IŞINLAMANIN YUMURTA BEYAZININ FONKSİYONEL ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ
Mine UYGUN SARIBAY*, Turhan KÖSEOĞLU
TAEK, Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi, Ankara Özet
Işınlama teknolojisi, yumurta ve yumurta ürünlerinde patojen mikroorganizmaları yok ederek hijyenik kaliteyi sağlayan ve birçok ülkede uygulanan teknolojidir. Fırıncılık ürünlerinde köpük oluşturma özelliği nedeniyle kullanılan yumurta akı örnekleri üç farklı dozda (1kGy, 2kGy ve 3kGy) ışınlanarak pH, viskozimetre değerleri, köpük hacmi, köpük yoğunluğu ve köpük stablitesi gibi fizikokimyasal özellikleri ve protein yapısındaki değişmeler Azalan Tam Yansıma Spektroskopisiyle (ATR-FTIR) belirlenmiştir. Işınlama ile köpük hacmi artarken, pH, köpük yoğunluğu, köpük stabilitesi ve viskozimetre değerleri azalmıştır. Işınlama dozlarının proteinlerin ikincil yapılarındaki değişimi gösteren -sarmal ve -düzlemsel tabaka’nın % değerlerine etkisi ise önemsiz bulunmuştur.
Anahtar kelimeler : Işınlama, sıvı yumurta akı, köpük oluşturma özelliği, viskozite, FTIR
EFFECT OF IRRRADIATION ON FUNCTIONAL PROPERTIES OF LIQUID EGG WHITE
Abstract
Irradiation is an effective technology to ensure the hygenic quality by eliminating pathogenic microorganisms. It is applied in many countries. In this study, liquid egg white, which is used in the preparation of bakery products due to foaming properties, was irradiated at three different irradiation doses (1 kGy, 2 kGy ve 3 kGy) and physicochemical properties such as
*Yazışmalardan sorumlu yazar / Corresponding author ; e-posta : m.saribay@gmail.com
Tel: (+90) 312 810 17 37 Faks : (+90) 312 815 43 07
foaming volume, foaming stability, foaming density, viscosity and pH were determined. And also, change in secondary structure of protein was determined by ATR-FTIR. While foaming volume increased with increase of irradiation dose, pH, foaming density, foaming stability and viscosity of liquid egg white decreased. It was determined that effect of irradiation on egg white protein’s secondary structure of % value of -helix and -sheet was insignificant. Keywords : Irradiation, liquid egg white, foaming ability, viscosity, FTIR
GİRİŞ
Işınlama teknolojisi, ısı uygulamadan Salmonella, Escherichia coli, Listeria gibi kabuktan yumurtaya kontamine olmuş patojen mikroorganizmaları yok eden etkili bir prosestir. Soğuk pastörizasyon olarak adlandırılan ışınlama işlemi özellikle yumurta gibi ısıya hassas proteinlere sahip gıdalar için uygun bir teknolojidir. Yapılan çalışmalarda, 3 kGy ışınlama dozunun yumurta ve yumurta ürünlerinin duyusal özelliklerinde önemli bir değişikliğe yol açmadan Salmonella’yı inaktive ettiği bildirilmiştir (1-11). Gıda sektöründe, fırıncılık ürünlerinin üretiminde kullanılan yumurta akının fonksiyonel özellikleri büyük önem taşımaktadır (12). Köpük oluşma kabiliyeti yumurta akı proteinlerinin önemli bir fonksiyonel özelliğidir. Işınlamanın, yumurta akının köpük oluşturma özelliği üzerine etkisi konusunda birbirinden farklı sonuçlar elde edilmiştir. Örneğin, 1-3 kGy arasında uygulanan düşük doz ışınlamanın, yumurta ve ürünlerinde köpük oluşma hacmini arttırdığını belirtirken (13-16) diğer çalışmalarda, ışınlamanın proteinlerde oluşturduğu oksidatif değişimler nedeniyle köpük oluşumunu olumsuz etkilediğini göstermektedir (19, 20). Bu çalışmada üç farklı dozda ışınlanan yumurta akının pH, köpük hacmi, köpük yoğunluğu, köpük stabilitesi, viskozimetre değerleri ve yumurta akı proteinlerinin ikincil yapısındaki değişimler Azalan Tam Yansıma Spektroskopisi (FTIR-ATR) ile incelenmiştir.
MATERYAL VE YÖNTEM Materyal
Bu çalışmada sıvı yumurta akı örnekleri Balıkesir ilimizde bulunan ticari bir işletmeden temin edilmiştir. Kullanılan kimyasallar analitik saflıktadır.
Örnekler 2 kg’lık bidonlar kullanılarak 1, 2 ve 3 kGy dozlarında ışınlanmıştır. Işınlama işlemi, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK), Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi’nde (SANAEM) ticari olarak faaliyet gösteren Gama Işınlama Tesisinde gerçekleştirlmiştir. Bu çalışmada, uygulanan ışınlama dozlarını tespit edebilmek amacıyla Harwell Gammachrome dozimetreleri kullanılmıştır (Harwell, UK).
Yöntem
Köpük hacmi, köpük yoğunluğu ve köpük stabilitesi Min ve ark. 1996 tarafından geliştirilen yönteme göre yapılmıştır. Köpük hacmi; 50 gram yumurta akı mikserde (Beko, robokit 2154) maksimum hızda 3 dakika süre ile karıştırılmış, süre sonunda oluşan kopüğün hacmi ölçülü silindir kullanılarak belirlenmiştir. Köpük stabilitesi; ölçülü silindirde 30 dakika bekletilen köpükten ayrılan sıvı miktarı ml cinsinden ölçülerek belirlenmiştir. Köpük yoğunluğu ise oluşan köpük hacminin, yumurta akına oranı hesaplanarak verilmiştir. Örneklerin pH değeri, pH metre kullanılarak oda sıcaklığına (20-22C) gelen örneklere seyreltme uygulanmadan, viskozimetre değerleri ise + 4C’ye soğutulmuş örneklerde viskozimetre kullanılarak belirlenmiştir. Proteinlerin ikincil yapısındaki değişmeler Azalan Tam Yansıma Spektroskopi (ATR-FTIR) yardımıyla incelenmiştir.
SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Işınlama dozlarına bağlı olarak yumurta akının viskozimetre değerleri Tablo 1’de verilmiştir. Hiç ışınlanmamış kontrol grubunun viskozitesi 5.88 mPa/s iken 3 kGy ışınlanmış örneğin viskozitesi 4.54 mPa/s değerine düştüğü ve istatistiksel olarak önemli olduğu görülmektedir (P <0.01). Pinto ve ark. (2004), 0.5-5 kGy arasında ışınlanan yumurtada yapılan kromatorafik analizde yüksek molekülü proteinlerde çok az degradasyon oluştuğu ancak yumurta akını olşturan en önemli proteinde hiçbir değişikliğe yol açmadığını bildirilmişlerdir. Viskozitedki
azalmaya peptit zincirindeki ayrılmaların neden olabilecği bildirilmektedir (16). Işınlamanın viskozitede azalmaya neden olduğu verilen literatür bilgileri ile uyumludur (16, 19, 20, 23, 28).
Tablo 1. Işınlanmış yumurta akının pH, viskozite, köpük yoğunluğu ve köpük stabilite değerleri Işınlama dozları (kGy) pHe Viskozitee (mPa/s) Köpük Hacmi f (mL) Köpük yoğunluğuf (g/ml) Köpük stabilitesif (ml) 0 8.87a 0.026 5.88a 0.044 369a 9.618 0.136a 0.004 5.6a 1.140 1 8.77b 0.021 4.97b 0.006 411b 8.944 0.122b 0.003 8.2a 0.837 2 8.74bc 0.006 4.63c 0.085 430c 7.906 0.116c 0.002 12.2b 0.837 3 8.80c 0.006 4.54c 0.015 448d 9.747 0.112c 0.002 13.0c 1.000
Aynı sütunda farklı harf taşıyan ortalamalar a-d birbirinden (P <0.01) farklıdır. e viskozite ve pH değerleri n =3,
f köpük hacmi, köpük yoğunluğu ve köpük stanilitesi n=5
Yumurta akı, köpük oluşumunu sağlayan mükemmel bir ajandır. Tablo 1’de ışınlama dozlarına bağlı olarak köpük hacmi, köpük yoğunluğu ve köpük stabilitesi görülmektedir. ışınlama dozlarına bağlı olarak köpük hacmi artarken, köpük yoğunluğu ve köpük stabilitesinin azaldığı görülmektedir.. Işınlanmamış kontrol örneğinde köpük hacmi 369 mL iken 3 kGy ışınlanmış örnekte 448 mL’ye yükseldiği, köpük stabilitesinin de 5.6 mL iken 3 kGy sonunda 13.0 mL’ye yükseldiği görülmektedir. Yapılan çalışmalarda, 1-3 kGy arasında uygulanan düşük doz ışınlamanın, yumurta ve ürünlerinde köpüklenmeyi de içine alan fonksiyonel özelliklerini geliştirdiği (13-16), ayrıca ışınlanmış yumurta akı proteinlerinin, ısıl işlem görmüş yumurta akı proteinlerine göre % 47 daha az sıvı ayrıldığı, viskozitesinin daha stabil olduğu belirtilmiştir (17,18). Ma ve ark (1990), yumurta akı proteinlerindeki ışınlamaya bağlı düşük viskozitesi ve artan yüzey genişliği nedeniyle 2.37 ve 2.98 kGy ışınlama dozlarının köpük oluşumunu artırdığını bildirmişlerdir. Aynı şekilde Yang ve Baldwin (1995), ışınlama sonucunda oluşan viskoziteki azalmanın yüzey geriliminin azaltarak köpük oluşumunu arttırdığını belirtmektedir.
Kontrol ve her üç dozda ışınlanmış örneklerin pH değerleri Tablo 1’de verilmiştir. pH değerlerinin ışınlama dozlarından az da olsa etkilendiği ve bu farkın istatistiksel olarak önemli olduğu belirlenmiştir (P <0.01). Yapılan çalışmalarda ise ışınlamanın, yumurta akının pH değerini etkilemediği belirtilmiştir (11, 16, 19).
Azalan Tam Yansıma Spektroskopisi (ATR-FTIR) yardımıyla ışınlama sonrası proteinlerde meydana gelen yapısal ve konformasyonel değişiklikleri hızlı bir şekilde inceleyebilmek mümkündür. Proteinlerin ikincil yapısı temel olarak -sarmal ve -düzlemsel tabakadan oluşmaktadır. FTIR spektroskopisinde, örneğe gönderilen kızılötesi (infrared) ışının absorbe edilen dalga boyu kızılötesi spektrumunda görülür (25). Her bileşiğin, kızılötesi spektrumda karakteristik bir dizi absorbsiyon bandı bulunur. Amid I bandında -sarmal tipik olarak 1648-1658 cm-1 pik verirken, - düzlemsel tabaka 1620-1640 cm-1 arasında pik verir [26]. Grdadolnik (2002), infrared spektroskopisi, diğer tekniklere göre hidrojen bağlarını ve meydana gelen değişiklikleri tespit etmede başarılı olduğunu dolayısı ile peptit, polipeptit ve protein yapısıında meydana gelen yapısal değişimleri belirlemede önemli rol oynadığnı bildirmiştir. Üç farklı dozda ışınlanmış yumurta akı örneklerinin ATR-FTIR kullanılarak elde edilen spektrumları Şekil 1’de görülmektedir. Bu spektrumlardan elde edilen (Optic Users Software) -sarmal ve -düzlemsel tabaka’nın % değerleri Tablo 2’de verilmiştir. Kontrol ve ışınlanmış yumurta akı örneklerinin -sarmal ve -düzlemsel tabaka % değerleri arasındaki fark istatistik olarak önemsiz bulunmuştur (P<0.01). Hajos ve ark (1990), 1.5 kGy düşük dozda ışınlamanın, yumurta akı proteininin %1’inde agregasyona neden olduğu bildirilmiştir. Clark ve ark (1992), sprey kurutucuda kurutulmuş 2 ve16 kGy dozunda ışınlanmış yumurta akı tozunun, 2 kGy’de -sarmal ve -düzlemsel tabaka değerlerinde değişme olmadığını, 16 kGy’de ise çok az değişmeye neden olduğu bildirilmiştir.
Sonuç olarak, uygulanan ışınlama dozlarının, proteinlerde bir değişikliğe yol açmadan yumurta akının önemli bir foksiyonel özellği olan köpük hacminini arttırdığı, buna karşın; pH, viskozitesinde azalmaya neden olduğu ve köpük stabilitesini olumsuz etkilediği belirlenmiştir.
Tablo 2. Işınlanmış yumurta akının -sarmal ve -düzlemsel tabaka’nın % değerleri (n=4) Işınlama dozları (kGy) -sarmal (%) -düzlemsel tabaka (%) 0 41.231 0.095 43.583 0.195 1 41.867 0.356 44.170 0.631 2 41.487 0.334 43.777 0.200 3 41.118 0.537 44.138 0.283
Şekil 1. Azalan Tam Yansıma Spektroskopisinden alınan spektrumlar
KAYNAKLAR
(1) FDA. 2000. Irradiation in the production, processing and handling of food. In FDA Federal Register, 65 (141): 45280-45282.
(2) Farkas J, Mohacsi-Farkas C. 2011. History and future of food irradiation. Trends Food Sci
Tech, 22, 121-126.
(3) Bakalinov S., Tsvetkova E, Bakalinova T, Tsvetkov T, Kaloyanov N,Grigorova S, Alxiev V. 2008. Caracterization of freeze-dried egg melange long stored after irradiation.
Radiat Phys Chem, 77 (1), 58-63.
(4) Alvarez I, Niemira, BA, Fan, X, Sommers CH. 2006. Food Irradiation Research and
Technology. Sommers CH and Fan X (Ed.), Chaper 12, Blackwell Publishing, First Edition,
USA, 336 p.
(5) Alvarez I., Niemira, BA, Fan, X, Sommers CH. 2006. Inactivation of Salmonella serovars in liquid whole egg by heat follwing irradiation treatments. J. of Food Protect, 69 (9), 2066-2074.
(6) Alvarez I., Niemira, BA, Fan, X, Sommers CH. 2007a. Inactivation of Salmonella
enteriditis and Salmonella seftenberg in liquid whole egg using generally recognised as safe
additives, ionising radiation, and heat. J. of Food Protect, 70(6), 1402-1409.
(7)Alvarez I., Niemira, BA, Fan, X, Sommers CH. 2007b. Modelling the irradiation followed by heat inactivation of Salmonella inoculated in liquid whole egg . J of Food Sci, 72( 5) 145-152.
(8) Serrano LE., Murano EA., Shenoy K, Olson DG, 1997. D values of Salmonella enteritidis isolates and quality attributes of shell eggs and liquid whole eggs treated with irradiation.
Poult Sci,76 (1).
(9) Verde SC, Tenreiro R, Botelho MT. 2004. Sanitation off chicken eggs ionizing radiation by HACCP ve inactivation studies. Radiat Phys Chem, 71 (1-2), 27-31.
(10) Tellez IG, Trejo RM, Sanchez RE, Ceniceros RM, Luna QP, Zazua P, Hargis BM. 1995. Effect of gamma irradiation on commercial eggs experimentally inoculated with Salmonella
serovar Enteritidis. Radiat Phys Chem, 46(4-6):789-792.
(11) Hessam M. Badr 2006. Effect of gamma radiation and cold storage on chemical and organoleptic properties and microbiological status of liquid egg white and yolk. Food Chem, 97, 285-293.
(12) Linden G. and Lorient D. 1999. New Ingredients in Food Processing. Woodhead Publishing, UK, 383 p.
(13) Ma CY, Harwalkar VR, Poste LM. and Sahasrabudhe MR. 1992. Effect of gamma irradiation on the physicochemical and functional properties of frozen liquid egg products. Int
J Food, 26(4), sayfa 247-254.
(14) Ma CY. 1996. Effects of gamma irradiation on physicochemical and functional properties of eggs and egg products. Radiat Phys Chem, 48 (3):375.
(15) Huang S, Herald TJ, Mueller DD. 1997. Effect of electron beam irradiation on physical, physicochemical and functional properties of liquid egg yolk during frozen storage. Poult Sci, 76, 1607-1615.
(16) Song H, Kim B, Choe J, Jung S, Kim K, Kim D, Jo C. 2009. Improvment of foaming ability of egg white product by irradiation and its application. Radiat Phys and Chem, 78 (3), 217-221.
(17) Wong YC, Herald TJ, Hacmeister KA. 1996. Comparision between irradiated and thermally pasteurized liquid egg white on functional, physical and microbiological properties.
Poult Sci, 75, 803-808.
(18) Wong PYY, Kitts DD. 2003. Physicochemical and functional properties of shell eggs following electron beam irradiation. Sci Food Agr, 83 (1), 44-52.
(19) Min BR, Nam KC, Lee, EJ, Ko GY, Trampel DW, Ahn DU. 2005. Effect of ırradiating shell eggs on quality attributes and functional properties of yolk and white. Poult Sci, 84, 1791-1796.
(20) Arvantiyonnaais JI. 2011. Irradiation Of Food Commodities, Techiniques, Apparataus,
Dedection, Legislation, Safety and Consumer Opinion. Academic press in imprint of Elsevier,
First edition, Oxford, UK, 710 p.
(21) Yang, SC, Baldwin RE, 1995. Egg Science and Technology. 4th. Edition, Food Products Presss, New York. . 654p.
(22) Hajos G, Kiss I, Halasz A. 1990. Chemical changes of proteins of irradiated egg-white.
Radiat Phys. Chem. 36(5):639-643.
(23) Pinto P, Riberio R, Cabo Verde S, Lima MG., Dinis M, Santana A, Botelho ML. 2004. Sanitation of chicken eggs by ionizing radiation functional and nutritional assesment. Radiat
Phys Chem, 71, 33-36.
(24) Haris IP, Severcan F. 1999. FTIR spectroscopic characterization of protein structure in aqueous and non aqueous media. J. of Mol. Catal B: Enzimatic,7, 207-221.
(25) Kong J, Yu S. 2007. Fourier Transform Infrared spectroscopy analysis of protein secondary structure. Acta Biochim Biophys Sin,39(8), 549-559.
(26) Gradadolnik J. 2002. A FTIR Investigation of protein conformation. Bulletin of the
Chemists and Technologists of Macedonia. Vol 21, No:1, 23-24.
(27) Clark, DC, Kiss IF, Wilde PJ, Wilson DR. 1992. The effect of irradiation on the funtional propertiesof spray-dried egg white protein. Food Hydrocolloids, 5, 541-548.
(28) Al Bachir M. ve Zeinou R. 2006. Effect of gamma irradiation on some caracteristics of shell eggs and mayonnaise prepared from irradiated eggs. J Food Safety, 26, 348-360.
