Gıda Katkı Maddeleri 6-Antioksidanlar

 

ANTİOKSİDANLAR

Canlılarda oksijenin görevi solunumdaki görevi ile özdeşleşmiştir, ancak bu fonksiyonu esnasında moleküler oksijenin bir kısmının indirgenmesi söz konusudur. Yani yaşam için elzem olan oksijen aynı zamanda toksik etkiye de sahiptir.

Bu toksisite oksijenin oluşturduğu serbest radikallerden kaynaklanmaktadır ve bu radikallerin tümü biyolojik sistemler için zararlıdır. Serbest radikaller ve diğer reaktif oksijen türevleri ( ROT ) insanlarda hastalıklara ve gıdalarda bozulmalara yol açmaktadır. Sentetik antioksidanlar işlenmiş gıdaların bozulmasını önlediği ve raf ömrünü uzattığı anlaşıldığında kullanılmaya başlanmış ancak sentetik antioksidanların toksik etkisi ortaya çıkınca doğal antioksidanlara olan ilgi artmıştır.

Yağlar ve yağ içeren gıdalar hava oksijenin etkisiyle oksidasyona uğramaktadır. Oksijen, gıdanın yağ, karbohidrat ve proteinlerine etki ederek, az veya çok hissedilebilen kalite düşmelerine neden olmaktadır. Gıda bileşenleri ve havanın oksijeni arsında kendiliğinden meydana gelen olaya “otoksidasyon” adı verilir. Oksidasyonla bozulma sonucu meydana gelen çok spesifik bazı değişmeler şöyle sıralanabilir:

1. Katı ve sıvı yağlar ile yağ içeren gıdalarda acımsı ( ransit ) tat ve aroma oluşumu

2. Pigmentlerde renk açılması

3. Toksik oksidasyon ürünlerinin oluşumu

4. Üründe lezzet kaybı ve bozuklukları

5. Tekstürde değişmeler

Vitaminler (A, D ve E) ve esansiyel yağ asitlerinin (özellikle linoleik asit ) zarar görmesinden dolayı besin değerinin azalması.

Oksidasyona yol açan veya onu hızlandıran reaktiflerin başında oksijen gelir; ayrıca ışık, sıcaklık, demir ve bakır gibi metal iyonları, bir kısım pigmentler ve doymamışlık derecesi oksidasyonu hızlandırmaktadır. Bu faktörler ortadan kalktığı takdirde, oksidasyon önlenebilmektedir. Ancak pratikte bu mümkün olamamaktadır. Dolayısıyla, otoksidasyonu, dışardan herhangi bir madde katmadan önlemek çok zordur. İşte, otoksidasyonun fiziksel ve teknolojik yöntemlerle önlenemediği durumlarda, antioksidanlar ve sinerjistler katkı maddesi olarak kullanılmaktadır.

Antioksidanlar, gıda sanayinde, bitkisel ve hayvansal yağlar ve yağ içeren gıda maddelerinin üretimi, depolanması, taşınması ve pazarlanması sırasında, normal sıcaklıklarda atmosfer oksijeninin etkisini geciktirerek, gıdanın bozulması ve acılaşmasını belli bir süre engelleyen en etkili maddelerdir. Bu maddeler, gıda kalitesini arttırmayıp onlara herhangi bir yabancı tat ve koku da vermezler. Arzulanan kalite, ancak, uygun hammadde üretim tekniği, ambalajlama ve depolama şartları sağlamak suretiyle elde edilebilir.

Antioksidanların uygun ve etkin kullanımı için bitkisel ve hayvansal yağların kimyasını, oksidasyon mekanizmasını ve kullanılan antioksidanın fonksiyonlarını çok iyi bilmek, oksidasyon başlamadan önce antioksidanı gıdaya katmak gerekmektedir. Antioksidanların etkisini arttırmak veya tamamlamak için, çoğu kez, “sinerjist” adı verilen maddeler de kullanılmaktadır.

 

A –          GIDALARDA OKSİDASYON

1-      Karbohidrat Oksidasyonu

Gıdalarda karbohidrat oksidasyonu sonunda, renk ve aroma değişikliği meydana gelmektedir. Rengin bozulması, genellikle kahverengi, gölgeli, gri ve sarı rengin teşekkülü ile kendini göstermektedir. Karbohidratlar, aşağıda belirtilen çeşitli reaksiyonların etkisiyle bozulabilmektedir.

a.    Maillard reaksiyonu : Gıdaların enzimatik olmayan tipteki kahverengileşme (esmerleşme) reaksiyonlarından en önemlisi olup, indirgen şekerler ile proteinlerin serbest amino grupları veya amino asitler arasında cereyan etmektedir. Bu reaksiyonun olumsuz etkileri, askorbik asit, sitrik asit veya diğer organik asitlerle önlenebilir.

b.   Enzim reaksiyonu: Karbohidratların peroksidaz veya katalaz gibi enzimlerin etkisiyle okside olması sonucu meydana gelen bu olayda, renk değişiminin yanı sıra tat bozulması ve kötü koku oluşumu görülür. Bu şekildeki oksidasyonu önlemenin tek yolu, ısıl işlemle enzimi inaktif hale getirmektir.

c.    Doğal Pigmentlerin Oksidasyonu : Karoten ve benzeri doğal pigmentlerin okside olması sonucu renk kaybı ve tat bozukluğu meydana gelmekte; bu bozukluklar, ürüne uygun antioksidan ilavesiyle önlenebilmektedir. BHA, BHT ve tokeferoller, bu amaçla en çok kullanılan antioksidanlardır.

d.   Yüksek ısı dolayısıyla oksidasyonun hızlanması sonucu, bazı metaller ve mikrobiyolojik artıkların meydana getirdiği lezzet ve renk değişiklikleri, çelatlarla önlenebilmektedir. Sitrik asit en çok kullanılanıdır.

 

2-      Proteinlerin Oksidasyonu

Proteinlerin oksidasyonu, bozuk koku ve tat teşekkülü şeklinde ilk anda kendini göstermeyebilir. Proteinler proteolitik enzimler tarafından parçalandıkları gibi, hidrolitik reaksiyonların ve ısıtmanın etkisiyle denatüre olur. Özellikle, proteinlere bağlı hem-pigmentler, çok çabuk okside olarak renk değiştirirler. Bu tür renk değişimi, herhangi bir gıda katkı maddesi ile engellenemez. Bu gibi durumlarda, ambalajlamaya özen göstererek sorun çözülmeye çalışılmaktadır.

 

3-      Yağ Oksidasyonu

Yağlarda veya serbest yağ asitlerinde (özellikle çoklu doymamış yağ asitlerinde) kendi kendini katalizleyen bu reaksiyon üç safhaya ayrılır: başlama, yayılma-hızlanma, sonuçlanma. Serbest radikaller ortamdaki diğer bileşiklerle çok çabuk reaksiyona girerler ve stabilite kazanmak için gereksinim duydukları elektronları ele geçirmeye çalışırlar. Bu moleküle saldırıldığında ve elektronunu kaybettiğinde, molekülün kendisi serbest radikale dönüşür ve zincir reaksiyonlar başlar. Reaksiyonlar bir kere başladığında durması çok zordur. Aşağıdaki reaksiyon anlamamızı kolaylaştıracaktır.

X• :Bir metal iyonu ya da hidroperoksitin parçalanması sonucu oluşan bir radikal,

R: Doymamış lipit molekülü

a.    Başlangıç Aşaması

X• + RH → R• + XH R + enerji → R• ( serbest radikal oluşumu )

b.   Yayılma-Hızlanma Aşaması

R• + O2 → ROO• ( serbest peroksil radikali )

ROO• + RH → ROOH ( hidroperoksit ) + R•

ROOH → RO• + OH•

c.    Sonuçlanma Aşaması

ROO• + ROO• →

ROO• + R → Sekonder Ürünlerin Oluşumu

R• + R• →

Lipitlerin oksidasyonunda başlangıç aşamasında düşük konsantrasyonda pek çok radikaller oluşmaktadır. Primer oksidasyon ürünleri hidroperoksitlerdir ve kolaylıkla alkosil radikallerine ( RO• ) parçalanmaktadırlar. Bunların lezzet ve koku bozulmasında bir etkisi bulunmamaktadır. Gıdaya istenmeyen tat ve kokuyu veren maddeler aldehit gibi sekonder oksidasyon ürünleridir.

Ayrıca, oluşan oksidasyon ürünleri reaksiyonu katalize etmektedir. Yağlardaki bozulmalar 4 ana gruba da ayrılabilir.

1.      Hidroliz: Serbest yağ asitleri ve gliserolün oluşması sonucu, gıda maddesinde sabunumsu bir yapı, bozuk tat ve koku görülmesi.

2.      Acılaşma (Ransidite) : Doymamış yağ asitlerinin otoksidasyonu sonucu acı tat oluşumu.

3.      Tat Değişimi (Reversion): Özellikle balık yağı ve soya gibi bazı bitkisel yağlarda yüksek derecede doymamış yağ asitlerinin oksidasyonuyla oluşan tat dönmesi.

4.      Polimerizasyon: Doymamış yağ asitlerinde iki karbon atomu (C=C) arasındaki bağlantının kopması, iki karbon arasında karşı bağ veya oksijen bağları oluşması sonucu meydana gelen tat değişikliği.

Bilinen antioksidanlar, oksidatif ransidite ve oksipolimerizasyon olayları sonucu meydana gelen bozuklukları önleyebildikleri halde, hidroliz ve reversiyon için etkili değillerdir. Üretim sırasında gıdaların temas ettiği metaller, oksidasyonla meydana gelen tat ve koku bozukluklarını daha hissedilir hale getirmektedir. Oksidasyonu önlemede, katalitik rol oynayan fosforik asit, sitrik asit, askorbik asit gibi sinerjistlerin kullanımının yanı sıra, paslanmaz çeliklerin gıda sanayine girmesi olumlu sonuçlar vermiştir.

 

B –          Antioksidan Aktivite

Antioksidanlar lipit oksidasyonunda serbest radikal içeren yağlarda elektron veya hidrojen vererek veya yağ zinciri ile bir serbest radikal arasında kompleks oluşturarak serbest radikal zincirine son veren bileşikler olarak tanımlanırlar. Ayrıca, herhangi bir maddede çok düşük konsantrasyonlarda bulunan ve bulunduğu maddenin oksidasyonunu yavaşlatan veya önleyen maddeler olarak da tanımlanabilirler. Antioksidanlar, kendi elektronlarını vererek serbest radikalleri nötralize eder ve elektron verdikleri halde kendileri serbest radikallere dönüşmezler, çünkü antioksidanlar her iki formda da stabildirler. Antioksidanlar, çalışma mekanizmalarına göre dört grupta toplanabilir.

1-      Zincir kırıcılar ( veya serbest radikal inhibitörleri )

2-      Singlet oksijen gidericiler

3-      Metal inaktive ediciler ( antioksidanların lipit oksidasyonunu katalizleyen demir ve bakır gibi metal iyonlarını bağlayan şelat yapıcılar )

4-      Oksidatif enzimleri inhibe ediciler.

Zincirleme reaksiyon teorisine göre enerji emilimi ile aktive edilen madde (lipit molekülü) oksijenle birleşerek okside olmakta ve bu şekilde meydana gelen aktiflenmiş peroksit molekülleri enerjilerini maddenin okside olabilen başka moleküllerine aktarmakta ve otoksidasyon devam etmektedir. Antioksidanların kullanılması ile aktivasyon enerjisini antioksidan molekülü kullanmakta, bu enerjiyi başka moleküllere aktaramamaktadır. Antioksidan molekülünün araya girmesi ile oksidasyon yavaşlamış kısmen durdurulmuş olmaktadır.

Ortamda aşırı oksijen olmadığında ( sınırlanmış oksijen koşullarında ) antioksidan (AH), lipit radikallerine (R•) hidrojen atomu bağışlar.

 

→ R• + AH → RH + A• (1)

 

Hidroperoksitler alkoksil radikali (RO•) oluşturarak bozulurlar, böylece aldehit ve diğer bozulma ürünleri oluşur ve gıdalarda lezzet bozulmaları meydana gelmektedir.

 

R2 – ↓ – CH( O•) – ↓ – R1–

Aldehit + bozulma ürünleri

 

Antioksidanlar bu bozulma reaksiyonlarını alkoksil radikalleriyle reaksiyona girerek inhibe edebilirler. Stabil hidroksi bileşiği oluşturarak için ya hidrojen verirler (2) yada antioksidan radikali ile reaksiyona girerler (3).

 

RO• + AH → ROH + A• (2)

RO• + A• → ROA (3)

 

Antioksidan (AH), atmosferik koşullarda hidrojen atomunu peroksil radikaline (ROO•) vererek radikal zincirini kırar. Atmosferik koşullarda R• „nin hava oksijeni ile hızlı reaksiyonu ile dört numaralı reaksiyon gıdalarda ve biyolojik sistemlerde daha yaygın olarak görülmektedir.

 

ROO• + AH → ROOH + A• (4)

 

Scoot antioksidanları, peroksil radikalleriyle reaksiyona giren elektron verici zincir kırıcılar (4) ve serbest lipit radikalleriyle reaksiyona giren elektron alıcı zincir kırıcılar (5) olarak tanımlanmıştır.

 

R• + A → RA + R° + AH (5)

R° yeni çift bağ içeren lipit molekülünü gösterir.

 

Uygun antioksidan seçiminde şu noktalar göz önünde bulundurulmalıdır: Antioksidan; gıda ürünün su ve yağ fazında tamamen erimelidir. Ürünün içine nüfuz etme gücü yüksek olmalıdır. Uçuculuğu düşük olmalıdır. Ürüne istenmeyen renk ve görünüm vermemelidir. Tatsız ve kokusuz olmalıdır. Toksik ve cilde tesiri olmamalıdır. Gıda ile tüketilmesinde sakınca olmamalıdır. Küçük miktarlarda etkili olmalı, kolay elde edilebilmeli ve ucuz olmalıdır.

 

C –          GIDA SANAYİNDE KULLANILAN ANTİOKSİDANLAR

Antioksidanlar ve sinerjistleri, kimyasal özellik ve etki mekanizmalarına göre 4 temel gruba ayrılırlar:

1-      Serbest Radikallerle Kompleks Oluşturanlar

a.    BHA (Bütillenmiş Hidroksianisol) ve BHT (Bütillenmiş Hidroksitoluen) :

Halen 23 büyük gıda kategorisinde en fazla kullanılan antioksidanlar olduğu bilinmektedir. BHA ve BHT, uçucu olmasından dolayı, ambalajlama materyallerine katılarak da kullanılabilmektedir. Buradan gıdaya nüfuz ederler. Antioksidanlardan her biri vaks yapımında vaksa direkt olarak ilave edilmekte veya bir ambalajlama materyaline uygulanmaktadır. BHA, özellikle uçucu yağların renk ve tat-kokularının korunmasında, bilhassa kısa zincirli yağ asitlerinin (hindistancevizi ve palm çekirdeği yağları) oksidasyonunu kontrol etmede kullanılır. BHA ve BHT birlikte sinerjist etki gösterir. Fındık, ceviz gibi yağlı tohumlarda oksidatif reaksiyonları önlemede kullanılabilir.

 

b.   TBHQ (Tersiyer bütilhidrokarbon) :

Kızartma yağlarını korumak için en iyi antioksidan olarak bilinmektedir. Kızartma işlemi bitmiş ürünlerinde korumaktadır. TBHQ katı ve sıvı yağlarda çözünür. Tek başına veya BHA ve/veya BHT ile kombine olarak kullanım daha uygundur. Kullanım sınırı, yağ miktarı üzerinden en fazla %0,02‟dir. Sitrik asit gibi bir çelat ile karıştırıldığında, stabilize edici özellik kazanmaktadır. TBHQ ve sitrik asit kombinasyonu, genellikle bitkisel yağlar, şorteningler ve bir ölçüde de hayvansal yağlarda kullanılmaktadır.

 

c.    Gallatlar :

Propil Gallat (PG), özellikle hayvansal yağlar ile bitkisel sıvı yağların stabilizasyonunda fonksiyoneldir. Ancak bitkisel yağlarda TBHQ‟dan daha az etkilidir. Özellikle demir iyonları ile koyu renkli kompleksler oluşturma özelliği, yağda ve substratta istenmeyen mavi-siyah renk değişikliklerine neden olduğundan, PG daima sitrik asitle birlikte kullanılmaktadır. BHA ve BHT ile iyi sinerjist etki oluşturan PG „nin TBHQ ile kullanımına izin verilmemektedir. FDA, gıdanın yağ ve uçucu yağ içeriği üzerinden, toplam olarak en fazla %0,02 oranında kullanımına karar vermiştir. Çeşitli et ürünleri, sosis ve salamlar ve baharatlarda kullanılabilmektedir. Gallatlar süttozunda, A vitamininin stabilizasyonunu sağlamak için de çeşitli gıdalarda kullanılırlar. FAO/WHO‟nun ilgili kombinasyonu, günlük tüketimin üst sınırını 0,2 mg/kg olarak önermektedir.

 

d.   Tokoferoller :

En yaygın ve en fazla bilinen doğal antioksidanlardır. Alfa, beta, gama ve delta homologların bir karışımı olarak bitki dokularında bulunur. Antioksidan aktivitesi deltadan alfaya azalırken, vitamin E aktivitesi artmaktadır. Tokoferoller, özellikle A vitamini, karotenoidler ve hayvansal yağlar için kuvvetli antioksidan etkilidirler. Doymamış bitkisel yağlar ile yapılarında fazla tokoferol bulunan ürünlere fazla tokoferol ilavesi faydalı değildir. Kullanım miktarı %0,01-0,02 arasında değişmektedir. Isıya karşı hassasiyetten dolayı, etkilerini çabuk kaybederler. Bu nedenle, ısıl işlemlerden sonra gıdaya katılmaları gerekmektedir. Ayrıca, ışıklı ortamda daha az etkilidirler. Buğday ve mısır embriyo yağları yüksek miktarda tokoferol içerdiğinden, antioksidatif etkilerinden yararlanılmaktadır.Ancak, duyusal açıdan süt ürünlerini olumsuz etkilerinden, bu ürünlerde kullanılmaktadır.

 

e.    NDGA:

Fırın ürünleri, uçucu yağlar, balık yağlarında kullanılmaktadır. ABD‟de, sitrik asit, tartarik asit, askorbik asit ve lesitin gibi maddelerle birlikte kullanılmaktadır. Bazı ülkelerde, gıdalarda kullanılmasına izin verilmemiştir.

 

f.     Amino asitler, Peptidler, Proteinler :

Son yıllarda yapılan araştırmalarda, bazı amino asitlerin antioksidan ve sinerjist etki gösterdikleri belirlenmiştir. Örneğin margarinlerde, antioksidan, yağsız süt katılmasıyla sinerjist olarak desteklemiştir. Triptofan ve çeşitli peptidlerden oluşan antioksidan, salam, sucuk ve süt ürünleri için önerilmektedir. Bazı süt ürünlerinde depolama sırasında süt yağının oksidasyona uğramasını önlemede triptofan (%0,2‟lik) ve lisinin önemli derecede etkili olduğu belirlenmiştir. Kazein-şeker karışımlarının ve kazeinin de antioksidatif etki gösterdiği belirtilmektedir.

Antioksidan Etkiye Sahip Diğer Doğal Maddeler İse Şöyle Sıralanabilir:

1. Enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarının ürünleri,

2. Tütsü bileşenleri,

3. Flavon türevleri: kesretin, rutin

4. Guayak reçinesi,

5. Bazı soya preparatları,

6. Embriyosu çıkartılmış yulaf danelerinden hazırlanmış bazı preparatlar,

7. Bazı baharatlar (biberiye, adaçayı, anason, kişniş, dereotu, zencefil,mercanköşk vb.)

 

Lesitin, katıldığı ürünlerde metaller ile kompleks oluşturarak onları inaktif hale getirdiğinden, otoksidasyonu engelleyici olarak da görev yapmaktadır. Ayrıca, susam yağında bulunan sesamol, sesamin ve sesamolin ile çiğitteki gossipol bitkisel yağlarda bulunan doğal antioksidanlardır.

 

2-      İndirgenler

Antioksidanların oksidasyonu önleyici etkileri, yalnız serbest radikallerin zincirleme oksidasyon reaksiyonunu durdurarak göstermez. Yanı sıra, oksijen bağlayıcılar, hidrojen atomlarını oksijene transfer ederek, oksijenin oksitleyici etkisini ortadan kaldırır ve ransiditeyi geciktirirler. Esas antioksidanlara yardımcı olan bu maddeler renk bozulmalarını önlerler.

 

a.    Askorbik Asit ve Türevleri:

Bu bileşikler, yağ oksidasyonunda doğrudan antioksidan olarak etkili oldukları gibi, normal olarak fenolik antioksidanları rejenere etmekte ve iz metalleri de bağlamaktadırlar. Tek başına gerçek bir antioksidan değildir, ancak diğer antioksidanlarla kullanıldığında onların etkisini arttırır. Kullanım alanları: meyve suyu ve konsantreleri, meşrubatlar (aromatizan, özellikle limon konsantresi için antioksidan, besin unsuru olarak), fırın ürünleri (hamur niteliğinin geliştirilmesinde), ayrıca kesilmiş ve soğukta saklanan şeftali gibi meyvelerde enzimatik esmerleşmeyi önlemek için, tereyağı, et ve ürünleri (etin doğal kırmızı renginin korunması ve geliştirilmesi için).Ayrıca et mamülleri üretiminde antimikrobiyal madde olarak kullanılan nitrit ve nitratın, etteki serbest amin bileşikleriyle birleşerek kanserojenik bir bileşik olan nitrozaminlerin oluşmasını engellemek için kullanılmaktadır. Bu katkılar, ortamdaki aminler ile nitrit ve nitratların reaksiyona girmesini engellerler.

 

b.   Sülfitle:

Daha çok antimikrobiyel olarak kullanıldığı bilinen sülfitlerin antioksidan etkisi de vardır.

 

c.    Diğer indirgenler:

Askorbil palmitat, eritorbik asit ve tuzları, glukozoksidaz olarak oksijen bağlayıcı etkileriyle, oksidasyonu önlemede yardımcı olan başlıca indirgenlerdir.

 

3-      İkinci Antioksidanlar

TDPA ve DLTDP lipit oksidasyonu sırasında, hidrojen peroksidi dekompoze ederek antioksidan maddelere yardımcı olurlar. Ambalaj materyallerinde kullanılan antioksidanlar BHA, BHT, DLTDP, DSTDP, Guayak zamkı, NDGA, PG, TDPA ve THBP‟dir. Sonuç olarak antioksidanlar, gıdalarda serbest radikallerin zincirleme reaksiyonlara girmesini engelleyerek, istenmeyen yan ürünler ve yeni serbest radikallerin oluşumunu ve gıdaların bozulmasını önleyen maddelerdir. Özellikle yağlarda ve yağlı gıdalarda, oksidasyon başlamadan önce katılan antioksidan veya karışımı, ürünün kalitesini korumakta ve oksidasyonu geciktirerek raf ömrünü uzatmaktadır. Ancak bu özellik, kaliteli hammadde, uygun işleme teknolojisi, ambalajlama ve depolama şartları sağlanarak üretilen ürünle mümkündür.

 

 

 

Bu yazının kalıcı bağlantısı https://biyolojidersim.com/gida-katki-maddeleri-6-antioksidanlar/

Görüş ve eleştirilerinize en kısa zamanda cevap verilecektir.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d blogcu bunu beğendi: