Gıda Katkı Maddeleri 4 - Antioksidanlar

Yaşam için elzem olan oksijen, oluşturduğu serbest radikaller nedeniyle toksik etkiye de sahiptir. Serbest radikaller ve diğer reaktif oksijen türevleri insanlarda hastalıklara ve gıdalarda bozulmalara yol açmaktadır. Birçok gıdada, ürünü oluşturan bileşenlerle havanın oksijeni arasında kendiliğinden ortaya çıkan ve “otooksidasyon” adı verilen tepkimeler oluşur. Bazı oksidasyon tepkimeleri gıdalarda istenirken, pek çoğu vitamin kayıpları, renk değişiklikleri, yağların bozulması, gıdaların besin değerinin azalması ve istenmeyen tat ve koku oluşumuna neden olduğundan istenmemektedir.
         
Oksidasyonla bozulma sonucu meydana gelen spesifik değişiklikler şöyle sıralanabilir:

1. Karbonhidrat Oksidasyonu:

Gıdalarda karbonhidrat oksidasyonu sonucunda renk ve aromada değişiklik meydana gelmektedir. Rengin bozulması genellikle kahverengi, gölgeli, gri ve sarı renk oluşumuyla kendini gösterir. Karbonhidrat oksidasyonu aşağıdaki reaksiyonlar sonucu oluşur:
  • Maillard Reaksiyonu: Gıdaların enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarının en önemlisidir. İndirgen şekerlerle proteinlerin serbest amino grupları veya amino asitler arasında oluşur. Maillard reaksiyonunun olumsuz etkileri, askorbik asit, sitrik asit veya diğer organik asitlerle önlenebilir.
  • Enzim Reaksiyonu: Karbonhidratların peroksidaz veya katalaz gibi enzimlerin etkisiyle okside olmasıdır. Renk değişiminin yanısıra tatta bozukluk ve kötü koku oluşumu da görülür. Isıl işlemle enzimin inaktive edilmesi bu şekilde bozulmayı önlemenin tek yoludur.
  • Doğal Pigmentlerin Oksidasyonu: Karoten ve benzeri doğal pigmentlerin okside olması sonucu renk kaybı ve tatta bozukluk oluşur. BHA (butillenmiş hidroksianisol), BHT (butillenmiş hidroksitoluen) ve tokoferoller bu amaçla en çok kullanılan antioksidanlardır.
  • Yüksek ısının etkisiyle oksidasyonun hızlanması: Bazı metal ve mikrobiyolojik artıkların yüksek ısının etkisiyle meydana getirdiği lezzet ve renk değişiklikleri şelatlarla önlenebilmektedir. Sitrik asit metal iyonlarıyla şelat oluşturarak oksidasyonu engeller.      
2. Protein Oksidasyonu:

Proteinler proteolitik enzimler tarafından parçalandıkları gibi, hidrolitik reaksiyonlar ve ısının etkisiyle de denatüre olurlar. Bu şekilde oluşan renk değişimi, herhangi bir katkı maddesi ile engellenemez. Uygun ambalajlama teknikleriyle bu sorun çözülmeye çalışılmaktadır.   

3. Yağ Oksidasyonu:

Oksidasyon, yağlarda veya serbest yağ asitlerinde (özellikle çoklu doymamış yağ asitlerinde) kendi kendini katalizler; başlama, yayılma-hızlanma, sonuçlanma şeklinde 3 aşama şeklinde gerçekleşir. Serbest radikaller ortamdaki diğer bileşiklerle çok çabuk reaksiyona girer ve stabilite kazanmak için gereksinim duydukları elektronları ele geçirmeye çalışırlar. Bir moleküle saldırıldığında ve elektronunu kaybettiğinde, molekülün kendisi serbest radikale dönüşür ve zincir reaksiyonlar başlar. Reaksiyonlar bir kere başladığında durması çok zordur.

Oluşan oksidasyon ürünleri reaksiyonu katalize etmektedir. Yağlardaki bozulmalar 4 ana gruba ayrılabilir:
  • Hidroliz: Serbest yağ asitleri ve gliserolün oluşması sonucu, gıda maddesinde sabunumsu yapı, bozuk tat ve koku oluşumu.
  • Acılaşma (Ransidite): Doymamış yağ asitlerinin oksidasyonu sonucu acı tat oluşumu.
  • Tat Değişimi (Reversiyon): Özellikle balık yağı ve soya gibi bazı bitkisel yağlarda yüksek derecede doymamış yağ asitlerinin oksidasyonuyla oluşan tat dönmesi.
  • Polimerizasyon: Doymamış yağ asitlerinde iki karbon atomu arasındaki bağın kopması ve 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 değildir. 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 yanında paslanmaz çeliklerin gıda sanayiine girmesi olumlu sonuçlar sağlamıştır.

Antioksidan Aktivite

Antioksidanlar lipit oksidasyonunda serbest radikal içeren yağlarda elektron veya hidrojen vererek veya yağ zinciriyle bir serbest radikal arasında kompleks oluşturarak serbest radikal zincirine son veren bileşikler olarak tanımlanırlar. Ayrıca herhangi bir maddede düşük konsantrasyonlarda bulunan ve bulunduğu maddenin oksidasyonunu yavaşlatan veya önleyen maddeler olarak da tanımlanabilirler. Antioksidanlar stabil olduklarından, elektron verdikleri halde kendileri serbest radikallere dönüşmezler.

Çalışma mekanizmalarına göre antioksidanlar dört grupta toplanabilir:
  1. Zincir kırıcılar
  2. Singlet oksijen gidericile
  3. Metal inaktive ediciler (lipit oksidasyonunu katalizleyen demir, bakır gibi metal iyonlarıyla bağlanarak şelat yapanlar)
  4. Oksidatif enzimleri inhibe ediciler.
Uygun Antioksidan Seçiminde Dikkat Edilmesi Gereken Kurallar
 
  • Antioksidan, gıdanın 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 alerjik etkisi olmamalıdır.
  • Gıda ile birlikte tüketilmesinde bir sakınca olmamalıdır.
  • Küçük miktarlarda etkili olmalı, kolay elde edilebilmeli ve ucuz olmalıdır.
Gıda Sanayiin de Kullanılan Antioksidanlar

Antioksidanlar kaynaklarına göre doğal ve yapay antioksidanlar olmak üzere iki gruba ayrılır. Doğal antioksidanlar:
  • Tokoferoller
  • Askorbik asit ve türevleri
  • NDGA (Nordihidroguairatik asit)
  • Aminoasitler
  • Peptidler
  • Proteinler                              
Yapay antioksidanların en bilinenleri:
  • BHA (Butillenmiş hidroksianisol)
  • BHT (Butillenmiş hidroksitoluen)
  • PG (Propil gallat)
Antioksidanlar ransiditeyi belli süreler için belli konsantrasyonlarda engelleyebilmektedirler. Örneğin BHA, margarinle yapılmış unlu gıdalarda %1 oranında ilave edildiğinde ransidite en az bir ay süreyle geciktirilebilmektedir. BHA, BHT ve PG yağlara yaklaşık 200 ppm oranında katılmaktadır.

BHA ve BHT birlikte kullanıldığında sinerjist etkiye sahiptir. BHA hayvansal yağlardaki oksidasyonu bitkisel yağlara göre daha iyi engellemektedir. Kızartma yağlarını oksidasyona karşı koruyan en iyi antioksidan ise TBHQ (tersiyer bütilhidrokinon) olup, tek başına ya da BHA/BHT kombinasyonları ile kullanılabilir. Fakat bu antioksidanın ya da oluşturduğu ara ürünlerin kanserojen olduğuyla ilgili kuşkular devam etmektedir.
 
Doğal antioksidanlardan gallik asit ve türevleri oldukça etkilidir ve özellikle A vitamininin stabilizasyonunda kullanılır. Propil gallat, yüksek sıcaklıkta antioksidan etkisini kaybettiğinden kızartma yağları için önerilmez. Aynı zamanda, demir iyonları ile mavi-siyah kompleks oluşturduğundan sitrik asitle birlikte kullanılmaktadır.

Doğal antioksidanlar arasında en iyi bilinen tokoferollerdir (alfa, beta, gama ve delta izomerleri).  Antioksidan aktiviteleri deltadan alfaya doğru azalır. Tokoferollerin hayvansal yağlarda bulunan oleik asit üzerinde BHA ve BHT kadar antioksidan aktiviteye sahip olduğu fakat bitkisel yağlarda bulunan linoleik asit üzerinde daha az etkili olduğu araştırmalarla görülmüştür.

Bunların yanısıra askorbil palmitat, sülfitler, askorbik asidin yağ asidi türevleri ve eritorbik asit de hidrojen atomu vererek ransiditeyi geciktiren antioksidanlara örnek olarak verilebilir.

Antioksidanların Gıda Endüstrisinde Kullanımı

Hayvansal yağlar doğal yapılarında oksidatif etkiye karşı hiçbir korumaya sahip değilken, bitkisel yağların pek çoğu doğal antioksidan içerir. Bu nedenle, sığır iç yağı, tavuk yağı ve domuz yağı gibi hayvansal yağlarda stabilizasyon önem kazanmaktadır. Bitkisel yağlarda antioksidan kullanımıyla ek bir koruyucu etki sağlanmaktadır. Özel işlemlere tabi tutulan, unlu mamüller, hazır çorbalar ve pasta karışımlarının hazırlanmasında antioksidanlar büyük öneme sahiptir.

Yenilebilen ve yenilemeyen katı yağlar ile yüksek oranda hayvansal yağ içeren şorteningler olarak tanımlanan yağlar düşük doymamışlıklarının yanı sıra, minimum doğal stabiliteye sahiptirler. Bu yağların kullanıldıkları üründe maksimum koruma gerektiğinde yüksek oranda BHA içeren karışımlar kullanmak gerekmektedir. Bu tip yağlarda sitrik asit iz metallere karşı şelat ajanı olarak kullanılır. Hayvansal katı yağlar bünyelerinde çok az miktarda antioksidan içerdiklerinden bunlara yapılan tokoferol ilavesi oksidatif stabiliteyi oldukça arttırır.

Bitkisel yağlar, mevcut oksidatif stabilite, oksidasyona duyarlılık ve eklenen antioksidana cevap verme açısından önemli farklılıklar gösterirler. Genellikle TBHQ ve PG  gibi antioksidanlar yüksek etkinlik gösterirken, BHA ve BHT nispeten etkisizdir. NDGA da yüksek düzeyde doymamış yağ tipleri için uygundur. Hidrojene bitkisel yağların kullanıldığı pastalar ve diğer fırıncılık ürünlerinde BHA, BHT ve  PG’ın sitrik asit ile kombinasyonlarının kullanışlı olduğu saptanmıştır. Bitkisel yağların çoğunda bulunan iz miktardaki metallere karşı sitrik asit veya diğer metal şelatörler iyi sonuç verir.
                              
Patates cipsleri, fındık ezmesi gibi ürünler %50'ye kadar katı ve sıvı yağ içerebilmektedirler. Bu kızartma işlemlerinde bitkisel yağlar ve şorteningler kullanılmaktadır. Bu tip gıdalarda antioksidan seçiminde kullanılan katı yağın cinsi ve ürünün hazırlanma aşamasındaki işlem şartlarının da dikkate alınması gerekmektedir. Antioksidan karışımlarının bitkisel veya hayvansal yağlara kızartma işleminden önce katılması gerekmektedir. Kızartma işlemlerinde antioksidan kullanarak, yağın bu işlemde oluşabilecek yüksek sıcaklıklarda oksidasyonu engellenebilmektedir.

BHA ve BHT tahıl ürünlerinin, özellikle kahvaltılık tahılların stabilize edilmelerinde yaygın olarak kullanılırlar. Bu antioksidanlar sekonder veya sinerjist olarak görev yaparlar.

Şekerlemelerde kullanılan birçok ingrediyent kolaylıkla bozulabilmektedir. Örneğin süttozu, süt, katı ve sıvı yağlar, fındık fıstık türü maddeler ve esansiyel yağlar tat ve kokunun kaybolmasına veya istenmeyen kötü koku oluşumuna neden olan değişik tipte bozulmalara maruz kalabilmektedir. Herhangi bir ingrediyentin stabilitesindeki zayıflık bitmiş üründe bozulmaya neden olabilmektedir. Antioksidanlar değişik tip şekerlerde acılaşmayı engelleyici olarak kullanılmaktadır.

Sığır etleri fazla miktarda yağ ve hemoglobin içermelerine rağmen antioksidan uygulamalarına çok iyi cevap verirler Yapılan çalışmalarda BHA ve PG’ın pigmentleri ve lipidleri önemli ölçüde koruduğu ve antioksidan etkinin pişirilmiş ete de taşındığı belirlenmiştir. Bir başka çalışmada, PG ve BHA’ ün sinerjist olarak askorbil palmitat ile kombinasyonlarının sığır kıymasının raf ömrünü uzattığı bildirilmiştir. Sosis ve sucuk gibi oksidasyona oldukça eğilimli gıdalarda BHA ve sitrik  asit içeren kombinasyonlar çok etkilidir.

Portakal yağı, limon yağı ve terpen benzeri lezzet verici yağlar, fosfolipidler ve trigliseridler gibi serbest radikal oksidasyonuna uğramaktadırlar. Gıdalara katılan antioksidanlar, bu yağlarda kullanıldıklarında lezzet ve koku maddelerindeki bozulmaları azaltmakta etkili olmaktadırlar. Bu amaçla BHA'nın diğer antioksidanlar içerisinde en fazla etkiye sahip olduğu ifade edilmektedir. Antioksidanların oksidasyonu engellemek amacı ile esansiyel yağlara işlemden hemen sonra ve mümkün olduğu kadar düşük sıcaklıklarda ilave edilmeleri gerekmektedir.

Antioksidanların balıkçılık ürünlerinde kullanımı ticari açıdan çok başarılı olamamıştır . Bu duruma, balık yağlarının yüksek düzeyde doymamış olması, balıklarda doğal katalizörlerin  bulunması ve bazı hallerde de yetersiz uygulama yöntemleri neden olmuştur. Balık yağlarındaki oksidasyonu önlemede, BHA, PG ve sitrik asit kombinasyonları oldukça etkindir. Ancak, ticari balık yağları standart yöntemlerle şelat oluşturulmayacak düzeyde demir içerdiklerinden,  bu yağları stabilize etmede düşük miktarda antioksidan kullanılmalıdır. Balıklarda yağ, genellikle deri altında bulunduğundan sadece filetoyu antioksidan çözeltisine daldırma veya donmuş  balık filetosunun dış kısmına antioksidan çözeltisini püskürtme antioksidanla yağ arasında çok az teması sağlayabilir. Bundan dolayı dondurulmuş balıklarda antioksidanlar yaygın olarak kullanılmaz.

Çiklet hamurları doymamış bileşenlere sahip polimerler ve petrol mumlan içermekte ve bu maddeler sürekli oksidasyona maruz kaldıklannda, polimerlerin çapraz bağlanması ile ilişkili olarak oldukça kınlgan bir yapı oluşmaktadır. Bu şekilde istenilmeyen lezzet ve koku maddeleri oluşabilmekte ve ancak antioksidan kullanımı ile bu tip bozulmalar engellenebilmektedir. BHA ve BHT bu uygulamalarda kullanılan en önemli antioksidanlar olup, çiklet hamurunun üretimi sırasında ilave edilmeleri gerekmektedir.

Gıdalarda limon, badem, tarçın,  yenibahar, zencefil,  biberiye, biber ve hardal gibi çok çeşitli maddeler lezzet vermek amacıyla kullanılırlar. Bunların arzu edilen lezzet ve koku özellikleri genellikle uçucu yağlarından kaynaklanır. Oksidasyon bu maddelerde sadece tat ve koku bozukluklarına neden olmayıp, aynı zamanda renk bozukluklarına da neden  olabilmektedir.  Bu nedenle bir çok antioksidan, lezzet vericilerde tat,  koku ve renk bozulmalarını önlemek amacıyla yaygın bir şekilde kullanılır.  Özellikle BHA ve  BHT en etkin olanlardır.
                                 
Gıda ambalaj materyallerinin oksidasyonunu önlemede BHA  ve BHT  yaygın olarak kullanılır. Bu amaçla antioksidan çözeltisi ya ambalaj  materyaline püskürtülür, ya da  mumlar ve plastik filmlerde olduğu gibi ambalaj materyaline eklenir.

Patates ve mısır cipsleri gibi kızartma işlemi uygulanan gıda ürünlerinin çok geniş yüzey alanları bulunmakta olup acılaşma nedeni ile kalitelerinde bozulmalar oluşmaktadır. THBQ genellikle kızartmalık yağları oksidasyona karşı etkili bir şekilde korumakta ve kızarmış gıda ürününde de koruyucu etki meydana getirmektedir. THBQ'nun kullanımına izin verilmediği durumlarda ise BHA, BHT ve PG'in değişik kombinasyonlarının sinerjistik etkilerinden yararlanılmaktadır. Hayvansal katı ve sıvı yağların kullanıldığı kızartma işlemlerinde tokoferoller ısıya dayanıklılıkları ve uçuculuğa karşı dirençlerinden dolayı oldukça etkili olmakta ve kızarmış gıdada mükemmel bir koruyucu etki meydana getirmektedirler.

BHA, BHT ve tokoferoller gibi antioksidanlar fırında pişirilen gıdalar üzerinde sürdürdükleri etkilerinden dolayı fırında pişirme işlemlerinde kullanılacak yağlara ilave edilmektedir. Ancak fırınlama işlemindeki kullanımdan önce, depolama sırasında da stabilite sağladıklarından THBQ ve PG'ın sıvı ve katı yağlarda kullanımları uygun olmaktadır. Bu nedenle, fırında pişirme uygulamalarında kullanılacak katı ve sıvı yağlara BHA, BHT, PG ve TBHQ'nun karışımları katılarak sinerjistik etki oluşturulmaktadır.
 
Kaynaklar:
  1. Altuğ T., 2009. Gıda katkı maddeleri, Sidas,3. Baskı,İzmir,2009.
  2. Bearth,A., Cousin,M.E., Siegrist,M., 2014. The consumer’s perception of artificial food additives: İnfluences on acceptance, risk and benefit perceptions, Food Quality and Preference 38 (2014)14-23.
  3. Çakmakçı,s.,Çelik,İ.,2004. Gıda Katkı Maddeleri. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Ders Yayınları.
  4. Gültekin,F.,2014. Farketmeden Yediklerimiz: Gıda Katkı Maddeleri, Server İletişim,İstanbul,2014
  5. Saldamlı,İ.,2007. Gıda Kimyası, Hacettepe Üniversitesi Yayınları,Ankara,2007.
  6. Yaralı,E., 2014. Gıda Katkı Maddeleri. Adnan Menderes Üniversitesi Çine MYO,2014.
  7. Yurttagül,M., Ayaz,A.,2008.Katkı Maddeleri: Yanlışlar ve Doğrular, Sağlık Bakanlığı Yayınları, Ankara, 2008.
  8. http://bit.ly/1OEF1O7
  9. http://bit.ly/1LiVQxI
Görseller:
  1. http://bit.ly/1Gf9biW
  2. http://bit.ly/1KR2aH2
  3. http://bit.ly/1Ww5sH8
  4. http://bit.ly/1jxeGVv

YORUMLAR

Bu sayfalarda yer alan okur yorumları kişilerin kendi görüşleridir. Yazılanlardan apelasyon.com sorumlu tutulamaz.