Lipitler

Gıdaların lipit ya da yağ kısmının büyük bir oranını trigliseritler oluşturur. Trigliseritler ise yağ asitlerinin gliserol ile esterleşmesi sonucu oluşan bileşiklerdir. Lipitlerde trigliseridlerin yanı sıra fosfolipitler, steroller, sterolesterler gibi maddeler de bulunmaktadır. Yağlarda bulunan linoleik ve araşidonik asitler gibi çoklu doymamış yağ asitleri vücutta sentezlenemediği için beslenme açısından esansiyel önem taşımaktadır. Yağların yağda çözünen vitaminleri (A, D, E, K) taşıdığı da bilinmektedir [40].

Dünyada kullanılan teknolojiler arasında yer alan gıdaların ışınlanması oldukça etkili ve güvenilir bir metottur. Özellikle taze etlere uygulanan ışınlama prosesi, gıdanın raf ömrünü uzatır ve patojen mikroorganizmaları inaktive eder [41]. Bununla birlikte ışınlama sonucu başlayan yağ oksidasyonu ürünün raf ömrünü kısaltır. Özellikle et ürünlerinde suyun hidrolizi sonucu oluşan hidroksil radikalinin yağ oksidasyonunun başlamasından sorumlu olduğu düşünülmektedir [42].

İyonlaştırıcı radyasyon nedeniyle yağlarda değişikliklere neden olan iki faktör vardır [43]:

• Moleküler oksijenle reaksiyonların katalizlenmesi

• Yağ molekülleri üzerine yüksek enerjili radyasyonun etkisi

Dolayısıyla ışınlama ile yağlarda oluşan değişiklikler otooksidasyon ve oksidatif olmayan değişiklikler olmak üzere iki şekilde tanımlanmaktadır.

Bir yağ molekülünde serbest radikaller için en hassas nokta bir çift bağdır. Bu nedenle ışınlamadan en çok etkilenen çoklu doymamış yağ asitleridir. Bir yağ asidinde ilave her çift bağ, oksidasyon oranını iki katına çıkarmaktadır.

Oksijen varlığında çoklu doymamış yağ asitleri otooksidasyona maruz kalmaktadır. Yağların ışınlanması sonucu oluşan otooksidasyonun mekanizması, ışık ya da metalle katalizlenmiş otooksidasyonla aynıdır. Otooksidasyon değişik kaynaklardan oluşan çeşitli serbest radikallerin başlattığı bir zincir prosestir ve ışınlamanın neden olduğu oksidatif yıkım reaksiyonu, ışınlanmamış üründe oluşan reaksiyon ile aynıdır.

Genel reaksiyon 3 aşamada oluşmaktadır:

• Serbest radikallerin oluşumu

• Serbest radikal zincir reaksiyonu

Yağ asitlerinin radyolizi sonucunda iki grup uzun zincirli hidrokarbonlar oluşur. Birinci gruptakiler başlangıçtaki yağ asidinden bir karbon atomu eksik sayıda karbon atomuna sahip hidrokarbonlar, ikinci grup ise başlangıçtaki yağ asidinden iki karbon atomu eksik sayıda karbon atomuna sahip ve 1. pozisyonda fazladan bir çift bağ içeren hidrokarbonlardır. Gıdanın içerdiği yağın kompozisyonuna bağlı olarak ışınlama sonucunda doymuş ve doymamış hidrokarbonlar, aldehidler, metil ve etil esterler ve 2-alkilsiklobütanonlar oluşur [44].

Yağların ışınlanması sonucu oluşan kimyasal reaksiyonlar; yağ asiti kompozisyonu (doymuş ya da doymamış), diğer maddelerin varlığı (örn. antioksidanlar),yağın sıvı ya da katı formda olması ve uygulanan ışınlama koşulları gibi parametrelerden etkilenmektedir [45].

Yağların oksidasyonu, kompton elektronu, radikal katyonu ve yüklü elektron oluşumuna neden olur.

RCH2-O-CO-(CH2)nCH3→(RCH2-O-CO-(CH2)nCH3●++e- iyonizasyon

→ (RCH2-O-CO-(CH2)nCH3)* uyarılma

Yağların radyolizinin genel mekanizmasında öncelikle iyonizasyon oluşur. Bunu pozitif yükün çift bağlara ya da karboksil grubuna göçü izler. Karbonil grubuna yakın pozisyonlarda tercihli parçalanma oluşur (a,b,c,d,e). Bu parçalanma diğer pozisyonlarda da oluşabilir (f1, f2) [43]. Parçalanma yerleri aşağıdaki diyagramda gösterilmiştir (Şekil 4.1).

O ǁ H2C ⎯ O ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ R e O ǁ HC ⎯ O ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ R e O ǁ H2C ⎯ O ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ R a b c d f1 f2

Şekil 4.1. Trigliseritlerin radyolizi

Karbonil grubunun etrafındaki bağların parçalanmasıyla farklı 18 serbest radikalin oluştuğu kabul edilmektedir. Bu ürünler oluştuktan sonra parçalanma, ayrılma, tekrar birleşme gibi bir çok reaksiyonla radikal molekül ilişkisi düzenlenir, bu ise stabil radyolitik ürünlerin oluşumuna yol açar. Oluşan bu radyolitik ürünler ilk, tekrar birleşme ve ikincil ürünler olarak oluşum modellerine göre sınıflandırılırlar. Trigliseritlerde oluşabilecek radyolitik parçalanma ürünleri Tablo 4.4’de verilmiştir.

Tablo 4.4. Trigliseritlerde oluşabilecek radyolitik parçalanma ürünleri [45]

Parçalanma sitesi Primer ürünler Tekrar oluşum ürünleri

a Cn yağ asiti Cn yağ asiti esterleri

Propandiol diesterler Alkandiol diesterler 2-Alkil-1,3,propandiol diesterleri Bütanetriol diesterleri b Propendiol diesterler Cn aldehit Ketonlar Diketonlar Oksoalkilesterler Digliseritler Okso-propandiol diesterler 2-Alkilsiklobütanonlar (Cn)

Gliseril eter diesterler Gliseril eter tetraesterler

c Cn-1 alkan Uzun hidrokarbonlar

Cn-1 1-alken

Formildigliseritler Kısa zincirli yağ asitlerinden oluşan

trigliseritler

d Cn-2 alkan

Cn-2 1-alken Hidrokarbonlar

Asetil digliseritler Kısa ya da uzun karbonlu yağ

asitlerinden oluşan gliseritler

e Cn yağ asiti metil esteri Cn yağ asiti esterleri

Etandiol diester Alkandiol diesterler _{Eritritol tetraester}

f Cn-x hidrokarbonlar Hidrokarbonlar

Kısa zincirli yağ asitlerinden oluşan trigliseritler

Kısa zincirli yağ asitlerinden oluşan trigliseritler

İkincil ürünler tekrar birleşim ürünlerinden ya da birincil ürünlerden daha az miktarda oluşurlar. Bu nedenle aynı molekülde iki ya da daha fazla parçalanmanın oluşum olasılığı azdır.

Şekil 4.2’de 4 büyük hidrokarbonun olası oluşum mekanizması gösterilmektedir. Yağ asitlerinde 1. ve 2. karbonlardaki parçalanma (c yerleşimi) sonucunda serbest radikaller oluşur. Bunlar ise hidrojen atomu kaybederek ya da kazanarak sırasıyla 1 karbon atomu az doymuş hidrokarbon (alkan) ya da doymamış hidrokarbon (alken) oluştururlar. Bu iki üründen eşit miktarda oluşmaz. Oransal olarak büyük miktarda alkan oluşturan ve serbest radikallerden kazanılan bu hidrojen, hidrokarbon zincirinin çeşitli kısımlarındaki hidrojen atomu absorbsiyonu yolu ile sağlanır. Eğer yağ asidi 2. ve 3. karbon atomundan parçalanırsa (d yerleşimi) bunun sonucunda baştaki hidrokarbonun karbon sayısından 2 eksik alkana ve l-alkene parçalanır. Bu durumda n-2 serbest radikalinden hidrojen kaybı ile oluşan ürün miktarı, kısmi olarak doymamış trigliseritlerde, hidrojen eklenmesi ile oluşandan oldukça fazladır. Işınlamada hidrokarbonlara ek olarak, her bir trigliserit, normal aldehit ve 2-alkilsiklobütan oluşturur, her ikisi de başlangıçtaki ana yağ asidi ile aynı karbon sayısını içerir. Trigliseritlerdeki açil-oksijen parçalanmasının alkilsiklobütanon’un oluşumundan sorumlu olduğu düşünülmektedir.

Şekil 4.2. Trigliseritlerin parçalanması [46]

Alkilsiklobütanon doymuş trigliseritlerin radyolitik ürünlerinde bildirilen tek halkalı maddedir [46]. Alkilsiklobütanon’un oluşum şeması Şekil 4.3’de gösterilmektedir.

Yağların yağ asiti kompozisyonları biliniyorsa ışınlama sonucu oluşan ürünler doğru şekilde tahmin edilebilir. Bu yağ içeren ışınlanmış gıdaların tespiti için geliştirilen çeşitli metotların temelini oluşturur. Standard metotlar temel radyolitik hidrokarbonların ve 2-alkilbütanonun tespiti için yaygın olarak kullanılabilir [43].

Doğal yağların radyolizi, model sisteme kıyasla daha karmaşık yağ asiti kompozisyonuna sahip olduğu ve gliserol molekülünde bu asitlerin dağılımı farklı olduğu için oldukça karışıktır.

Bir çalışmada doğal yağlardaki mekanizmanın anlaşılması için tripalmitin ve triolein ile bu trigliseritleri oluşturan palmitik ve oleik asitler üzerinde ışınlamanın etkisi araştırılmıştır. Trigliseritlerde bulunan radyolitik ürünlerin, n-alken ve başlangıçtaki yağ asitinin bir karbon eksiği olan laktonlar, ketonlar ve esterlerden oluştuğu ve diol esterler haricinde palmitik ve oleik asitlerin benzer radyolitik ürünler verdiği bulunmuştur. Ölçülen başlıca radyolitik ürünler Cn-1 hidrokarbonlar, serbest yağ asitleri ve simetrik ketonlardır [48].

Şekil 4.3. Alkilsiklobütanonun oluşum şeması [45]

Işınlamanın etkisi, molekül içerisindeki elektronların yerleşim yerleri temeliyle açıklanmaktadır. Doymuş moleküllerin olduğu durumda yoğunluk yükü karbonil grubu yakınındaki parçalanmayı artıran oksijen üzerinde oluşur. Böylece yukarıda anlatılan yüksek molekül ağırlığına sahip radyolitik ürünler oluşur. Doymamış moleküllerde yük çift bağ kısmında oluşur, karbonil bölümünde parçalanma olasılığı azalır. Eğer ışınlamadan önce veya sonra normal otooksidasyon varsa parçalanma hızlanır. Aşağıdaki reaksiyonlar da ışınlamanın etkisinin artmasına neden olur.

• Oksijenle birleşen serbest radikallerin oluşumu

• Hidrojen peroksitin parçalanması

• Antioksidanların parçalanması

Yağ asitleri (palmitik, oleik, kaprilik, kaprik asitler) için oluşturulan model sistemde, yağların normal parçalanması sonucu oluşan maddelerle, hızlandırılmış otooksidasyon sonucu oluşan maddeler paralellik göstermektedir. Tripalmitinin oksijen yokken ışınlandığında, radyoliz ürünlerinin miktarı ile doz arasında doğrusal ilişki vardır. Oda sıcaklığında oksijen varlığında tripalmitin ışınlandığında γ-palmitolakton, (n-3 tridekan ve n-2 tetradekan) ve alkanlar oluşmakta, ana hidrokarbon olan pentadekan azalmaktadır [48].

Işınlamadan hemen sonra kesinlikle düşük konsantrasyonlarda bulunan ya da bulunmayan maddelerin, ışınlamadan günler sonra veya uzun saatler sonra, yüksek konsantrasyonlarda bulunduğu belirtilmiştir. Işınlamanın otooksidasyonu hızlandırması nedeniyle, yüksek oranda yağ içeren gıdaların oksijen içermeyen şartlarda ışınlanması tavsiye edilmektedir. Ayrıca yine bu gıdalar, ışınlamadan sonra oksijen içermeyen ortamlarda depolanmalıdır [22].

Et ve ürünlerinde galatlar, sesamol ve tokoferol gibi antioksidanlar ışınlama ile oluşan serbest radikalleri tutarak uçucu sülfür bileşiklerinin ve oksidatif reaksiyonların azalmasını sağlarlar [49]. Tokoferolün hücre zarındaki en iyi antioksidan olduğu ve serbest radikallere karşı lipitleri ve kolesterolü koruduğu bilinmektedir [50].

Lipit içeren gıdalarda başlıca bileşik trigliseritler olsa da fosfolipitler, mumlar, hidrokarbonlar, steroller ve pigmentler gibi diğer komponentler de bulunmaktadır. Lipitlerin trigliserit olmayan bu kısımları için çok az çalışma yapılmıştır. Yapılan bir çalışmada 10 ve 15 kGy dozlarda yapılan ışınlama sonucunda pirinç kepeğinde bulunan fosfolipitlerde azalma ve serbest yağ asitleri miktarında artma olduğu belirtilmiştir [51].

Sonuç olarak, yağların ışınlanması sonucu oluşan komponentlerin, ısı uygulaması sonucunda oluşan komponentlerle aynı olduğu söylenemez. Nitelik ve nicelik olarak önemli farklılıklar vardır. Işınlama sonucu oluşan komponentlerden daha fazla miktarda komponent, yağların ısıtılması veya termal oksidasyonu sonucu oluşmaktadır [43].