Gıdalarda Yüksek Hidrostatik Basınç Uygulaması

[turkmedia]

Yaşamımızı devam ettirebilmek için gerekli olan temel maddelerden biri de şüphesiz beslenmedir. Gıdaların muhafazasına etki eden mikrobiyolojik ve kimyasal aktiviteler göz önüne alınarak, gıdaları muhafaza etmek için tarih boyunca çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemlere kurutma, tuzlama, tütsüleme, dondurma, ışınlama ve yüksek sıcaklık uygulamaları örnek verilebilir. Bu yazımda sizlere yüksek basıncın, gerektiğinde sıcaklık uygulamaları ile birleştirilmesi sonucu oluşturulan, yüksek hidrostatik basınç uygulamalarının gıdalar üzerinde mikrobiyolojik ve tekstürel etkilerini en sade ve anlaşılabilir şekilde aktarmak istiyorum.

Bozulmalara sebep olan mikroorganizmaların yok edilmesi veya inaktif edilmesi için gıdalara uygulanan işlemlerin, işlenen gıdalarda tekstür ve besin değeri kayıplarına en düşük düzeyde neden olmasını isteriz. Yüksek hidrostatik basınç uygulamasıyla birlikte mikroorganizmaların tamamen uzaklaştırılması, gelişmelerinin engellenmesi veya öldürülmesi mümkündür. Gıda bozulmalarında sadece mikroorganizmaların etkili olduğunu düşünürsek yanılmış oluruz. Enzim aktivitesi, oksidatif olaylar, su aktivitesi gibi kimyasal olaylar da muhafaza koşullarını ve yöntemlerini belirlemektedir. Her zaman gıdayı bilinen bozulma etmenlerinden uzak tutarak, güvenli ve kaliteli ürün üretmek gıda endüstrisinin hedefleri arasındandır.

Hidrostatik basıncın tarihsel gelişimini kısaca ele alırsak; 1970-1980’li yıllarda seramik ve metal endüstrisinde elde edilen olumlu gelişmeler, bu yöntemin gıdalar üzerindeki etkilerini araştırmaya sevk etmiştir. 20. yüzyılın son çeyreğinde özellikle Japonya, yüksek hidrostatik basınç uygulamaları çalışmalarının başını çekmiştir. Bu yöntemin araştırılmasında ürün kalitesinde en az değişiklik ile raf ömrünün uzatılması amaçlanmıştır. Ancak sonraki zamanlarda basınçla desteklenen dondurma ve çözündürme yöntemleri gibi işleme tekniklerinin gelişmesi, gıdaların yapı ve fonksiyonlarının yeniden düzenlenmesi için çalışmalar yapılabileceği gözlemlenmiştir.

Çeşitli ticari gıda ürünü olarak gösterebileceğimiz reçel, meyve suyu, yoğurt, marmelat , salata sosları, meyve sosları vb. ürünler günümüzde bu teknoloji ile işlenmektedir. Yüksek basınç uygulaması çeşitli gıdaların pastörizasyonunda, dondurulmuş etlerin çözdürülmesinde, çikolatanın sertleştirilmesinde, nişastaların ve proteinlerin jelatinizasyonunda, sebzelerin kabuklarının soyulmasında, etlerin gevrekliğinin artırılmasında, dondurma ve tavlama işlemlerinde kullanılmaktadır. Yüksek hidrostatik basınç, katı ve sıvı formdaki gıdaların ambalajlı ya da ambalajsız olarak, yüksek basınca maruz bırakılması işlemidir. Basınç tanklarında uygulanan bu yöntem sırasında işlem sıcaklığı 0 oC’nin altında başlayıp 100 oC’nin üstüne çıkabilmekte ve uygulama süresi milisaniyeden başlayıp 1200 saniyenin üzerindeki sürelere kadar değişebilmektedir.

ŞEKİL 1: Örnek Yüksek Hidrostatik Basınç Uygulaması Sistemi

Yüksek Basıncın İnaktivasyon Mekanizmaları​

• Yüksek basınçla birlikte mikroorganizmada ilk olarak görülen değişim hücre zarının tahrip olmasıdır. Hücre zarının tahrip olmasının en önemli sebebinin zarda bulunan proteinin denatürasyonuna bağlı aminoasit inhibisyonudur.
• Hücrenin yapısı basınçla birlikte değişmektedir. Oluşan değişimleri; ortamın pH’sının düşmesi, elektrostatik iyon bağlar birbirinden ayrılması, hücre morfolojisi değmesi, hücre bölünmesinin yavaşlaması, hücrelerin uzaması, protoplazma viskozitesi değişimi olarak sıralayabiliriz. Gerçekleşen bu değişmeler sonucunda mikroorganizmanın hücre duvarı ve hücre membranı birbirinden ayrılır, hücre duvarı kalınlaşır ve kıvrılır.
• Yüksek basınç bazı organizmaların metabolizmalarında enzim inaktivasyonuna sebep olmaktadır.
• Enzim inaktivasyonu sonucunda organizmada DNA replikasyonu ve transkripsiyonu engellenir.

Yüksek Hidrostatik Basıncın Mikroorganizmalar Üzerindeki Etkisi​

Mikroorganzimaların basınca karşı dirençli olmasında etkili olan parametrelerden bazıları şunlardır:

• Mikroorganizmanın özellikleri
• Mikroorganizmanın spor veya vejetatif formlarda olması
• Uygulanan basınç seviyesi
• Uygulama süresi
• Ortamın bileşimi
• pH ve sıcaklık

Bazı mikroorganizmalar için ortamın bileşiminin aminoasit veya vitaminlerce zengin olması yüksek basınca karşı direncin artmasına neden olabilir. Yapılan araştırmalara göre ortamda su aktivitesi (aw) oranı düşürülünce mikroorganizmaların basınca karşı toleransının arttığı saptanmıştır. pH değeri düşük olan ortamlarda basınç uygulamaları daha etkilidir. Yüksek hidrostatik basınç uygulanan düşük asitli gıdalarda sadece yüksek basınç uygulanması yeterli olmamaktadır. Bakteri endosporlarının etkili bir şekilde uzaklaştırılması için basınç uygulamasının yanında ısı uygulaması da yapılmalıdır. Gram pozitif bakteriler gram negatif bakterilerine göre daha çok dayanıklıdır. İnsan patojeni olan virüslerin basınca karşı hassas olduğu gözlemlenmiştir. Maya ve küfler üzerinde de yapılan araştırmalarda organizma ve metabolitleri için basıncın inaktive edici özelliği bulunmaktadır.

Yüksek Hidrostatik Basıncın Enzim Üzerine Etkisi​

Yüksek basınç uygulandığında enzimin intra-moleküler yapısının değişmesi veya enzimin aktif yerindeki değişim nedeniyle enzim inaktive edilmektedir. Basınç ile birlikte uygulamanın basıncı, süresi, sıcaklığına bağlı olarak enzim tamamen veya belli bir ölçüde, dönüşümlü veya dönüşümsüz olarak inaktive edilmektedir. Gıdada bulunan çözünebilir katı, şeker, protein ve yağ bileşenleri enzim inaktivasyonuna karşı koruyucu olduğu saptanmıştır.

Yüksek Basınç Uygulamasının Avantajları Ve Dezavantajları​

• Gıdalarda renk, lezzet ve besin öğeleri gibi kalite özelliklerini değiştirmez veya çok az değiştirir.
• Gıdanın boyut ve şekline hiçbir etkisi yoktur.
• Gıdalarda bulunan saprofit mikroorganizmaları yok ederek raf ömrünü uzatır.
• Gıdadaki vejetatif hücreleri inaktive edebilir.
• Bazı patojenler mikroorganizmaları düşük sıcaklıkta inaktive edebilir.
• Gıdaların yapısında bozulmaya sebep olanlardan biri, enzim aktivasyonunu durdurur.
• Bazı ürünlerde olumsuz tekstürel değişmelere sebep olabilir.
• Bazı enzim türleri yüksek basınç uygulamalarına karşı direnç gösterebilir.
• Sadece asidik gıdaların muhafazalarında etkilidir.
• Yüksek yatırım maliyetleri gerektirir.

Sonuç olarak, gıdalarda yüksek hidrostatik basınç uygulamalarının gıda güvenliği açısından bakıldığında, olumsuz mikrobiyolojik ve kimyasal değişimlere engel olduğu ve kaliteli ürünler elde edildiği belirtilmektedir. Böylelikle ürünün raf ömrünün uzaması söz konusudur. Ancak her yöntemde olduğu gibi dezavantajları olan yüksek basınç uygulaması yüksek maliyet ve sadece asidik gıdalara uygulanmasından dolayı sınırlı ürünün işlenmesine sebebiyet vermektedir. Ticari kullanımı kısıtlanmaktadır. Çevre kirliliğine sebep olmayan bu teknoloji, gıda üzerinde hızlı ve homojen olarak dağılarak yeni tekstür ve fonksiyonel özelliklere sahip ürün üretmeye olanak sağlamaktadır.