Nar suyu konsantresi üretim ve depolama sürecinde antosiyaninlerdeki değişimler
Changes in anthocyanins of pomegranate juice concentrate during production and storage
Yazar: ÖZGE TURFAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ÖZKAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Antosiyanin içeren gıdaların gerek işlenmesi gerekse depolanması süresince meydana gelen renk bozunmaları, monomerik antosiyaninlerin parçalanması ve esmer pigmentlerin oluşumundan kaynaklanmaktadır. Nardan elde edilen ve aralarında nar suyu ve konsantrelerinin de bulunduğu ürünlerin çekici ve stabil kırmızı-viole renkleri tüketiciler için önemli bir kalite kriteridir. Bu çalışmada, durultma ve pastörizasyon işlemlerinin nar suyunun antosiyanin içeriği ve rengi üzerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca, ?23°C, 5°C, 12°C ve 20°C sıcaklıklarda sırasıyla 334, 167, 101 ve 73 gün depolama süresince, nar suyu konsantrelerinin antosiyanin içeriği ve rengindeki değişimler de gözlenmiştir. Nar suyu ve konsantrelerin proses (ısıtma) ve depolama boyunca renklerindeki değişimi belirlemek için kullanılan başlıca renk kriterleri; monomerik antosiyanin miktarı, antosiyanin kompozisyonu, polimerik renk ve reflektans renk değerleridir.Narlar, meyve suyuna iki farklı yöntemle işlenmiştir. Birinci yöntemde, narlar danelenmiş ve preslenmiştir. Diğer yöntemde ise, narlar kabuklarıyla birlikte pilot işletmede paketli preste preslenmiştir. Elde edilen bulanık nar suları ikiye bölünmüştür. Bir kısım nar suyu, sadece jelatin kullanılarak 5°C'de durultulurken (soğuk durultma), geri kalan kısım durultulmamıştır. Hem durultumuş hem de durultulmamış nar suyu örnekleri ikiye bölünmüştür. Bu nar sularının da bir bölümü pastörize edilirken, geri kalan kısmı pastörize edilmemiştir. Nar suyu konsantreleri ise, durultulmuş ve durultulmamış nar sularınından elde edilmiştir.Durultma ve pastörizasyon işlemleri, nar sularının antosiyanin içeriğinde sırasıyla %4-19 ve %8-14 azalmaya neden olmuştur. Siyanidin-3,5-diglukozit (%56) nar sularının başat antosiyaninidir. Nar suyundaki diğer antosiyaninlerin, en yüksekten başlayarak düşüğe doğru sırasıyla: siyanidin-3-glukozit (%25), delfinidin-3,5-diglukozit (%9), delfinidin-3-glukozit (%4), pelargonidin-3,5-diglukozit (%3) ve pelargonidin-3-glukozit (%2) olduğu saptanmıştır. Diğer meyve suları ile ilgili olarak literatürde verilen değerlere kıyasla çok daha fazla polimerik renk değerine sahip olan nar sularının, presleme işleminden hemen sonra polimerik renk oranının %25?29 arasında olduğu saptanmıştır. Durultma ve pastörizasyon işlemleri polimerik renk oluşumunun artmasına neden olmuştur. Nar suyu örneklerinin L* değerindeki artış esmer pigmentlerin uzaklaştığını, h° değerindeki artış ise antosiyanin kaybını göstermektedir.Veriler, nar suyu konsantrelerinin (68°?69°Bx) depolanması boyunca hem monomerik antosiyaninlerin parçalanmasının hem de polimerik renk oluşumunun birinci derece kinetik modelle tanımlanabileceğini göstermiştir. Beklendiği gibi, yüksek depolama sıcaklıkları nar suyu konsantrelerinde gerek antosiyaninlerin parçalanma gerekse de esmer pigment oluşum hızlarını artırmıştır. Örneğin; durultulmamış nar sularından elde edilen konsantrelerde antosiyaninlerin parçalanmasına ilişkin yarılanma süreleri 5°C, 12°C ve 20°C sıcaklıklarda sırasıyla 215, 79 ve 29 gün olarak saptanmıştır. Benzer şekilde, aynı örneklerin polimerik renk oranlarına ilişkin reaksiyon hız sabitleri 5°C, 12°C ve 20°C sıcaklıklarda sırasıyla 0.00115, 0.00276 ve 0.00622 gün?1 olarak saptanmıştır.Reflektans renk ölçüm sonuçları, nar suyu konsantrelerinin ?23°C'de 334 gün depolanması boyunca renklerinin değişmediğini göstermiştir. Buna karşın, 20°C'de depolanan konsantre örneklerinde çok hızlı renk bozunması meydana gelmiştir. Örneğin; durultulmamış nar suyundan elde edilen konsantrelerin 73 gün depolanması sonunda monomerik antosiyanin miktarında %80'in üzerinde kayıp ve polimerik renk oranında ise %60 artış (%38'den %61'e) gözlenmiştir. Durultulmamış nar sularından elde edilen konsantrelerin depolama boyunca hem antosiyanin parçalanma hem de polimerik renk oluşum hızlarının durultulmuş konsantrelere kıyasla daha yavaş olduğu belirlenmiştir. Nar suyu konsantrelerinde, antosiyaninlerin parçalanması ve polimerik renk oluşumu için aktivasyon enerjileri 5°C?20°C sıcaklık aralığında sırasıyla 77?90 kJ mol?1 ve 62?76 kJ mol?1 arasında bulunmuştur.Bu sonuçlar, karakteristik kırmızı-viole rengi korumak için, nar suyu konsantrelerinin dondurularak muhafaza edilmesi gerektiğini göstermiştir. Nar sularının durultulması için soğuk durultma tekniği kullanılmalıdır. Bununla birlikte, jelatinin antosiyaninler üzerine olumsuz etkisi nedeniyle, durultmada kullanılacak jelatin miktarı duyarlı bir şekilde belirlenmelidir.Anahtar Kelimeler: Antosiyaninler, renk, stabilite, nar suyu, nar suyu konsantresi, durultma, pastörizasyon, depolama

Abstract:
During processing and storage, the color deterioration in anthocyanin containing products occurs as a result of both monomeric anthocyanin degradation and brown pigment formation. An attractive and stable violet-red color of pomegranate products including juice and concentrates is the indication of high quality for consumers. This study was conducted to determine the effects of clarification and pasteurization on the anthocyanins and color of pomegranate juice. Moreover, the changes in anthocyanins and color of pomegranate juice concentrates were monitored during storage at ?23°C, 5°C, 12°C and 20°C for 334, 167, 101 and 73 days, respectively. Monomeric anthocyanin contents, anthocyanin composition, polymeric color and reflectance color values were the primary color indices used to determine the color changes in pomegranate juice and concentrates during processing and storage.Pomegranates were processed into juice by two methods. In the first method, pomegranate arils were hand pressed. In the second method, pomegranates with rinds were pressed on a rack and cloth press in the pilot plant. The resulting cloudy juices from each processing method were divided into two parts. Halves were clarified at 5°C using only gelatin (cold clarification). The remaining juices were not clarified. Clarified and non-clarified juices from each treatment were again divided into two parts. Halves were pasteurized. The remaining juices were not pasteurized. Pomegranate juice concentrates were obtained from both clarified and non-clarified juices.Clarification and pasteurization resulted in 4?19% and 8?14% losses in anthocyanin content of pomegranate juices, respectively. Cyanidine-3,5-diglucoside (56%) was the major anthocyanin in pomegranate juice. The other anthocyanins in pomegranate juice were in descending order: Cyanidine-3-glucoside (25%), delphinidine-3,5-diglucoside (9%), delphinidine-3-glucoside (4%), pelargonidine-3,5-diglucoside (3%) and pelargonidine-3-glucoside (2%). Right after pressing, the polymeric color ratio of pomegranate juice was between 25?29%, which was much higher then those cited for other fruit juices in the literature. Clarification and pasteurization resulted in higher levels of the polymeric color. L* and h° values of juice samples increased after clarification, indicating the removal of brown pigments and the loss of anthocyanins, respectively.Analysis of data suggested first-order models for monomeric anthocyanin degradation as well as polymeric color ratio during the storage of pomegranate juice concentrates (68°?69°Bx). As expected, higher storage temperatures increased the rate of anthocyanin degradation and formation of brown color in pomegranate juice concentrates. For example half-life period for anthocyanin degradation in pomegranate juice concentrates obtained from non-clarified juices was 215, 79 and 29 days at 5°, 12° and 20°C, respectively. Similarly, the reaction rate constants for polymeric color ratio in the same samples were 0.00115, 0.00276 and 0.00622 days at 5°, 12° and 20°C, respectively.Results from extensive color measurements revealed that the color of pomegranate juice concentrate stored at ?23°C almost unchanged during 334 days of storage. On the contrary, very fast color deterioration occurred in concentrate samples stored at 20°C. For example, over 80% loss in monomeric anthocyanin content and 60% increase in polymeric color ratio (from 38% to 61%) were observed in concentrates obtained from non-clarified juices after 73 days of storage. The rate of both anthocyanin degradation and polymeric color formation was slower in concentrate samples obtained from non-clarified pomegranate juices during storage, as compared to the concentrates obtained from clarified juice. Activation energies for the degradation of anthocyanins and the formation of polymeric color in pomegranate juice concentrates ranged from 77 to 90 kJ mol?1 and 62 to 76 kJ mol?1 at 5° to 20°C, respectively.These results suggest that pomegranate juice concentrate should be frozen-stored to preserve the characteristic violet-red color. Cold clarification of pomegranate juice was recommended. However, due to the adverse effects on anthocyanins, gelatin should be used with great care during clarification.Key Words: Anthocyanins, color, stability, pomegranates, juice, concentrate, clarification, pasteurization, storage