ formu, 1-3 bağlı galaktoz-4-sülfat birimleri ve 1-4 bağlı 3,6 anhidro -D-galaktoz ünitelerinden meydana gelir. 3,6-anhidro-D-galaktoz birimlerinin %20-25 i 2 nolu C atomunda sülfatlanmıştır 6-sülfat grubu kireç ile ısıtıldığında uzaklaştırılabilir ve bu işlem jel gücünü büyük oranda artırır.
ι-karagenan, 1-3 bağlı galaktoz-4-sülfat ve 1-4 bağlı 3,6-anhidro-D-galaktoz-2-sülfat içerir. Molekül ağırlığı 100 000-800 000 arasında değişir. Karagenan termal olarak geri dönüşümlü jel oluşturabilir, jel gücü ve jelleşme sıcaklığı potasyum ve amonyum gibi bazı katyonlara bağlıdır. Yüksek derecede etkili süspanse edicidir ve % 0.03 gibi az konsantrasyonda çikolatalı sütte kakao partiküllerinin süspanse olmasını sağlar.
Modifiye selüloz: D-glukoglikanların etil, metil, hidroksimetil, hidroksietil, hidroksipropil ve karboksimetil grupları ile oluşturdukları bileşiklerdir. Selüloz teorik olarak türevlendirilebilen 3 tane OH grubu içerir, fakat selülozun kristal yapısı bunu zorlaştırır. Modifikasyonun ilk aşamasında kuvvetli alkali işlem ile alkali selüloz hazırlanır, sonra örneğin metilklorit ile reaksiyona sokulur. Modifiye selülozun çözünürlük derecesi DS ile ölçülür Metil selüloz sıcak suda çözünmez ancak soğuk suda çözünür. Kuru materyalin sıcak su ile ıslatılması, sonradan soğuk suda çözünmesini kolaylaştırır. Metil selüloz iyonik olmadığı için iki değerli katyonlara duyarsızdır.