Meyve ve Sebze Muhafazasında Yeni Teknolojiler

Meyve Sebze Muhafazasında yeni Teknolojiler Bu başlık altında gıdaların ve özellikle meyve, sebze ve ürünlerinin ultrason, vurgulu elektrik alan ve vurgulu ışık ile muhafazası incelenektir.

Gıda Endüstrisinde Ultrason Kullanımı Ultrason (sonikasyon); sözlük anlamı itibariyle, saniyede 20.000 veya daha fazla titreşim gerçekleştiren ses dalgaları ile enerji meydana getirilmesi olarak ifade edilmektedir.

Uygulanan ses dalgasının büyüklüğü ve kullanılan frekansa bağlı olarak çok çeşitli uygulamalara olanak sağlayan bir seri fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal etkiler gerçekleşebilmektedir. Gıda prosesleri amacıyla kullanılan düşük frekanslı (20- 100 kHz) ve yüksek güçlü ultrason (power ultrasound) ultrason uygulamalarında, kavitasyon (gaz kabarcıklarının içe doğru patlamaları nedeniyle oluşan etki) oluşabilmektedir. Kavitasyonda açığa çıkan ısı ve buna bağlı olarak o ortam sıcaklığının 550 C’ye hızlı değişir ve basınç 50 Mpa’a kadar çıkar. Ultrason uygulaması ile mikroorganizmaların ölümü, ortamdaki bu basınç ve sıcaklık değişimleri nedeniyle oluşan kavitasyon ile açıklanmaktadır.

Ultrasonun hücrelerde meydana getirdiği yıkım etkisi konusunda farklı teoriler mevcuttur. Ultrasonik dalga bir sıvıdan geçtiğinde çok küçük kabarcıklar veya boşluklar meydana getirmekte, başka bir ifade ile “kavitasyon” oluşmaktadır. Bu kabarcıklar sönümlendikleri anda ise o noktalarda lokal olarak yüksek sıcaklık ve basınç oluşturmaktadırlar. ¢ Sıcaklık ve basınçta meydana gelen bu ani değişimler ise hücre duvarının yapısının bozulmasına neden olmaktadır

Mikrobiyal inaktivasyon açısından bir diğer mekanizma ise serbest radikal oluşumu ile açıklanmaktadır – Ultrason uygulaması sırasında OH radikalleri ve hidrojen peroksit oluşmakta ve meydana gelen bu bileşenlerin önemli bakterisidal etkileri bulunmaktadır.

Meydana gelen kavitasyonun derecesi çeşitli parametrelerden etkilenmektedir. Sıcaklık: Örneğin yüksek sıcaklıklarda daha fazla kabarcık meydana gelmektedir. Çünkü sıcaklık arttıkça buhar basıncı artmakta ve gerilim kuvveti azalmaktadır. Ancak yüksek sıcaklıklarda, daha fazla kabarcık oluşmasına karşın bu kabarcıkların sönümlendikleri andaki şiddeti, dolayısıyla da etkinlikleri azalmaktadır.

Frekans: Ultrason frekansı da önemli bir parametredir ve maksimum kabarcık boyutlarını belirler. Düşük frekanslarda (örneğin 20 kHz), kabarcıklar daha büyük boyutlarda oluşur ve bunlar sönümlendiği an daha yüksek enerji meydana getirirler. ¢ Yüksek frekanslarda ise kabarcık meydana gelmesi zorlaşır ve örneğin 2.5 MHz Üzerinde kavitasyon oluşmaz.

Dalga büyüklüğü: Kavitasyon şiddetinde, ultrason dalgasının büyüklüğü de etkilidir. Eğer yüksek şiddette kavitasyon isteniyorsa ultrason büyüklüğü de arttırılmalıdır.

Ortamın viskozitesi: Kavitasyonu etkileyen diğer bir önemli faktör de sıvı ortamın viskozitesidir. Viskozitesi yüksek ortamlarda ultrason difüzyonu kolaylıkla engellenebilir ve bu durumda da meydana gelen kavitasyonun etkinliği azalır. Alternatif olarak ise sıvı ısıtılarak viskozitesinin azaltılması sağlanmalı ve böylece ultrasonun difüzyon şansı arttırılmalıdır.

Ultrason uygulamaları gıdalarda mikrobiyal inaktivasyon açısından tek başına yeterli derecede etkili değilken, diğer yöntemlerle birlikte kullanılması durumunda sinerjist etki yaratmaktadır. Güvenli ürün oluşturmak için gerekli ultrasonikasyon periyodu oldukça uzundur. Bu nedenle, genellikle ultrasonikasyon basınç, ısı ve basınç+ısı kombinasyonları şeklinde uygulanır. Ayrıca yapılan bir çok çalışmada ultrason uygulamasının ekstrem pH ve klorlama gibi diğer dekontaminasyon yöntemleriyle birlikte kullanılmasının daha etkili olduğu belirtilmiştir.

Ultrasonla kombine olarak kullanılabilecek bir yöntem ısıl işlem olup bu uygulamaya “termosonikasyon” (TS) denilmektedir. ¢ Ancak ortam sıçaklığı sıvının kaynama noktasına yakın değerlere ulaştığı zaman bu sıcaklıktaki sıvının buhar basıncının artması dolayısıyla kavitasyon şiddetinde azalma meydana gelmektedir. ¢ Bu problemin üstesinden gelebilmek için ise termosonikasyon işlemi basınç altında (100-700 kPa) gerçekleştirilmekte ve bu uygulamaya “manotermosonikasyon” (MTS) denilmektedir.

Ultrason uygulamalarından mikrobiyal inaktivasyon yanında enzim inaktivasyonu amacıyla da yararı anıIabilmektedir. ¢ Ultrasonun tek başına kullanılması enzimler üzerinde önemli bir inaktivasyon etkisi göstermezken diğer yöntemlerle kombine kullanımı (TS veya MTS) sinerjist etki yaratmaktadır.

Saccharomyces cerevisiae üzerine US etkisi 0 A.işlem görmemiş hücre, B.20 dak, 20kHz ve 45 C hücre,D.hücre içi zarar görmüş hücre ve hücre duvarı kalıntısı,L. Parçalanmış hücre ve hücre duvarı

Gıda endüstrisinde kullanım alanları 1. sıvı gıdalarda degassing işleminde, 2. oksidasyon/redüksiyon reaksiyonlarının indüklenmesinde, 3. enzimlerin inaktivasyonunda ve Isı, basınç ve ultrason kombinasyonları da (manotermosonikasyon) ısıya dirençli enzimlerin inaktive edilmesinde kullanılmaktadır. 4.canlı hücrelerin aktivitesini arttırmak, 5. gıdaların yüzey temizliğini sağlamak, 6. ultrasonik olarak destekli ekstraksiyon, kristalizasyonun indülenmesinde emülsifikasyon, filtrasyon, kurutma ve dondurma proseslerinde kullanılmaktadır.

Vurgulu Elektrik Alan (PEF Uygulamaları) Bu yöntemde iki elektrot arasına yerleştirilmiş gıdaya yüksek voltaj ve kısa vurgular uygulanır, Elektrik akımı gıdanın içinden mikrosaniyede geçer, PEF’de Elektrik enerjisi kısa vurgular halinde uygulandığındn gıda ısınmadan bakterilerin hücre membranları mekanik etkilerle parçalanır ¢ Geleneksel metotda ise elektrik enerjisi gıdanın içinde termal enerjiye dönüşür bu da mikrobiyal inaktivasyonu sağlar

PEF uygulandığı gıdada tat-kokuda ve gıda kalitesinde minimum kayıpla mikroorganizmaların inaktivasyonunu sağlar Enerji verimliliği yüksektir, ürün işleme düşük maliyetlidir. PEF tüketicilere mikrobiyal açıdan güvenli minimum işlenmiş, besin değeri yüksek gıdalar sunar bunun yanısıra ekonomik ve etkili enerji kullanımı sağlayan bir teknolojidir PEF en yaygın olarak kullanıldığı alanlar içinde meyve suyu, çorbalar ve süt gibi sıvı gıdalar vardır

Sıvı gıdalar yüksek konsantrasyonda iyon içerdiklerinden iletken olarak kabul edilirler ¢ Gıdada PEF oluşturabilmek için çok kısa bir zaman diliminde yüksek akım değişimi oluşturulmalıdır Vurgunun oluşumu kapasitörün yavaş yüklenmesi ve hızlı boşalımı ile gerçekleşir

Elektrik alan vurguları çoğunlukla üstel azalma yada kare dalga formundadır ¢ Üstel azalma vurgusu, çok hızlı maksimum değere yükselip yavaşça sıfıra inen tek yönlü voltajdır

Kare dalga formunda ise, voltaj hızlıca sıfırdan maksimum değerine yükselir, belirlenen süre bu değerde kalır ve aniden sıfıra düşer

Serbest yükler membran yüzeyinin her iki tarafında da birikir ¢ Yüzey yüklerinin birikmesi elektromekanik stresi ve transmembran potensiyeli arttırır. ¢ Hücre membranının içinde ve dışındaki zıt yüklerdeki çekimden dolayı sıkıştırma basıncı artar buda membran kalınlığının azalmasına neden olur, ¢ Elektrik alan gücü belli bir seviyeyi geçtiği zaman membranda porlar oluşmaya başlar

Membranın zarar görmesinin nedeni küçük moleküllerin ve iyonların sızmasından dolayı oluşan osmotik dengesizliktir Sitoplazmik içeriğin osmotik basıncından dolayı hücre şişmeye başlar ve porlar büzüşür, hücre hacmi %155 olduğunda hücre membranı parçalanır ve hücre dağılır

PEF uygulamasında yalnızca mikrobiyal inaktivasyon değil aynı zamanda enzimlerin inaktivasyonunu da sağlamalıdır ¢ Ancak vejetatif hücrelerle karşılaştırıldığında enzimler PEF uygulamasına daha dayanıklıdır. Bazı çalışmalarda mikrobiyal inaktivasyon için yeterli olan PEF uygulamasının lipaz, PPO ve glukoz oksidaz gibi enzimler için yalnızca sınırlı bir inaktivasyon sağladığı belirlenmiştir.

Lipaz, glukoz oksidaz ve ısıya dayanıklı a- amilaz aktivitesinde %70-85 azalma, l Polifenoloksidaz ve peroksidaz aktivitesinde ise %30-40 oranında azalma, l Alkaline fosfatazda ise yalnızca %5 oranında aktivite azalma olmaktadır. PEF uygulamasının enzimler üzerine sınırlı etkisi olmasından dolayı, bu işlem ısıl uygulanma veya soğukta depolama gibi yardımcı yöntemlerle birlikte kullanılmalıdır.

Yüksek şiddetli PEF; -sıvı ürünlerin pastörizasyonu, -mikrobiyal yükün azaltılması -enzim inaktivasyonu ¢ Düşük şiddetli PEF; -Hücre içi metabolit ekstraksiyonu (elektroplazmoliz) -Kurutma verimliliğinin artırılması (ozmotik dehidrasyon) -Enzim aktivitesi

Vurgulu ışık ¢ Vurgulu ışık, şidddetli ve kısa süreli ışık vurgusu kullanımını içeren yeni bir gıda muhafaza yöntemidir. Saniye fraksiyonu düzeyinde uygulanan birkaç flaş ile yüksek düzeyde mikrobiyal inaktivasyon sağlanabilmektedir. Bu teknoloji esas olarak ambalajlama materyallerinin yüzeylerinde, şeffaf eczacılık ürünlerinde ve diğer yüzeylerde sterilizasyon veya mikrobiyal yükün azaltılması amacıyla uygulanmaktadır. Vurgulu ışık teknolojisi aynı zamanda gıda maddelerinde kalitenin iyileştirilmesi ve raf ömründe uzama sağlanması amacıyla kullanılabilir. Bununla birlikte vurgulu ışık teknolojisinin gıda endüstrisinde ticari olarak kullanımı henüz yaygın değildir.Ancak bazı bu konuda bazı patentler bulunmaktadır.

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın