Süt ürünlerinde mikroenkapsülasyon tekniğinin uygulanması ve ürün kalitesine etkisi

Süt endüstrisinde peynir üretimi başta olmak üzere diğer süt ürünlerinde kaliteyi muhafaza etmek veya yükseltmek, olgunlaşma aşamasını ve ürünün duyusal özelliklerini kontrol altına almak amacıyla kapsüllenmiş enzim, probiyotik bakteri veya tat-aroma bileşenlerinin kullanımı ile ilgili çalışmaların sayısı artmaktadır. Bu çalışmada mikroenkapsülasyon yönteminin esası ve süt endüstrisinde kullanılabilirliği üzerine yapılan çalışmalar derlenmiştir.

Günümüzde farmakoloji, kozmetik, boya, kimya gibi birçok sektörde kullanılan mikroenkapsülasyon işlemi, aktif maddenin çevresinin bir veya daha fazla kaplama materyali ile çevrilerek çeşitli etkenlere karşı koruma sağlayan bir teknolojidir. Son yıllarda doğal bileşenlere yararlı spesifik özellikler kazandırmak ya da gıda endüstrisinde farklı amaçlarda kullanılmak üzere gıda bileşenlerine veya katkı maddelerinde de mikroenkapsülasyon işleminin uygulandığı görülmektedir.

Aslı ALBAYRAK, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Hayvansal Ürünler Hijyen ve Teknolojisi ABD, aslilbayrak_001[at]hotmail.com

İlhan GÜN, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Gıda Tarım ve Hayvancılık MYO, Süt Ürünleri Teknolojisi Programı, igun[at]mehmetakif.edu.tr

Slaven JURİC, Zagreb Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Kimya Bölümü, Zagreb, Hırvatistan, sjuric[at]agr.hr

Milna TUDOR KALİT –  Samir KALİT, Zagreb Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Süt Teknolojisi Bölümü, Zagreb, Hırvatistan, mtudor@agr.hr, skalit[at]agr.hr

GİRİŞ

Fonksiyonel gıdalara ilginin artması sonucu, gıda sektöründe sıvı damlacıkların, katı partiküllerin, gaz bileşenlerin doğal yapısını korumak amacıyla kaplama materyali ile kaplanarak muhafaza edilmesi ve ürün geliştirmede kullanılması yaygın hale gelmeye başlamıştır (Gharsallaoui ve ark., 2007; Kunz ve ark., 2003). Özellikle gıda bileşenleri içerisinde katı ve sıvı yağlar, aroma bileşenleri, vitaminler, mineraller, renk bileşenleri, enzimler ve probiyotik bakterilerin kapsüllenebildiği görülmektedir (Aloğlu ve Öner, 2010).

Mikroenkapsülasyon, sıvı veya gaz formundaki zerreciklerin ince bir film tabakası ya da polimer kapsüller ile kaplanarak, kaplanan materyalin kullanılıncaya kadar korunması işlemidir (Aloğlu ve Öner, 2010). Bu işlemde aktif madde (çekirdek materyali), kapsül ya da kaplama materyali olarak adlandırılan yarı geçirgen, 5-300 µm çapındaki ve 0,45 µm daha küçük gözenekleri olan kaplama maddesinin içinde tutuklanır.

Bir bileşenin içinde bulunduğu ortam ile ilişkisi, mikroenkapsülasyon tekniği ile elde edilen mikro kapsüller sayesinde sınırlanır ve kaplamada kullanılan materyalin özelliğine bağlı olarak farklı zaman aralıklarında salınımı sağlanır (Ünal ve Erginkaya, 2010). Böylece kapsüllenmiş materyalinetkisi zamana yayılarak hem ürün özelliği korunmuş hem de biyokimyasal ve yapısal değişimlerin dengesi sağlanmış olur.

Mikroenkapsülasyon tekniğinde bir veya birden fazla kaplama materyali kullanılabilmektedir. Ayrıca aktif madde olan çekirdek materyali farklı büyüklük ve kalınlıkta sarılarak kapsülün etkinliği değiştirebilmektedir. Çevresinde homojen bir duvar olan küre şeklindeki mikrokapsüller içerisindeki madde ya da karışım çekirdek,iç faz veya dolgu maddesi olarak tanımlanırken; dış kısımda yeralan duvar ise kabuk, kaplama, duvar materyali veya membranolarak isimlendirilmektedir. Mikrokapsüllerin görünüşleri çekirdek materyalinin fiziko-kimyasal özelliklerine, duvar materyalininkompozisyonuna ve mikroenkapsülasyon uygulama tekniğine göre değişim göstermektedir (Koç ve ark., 2010).

MİKROENKAPSÜLASYON TEKNİĞİNİN UYGULANMASINDA KULLANILAN KAPLAMA MATERYALLERİ

Mikroenkapsülasyon işleminde kaplama materyalinin cinsi vekompozisyonu son ürünün özelliklerini ve üründeki etkilerini önemli derecede değiştirilebilmektedir. Bu nedenle uygun kaplama materyali veya materyallerinin seçiminde son derecedikkatli davranılmalıdır. Kaplama materyali film oluşturabilen çekirdek materyal ile uyum sağlayabilmelidir. Çünkü kaplama materyalinin mukavemet, esneklik, sızdırmazlık, optik özellik ve stabilite gibi birçok özelliği önemli derecede etkilenmektedir(Bansode ve ark., 2010).

Kaplama materyalleri olarak, film oluşturma özelliğine sahipproteinler, gamlar, doğal ve modifiye polisakkaritler, yağlar veya sentetik polimerler, jelâtin, pektin, nişasta, kappa-karragenan, agar, peyniraltı suyu gibi maddeler kullanılabilir (Barbosa ve ark., 2005). Gıda endüstrisinde kaplama materyali olarakmaliyet avantajı nedeniyle en fazla karbonhidratlar özellikle demaltodekstrinler yaygın olarak kullanılmaktadır (Gökmen veark., 2012). Bununla birlikte, film oluşturabilen karbonhidratlar, gamlar, proteinler, doğal ve modifiye polisakkaritler, yağlar veya sentetik polimerler de kaplama materyali olarak tercih edilmektedir (Akoğlu, 2012) (Tablo 1). Gıda alanında kullanılacak materyallerin GRAS statüsünde olması da dikkat edilmesi gereken önemli bir husustur (Tatar, 2012).

KAPSÜLLENMİŞ AKTİF MATERYALLERİN SÜT ÜRÜNLERİNDE KULLANIMI

Mikroenkapsülasyon tekniği ile gıdanın üretiminde kullanılan birçok madde çekirdek materyali olarak kullanılabilmektedir (Açu ve ark, 2003). Endüstriyel üretim sırasında uygulanan işlemler gıdanın birçok özelliğini değiştirebildiğinden, aktif materyaller mikrometre veya milimetre boyutlarında küre şeklinde kapsüller içine tutundurularak kullanılabilmektedir. Süt endüstrisinde de ısıl işlem, kıvam ayarlama, aroma kazandırma, olgunlaşmanın kontrollü bir şekilde yapılması ve renk maddesi ilavesi gibi birçok aşamada özellikle peynir teknolojisinde tekstürü bozmadan olgunlaşma süresini kısaltmak, arzu edilen aromayı, kaliteyi oluşturmak ve kontrol altına almak amacıyla kullanılabilmektedir.

Süt ürünlerinde mikroenkapsülasyon işleminin ilk uygulamalarının, ürün raf ömrü süresince canlılığını koruyabilmesi amacıyla probiyotik bakteriler üzerinde olduğu görülmektedir (Çakır, 2006). Bu uygulama ile probiyotik mikroorganizmaların çevresinde fiziksel bir bariyer oluşturulmakta ve bakterilerin çevre koşullarından etkilenmesi engellenerek canlılığının korunması sağlanmaktadır. Probiyotik mikroorganizmaların konakçı üzerinde olumlu etki gösterebilmeleri için 107 -108 kob/ml veya daha fazla sayıda vücuda alınmaları gerekmektedir.

Ayrıca gıdanın üretimi veya raf ömrü süresince probiyotiklerin canlı kalabilmeleri ürün biyoyararlılığı açısından da son derece önemlidir (Vasiljevic ve Shah, 2008). Ancak birçok üründe probiyotik mikroorganizmaların canlılığının ve stabilitesinin korunamaması gerek işleme gerekse depolama ve satış aşamalarında önemli bir sorun olarak ortaya çıkmaktadır (Andres, 1976). Bu olumsuzlukları önlemek amacıyla probiyotiklerin püskürterek kurutma, emülsiyon ve ekstrüzyon yöntemleri ile mikroenkapsülasyonu tercih edilmektedir (Chen ve Chen, 2007; Iyer ve Kailasapathy, 2005; Lian ve ark., 2002). Probiyotik bakteri olarak gıdalarda en çok kullanılanlar ise Lactobacillus spp. (Örn., L. acidophilus) ve Bifidobacterium spp. (Örn:, B. bifidum)’dir (Çakır, 2006).

Probiyotiklerin mikroenkapsülasyonunda karşılaşılan bazı sorunlar bulunmaktadır. Bunlardan ilki boyutları büyük olan mikrobiyel hücreleri (1-4 µm) küçük kapsüllere sığdırmanın zor olması veya büyük kapsüllere konulduğunda da gıdanın duyusal veya tekstürel özelliği üzerinde negatif etki yapmasıdır. Bir diğer unsur ise, özellikle gıda işleme sırasında probiyotiklerin, yüksek sıcaklığa maruz kalmaları sırasında canlılıklarının korunmasıdır (Zuidam ve Shimoni, 2010).

Probiyotik bakterilerin mikroenkapsülasyonu sonrasında süt ve ürünlerinde kullanımına yönelik birçok araştırma bulunmaktadır. Ortakçı (2010) yaptığı çalışmada probiyotik bir bakteri olan Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 suşunu %4 konsantrasyonlu sodyum aljinat süspansiyonunda mikroenkapsüle ederek yoğurt üretiminde kullanmıştır. Araştırma sonucunda Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 probiyotik özelliğinden en fazla yararlanılan mikroorganizma olduğu ve depolama süresince terapötik etkilerini kaybetmediği görülmüştür. Benzer sonuçlar kapsüllenmiş probiyotiklerin peynir üretiminde de kullanılabileceğini göstermiştir. Ürün özellikleri açısından incelendiğinde ise duyusal özelliklerin değişmediği, olgunlaşmanın daha hızlı ve kontrollü gerçekleştiği tespit edilmiştir (Godward ve Kailasapathy, 2003; Ross ve ark., 2002 ).

Beyaz peynir üzerine yapılan başka bir çalışmada, probiyotik kültür olarak Bifidobacterium bifidum BB-12 ve Lactobacillus acidophilus LA-5 suşları kullanılmıştır. Enkapsüle kültür içeren peynirlerde asetaldehit ve diasetil gibi tat ve aroma bileşenlerinin daha yoğun olduğu ve yine bu peynirlerde enkapsüle edilmeyenlere göre yapısında bulunan bakterilerin sayısı daha uzun süre stabilitesini koruduğu tespit edilmiştir (Özer ve ark., 2009).

Karthikeyan ve ark. (2013) mikroenkapsüle edilmiş Lactobacillus casei (NCDC-298) ve Bifidobacterium animalis spp. lactis (BB-12)’in dondurmada canlı kalabilme yeteneğini değerlendirmek üzere yaptıkları çalışmada, dondurma miksine %4 oranında kapsüllenmiş probiyotik bakterilerini inoküle etmişlerdir. Depolamanın birinci gününde kontrol ve kapsüllenmiş örneklerde 8.7×109 cfu/ml ve 5.8×109 cfu/ml olan Lactobacillus casei (NCDC-298) sayısı, -23°C’de 180 gün süren depolamadan sonra sırasıyla 4.5×106 cfu/ml ve 2.6×108 cfu/ml düzeyinde tespit edilmiştir.

Bifidobacterium animalis spp. lactis (BB-12) içeren örneklerde ise birinci günde kontrol ve kapsüllenmiş örneklerde canlı kalabilen bakteri sayısı 8.6×109 cfu/ml ve 6.7×109 cfu/ml olan Lactobacillus casei (NCDC-298) 180 gün sonra sırasıyla 2.1×107 cfu/ml ve 1.8×109 düzeyinde tespit edilmiştir. Araştırmacılar her iki probiyotik bakterinin sodyum alginat ve serum proteini konsantratı kullanılan kapsüllerde depolama süresince canlı kalabilme oranının, kapsül içermeyen örnekteki bakteri sayısına göre %30’un üzerinde olduğunu belirlemişlerdir. Dondurma örneklerinde yapılan duyusal analizlerde ise kapsüllenmiş ve kapsül kullanılmamış örneklerde önemli bir farklılığın olmadığı görülmüştür.

Yapılan çalışmalar mikroenkapsülasyon tekniği ile probiyotik bakterilerin ortam şartlarına karşı direncini arttırdığı, ürünlerin depolama ve tüketimi sırasında canlılığının muhafaza edilmesine katkı sağladığı ve ürün duyusal özelliklerinde önemli derecede olumsuz bir etki göstermediği yönündedir.

Peynir; sabit yatırımlar, ulaştırma giderleri ve depolama masrafları gibi harcamalar gerektiren bir süt ürünüdür. Özellikle yarı sert ve sert peynirlerin olgunlaşması için gerekli olan depolama sürecinin azaltılması; üretim sirkülasyonunu hızlandırmakla birlikte, işçilik giderlerini ve diğer masrafları düşürerek önemli ekonomik faydalar sağlamaktadır (El Soda, 1986).

Fakat bu sürecin kısaltılması ancak olgunlaşma süresini hızlandırmak ile mümkün olmaktadır. Olgunlaşmanın hızlandırılması için de tat ve aromayı oluşturan mikroorganizmaların ve enzimlerin faaliyetlerini etkilemek, kısaca biyokimyasal değişimleri hızlandırmak gereklidir (Anas ve ark., 2006).

Olgunlaşma süresinin kısaltılması için öncelikle depolama sıcaklığının yükseltilmesi gereklidir. Ancak bu her peynir tipi için uygun bir işlem olmamaktadır. Bu nedenle yapı ve arzulanan aroma karakteristiklerini sağlamak amacıyla farklı unsurların birlikte kombine edilmesi önerilmektedir (Kınık ve ark., 2003). Olgunlaşma esnasında glikoliz, lipoliz ve proteoliz olmak üzere üç farklı biyokimyasal tepkimeler meydana gelir. Bazı peynir türlerinin olgunlaşma süresi kısa olsa da, Kars Gravyer, Tulum, Cheddar gibi özel peynirlerde tat, yapı, aroma ve tekstürün gelişmesi için olgunlaşma süreleri uzun tutulur.

Peynir olgunlaştırmasını hızlandırmak için olgunlaşma sıcaklığını yükseltmek, modifiye kültürleri ya da yardımcı kültürleri kullanmak gibi parametreler uygulanabilir (Gün, 1993). Fakat ekzojen enzimlerin eklenmesi en spesifik olanıdır. Peynir yapımında süte doğrudan enzim eklenmesi istenmez, çünkü bu durum peyniraltı suyunda enzim kayıplarına, verim azalmasına ve peynir kalitesinde düşmeye neden olur. Enkapsüle edilmiş enzimlerin eklenmesi ise doğrudan enzim eklenmesinden kaynaklanan problemleri azaltır, hızlı ve aşırı proteolizi de önler. Mikrokapsüllerdeki tutuklanmış enzimler sütün içinde substratından fiziksel olarak ayrılır ve pıhtı yapım aşamasında serumdaki enzim sadece kapsülün parçalanmasıyla serbest hale geçer ve olgunlaştırma işlemini gerçekleştirir (Anjani ve ark, 2007).

Son yıllarda mikroenkapsülasyon tekniğinin geliştirilmesi ile istenilen düzeyde tat ve aroma gelişimi için, talep edilen özelliklere sahip substratlar enkapsüle edilerek süte veya pıhtıya ilave edilmeye başlanmıştır. Bu şekilde enzim ya da kullanılacak kültürün veya farklı kombinasyondaki aktif maddelerin tutuklanarak peynir ile direkt teması kesilmekte ve özellikle haşlama veya yoğurma aşamalarında meydana gelebilecek olumsuzluklar engellenmektedir (Kailasapathy ve Lam, 2005).

Peynirlerde olgunlaşma döneminde proteoliz ve lipolizin etkisini artırmak amacıyla enzimlerin tek tek veya kombine olarak kapsüllenmesi ve üretimde kullanılması tercih edilmektedir. Burada farklı tip peynirlere göre olgunlaşmada kullanılacak enzimlerin seçimi yanı sıra, kapsülleme yöntemlerinin de etkisinin önemli olduğu görülmektedir. Cheddar peynirinin olgunlaştırma hızını artırmak amacıyla yapılan bir diğer çalışmada; aminopeptidaz enzimi mikroenkapsüle edilmiştir. Kaplama materyali olarak aljinat-kitosan-kalsiyum klorür (%1.6-0.1-0.1 a/a) kompleksinin kullanıldığı çalışmada, enkapsüle edilmeyen aminopeptidaz enzimi içeren peynir örneklerinin duyusal özellikleri ve proteoliz düzeyleri karşılaştırılmıştır.

Enkapsüle edilen enzim içeren peynirlerin tat, aroma ve tekstürel değerleri ile depolama süresince toplam serbest aminoasit miktarının diğer örneklere göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Mikroenkapsüle edilmiş aminopeptidaz enziminin olgunlaşmayı hızlandırdığı ve proteoliz etkinliğini arttırdığı ifade edilmektedir (Alkhalaf ve ark.,1989).

Çakmakçı ve Çağlar (1995), yaptığı araştırmada Kaşar peyniri üretiminde, pastörize inek sütüne; bir lipaz, bir proteaz ve bu iki enzimin bir kombinasyonundan oluşan üç farklı enzim seviyesi kullanarak iki ayrı metot (direkt süte ilave ve mikroenkapsülasyon) uygulamışlardır. Araştırma sonucunda peynirin aromatik yapısında, mikroenkapsülasyon tekniğinin, direkt enzim ilave edilen örneğe göre daha etkili olduğu ve serbest uçucu yağ asitleri miktarını artırdığı belirlenmiştir. Kontrol grubu peynirlerde 90. günde oluşan serbest uçucu yağ asitleri miktarı mikroenkapsülasyon tekniği ile % 0.0001 Palatase M + % 0.004 Neutrase enzim ilavesi ile yaklaşık 30-60 gün içinde oluştuğu tespit edilmiştir.

Kheadar ve ark. (1999) lipozom solüsyonu içerisinde %2 oranında bakteriyel proteaz (0,78 AU/g) ve fungal proteaz (0,65 AU/g) içeren örnekleri kapsüllendikten sonra farklı oranlarda Cheddar peynirine işlenecek süte pıhtılaştırma işleminden önce ilave etmiştir. Enzim içermeyen kontrol örneklerine kıyasla, kapsüllenmiş proteinaz ilave edilen peynirlerin daha fazla nem içerdikleri ve protein içeriğinin düşük olduğu belirlenmiştir. Araştırmacılar, reolojik ölçümlerde de kapsül içeren örneklerde daha az sıkı bir yapının olduğunu, ancak daha kırılgan yapıda peynir elde edildiğini belirlemişlerdir. Olgunlaşma süresince yapılan duyusal testlerde 1×10-5 AU/g peynir pıhtısı oranında kapsüllenmiş bakteriyel proteinaz ve 2×10-6 AU/g peynir pıhtısı oranında kapsüllenmiş fungal proteazın Cheddar peyniri olgunlaşmasında tat-aroma ve yapı üzerinde daha etkili olduğu gözlenmiştir.

Kailasapathy ve Lam (2005) Cheddar peyniri olgunlaşmasını hızlandırmak amacıyla proteaz enzimlerin kapsülasyonu için gellan, k-karagenan ve yüksek erime özelliğine sahip yağ fraksiyonunun kulllanılabilirliği üzerine yaptığı çalışmalarında, kontrol örneğine göre k-karagenanla kapsüllenen örneğin proteoliz düzeyinin daha fazla olduğunu belirlemişlerdir. Bununla birlikte peynirlerin yapı ve duyusal özellikler açısından önemli derecede bir farkın olmadığı saptanmıştır. Araştırmada üretilen peynirlerin yağ ve tuz içeriğinin uygulamadan etkilenmediği, kapsül içeren örneklerin nem içeriğinin yüksek olduğu saptanmıştır.

Peynir olgunlaşmasının 5. ayından sonra kapsül kullanılan örneklerin ß-kazein içeriğinde azalma olduğu, Kontrol örneğinde %60,68 olan kalıntı ß-kazein oranının, mikroenkapsülasyon işlemi uygulanan örneklerde %24,65 – 58,26 arasında olduğu tespit edilmiştir. Özellikle k-karagenan jellerinin peynir pH’sından etkilenmesi nedeniyle düşük stabilite gösterdiği, bu nedenle de ß-kazein hidrolizasyonunun yüksek oranda olduğu ifade edilmektedir. Örnekler içerisinde gellan kapsülünden enzim salınımının daha yavaş olması nedeniyle, peynirlerde düşük oranda ß-kazein degredasyonu gözlendiği belirlenmiştir.

Kaşar peynirinin 90 günlük olgunlaşma sırasında L. acidophilus LA-15 ve B. bifidum BB-12’nin canlı kalabilirliği üzerine mikroenkapsülasyon işleminin etkisini inceleyen Özer ve ark. (2008), emülsiyon ve ekstrüzyon yöntemleriyle kapsüle edilen probiyotik suşlarının ürün kimyasal ve organoleptik özelliklerini incelemişlerdir. Kaşar peyniri üretimi sırasında haşlamadan önce 9 log10 düzeyinde olan L. acidophilus LA-15 ve B. bifidum BB-12 düzeyinin kapsülleme işlemi uygulanmayan kontrol örneğine göre canlılığını koruyabildiği gözlenmiştir. Peynir olgunlaşması sırasında örneklerin azot fraksiyonlarının benzer olduğu saptanmıştır.

Araştırmacılar üretimde kullanılan probiyotik bakterilerin proteolitik aktivitesinin düşük olduğunu ve özellikle kapsüllenmiş örneklerde proteolitik/peptidolitik enzim salınımının sınırlı olduğunu ve proteoliz seviyesinin düşük kaldığını belirlemişlerdir. Peynirlerin duyusal özellikleri açısından birbirlerine yakın değerler taşıdığı ve özellikle mikroenkapsülasyon işleminin peynir kalitesini olumsuz etkilemediği ve kolaylıkla pazarlanabileceği belirtilmektedir.

Kapsüllenmiş lipaz enziminin Kaşar peyniri olgunlaşması üzerine etkilerinin incelendiği bir çalışmada, lipaz enzimi farklı kaplama materyalleri (k-karragenan, gellan ve sodyum aljinat) kullanılarak emülsiyon ve ekstrüzyon tekniği ile kapsüllenmiştir (Akın ve ark., 2012). Elde edilen kapsüller Kaşar peynirine işlenecek süte pıhtılaştırıcı enzimle birlikte ilave edilmiş ve peynir üretimi gerçekleştirilmiştir.

Araştırma sonucunda k-karragenan ile kaplanan lipaz enziminin olgunlaşma süresince daha yüksek oranda lipolize ve proteolize neden olduğu görülmüştür. Bununla birlikte bu örneğin, kontrol örneği de dahil olmak üzere diğer peynir örneklerinden daha yumuşak ve dağılabilen bir yapıda olduğu gözlenmiştir. Farklı kapsül materyalinin kullanıldığı çalışmada, olgunlaşma sırasında tat ve aroma açısından en az beğenilen k-karagenan ile kapsüllenmiş lipaz içeren peynir örneğinde tespit edilmiştir.

Mikroenkapsülasyon işleminin ürün üzerindeki etkisini kefir tozu üzerinde inceleyen (Nale ve ark, 2017), yağsız süte inulin ilavesi ile ürettikleri kefirleri püskürtürek kurutma yöntemiyle toz haline getirmiş ve farklı oranda Maltodekstrin/Arabik gum karışımını içeren kaplama materyali ile kaplayarak ürünlerin stabilitesini 4°C ve 25°C’de 90 günlük depolama süresince incelemiştir.

Araştırmada kapsüllenmiş örneklerdeki lactobasil, laktokok ve maya içeriklerini sırasıyla 9.03–9.92 log cfu/g, 9.56– 11.51 log cfu/g and 3.09–5.90 log cfu/g olarak tespit etmişlerdir. Mikroenkapsüle işlemi uygulanmış kefir tozları %11 kurumadde içerecek şekilde rekonstitüe edilerek, elde edilen kefirin duyusal özellikleri incelenmiş ve örneklerin görünüm, yapı ve tat-koku değerlerinin yüksek puanlar aldığı belirlenmiştir.

İYONİK JELASYON YÖNTEMİYLE ENZİMLERİN KAPSÜLLENMESİ ve DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR

Günümüzde pratik olması açısından iyonik jelasyon (iyontropik jelasyon veya ekstrüzyon) yöntemi ile herhangi bir materyalin kapsüle edilmesi kolaylıkla uygulanabilmektedir (Vincekovic, ve ark., 2016). Bu çalışmada özellikle peynir teknolojisinde olgunlaşmayı hızlandırmak amacıyla lipaz ve proteaz enzimlerinin kapsüllenmesi örnek bir uygulama olarak açıklanmıştır. Toz formda olan enzimlerden 4’er g alınarak üzerlerine 20 grama tamamlanacak şekilde saf su ilave edilerek sıvı forma dönüştürülür. Kapsülasyon için % 1’lik Sodyum Alginat ve 1 M CaCl2 hazırlanır. 20 g sıvı enzim üzerine 100 grama tamamlayacak şekilde hazırlanan sodyum alginat ile karıştırılır. Sisteme verilen karışım nozzle başlığından çıkan kapsüllenmiş enzimler, içerisinde magnetik karıştırıcı olan CaCl2 çözeltisine aktarılır ve kapsüllerin şekil alması sağlanır. Çalışmaların yöntemine bağlı olarak Na-alginat ve Kalsiyum klorür konsantrasyonları değişebilir. Ancak konsantrasyon yükseldikçe kapsül oluşumunun daha çabuk olduğu unutulmamalıdır.

Şekil 1. Enzim hazırlanması ve mikroenkapsülasyonu

Bununla birlikte Na-alginat yoğunluğu arttıkça, sistemdeki nozzle deliklerinin tıkanabilme olasığından dolayı, nozzle döndürme hızının da ayarlanması gerektiği unutulmamalıdır. Kapsülde önemli olan şeklin düzgün olarak eldesi ve elektron mikroskobunda boyutlandırıldığında olabildiğince tek parça şekil yakalanabilmesidir. Destile su ile 2 kez yıkanan kapsüller filtre edilir ve tüplere alınır (Şekil 1). Na- alginat viskoz bir kaplama materyali olduğu için olabildiğince birbirine yapışmamış kapsüller elde edilmeye çalışılmalıdır. Normalde 150-350 mikrometre çapında olması gereken kapsül çapı, 450 mikrometreye kadar çıkarılabilir, ancak süt, peynir ya da yoğurt için bu boyuttaki kapsüller hem ürün kalitesi hem de salınım için problem olabilmektedir. Enzim kapsüllenmesinde sistemde ısıtma ya da elektrot kullanılmaz. Bu aşamada ısı uygulaması ile enzimin tahrip olabileceği unutulmamalıdır.

Şekil 2. Kapsüllenmiş enzimlerin mikroskobik görüntüleri

Yukarıdaki görüntülerde kapsüllenmiş enzimlerin görüntüleri verilmiştir. Şekilde 2 (a) ve (b) örnekleri uygun bir kapsülleme örneği gösterirken, (c)’de iki kapsülün birbirine yapıştığı görülmektedir. Bu tarz kapsül oluşumu istenmeyen bir durumdur. Kapsüllerin birbirine yapışmaması için kullanılan en iyi kaplama materyali alginattır. Ayrıca, kapsül büyüklüğü sodyum alginat solüsyonunun viskozitesine ve şırınga ile kalsiyum klorid arasındaki mesafeye de bağlıdır (Smidsrod ve Skjak-Braek, 1990). Sodyum aljinatın konsantrasyonu ve dolayısıyla viskozitesi arttıkça kapsüllerin boyutu azalır. Kullanılan sistemdeki nozzle delik çapı da kapsül boyutunu düzenleyen bir başka önemli faktördür. Ayrıca alginatın bileşimi de kapsül boyutunu etkiler. Bu oluşumda alginatın yapısında yer alan “düşük guluronik” etkilidir (Martinsen ve ark, 1989).

SONUÇ

Farklı yöntemlerle uygulanan mikroenkapsülasyon tekniği ile çoğunlukla katı ve sıvı yağlar, aroma bileşenleri, vitaminler, mineraller, renk bileşenleri ve enzimlerin gıda sektöründe kullanıldığı görülmektedir. Ancak süt ürünlerinde yapılan çalışmaların birçoğu probiyotik bakterilerin canlılığını korumak veya peynir olgunlaşmasını kontrol altına almak üzerine yoğunlaştığı görülmektedir. Son yıllarda bu alandaki çalışmaların yönü aroma maddelerinin, fenolik bileşiklerin, vitaminlerin kapsüllenerek gıdalardaki etkilerini incelemek üzerine yoğunlaşmaktadır. Ancak bir gıdada bu etkilerin görülebilmesi için, kapsülleme işleminde kullanılan kaplama materyallerinin çaplarının başka bir deyişle kapsüllerin boyutlarının aktif madde salınımından etkilendiğini ve farklı sonuçlara neden olduğu da göz ardı edilmemelidir. Ayrıca kapsüllenmiş materyalin kullanımında, ürünün bileşimi, asitlik düzeyi ve yapısal özellikleri de dikkate alınmalıdır.

KAYNAKLAR

Açu, M., Yerlikaya, O., Kınık, Ö. (2003): Mikroenkapsülasyon ve Süt Teknolojisindeki Yeri. Akademik Gıda ,12(1) ,97-107.

Akın, S.M., Güler- Akın M.B., Kırmacı, H.A., Atasoy, A.F., Türkoğlu, H. (2012): The Effects of Lipase- Encapsulating Carries on the Accelerated Ripening of Kashar Cheese. Society of Dairy Technology , 65 (2), 243-249.

Akoğlu, İ.T. (2012): Konjuge Linoleik Asidin (KLA) Mikroenkapsülasyonu ve Kaplamalı Tavuk Eti Ürünlerinin KLA ile Zenginleştirilmesi. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Doktora Tezi,Ankara.

Alkhalaf, W., El-Soda, M., Gripan, J-C., Vassal, L. (1989): Acceleration of Cheese Ripening with Liposomes Net Change . J.Dairy. Science ,72,2233-2238.

Aloğlu, H., Öner, Z. (2010): Peyniraltı Suyu Proteinlerinin Mikroenkapsülasyon Teknolojisinde Kaplama Materyali Olarak Kullanım Olanakları. Akademik Gıda, 8 (3),38-42.

Anas, A., Han, J.H., Liu, Z., Rodrigues-Vieira, E.T., Richard, A.H. (2006): Temperature-sensitive microcapsules containing lactoferrin and their action against carnobacterium viridans on bologna. JFS M: Food Microbiology and Safety Journal of Food Science, 71 (6), p. 208-214.

Andres, C. (1976): Fat Matrix Encapsulation Controls İngredients Release-Reactin are Temperature -Specific. Food Proc.,37(1),p:72

Anjani, K., Kailasapathy, K., Philips, M., (2007): Microencapsulation of enzymes for potential application in acceleration of cheese ripening. International Dairy Journal, 17, 79-86

Bansode, S.S., Banarjee, S.K., Gaikwad, D.D., Jadhav, S.L., Thorat, R.M. (2010): Mıcroencapsulatıon Vishal Institute of Pharmaceutical Education and Research,2 (1),38-43

Barbosa-Canovas, G.V, Ortega-Rivas, E., Juliano, P., Yan, H., (2005): Food Powders; Physical Properties, Processing and Functionality, Kluwer Academic, New York, pp.199-219.

Chen, M.J., Chen, K.N. (2007): Applications of probiotic encapsulation in dairy products.Ed(s) Lakkis, Jamileh M ,Encapsulation and Controlled Release echnologies in Food Systems. WileyBlackwell, USA, p. 83–107.

Çakır, İ. (2006): Mikroenkapsülasyon tekniğinin probiyotik gıda üretiminde kullanımı, Türkiye 9. Gıda kongresi, 24-26 Mayıs, Bolu. 693-696 s.

Çakmakçı, S., Çağlar, A. (1995): Kaşar Peynirinin Hızlı Olgunlaştırılmasında Proteaz ve Lipaz Enzimlerinin Farklı Yöntemlerle Kullanımı . Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 26(2), 262-284.

El Soda, M., 1986. Acceleration of cheese ripening. Recent Advances. J. Food Protect., 49: 395.

Gharsallaoui, A., Roudaut, G., Chambin, O., Voilley, A., Saurel, R. (2007): Application of spray-drying in microencapsulation of food ingredients. Food Res. Int, 40, 1107–1121.

Godward, G., Kailasapathy, K., (2003): Viability and survival of free, encapsulated and coencapsulated probiotic bacteria in ice cream. Milchwissenschaft, 58 (3– 4), 161–164.

Gökmen, S., Palamutoğlu, R., Sarıçoban, C. (2012):Gıda Endüstrisinde Mikroenkapsülasyon Uygulamaları.Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi,1(7),36-50.

Gün, İ. (1993): Lipaz Enziminin (PALATASE A 750 L) Kaşar Peynirinin Olgunlaşması Üzerine Etkisi, Ankara Üni. Fen Bilimleri Ens. Yüksek Lisans Tezi, Ankara, 92 s.

Iyer, C, Kailasapathy, K (2005):Effect of co-encapsulation of probiotics with prebiotics on increasing the viability of encapsulated bacteria under in vitro acidic and bile salt conditions and in yogurt. Journal of Food Science ,70 (1), s.18–23

Kailasapathy, K., Lam, S.H. (2005): Application of encapsulated enzymes to accelerate cheese ripening, International Dairy Journal 15, 929–939

Karthikeyan, N., Elango, A., Kumaresan, G., Gopalakrishnamurty, T.R., Pandiyan, C. (2013): Augmentation of Probiotic Viability in Ice Cream Using Microencapsulation Technique, Int. Journal of Advanced Veterinary Science and Tech., 2 (1) 76-83.

Kheadr, E.E., Vuillemard, J.C., El Deeb, S.A. (2000): Accelerated Cheddar cheese ripening with encapsulated proteinases, International Journal of Food Science and Technology, 35, 483-495

Kınık, Ö., Kavas, G., Yılmaz, E. (2003) : Mikroenkapsülasyon Tekniği ve Süt Endüstrisinde Kullanım Olanakları. Gıda, 28 (4), 401-407

Koç, M., Sakin, M., Ertekin, F. (2010): Mikroenkapsülasyon ve Gıda Teknolojisinde Kullanımı, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi,16 (1), 77-86.

Kunz, B., Krückeberg, S., Weissbrodt, J. (2003):Chancen und grenzen der mikroverkapselung in der modernen lebensmittelverarbeitung.Chem.-Ing.-Tech, 75, 1733-1740.

Lian, W.C., Hsiao, H.C., Chou, C.C. (2002): Survival of bifidobacteria after spray-drying. International Journal Food Microbiology, 74 (1), 79–86.

Martinsen, A., Skjak-Braek, C., & Smidsrod, O. (1989). Alginate as immobilization material. I. Correlation between chemical and physical properties of alginate gel beads. Biotechnology and Bioengineering, 33(1), 79–89.

Nale, Z., Tontul, İ., Aşcı Arslan, A., Şahin Nadeem, H., Küçükçetin, A. 2017. Microbial viability, physicochemical and sensory properties of kefir microcapsules prepared using maltodextrin/Arabic gum mixes, Society Dairy Technology, 70, 1-12.

Pegg, R.B., Shahidi, F. (1999):Encapsulation and Controlled Release in Food Preservation. Ed (s): Rahman MS ,Handbook of Food Preservation .611-667.

Ortakçı, F. (2010): Probiyotik Bakterilerin Mikroenkapsülasyonla Sağlığa Yararlı Etkilerinin Arttırılması. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Erzurum.

Özer, B.H., Uzun, Y.S. ve Kırmacı, H.A. 2008. Effect of Microencapsulation on Viability of Lactobacillus acidophilus LA-5 and Bifidobacterium bifidum BB-12 During Kasar Cheese Ripening. International Journal of Dairy Technology, 61(3), 237-244.

Özer, B., Kırmacı, H.A., Şenel, E., Atamer, M., Hayaloğlu, A. (2009): Improving the Viability of Bifidobacterium bifidum BB-12 and Lactobacillus acidophilus LA-5 in White-Brined Cheese by Microencapsulation. İnternational Dairy of Journey, 19, 22-29.

Ross, R.P., Desmond, C., O’Callaghan, E., Fitzgerald, G., Stanton, C., (2002): Improved survival of Lactobacillus paracasei NFBC 338 in spray-dried powders containing gum acacia. Journal of Applied Microbiology, 93(6), 1003–1011.

Shahidi, F., Pegg, R.B. (1991): Encapsulation of the preformed cooked curedmeat pigment. Journal of Food Science, 56 (6), 1500.

Sheu, T.Y., Rosenberg, M., (1995): Microencapsulation by spray-drying ethyl caprylate in whey protein and carbohydrate wall systems. Journal of Food Science, 60, 98-103.

Smidsrod, O., Skjak-Braek, G. (1990). Alginate as immobilization matrix for cells. Trends in Biotechnology, 8(3), 71–78.

Tatar, F. (2012): Balık (Engraulis encrasicolus l.) Yağının Mikroenkapsülasyonunda Hemiselülozun Kaplayıcı Madde Olarak Kullanımı. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Samsun.

Ünal, E., Erginkaya, Z. (2010): Probiyotik Mikroorganizmaların Mikroenkapsülasyonu Gıda, 35 (4), 297-304.

Vasiljevic T., Shah, N.P. (2008): Probiotics from metchnikoff to bioactives. Int Dairy J, 18, 714–728

Vincekovic, M., Jalšenjak, N., Topolovec-Pintaric, S., Dermic, E., Marija Bujan, M., Juric, S. 2016. Encapsulation of Biological and Chemical Agents for Plant Nutrition and Protection: Chitosan/Alginate Microcapsules Loaded with Copper Cations and Trichoderma viride, J. Agric. Food Chem., 64 (43), pp 8073–8083

Zuidam NJ, Shimoni E (2010): Overview of Microencapsulation for Use in Food Products or Process and Methods to Make Them. Eds: N. J. Zuidam, V. A. Nedovic, Encapsulation Technologies for Active Food Ingredients and Food Processing, p: 29.