Üzüm sularının pastörizasyonu ve kontsantresi sırasında hidroksimetilfurfural oluşumu üzerinde bir araştırma

Abstract

Bu çalışmada, üzüm suyunun pastörizasyonu ve konsantresi sırasında HMF oluşumu incelenmiştir. irastörizasyon sıcak lığı ve süresinin etkisi ile konsantre etme sıcaklıkları, konsantrenin Briks derecesinin şıra örnekleri, ve konsantre-- lerdeki etkileri araştırılmıştır. Ayrıca bazı kimyasal özel liklerle HMF ilişkileri de saptanmaya çalışılmıştır. Araştırmada, Harslevelû çeşidi ile karışık üzüm çeşitleri nin şıraları. özdek olarak kullanılmıştır. Çıralar,- 80°C- 85°C sıcaklıklarda 20-30 dakika pastörize edilmiştir. Bi rer grup pastörizasyon 80°0 de 40 ar dakika yapılmıştır. Pastörize şıralar daha sonra 50°C, 60°C, ?0°C, 80°C kon santrasyon sıcaklıklarında % 65 ve % 72 S.Ç.K.M. ye konsantre edilmişlerdir. Elde edilen sonuçlara göre % suda çözünür kuru madde, pH, toplam asitlik, kükürtdioksit, invert şeker ve EMF nice likleri pastörizasyon işleminde uygulanan sıcaklık ve süre değişkenlerinden şıraya göre etkilenmektedirler. HMF, uygulanan pastörizasyon işlemi ile oluşmakta, diğer özellikler ise pastörizasyon sonucunda azalmaktadırlar. pH ve toplam asitlik değerleri pastörizasyonda uygulanan süre ve sıcaklık farkına bağlı olarak değişmemiş, tüm koşullarda çeşitlere Özgü sabit değerler olarak bulunmuştur. Kükürtdioksit ve % suda çözünür kuru madde, uygulanan pastörizasyon sıcaklıkları ve süreden etkilenerek azalmaktadır. Sürenin etkisi sıcaklığa göre daha önemlidir. Dört dalga boyunda soğurma değerlerinin saptanması ile be- lirlenilen renk özelliği üzerinde pastörizasyon etkisi ile fazla bir değişim oluşmamıştır. Bu duruma, şıraya katılan-67- kükürtdioksitin renk açıcı özelliğinin etkili olduğu sanıl maktadır. Uçar asit nicelikleri şıra örneklerine yakın bu lunmuşlardır. Sadece bir örnek kabul edilen sınırları aş mıştır. Invert şeker nicelikleri pastörizasyon sonunda azalmaktadır. Hârslevelû çeşidinde invert şeker nicelikleri pastörizasyon süre ve sıcaklığına bağlı gözükürken, karışık çeşitte aynı durum saptanamamıştır. Oluşan KMF niceliği çeşitlerin pH sı ile ilişkilidir. Düşük pH ya sahip Hârslevelû' de daha yüksek HMF niceliği bulunmuş tur. Pastörize örneklerde azalan invert şeker niceliği ile bununla ters orantılı olarak yükselen HMF nicelikleri arasında ilişki saptanamamıştır. Oluşan HMF niceliği sıcaklık derecesi yükselmesi ve sürenin uzatılması ile artmaktadır. Ancak aynı sıcaklık derecesinde pastörizasyon süresinin iki çeşitte de en uzun olarak uygulanması ile örneklerde saptanan HMF niceliği, kısa sürede işlem görenlerden daha azdır. Bu olayda şekerlerden HMF oluşumu reaksiyonun ileri aşamalarında HMF'nin parçalanmasının etkili olabileceği kabul edi lebilir. Bu nokta gözardı edildiğinde HMF oluşumu ile pastörizasyon sıcaklığı ve süresi arasında düzenli bir ilişki saptanmaktadır. HMF niceliği pastörizasyon sıcaklığının yükselmesi ve uygulanan ısıl işlem süresinin uzaması ile bir noktaya dek artmaktadır. Konsantrelerin toplam asit niceliği konsantrasyon sıcaklığı ve S.Ç.K.M. değişiminden etkilenmekte, ancak düzenli bir değişim izlenmemektedir. Çeşitlere özgü pH ve toplam asit fark ları dışında değerler dar bir aralıkta değişmiştir. Uçar asit niceliği yalnız 80°C ve 85°C de 20 dakika pastö rize edilen örneklerden hazırlanan konsantre örneklerinde-68- kabul edilebilir değerin üzerinde bulunmuştur. Konsantras yondan Önce uzun süre pastörizasyon işlemi gören örneklerde kabul edilebilir uçar asit nicelikleri bulunmuştur. Kükürtdioksit nicelikleri, konsantrasyon sıcaklığının art ması ve Briks'in değişmesi ile düzenli değişimler gösterme mekte ancak ikinci kez uygulanan ısıl işlem etkisi ile genel olarak azalmaktadır. Seyreltilen konsantrelerin içerdiği kükürtdioksit nicelikleri pastörize şıra değerinden azdır, Kükürtdioksit niceliği konsantrelerin içerdiği miktar ola rak hesaplandığında da konsantrede kabul edilebilir niceli ğin hemen hemen yarısı kadardır. İkinci kez ısısal işlem kükürtdioksit niceliğini daha da azaltmıştır. 1 Konsantrelerde dört dalga boyunda okunan soğurma değerleri genellikle pastörize 'örneklerden yüksek değerdedir. Ancak bazı örneklerde soğurmalar pastörizasyonda bulunan değerle aynı veya daha az bulunmuşlardır. Genel olarak konsantrele rin renkleri pastörizelere göre daha koyu olarak kabul edi lebilir. Tüm konsantrelerde, Amerikan standartlarında üzüm suyu rengi belirlenmesinde kullanılan 520 nm ve 430 nm dal ga boylarında saptanan soğurma değerleri yardımı ile bulu nan soğurma oranları ksbul edilebilir niceliktedir. Oysa üzüm suyuna işlenecek üzümlerin yeterli rengini belirleyen 690 nm ve 630 nm dalga boylarındaki soğurma farkları yeter li düzeyin altındadır, örneklerde bulunan kükürtdioksitin renk açıcı etkisi nedeni ile renk esmerleşmesi ve HMF olu şumu arasında açık bir bağlantı kurulması engellenmiştir. Konsantreler farklı HMF nicelikleri içermektedir. Değerler konsantrelerin içerebilmesine izin verilen niceliği aşmamak tadırlar. 80 C de 20 dakika pastörize işlemi uygulanmış ör neklerden hazırlanan konsantrelerde en yüksek HMF nicelik leri saptanmıştır. Daha sonra 85°C de 30 dakika, 80°C de 30 dakika, 80 C de 20 dakika işlem görmüş örnek konsantre leri bunu izlemektedir. En düşük nicelikler ise konsantre-69- etmeden önce 80 C de 40 dakika pastörize olan örneklerde bulunmuştur. Bu duruma uygun olarak, pastörizasyon sıcaklığın dan en uzun süre etkilenen örneklerde, diğerlerinden az, HMF niceliği saptanmıştır. Pastörizasyon sırasında, sıcaklık ve sürenin fazla olduğu örneklere ikinci kez ısıl işlem uygula narak elde edilen konsantrelerde de saptanan EMF niceliği, daha önce yüksek sıcaklıkta kısa sürede pastörize edilen konsantrelerden azdır. Pastörizasyonda olduğu gibi konsan trasyonda da bir noktadan sonra oluşan HMF niceliği artma- maktadır. Bu durumu 80°ü de 40 dakika pastörize edilen ör neklerde diğerlerinden az oluşan HMF niceliği desteklemek tedir. HMF niceliği konsantrasyon sıcaklığının artması ile konsan trelerde düzenli bir çoğalma göstermemektedir. Kimi örnek lerde artma düzenli ise de çoğunlukla bu özellik saptanma- maktadır. Konsantrasyon sırasında örnek sıcaklığının birbi rine yakın değerlerde seyretmesi ve uygulanan sürenin de yük sek sıcaklıkta kısa, düşük sıcaklıkta uzun olmasının yardımı ile dengelenen konsantrasyon sıcaklığı ve süresinin etkisi ile HMF niceliklerinde ılımlı değişimler saptanmıştır. pH ın düşük olması etkisini göstermekte ve Harslevelû'de karışıktan daha yüksek HMF nicelikleri bulunmaktadır. Invert şeker nicelikleri, konsantre etme işleminden etkilen mektedir. Üzüm çeşitlerindeki farklı pH oluşan invert şeker niceliğinde önemli etki göstermemiştir, Konsantrenin içerdiği S.-Ç.K.M. değerlerinin değişimi de invert şeker niceliğini etkileyebilmektedir.

-70- SUMMARY Formation of hydroxymethylfurfural (HMF) during paste and concentration of grape juices have been investigated. The influences of pasteurization temperature and time, and concen tration temperatures and Brix values on compositions grape juices and grape concentrates were investigated. The relations between chemical compositions and HMF were also studied. Juices of Hârslevelû` and a mixed of grape varieties were used as the materials. Juices were pasteurized at80 -85 C for 20 to 30 minutes. One group was pasteurized at 80 C for 40 minutes. The pasteurized samples have been concentrated at 50°^J60°C, 70°C and 80CC to final 65° and 72° Brix. From the results it was concluded that soluble solids, pH, total acidity, sulphur dioxide, invert sugar and HMF were affected by temperature and time of pasteurizations when corn- paired to unpasteurized samples. While HMF was formed during the pasteurization the others were decreased at the end of pasteurization. pH and total acidity were not change with time and temperature used during pasteu rization and in all cases they were found within their variety specifications. Sulphur dioxide and soluble solids were influenced from time and temperature applied during pasteurization and both were decreased. The influence of time was more drastic than the temparature.-71- There were no significant influence of pasteurization on colour which were determined with absorbances measured in four wavelenghts. It was thought that addition of sulphure dioxide had been created this situation. Volatile acid con tents of pasteurized juices were found close to original samp les. In only one sample the amount of sulphur dioxide were higher than the standard accepted values. Amounts of invert sugar were decreased after pasteurization. Although a close relation were seen between invert sugar contens and, temperature and time of pasteuFization, the same situation was not found in samples of mixed varieties. HMF was related to pH values of grape varieties. In Hârslevelû variety which has lower pH values, higher HMF amounts were found. Although invert sugar decreased and HMF increased in pasteurization, any significant correlation could not find between each others. Amount of HMF were increased while the temperature and time were increased However, in both vari eties, HMF amounts of samples which have the longest pasteu rization time were found lower than the samples prepared with shorter pasteurization time. This results bring us to suggest that HMF may be decomposed at the end of its formation during pasteurization. If this reality was not taken in to conside ration it may bu found a relation between HMF formation and pasteurization temperature and time since the amount of HMF were increased to a limited value with increasing temperature and time. Total acidity of concentrated pasteurized grape juices have been influenced from concentration temuerature and final Brix-72- values, but there were no regular change depend on these parameters. Variance range were limited in pH and total acidity- values vhich were only differed according to their variety characteristics. Volatile acid values of the concentrated samples which have been made from grape juices pasteurized at 80 and 85 C for 20 minutes, were gave higher values than the acceptable levels. In other samples which were pasteurized longer gave acceptable levels of volatile acidity. Sulphur dioxide amounts were not chance regularly depend on increasing of concentration temperature and changing of Brix values. However it was generally decreased by this second heat treatment. The sulphur dioxide contents of reconstituted con centrated grape juice was lower than the pasteurized grape juices. Sulphur dioxide content of concentrates were found as approxi mately half of the upper limits. That means that the second heat treatment decreased the sulphur dioxide content. Absorbance s of concentrates at four wavelenghs were found ge nerally higher than that of pasteurized samples. However, in some samples absorbance values were the same or lower than the values found in pasteurized samples. In general it can be accepted that the colours of concentrates were darker than the colours of pasteurized juices. The absorbance ratio which was colculated from absorbance values, obtained at 430 nm and 520 nm, and which was accepted a quality characteristics in U.S.A. dealing standards, were found acceptable. Whereas, dif ferences between absorbance values obtained at 630 nm and 690 nm-73- whichwere determined the colour of grapes which will be used in juice production were below the standard values. Using of suplhur dioxide prevent the explanation of relation between browning and HMF formation in pasteurized and concentrated samples. Different amounts of HMF were found in grape juice concentrates, but non of them were higher than the permitted limits. The highest HMF content was found in the concentrates which were pasteurized at 85 G for 20 minutes. Samples pasteurized at 85°C for 30 minutes, at 80°C for 30 minutes and at 80°C for 20 minutes followed that sample. The lowest values were found in the samples which were pasteurized at 80 G for 40 minutes before concentration. HMF contents were getting higher with increasing of tempera ture and in a limited extend with increasing of beat treatment period. After a definite period lower HMF formation were found in those samples. In conjunction with this situation, less HMF amounts were found in the samples which had been pasteurized more severly. At the same time, HMF amounts of concentrates which were obtained from grape juices pasteurized at higher temperatures and longer times were less than the samples paste urized at higher temperatures but for shorter times. Aslike pasteurized samples, HMF amounts were not increased after a definite point in concentrated samples. This situa tion was suited to results obtained from pasteurized juices at 80 C for 40 minutes which has a lower HMF values than the othe rs.-74- HMF amounts of concentrates have not increased linearly with increasing of concentration` temperatures although* in some samples there were regular increase of HMF. Moderate changes in HMF amount during concentration may be caused by application °f very close heating temperatures, and by using high tempe ratures for shorter times and lower temperatures for longer times. The influence of lower pH values present its influence on HMF amounts and in Harslevelû variety there were found higher HMF amounts than the mixed varieties. Invert sugar amounts were affected from concentration. There were generally a decrease in invert sugar amounts during con centration. Different pH values of grape juice samples did not present any significant effect on invert sugar amounts. Changing of soluble solid contents of juice samples affected invert sugar amounts. PoMn-mWvW Merte**