Pektin

Pektik maddeler bitkilerin hücre zarlarında, hücre aralarında veya orta lamel bölgesinde kolloidal olarak bulunan kompleks asidik heteropolisakkaritlerdir (Arslan, 1994). Pektin, bitkilerin ve meyvelerin hücre duvarlarının başlıca bağlama ve yapıştırma bileşenidir (Özdoğan, 2006). Kimyasal olarak bir polisakkarit olan pektin,

α-D galakturonik asit moleküllerinin birbirlerine düz zincir halinde birleşmesi ile oluşan bir polimerdir. Ana zincire α-1,2-glikozidik bağla bağlı ramnoz üniteleri vardır.

Ramnoz moleküllerine uzun yan zincirler veya monomerler olarak nötral şekerler bağlanmıştır. Omurgada düz zincirli olan bölgelere “düzgün bölgeler”, ve yan zincirlerin olduğu bölgelere de “tüylü bölgeler” denmektedir. Pektinlerin molekül ağırlığı 30000-100000 arasında değişir (Özdoğan, 2006).

Genel olarak pektin, farklı oranlarda metil ester içeren ve farklı nötralizasyon derecesinde suda eriyen, uygun koşullar altında şeker ve asitle jelimsi bir yapı oluşturan maddedir (Arslan, 1994).

Pektin, bitkisel kaynaklı bir stabilizatör olup, her meyve ve sebzede farklı nitelik ve miktarlarda bulunur. Elma posası, portakal kabuğu, ayçiçeği tablası ve şeker pancarı küspesi gibi tarımsal endüstri artıkları önemli miktarda pektin içermektedirler (Arslan, 1994).

Kaliteli bir reçel ve benzeri üründe mutlaka pektin jeli olusturulmalıdır. Yoksa rünün kıvamı, sadece şekerden saglanmak istenirse, hem istenilen kıvama ulasılamaz hem de şekerlenme gibi çeşitli sorunlar oluşur. Bu nedenle pektin jelinin oluşum koşulları ve jelin nitelikleri iyi bilinmelidir (Cemeroglu ve ark, 2003).

Pektinin jel olusturma özelligi galakturonan’ın lineer yapısından dolayıdır. Jelin olusumunu ve mekanik özelliklerini etkileyen esas faktörler; pektinin bilesimi ve cinsi, esterlesme derecesi, molekül agırlıgı, şekerin cinsi ve miktarı, pH ve elektrolit varlıgıdır (Arslan,1994).

Moleküldeki galaktüronik asidin bir kısmı metil alkol ile esterleşmiştir. Pektin molekülünde 100 galaktüronik asit ünitesinde, esterleşmiş olanların sayısı, ‘esterleşme sayısı’ olarak bilinir (DE, degree of esterification) ve istenen düzeye ayarlanabilir. Genellikle ticari pektinlerde DE değeri %55-75 arasındadır. Genel olarak DE açısından pektinler;Yüksek esterli pektin (DE > %50), Düşük esterleşmiş pektin (DE < %50) ve

Amide edilmiş pektin (DE< %50) olarak sınıflandırılır (Cemeroğlu ve diğ., 2005; Willats ve diğ., 2006).

Pektin içeren sıcak bir çözelti soğutulduğunda moleküllerin termal hareketliliği azalır ve bir jel ağı oluşturma eğilimleri artar. Potansiyel jelleşme koşullarına sahip herhangi bir pektin içeren sistemin jelleşmesinin asla mümkün olamayacağı bir kesin sıcaklık limiti vardır. Bu kritik sıcaklığın altında düşük esterli pektinler hemen jelleşirken, yüksek esterli pektinlerde jelleşme sıcaklığa göre zamana bağlı olarak gerçekleşir (Özdoğan, 2006).

Yüksek metoksilli (HM) pektinin jel olusturma yetenegi ancak çok miktarda şeker ve asidin (%50’den daha fazla) bulunuşuna bağlıdır. Ayrıca pH degeri yaklasık 3,6’nın altında olmalıdır. Şeker dehidratasyon etkisi yapar. Asit ise pozitif yüklü hidrojen iyonları ile pektin molekülünün negatif yükünü azaltır. Bu çift etki, kolloidal çözünmüs pektinin çökelmesine neden olur ve üç boyutlu bir şeker-pektin jeli olusur, hidrojen köprüleri yardımıyla kitle halinde durur (Arslan, 1994). Bu pektinler sıcak dolum ve meyve parçacıklarının iri olduğu ürünler için daha uygundur. (Bilişli, 1998). Yaklaşık 880C’de jel yapmaya başlarlar (Şekil 2.4) ve ürünün 900C’nin üzerinde yüksek sıcaklıkta doldurulduğu durumlarda kullanılır (Cemeroglu ve ark, 2003).

Şekil 2.4. HM pektinin yavaş jelleşen ve hızlı jelleşen tiplerinde, jel oluşumu ve soğuma ilişkisi (Anonim, 1984).

Düşük metoksilli (LM) pektinler, düşük şeker konsantrasyonlarında veya şekersiz fakat çok değerlikli katyonlar (Ca2+, Mg2+ gibi) ile daha geniş pH aralığında jel oluştururlar. Bu tip pektinlerin jel oluşturması için şeker gerekli olmamasına rağmen %10-20 oranında şeker kullanımı jöleye arzu edilebilir fiziksel özellikler verir. Sıcaklık, düsük metoksilli pektin jellerinin oluşumunda jelatin jellerinde olduğu gibi önemli bir faktördür (Arslan, 1994). Bunlar 55-65 0C’lerde jel yapmaya başlar (Şekil 2.5). Bu tip pektinler, vakumda pişirilen ve büyük ambalajlara doldurulan ürünler için uygundurlar (Bilişli, 1998; Cemeroğlu ve ark., 2005). Pişirilmiş ürünün belli bir dereceye kadar soğutulmasından sonra ambalajlanması gereken durumlarda kullanılmalıdır (Cemeroğlu ve ark, 2001).

Şekil 2.5. LM pektinin yavaş jelleşen, orta hızda jelleşen ve hızlı jelleşen tiplerinde, jel oluşumu ve soğuma iliskisi (Anonim, 1984)

Reçel, marmelat ve benzeri ürünlerde pektinin kullanım amacı jel oluşturmaktır. YM pektinlerin jel oluşturmaları için şeker oranının en az %60 olması ve pH derecesinin 3,0 civarında bulunması gerekir. Bu tip jele, pektindeki esterleşmiş homogalaktüronik asitten oluşan düz zonlar yan yana gelmekte ve aralarında hidrojen köprüleri oluşturarak yığılmaktadırlar. Bu oluşumu bir arada tutmak için ortam pH’sı galaktüronik asit ünitelerinin karboksil gruplarının dissosiye olmasını engelleyecek sınırlarda olmalıdır. Böylece düz zincirli kısımların birbirlerini elektrostatik olarak itmeleri önlenecek ve bu bölgeler hidrojen bağlarıyla stabil bir yapı oluşturacaktır. Bu oluşum ortamdaki serbest suyun azalmasıyla daha dayanıklı hale gelir. Bunun için çözünür madde (şeker) konsantrasyonu artmalıdır. Ancak bu yapıda pektin moleküllerinin yan yana gelerek oluşturdukları zonlar sınırlıdır. Bu bölgelerin dışında kalan tüylü bölgelerde moleküller birbirleriyle tam örtüşemezler. Bundan dolayı zincirin bu bölgeleri başka pektin moleküllerinin diğer bölgeleriyle aynı şekilde assosiyasyon yaparak üç boyutlu bir yapı ortaya çıkar. Böylece içerisinde şeker şurubunun tutulduğu boşluklar oluşur. Bu yapıya

bir ‘pektin-şeker-asit jeli’ denir. DM pektinlerde ise jel oluşum mekanizması farklıdır. Burada şeker ve asitin rolü daha azdır. Jel oluşumu için Ca+2 ve Mg+2 gibi divalent iyonlara gereksinim vardır. Bu defa molekülün düz esterleşmemiş homogalaktüronik asit segmentleri yan yana gelir. Bu zikzaklı düz yapı hidrojen bağlarıyla bağlanamamasına rağmen divalent iyonlarla güçlü bağlar yapar. Pektin molekülünün düz bölgelerinin bu şekilde divalent iyonlarla bir arada tutulmasına ‘yumurta kutusu yapısı’ adı verilir. Bu yapının oluşumu ortamın su aktivitesine bağlı değildir. Üç boyutlu ağsı bu yapıyı DM pektin ve divalent iyonlar birlikte yaptığı için, özellikle diyabet ürünlerin üretimi için uygundur (Bilişli, 1998; Cemeroğlu ve diğ., 2005).