MEYVE SUYU BERRAKLAŞTIRMA YÖNTEMI OLARAK JELATİNE MECBUR MUYUZ?

 

H. Saadiyye ERYILMAZ

İstanbul Teknik Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü

saadiyye.ozkars@gmail.com

 

Jelatin günde üç yüz bin ton civarında üretimi yapıldığı çeşitli kaynaklarda ifade edilen, günümüzde yalnız gıda sektöründe değil aynı zamanda medikal, kozmetik, konfeksiyon, teknik gibi pek çok alanda yaygın olarak kullanılan çok amaçlı bir biyopolimer maddesidir. Bağ dokusunun asli bileşeni olan kolajen proteininin hidrolizasyonu sonucu kemik ya da derilerden elde edilebilmekte, suda çözünen bir formda kullanılmaktadır. Memeli hayvanların  kemik ve derilerinden elde edilebileceği gibi kanatlı hayvanların kemik ve derilerinden, sıcak ve soğuk su balıklarının derilerinden de elde edilebildiği bilinmektedir (3); diğer yandan dünya genelinde jelatin en geniş çapta domuz kemiği ve derisinden elde edilmekte ve kullanılmaktadır(1, 24). Sığır jelatini de günümüzde yaygınlık kazanıyor olmasına rağmen temin edilen kaynakların helal sertifikalı ürünler sunmuyor olması (16), helal kesim sertifikasına sahip yerli firmaların (27) arzlarının taleple buluşamıyor olması bu konuda karşı karşıya kalınan önemli sorunlardandır. Jelatinin elde edildiği yöntem ve kolajen kaynağı son ürünün kullanım şeklini de etkilemektedir (5).

 

Meyve sularının berraklaştırmasında temel olarak bulanıklığa sebep olan maddelerin çeşitli yöntemlerle izale edilmesiyle nisbeten daha berrak, daha stabil, daha sağlıklı, ve daha uzun raf ömrü olan ürünler elde edilmesi hedeflenir (7). Bulanıklığa sebep olan madde meyvenin asli hücre duvarı bileşeni olan pektin ya da besin değerine katkısı olan polifenollerden tanin bileşeni olabileceği gibi tam arındırılamayıp depolama sırasında biriken jelatin gibi bir durultma maddesi da olabilir (14, 15). Cinslerine göre berraklaştırma yöntemleri; bentonit gibi kil bazlı, jelatin gibi protein bazlı, kitosan gibi polisakkarit bazlı, pektinaz gibi enzim bazlı, PVPP ve silikondioksit gibi sentetik, ve aktif karbon gibi karbon bazlı olabilmektedir (7). Jelatin protein bazlı bir durultma maddesi olarak tek başına kullanılabildiği gibi (8, 13), bentonit (6), kitosan (12), silikon dioksit (14) gibi diğer durultma maddeleriyle; ya da enzim (11), ultrafiltrasyon (10), elektroyüzdürme (9), elektrolif çekimi (20), ve santrifüj gibi çeşitli berraklaştırma yöntemleriyle birlikte de kullanılabilmektedir. Jelatini diğer berraklaştırma yöntemleri arasında avantajlı konuma getiren özellikler arasında, meyve sularının  pH değerine yakın izoelektrik noktası olması, bulanıklığa yol açan bileşenlerle yüksek yoğunluklu kompleksler oluşturup çökelmeye sebep olması, bir protein olarak besleyici değere sahip olması, diğerlerine kıyasla oldukça ucuz bir hammadde olması ve toksik herhangi bir etkisinin bulunmamasından söz edilebilir (1, 7). Jelatinin etki mekanizması son derece basittir; meyve sularının asidik pH değerinde (pH  2-6) jelatinin dış yüzeyi artı yüklüdür ve dış yüzeyi eksi yüklü olan bulanıklık maddeleriyle önce fiziksel ardından kimyasal tepkimeye girerek çökelme ve berraklaşma sağlar (15, 17). Bu işlem tek başına yapıldığında işlem süresi 6-18 saati bulabildiği için diğer yöntemlerle ardışık ya da eş zamanlı olarak uygulanarak zaman tasarrufu sağlanmaktadır (14).

Jelatinin üretim aşamaları esnasında asidik ya da bazik işlem zincirine tabi tutulması, kolajen menşeinin memeli/ kanatlı hayvan yahut sıcak/ soğuk su balığı olması farklı jelatin sınıflarını oluşmaktadır (1, 2).  Asidik işlem gören jelatinler Tip A ve bazik işlem görenler Tip B ismiyle bilinmektedir. Sıcak ve soğuk su balığı jelatinlerine gelince; sıcak su balığı jelatinleri memelilere çok yakın kalitede elde edilebilirken soğuk sularda yaşayan balıkların jelatinlerinde pirolidin iminoasidinin sıcak kanlı memelilere ve sıcak su balıklarına kıyasla çok düşük miktarda bulunmasından dolayı istenilen ısıl kararlılık ve jel yapım gücüne sahip jelatinler elde edilememektedir (2). Jelatin sınıflarını ve kalitesini etkileyen bir diğer önemli unsur Bloom Sertliği değeridir. Literatürde 100C’de bir jelatin jelini sıkıştırmak için uygulanan ağırlık olarak tanımlanan Bloom sertliği pek çok jelatin tüketim endüstrisinin kıstas kabul ettiği bir değerdir (23). Meyve suyu berraklaştırmasında istenen berraklık miktarına bağlı olarak 75g Bloom ile 200g Bloom arasında Tip A jelatini kullanılmaktadır (6, 8). En yüksek jel sertliğini memeli jelatinleri verirken (225-300g Bloom) (16), sıcak su balıkları 0 ile 270g Bloom aralığı ile daha düşük sertlik vermektedir (5). Soğuk su balıklarının jel yapım gücü bugüne kadar ki tüm araştırmalarda 0 g Bloom olarak ölçülmüştür, bunun sebebi (100C’deki sertleşme ölçümü gibi) standart Bloom testi koşullarında soğuk su balıklarının jelatinlerinin sıvı fazda kalmasıdır (4). Bu sahada daha fazla araştırma yapılmasına ihtiyaç vardır. Yaratılış gereği düşük sıcaklıklara adapte olan soğuk su balıklarının derilerinden elde edilen jelatinler Bloom sertliğinden farklı bir yöntemle ölçülerek tespit edilip yakın sıcaklıklarda üretilen gıda maddelerinde kullanılabilme potansiyeline sahip görünmektedir. Ayrıca literatürde yer alan çalışmalarda jelatin üretim aşamalarında uygulanan işlemlerin kolajen menşeine has hale getirilmesiyle bir sıcak su balığı olan sarı yüzgeçli ton balığının derisinden 426g Bloom jelatin elde edilmiş olması (26) sıcak su balıklarının da ilerleyen yıllarda memeli hayvanlarla rekabet edebilen jelatin kaynakları haline gelme ihtimalini gözler önüne sermektedir. Günümüzde sıcak/soğuk su balığı derileri herhangi bir sektörde aktif kullanılmamaktadır (3). Jelatin üretiminde değerlendirilmeleri hem atık yönetimi ve ekonomisi nazarında hem sağlık ve helallik nazarında önemli katkılar sağlayabilir.  

Meyve suyu berraklaştırma yöntemleri arasında jelatinle durultma her ne kadar etkinliğini sürdürüyor olsa da jelatinin hayvansal kaynaklı bir madde olması, tam ayrıştırılamadığında depolama sırasında tekrar eden bulanıklığa sebep olması, metal gibi bulanıklık kaynaklarına karşı herhangi bir etkisinin bulunmaması ve uzun soluklu bir işlem gerektiriyor olması gibi sebeplerle kendisine muadil yöntem ve maddelere ilişkin sayısız araştırma yapılmıştır. Berraklaştırma işlemi ister durultma maddesiyla ister farklı bir yöntemle  gerçekleştirilsin, zaman ve maliyet tasarrufu sağlamak adına enzimatik ön işlem günümüzde mutlaka uygulanmaktadır. Bu ön işlemin amacı her meyvenin olmazsa olmaz bulanıklık maddesi olan pektin bileşenlerini ve diğer bazı polisakkaritleri enzimler yardımıyla yapıtaşlarına ayırıp sonraki işlemleri kolaylaştırmaktır (11, 14). Bunun yanısıra jelatinin muadili kabul edilebilecek durultma maddelerinden aktif karbon, silikon dioksit, ve PVPP sentetik oldukları için çok berrak ürünler vermelerine rağmen besin değeri taşıyan ögeleri önemli oranda azalttıkları için çok tercih edilmemektedir (7, 21, 25). Bir diğer muadil olan bentonit eksi (jelatine zıt) yüklü bir madde olması sebebiyle genellikle jelatinle birlikte onun etkinliğini artırmak ve arta kalan jelatini çöktürmek maksadıyla kullanılmaktadır (18).  Bir diğeri, kitosan, kitinden elde edilen, doğada çözünebilen, etki mekanizması jelatinle benzerlik arz eden bir maddedir; protein kaynaklı bulanıklıkları çöktürmek için kullanılır ancak henüz jelatinle rekabet edebilecek kadar başarılı sonuçlar vermemektedir (22).  Alternatif yöntemlerden elektroyüzdürme yöntemi jelatinle birlikte kullanıldığında daha fazla verim elde edilen bir yöntemdir; bulanıklığı yeterli ölçüde azaltmasının yanında besin ögelerini de önemli ölçüde azaltmaktadır, membran teknolojisi ile birlikte kullanıldığında bu olumsuzluk giderilebilir (9). Ultrafiltrasyon ve mikrofiltrasyon gibi membran filtrasyonu yöntemleri önemli ölçüde zaman tasarrufu sağlayan ve  hedeflenen berraklıkta ürün elde edilen yöntemlerdir, verimliliği arttırmak için jelatinle birlikte kullanımı yaygındır, filtrenin tıkanması sıkça karşılaşılan, filtre değişikliği ve işlem optimizasyonu gerektiren sorunlardandır (22) . Bir başka alternatif yöntem olarak elektro lif ayırma yönteminden bahsetmek mümkündür. İşleyiş yönünden membran filtrasyonuna benzerlik arz etse de bu yöntem nanolifler üretme özelliği sayesinde daha fazla gözenek sayısı ve daha geniş yüzey alanı oluşturur (19). Elma suyuyla yapılan bir araştırmada polietilen terafitalat (PET), nanolifli matları üretmek için polimer olarak kullanılmış; ultrafiltrasyona göre 6 kat daha hızlı ve 60 kat daha az basınç gerektiren bir berraklaştırma süreci gerçekleşmiştir (20). Elektroliflere ayırma yöntemi, üzerinde çalışılması ve gıda sektörüne elverişli hale getirilmesi gereken, oldukça gelecek vaadeden bir yöntemdir. Bu yöntem, PET ve benzerleri gibi pek çok polimer seçeneğine sahiptir; tek bir malzemeye bağlı değildir. Yöntemde kullanılan ekipmanlar tek kullanımlık değildir; ekipmanların tekrar kullanılabiliyor olması zaman ve maaliyet tasarrufu sağlamaktadır. Bilhassa jelatine ihtiyaç duyulmadan berraklaştırma sağlıyor olması diğer yöntemler karşısında önemli bir avantajdır ve üstünde durulması gereken bir noktadır. Çevre dostu, temiz ve helal yeni berraklaştırma yöntemleri arasında baş sırada yer almaya namzet bir yöntem olarak kendini göstermektedir.

Sonuç olarak, jelatin protein bazlı bir madde olarak pek çok sektörde olduğu gibi meyve suyu berraklaştırmasında da yaygın ve diğer yöntemlerle entegre halde kullanılan bir biyopolimerdir. Günümüzde en yaygın jelatin üretiminin asli (domuz kemik ya da derisinden) ya da hükmi (helal kesim olmayan sığır kemiği ya da derisinden) olarak haram kaynaklı olması tüketiciler nazarında önemli bir sorun teşkil etmektedir. Balıktan elde edilen jelatinlerin gıda sektörüne daha elverişli hale getirilmesiyle ya da elektrolif yöntemi gibi yeni teknolojilerin sektörde jelatin fonksiyonunu üstlenmesiyle umarız ki bu sorunlar izale edilebilir.

 

 

Kaynaklar

1.      I.J. Haug and K.I. Draget, 5 - Gelatin, In Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition, edited by G.O. Phillips and P.A. Williams, Woodhead Publishing, 2011, Pages 92-115, Handbook of Food Proteins. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781845697587500058)

2.      Ingvild J. Haug, Kurt I. Draget, Olav Smidsrød, Physical and rheological properties of fish gelatin compared to mammalian gelatin, Food Hydrocolloids, Volume 18, Issue 2, March 2004, Pages 203-213.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X03000651)

3.      A.A. Karim, Rajeev Bhat, Fish gelatin: properties, challenges, and prospects as an alternative to mammalian gelatins, Food Hydrocolloids, Volume 23, Issue 3, May 2009, Pages 563-576.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X08001446)

4.      R. E. Norland, Fish gelatin. In M. N. Voight, & J. K. Botta (Eds.), Advances in fisheries technology and biotechnology for increased profitability, Lancaster: Technomic Publishing Co., 1990, Pages 325–333.

5.      M. Gudmundsson and H. Hafsteinsson, Gelatin from cod skins as affected by chemical treatments, Journal of Food Science, Volume 62, 1997, Pages 1 –47.

6.      S Tajchakavit, J.I Boye, R Couture, Effect of processing on post-bottling haze formation in apple juice, Food Research International, Volume 34, Issue 5, 2001, Pages 415-424. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963996900001861)

7.      Elisa I. Benítez, Jorge E. Lozano, Effect of gelatin on apple juice turbidity , Latin American Applied Research, Volume 37, Issue 4, October 2007, Pages 261-266.

8.      Nihal Muhacir-Güzel, Meltem Türkyılmaz, Oktay Yemiş, Şeref Tağı, Mehmet Özkan, Changes in hydrolysable and condensed tannins of pomegranate (Punica granatum L., cv. Hicaznar) juices from sacs and whole fruits during production and their relation with antioxidant activity, LWT - Food Science and Technology, Volume 59, Issue 2, Part 1, December 2014, Pages 933-940.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643814004563)

9.      M. Araya-Farias, M. Mondor, F. Lamarche, S. Tajchakavit, J. Makhlouf, Clarification of apple juice by electroflotation, Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 3, July 2008, Pages 320-327.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1466856407001464)

10.  Vural Gökmen, Özge Çetinkaya, Effect of pretreatment with gelatin and bentonite on permeate flux and fouling layer resistance during apple juice ultrafiltration, Journal of Food Engineering, Volume 80, Issue 1, May 2007, Pages 300-305, ISSN 0260-8774. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877406004328)

11.  Pelin Onsekizoglu Bagci, Effective clarification of pomegranate juice: A comparative study of pretreatment methods and their influence on ultrafiltration flux, Journal of Food Engineering, Volume 141, November 2014, Pages 58-64, ISSN 0260-8774.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877414002106)

12.  Sandipan Chatterjee, Sudipta Chatterjee, Bishnu P. Chatterjee, Arun K. Guha, Clarification of fruit juice with chitosan, Process Biochemistry, Volume 39, Issue 12, 27 October 2004, Pages 2229-2232.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032959203004485)

13.  C.E. NEUBECK, CHAPTER 14 - Fruits, Fruit Products, and Wines, In Enzymes in Food Processing (Second Edition), edited by GERALD REED, Academic Press, 1975, Pages 397-442. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780125848527500208)

14.  Manuel Pinelo, Birgitte Zeuner, Anne S. Meyer, Juice clarification by protease and pectinase treatments indicates new roles of pectin and protein in cherry juice turbidity, Food and Bioproducts Processing, Volume 88, Issues 2–3, June–September 2010, Pages 259-265. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960308509000212)

15.  Elisa I. Benítez, Diego B. Genovese, Jorge E. Lozano, Effect of pH and ionic strength on apple juice turbidity: Application of the extended DLVO theory, Food Hydrocolloids, Volume 21, Issue 1, January 2007, Pages 100-109.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X06000622)

16.  http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/2/g9382pis.pdf

17.  https://www.foodsafety.wisc.edu/business_food/files/Approximate_pH.pdf

18.  Goran T. Vladisavljević, Predrag Vukosavljević, Mile S. Veljović, Clarification of red raspberry juice using microfiltration with gas backwashing: A viable strategy to maximize permeate flux and minimize a loss of anthocyanins, Food and Bioproducts Processing, Volume 91, Issue 4, October 2013, Pages 473-480.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960308513000461)

19.  S.T.D. de Barros, C.M.G. Andrade, E.S. Mendes, L. Peres, Study of fouling mechanism in pineapple juice clarification by ultrafiltration, Journal of Membrane Science, Volume 215, Issues 1–2, 15 April 2003, Pages 213-224.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738802006154)

20.  Beatriz Veleirinho, J.A. Lopes-da-Silva, Application of electrospun poly(ethylene terephthalate) nanofiber mat to apple juice clarification, Process Biochemistry, Volume 44, Issue 3, March 2009, Pages 353-356.

 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359511308003541)

21.  V. Gökmen, N. Artık, J. Acar, N. Kahraman, E. Poyrazoğlu, Effects of various clarification treatments on patulin, phenolic compound and organic acid compositions of apple juice, European Food Research and Technology, Volume 213, Issue 3, September 2001, Pages 194-199.

22.  Rui Carlos Castro Domingues, Sebastião Braz Faria Junior, Rafael Bernardes Silva, Vicelma Luiz Cardoso, Miria Hespanhol Miranda Reis, Clarification of passion fruit juice with chitosan: Effects of coagulation process variables and comparison with centrifugation and enzymatic treatments, Process Biochemistry, Volume 47, Issue 3, March 2012, Pages 467-471.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359511311004387)

23.  Damodaran, S., Parkin, K. L., & Fennema, O. R. (2008). Fennema's food chemistry. Boca Raton: CRC Press/Taylor & Francis., Page 60-66, 295-301, 812-820.

24.  Schrieber, R., & Gareis, H. (2007). Gelatine Handbook. WIELY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

25.  Meltem Türkyılmaz, Oktay Yemiş, Mehmet Özkan, Clarification and pasteurisation effects on monomeric anthocyanins and percent polymeric colour of black carrot (Daucus carota L.) juice, Food Chemistry, Volume 134, Issue 2, 15 September 2012, Pages 1052-1058. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814612004463)

26.  Cho, S. M., Gu, Y. S., & Kim, S. B. (2005). Extraction optimization and physical properties of yellowfin tuna (Thunnus albacares) skin gelatine compared to mammalian gelatins. Food Hydrocolloids, 19, 221–229.

27.  http://www.halavet.com/sayfa/2/urunler.aspx