Mısır proteini (zein) filmi

Mısır Proteini
“zein”
Gökhan Şimşek
Veteriner Hekim
İst. Aydin Universitesi Gida Müh. Dok. Programi
[email protected]
Genel
• Mısır, nemli iklim bölgelerinde yetiştirlen, tek
yıllık özellikle bir tarım bitkisidir.
• Tanesindeki ham yağ, yulaftan sonra en yüksek
değer veren besin maddesidir.
• Mısırın, nişastadan sonra en çok içerdiği
kimyasal bileşen proteindir. Protein miktarı, mısır
tanesinin %8'i ile %11’i arasında değişir. Bu
proteinin çoğu endospermde bulunur.
Endosperm üç kısımdan oluşur.
Genel
• Embriyo: Endospermdeki proteinin %82’si
burda bulunur. Lösin/ izolösin oranı düşüktür. Bu
da daha iyi bir biyolojik değere yol açar.
(Biyolojik değer, farklı metabolik fonksiyonlar için
gerekli aminoasitin sağlanması açısında
kullanılan nitrojen miktarı olarak tanımlanır.)
• Perikarp: Proteinin %11.6’sını içerir.
• Tipkap: Proteinin %6.4’ü bu kısımdadır.
Genel
• Mısırın besinsel değeri, amino asit düzeniyle belirlenir.
• Mısırda, iki önemli aminoasit eksikliği vardır. Bunlar, triptofan ve
lisindir.
• Çok fazla mısır tüketen topluluklarda lisin ve triptofan eksikliği
olması, araştırmacıları bu proteinin ana aminoasit konsantrasyonu
arttırmak için QPM tekniğini geliştirmeye itmiştir.
• QPM, mısır protein kalitesi anlamına gelir. Yapılan bu çalışmalar,
mısırda, mısır endospermindeki prolamin oranını arttırarak, daha
yüksek (%18) bir protein içeriği sunmuştur. QPM değişikleri,
mısırdaki lizin ve triptofan oranlarını neredeyse iki katına çıkarmıştır,
fakat mısırın genel protein oranı değişmez. QPM değişiklikleri, genel
protein depolanma miktarını azaltır. Normalde, mısırın biyolojik
değeri %45 iken, QPM’le %80’e çıktı. Böylece, QPM mısırının
üretildiği ve çok tüketildiği ülkelerde, mısırın besin değerleri
geliştiğinden insanların beslenmelerinin de kalitesi artmış oldu.
Genel
• Mısır nişastası üretiminin kuru yan ürünü mısır
proteinidir.
• Mısır proteini, büyükbaş hayvan, kümes hayvanları, balık
ve köpek mamalarında ve diğer hayvan yemlerinde
kullanılır. Nişastanın ayrışması sırasında elde edilen
gluteni içerir. Enerji bakımından zengindir (Min. 60%
kuru madde).
• Geviş getiren hayvanlarda, mısır proteinleri kolayca
indirgenebilir ve metionin yönünden zengindir. Kanatlı
hayvanlarda, yumurtaya sarı rengi kazandırmak için
doğal pigmentler de içerir. Mısır proteini altın portakal
rengindedir, kurutulmuş (maksimum nem %13) ve granül
yem formundadır.
Mısır Proteini “ZEİN”
• Mısırda bulunan prolamin proteinin diğer bir adı zein’dir. Geçmişte
de bir çok ticari ürünün kaplamasında kullanılmıştır. Bunlardan
bazıları kağıt bardaklar, soda şişelerindeki şeritler, giysi kumaşları,
butonlardır. Fakat gelişen sentetik alternatiflerden dolayı giderek bu
alanda yok olmuştur.
• Son yıllarda, şeker, fındık, meyve, ilaç
• ve kapsüllü gıda kaplamalarında kullanılmaktadır.
• Zein aynı zamanda reçinede ve diğer biyoplastik polimerlerde
işlenebilir. Artan çevresel sorunlar ve petrokimyasallara bağlı yüksek
hidrokarbon fiyatları zeinin hammadde olarak kullanımını arttırmıştır.
Gıda alanında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapılan
araştırmalara göre sakızlarda gam yerine zein kullanılabileceği
kanıtlanmıştır.
Mısır Proteini “ZEİN” ve
Yenilebilir film ve kaplamalar
Gıda endüstrisinde enzimatik ve bakteriyel bozulmanın geciktirilmesi ile gıda
güvenliğinin sağlanması için farklı muhafaza ve ambalaj teknikleri
kullanılmaktadır.
Bu konudaki önemli gelişmelerden birisi olan yenilebilir film ve kaplamalar;
gıdaları korumak, raf ömürlerini uzatmak amacıyla bir gıdanın yüzeyi üzerinde
oluşturulmuş ince tabakalı, gıdayla birlikte yenilebilen, sentetik olmayıp doğal
kaynaklardan elde edilen maddelerdir.
Yenilebilir filmlerle kaplanmış gıda ürünlerinde, özellikle et ürünlerinde yağ
oksidasyonunun engellenmesi, suyun yanı sıra aroma bileşikleri, pigmentler,
kararma tepkimelerini durduran iyonlar ve vitaminler gibi maddelerin ürünlerin
içinde tutulması bu filmleri popüler hale getirmiştir.
Mısır Proteini “ZEİN” ve
Yenilebilir film ve kaplamalar
En önemlisi yenilebilir film ve kaplamalar, plastiklerle yapılan gıda ambalajlamasının
ciddi bir sorunu olan kanserojen riskini taşımamakta ve atık sorunu da
oluşturmamaktadır.
Yenilebilir filmler uygun şekilde hazırlandığı takdirde fonksiyonel bir ambalajın sahip
olabileceği tüm işlevleri yerine getirebilir.
•
•
Yenilebilir filmlerin hazırlanmasında temelde
hidrokolloidler (protein ve polisakkarit),
lipidler ve kompozitlerden (hidrokolloid+lipid) yararlanılmaktadır.
Yenilebilir filmleri biyolojik kaynaklı yapılarına göre 3
kısımda incelemek mümkündür:
1. Polisakkaritler
a) Nişasta (Patates, mısır, buğday, pirinç ve diğer türevleri)
b) Selüloz (pamuk, odun ve diğer türevleri)
c) Gumlar (guar, lokust bean, aljinatlar, karragenan, pektinler ve diğer türevleri)
d) Kitin/Kitosan
2. Yağlar
a) Çapraz bağlı trigliseridler
b) Vakslar
c) Hayvansal ve bitkisel yağlar
3. Proteinler
a) Hayvansal (kazein, peynir altı suyu, kollajen, jelatin vb.)
b) Bitkisel (zein, soya, gluten vb.)
Mısır Proteini “ZEİN” ve
Yenilebilir film ve kaplamalar
Yenilebilir protein filmleri
1-Bitkisel kökenli proteinler (mısır zeini, buğday
gluteni, soya proteini, bezelye proteini, ayçiçeği proteini,
yer fıstığı proteini ve çiğit proteini gibi)
2- Hayvansal kökenli proteinler (keratin,
kollajen, jelatin, balık miyofibriler proteini, yumurta
beyazı proteini, kazein ve peynir altı suyu
proteini gibi) olarak iki gruba ayrılmaktadır.
Yenilebilir film kaplamaları ve
tarih
Gıda ürünlerinde yenilebilir filmlerin kullanımı yeni gibi görünmekle
birlikte bu uygulama yıllar öncesine dayanmaktadır.
Vakslar ekşi meyvelerin dehidrasyonunu geciktirmek için, Çin’de 12.
ve 13. yy’dan beri kullanılmaktadır.
Asya’ da 15. yy’dan beri bazı gıdaların görünüşünü ve
muhafazasını geliştirmek için kaynamış soya sütünden elde edilen
Yuba ismi verilen filmden yararlanılmaktadır.
Büzülmeyi önlemek için etlerin yağlarla kaplanması 16. yy’dan beri
uygulanmaktadır. 19. yy’da ceviz, badem ve fındıkların depolanması
sırasındaki oksidasyonu ve bozulmayı önlemek için yenilebilir
koruyucu bir kaplama olarak ilk kez sükroz kullanılmıştır
İyi özellikte yenilebilir film üretimi için aşağıdaki koşulların sağlanması
gerekmektedir
(Appendini ve Hotchkiss, 2002)
1. Kullanılan ham maddeler genellikle güvenilir
kabul edilmiş (GRAS) olmalı,
2. Yavaş, fakat kontrollü ürün solunumuna izin
vermeli,
3. Yapısal bütünlük sağlamalı ve mekanik işlemeyi
geliştirmeli,
4. Gıda katkı maddelerini birleştirici görev yapmalı,
5. Mikrobiyal bozulmayı uzun depolama süreleri
boyunca engellemeli veya azaltmalıdır.
Mısır Proteini “ZEİN”
• Uzun yıllardan beri gıda kaplama materyali
olarak kullanılan zein, özellikle sebze ve
meyve kaplamada kullanılmaktadır.
Hayvansal gıdaların muhafazasında ise
son zamanlarda kullanım olanağı
bulmuştur
(Kandemir, 2006)
• Yenilebilir film ve kaplamalar, tüketim sırasında
olumsuz etki yaratmamak için mümkün
olduğunca kokusuz, tatsız, renksiz, saydam,
berrak olmalı, gıda maddesi ile uyum
göstermelidir.
• Filmler genellikle aşınmaya dayanıklı ve esnek
olmalıdır. Farklı fonksiyonel ihtiyaçları (nem
bariyeri, gaz bariyeri, su ve lipitte çözünürlük,
renk ve görünüş, mekanik özellikler, vb.)
karşılayabilmelidirler
(Cuq vd.,1995)
• Film ve kaplamalar oluşum şekilleri ve
gıdalara uygulamalarına göre farklılık
gösterirler.
• Yenilebilir kaplamalar sıvı bir film yapıcı
solüsyona veya erimiş bileşikler eklenerek
doğrudan gıda üzerine bir fırça ile veya
püskürtme ile uygulanır, ürünü filme
batırma veya filmi ürün üzerine akıtma ile
de oluşturulur
(Garcia vd., 2000)
• Yenilebilir film ve kaplamalar nem, oksijen, karbondioksit, aroma ve
yağlara karşı bariyer sağlayan bileşikler içerebilirler.
• Antimikrobiyaller, antioksidantlar ve aroma bileşenlerinin ilavesiyle
gıdanın mekanik ve biyolojik özelliklerini iyileştirebilirler.
• Yenilebilir filmlerin mekanik özelliklerini arttırmak için film
formülasyonlarında gliserin, etilen glikol, sorbitol, mannitol ve
polietilen glikol gibi çeşitli plastikleştiriciler kullanılmaktadır. Bu katkı
maddeleri genelde düşük molekül ağırlığına sahip küçük
moleküllerdir ve polimerlere uygun kaynama sıcaklıklarına
sahiptirler.
• Plastikleştiriciler paketleme sanayinde önemli olan film kırılganlığını
düşürmekte ve filmin esnekliğini de arttırmaktadırlar
Mısır proteini (zein) filmi
Zein yenilebilir film veya kaplama olarak ticari uygulamaları olan diğer bir
proteindir.
Zein endüstriyel olarak mısır gluteninin türevlerinden elde edilmektedir.
Yapısındaki aminoasit bileşimi nedeniyle çok düşük veya çok yüksek pH
değerlerinde suda çözünebilirler.
Zein ile üretilen kaplamalar oldukça parlak ve sert bir görünüşe sahiptir
(Gennedios ve Weller, 1990).
Zein film kaplamalarının bariyer ve antimikrobiyal taşıyıcı özellikleri çeşitli
gıdalar üzerinde kullanılmıştır. Zein ilaç endüstrisinde kapsüllerin
kaplanmasında koruma amaçlı ve tatların yayılması ya da maskelenmesini
kontrol etmek amacıyla da kullanılmaktadır. (Gennadios vd., 1994).
Ayrıca sosis kılıflarında kollajenlerin yerine kullanılabileceği gibi, kuru gıdalar
için suda eriyen poşetlerin üretiminde bitki kaynaklı bir alternatif olarak
görülmüştür (Georgevits, 1967; Turbak, 1972).
Mısır proteini (zein) filmi
• Mısır proteininin su ile dağılan türleri fındık, et veya
meyveler için nem veya gaz bariyeri sağlamak
amacıyla film ve kaplama olarak kullanılabilir. Yemeye
hazır kahvaltılık tahıllarda kuru üzümlerin kaplanması
böyle bir uygulamadır.
• Burada zein kaplama kuru üzümden kahvaltılık tahıllara
nem geçişini önleyerek ürünün kalitesini korur.
• Kavrulmuş fıstıkların zein ile kaplanmaları oksijen
bariyeri olarak görev yaparak küflenmeyi, ekşimeyi ve
acımayı önlemekte, raf ömrünü % 50 uzatmaktadır
(Krochta ve DeMulder Johnston, 1997)
Vakum Paketlemenin Ve Zein İle Kaplamanın Balık Filetolarının Kalite
Kriterleri Üzerine Etkilerinin Karşılaştırılması
Özlem Pelin CAN, Özlem EMİR ÇOBAN
Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü,
Sivas, Fırat Üniversitesi Su Ürünleri Mühendisliği, Elazığ, TÜRKİYE
•
Bu çalışmada, gökkuşağı alabalığı (Oncorhynchus mykiss, W. 1792) filetoları
yenilebilir zein filmi ve vakum paket ile kaplanarak, kalite kriterlerinin
incelenmesi amaçlanmıştır. Filetolar, üç deneysel gruba ayrılmıştır (aerobik
paketleme, zein ile kaplama ve vakum paketleme).
•
Örnekler muhafazanın 1., 3., 6., 9., 12. ve 15. günlerinde, mikrobiyal (toplam
mezofil aerobik bakteri, Enterobakteri, Pseudomanas spp. ve laktik asit
bakteri sayısı), kimyasal (total volatil baz miktarı, tiyobarbitürik asit sayısı) ve
duyusal açıdan incelenmiştir. Z grubu ile V grubu örnekleri arasındaki fark
laktik asit bakteri sayısı açısından değerlendirildiğinde önemli bulunmuştur
(p<0.05). TBA değeri Z grubu örneklerinde en düşük olarak saptanmıştır
(p<0.05).
•
Bu çalışma alabalık filetolarının taze olarak muhafaza süresi üzerine
vakum paketleme ve zein kaplamanın etkilerini karşılaştırmak amacıyla
yapılmıştır. Çalışma sonuçlarına göre zein kaplamanın vakum
paketlemeye alternatif olabileceği, böylece vakum paketlemenin
dezavantajlarından olan ambalaj sorunun önüne geçilebileceği
düşünülmektedir.
Vakum Paketlemenin Ve Zein İle Kaplamanın Balık Filetolarının Kalite
Kriterleri Üzerine Etkilerinin Karşılaştırılması
Özlem Pelin CAN, Özlem EMİR ÇOBAN
Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü,
Sivas, Fırat Üniversitesi Su Ürünleri Mühendisliği, Elazığ, TÜRKİYE
• zein ile kaplanan örnekler vakum paketleme ile muhafaza edilen
örnekler ile mikrobiyolojik açıdan değerlendirildiğinde sonuçların
birbirine yakın olduğu hatta bazı kriterlerde daha iyi sonuç verdiği
görülmüştür.
• Bu durum kimyasal sonuçlar içinde benzerdir. Vakum paketleme ile
karşılaşılan sorunlar, ambalaj materyalinin çevre kirliliği üzerine olan
etkileri, plastik materyalin insan sağlığı üzerine olan etkileri, vakum
paketlemenin ekonomik açıdan daha pahalı olması ve alet ekipman
gerektirmesi gibi olumsuz birkaç etkisinin önüne geçilebileceği
düşünülmektedir. Ayrıca balık etinin zein ile kaplanması ile ilgili
literatür çok az sayıdadır.
Bu çalışmanın balık etinin muhafaza süresini uzatmak ile ilgili
yapılacak diğer çalışmalara ışık tutacağı düşünülmektedir.
Lin ve ark.
• Kılıççeker ve ark., alabalık filetolarını farklı
kaplama materyalleri ile kapladıktan sonra
-18 °C’de 7 ay muhafazaya almışlar ve
kimyasal ve duyusal açıdan inceledikleri
örnekler arasında zein ile kaplanan grubun
kalite özelliklerini daha iyi koruduğunu
bildirmişlerdir . Lin ve ark. tarafından
yapılan başka bir çalışmada zein ile kapla
kaplanan balık köftelerinin muhafaza
süresinin uzadığı bildirilmişti
Mısır proteini (zein) filmi
• Kaplama zein, özel bitkisel yağlar, BHA ve BHT ve etil
alkol taşıyıcı içerebilir.
• Örneğin yağsız, koruyucusuz, ya da diğer durumlar gibi
uygulamaya göre içerikleri çeşitlilik göstermektedir. Bu
filmler kavrulmuş fıstıklar ve jelli şeker gibi yapışkan
şekerlemeler, çikolata kaplı fıstıklar ve meyan köklü
şekerler gibi şekerleme ürünlerini kaplamada
kullanılabilir.
• Nisbi nemi % 50 ve 70°C de sıcaklık uygulamasıile elde
edilmiş kaplamalı çevizler raf ömrü bir ay olan
kaplamasız çeviz ile kıyaslandığında 3 ay raf ömrüne
sahiptir. Zein oluşumlu kaplama nem ve oksijen bariyeri
olarak görev görür ve ürün üzerindeki antioksidanları
sabitleştirir (Krochta ve DeMulder Johnston, 1997)
Mısır proteini (zein) filmi
Gıdaların nakliyesi ve depolanması sürecinde bakteri gelişimi büyük
problemdir. Bu probleme gıda ile temas süresince antimikrobiyal etki
gösteren ambalaj materyali etkili olabilir. Padgett (1998) yaptıkları
çalışmada EDTA, laurik asit, nisin ve bu üç antimikrobiyal madde
kombinasyonlarını zein film içerisine katılmıştır.
Üretilen filmlerin 100.000.000 kob/ml başlagıç konsanrasyonundaki
Listeria monocytogenes ve Salmonella Enteritidis’e karşı
antimikrobiyal etkileri incelenmiştir.
L. monocytogenes nisin ve laurik asit içeren filmlere 48 saat maruz
bırakıldıktan sonra 4 log’dan fazla azalmıştır. Laurik asit içeren
filmlerde 24 saatlik inkübasyon sonrasında L. monocytogenes‘e
rastlanmamıştır. Üretilen filmlerde S. Enteritidis sayısında ise 1 log10
kob/gr’dan fazla azalma olmamıştır. Bununla beraber kontrol grubu
filmlerinde 24 saatte 5 log10 kob/gr artış olmuştur.
Mısır proteini (zein) filmi
(Akbaba, 2006).
• Mısır endosperminde bulunan zein proteininden
hazırlanan yenebilir filmler kırılgan bir yapıda
olduğundan öncelikle esnekleştirilmekte; yani
plastikleştirilmektedir.
• Zein filmleri, kullanıldığı ürün üzerinde sert, parlak,
mikroorganizma etkinliğini engelleyen koruyucu bir
tabaka oluşturmaktadır.
• Zein kaplamalar domateslerin üzerindeyken, sebzenin
parlaklık ve nem kaybını azaltmaktadır, renk değişimini
de geciktirmektedir.
• Yine peynirler üzerinde uygulandığında, peynirlerin
yüzeyine koruyucu olarak uygulanan sorbik asidi
korumaktadır. Böylece, bir anlamda koruyucunun
koruyucusu olmaktadır
(Temiz ve Yeşilsu, 2006)
• Zein kaplamaları fındık, şeker,
şekerleme ürünleri başta olmak üzere
diğer gıdalar için oksijen, lipid ve nem
bariyeri olarak kullanılmaktadır.
• Vitamin ve minerallerle zenginleştirilmiş
pirinçlerin soğuk suda yıkama esnasında
vitamin ve mineral kayıplarını azaltmak
için zein-stearik asit-odun reçinesi ile
kaplanmaktadır
Zenin üzerine kimi çalışmalar
• Zein; dayanıklı, parlak, sert ve yağ geçirmez
kaplamaların elde edilmesinde kullanılır
(Gennadios ve weller, 1990)
• Zeninle hazırlanan filmlerim ne bariyer özellikleri
daha iyidir ( kester ve fennema 1986)
• Fındık ve kurutulmuş meyveleri içeren
şekerleme ürünleri ve ilaç tabletlerinde yenilebilir
kaplama olarak kullanılmaktadır (Bardwin ve ark.
1995)
SONUÇ
• Mısır Proteini olarak zein (veya diğer yenilebilir
ambalajların ) kullanımı;
• Hem ambalaj atığı ve çevre kirliliğinin önüne
geçilmesi
• Petrol türevi ambalajlardan kaynaklanan
kanserojen risklerin bertaraf edilmesi
• Dışa bağımlı olunan petrol türevi ambalaj
ürünlerinin yerine kullanılmasıyla ulusal
kaynakların korunması açısından önemlidir.
Yararlanılan kaynaklar
•
http://www.hammaddeler.com/index.php?option=com_content&view=article&id=4013&Itemid=335
•
YENİLEBİLİR PROTEİN FİLMLER ve SU ÜRÜNLERİNDE KULLANIMISeda Dursun
Nuray Erkanİstanbul Üniversitesi, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi, Diyet Hizmetleri Birimi, İstanbul İstanbul
Üniversitesi, Su ürünleri Fakültesi, İstanbul
•
Gennadios ve weller, 1990
•
kester ve fennema 1986
•
Bardwin ve ark. 1995
•
Temiz ve Yeşilsu, 2006
•
Akbaba, 2006
•
Krochta ve DeMulder Johnston, 1997
•
Vakum Paketlemenin Ve Zein İle Kaplamanın Balık Filetolarının Kalite
Kriterleri Üzerine Etkilerinin Karşılaştırılması
Özlem Pelin CAN, Özlem EMİR ÇOBAN
Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü, Sivas, Fırat Üniversitesi Su
Ürünleri Mühendisliği, Elazığ, TÜRKİYE
•
Krochta ve DeMulder Johnston, 1997
•
Appendini ve Hotchkiss, 2002
•
Cuq vd.,1995
•
Gennedios ve Weller, 1990).