UV-C ışık uygulamasının taze kesilmiş deveci armutunun dekontaminasyonu ve kalite parametreleri üzerine etkisi

Abstract

Meyve ve sebzeler açısından zengin bir beslenmenin, insanları kanser ve kronik hastalıklara karşı koruduğu ve hastalık riskini azalttığı bilinmektedir. Taze kesilmiş meyveler tüketicilere tüketim kolaylığı, taze benzeri kalite ve çeşitli sağlık yararları ile yüksek duyusal ve besinsel nitelikler sunar. Sağlık yararlarının yanı sıra taze halde tüketim imkanı ve kolaylık sağlaması nedeniyle de son yıllarda popülerleşmektedir. Taze kesilmiş meyvelere uygulanan soyma, çekirdek çıkarma ve kesme gibi mekanik işlemler enzimatik esmerleşme, lezzet bileşenlerinin kaybı, yumuşama ve mikrobiyolojik bozulma gibi biyokimyasal bozulmalara neden olur. Tazeliği korurken, mikrobiyal riski de en aza indirecek yeni teknolojilerin geliştirilmesi, artan talebi karşılamak için önemlidir. Taze kesilmiş ürünlerin kalitesini korumak ve raf ömrünü uzatmak için genellikle modifiye atmosferde ambalajlamayı takip eden bazı kimyasal ön işlemler uygulanır. Kimyasal ön işlemler arasında askorbik asit, sitrik asit ve kalsiyum tuzları kahverengileşme ve yumuşama önleyici maddeler olarak en yaygın olanlarıdır. Modifiye atmosferde ambalajlama uygulaması taze kesilmiş meyvelerin hava bileşimine kıyasla azaltılmış O2 ve yükseltilmiş CO2 altında paketlenmesini içerir. MAA, taze kesilmiş ürünlerde aerobik solunum oranlarını, enzimatik esmerleşmeyi, yumuşamayı ve mikrobiyal büyümeyi azaltır ve böylece raf ömrünü uzatır. Optimum modifiye atmosferler farklı taze ürünler için farklılık gösterir ve genellikle aerobik solunum oranının en aza indirildiği MA olarak alınır. Bu nedenle, taze ürünler için uygun bir MAA tasarımı, optimum MA'nın belirlenebilmesi için O2 ve CO2'den etkilenen solunum hızının ölçülmesini gerektirir. Taze ürünler için optimum MA'ya sahip MAA, ürün tipi, ürün ağırlığı, ürün solunum hızı, gaz konsantrasyonu, depolama sıcaklığı, yüzey alanı ve ambalaj malzemelerinin gaz geçirgenliği gibi çeşitli faktörler göz önünde bulundurularak tasarlanır. Son zamanlarda, taze meyve ve sebzelerde ultraviyole (UV-C) ışınların kullanımı üzerine yapılan araştırmalar, bu teknolojinin, taze ürünlerin raf ömrünü uzatmak için geleneksel ısıl işlem ve kimyasal yöntemlere alternatif olarak önemli bir umut vaat ettiğini göstermiştir. UV-C işleminin etkinliği, UV dozu (J/m2), UV yoğunluğu (W/m2), yüzey özellikleri, başlangıçtaki mikroorganizma yükü ve mikroorganizma türü gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Yüksek verimlilikte üretime olanak sağlayacak koşulların optimize edilmesi, UV-C teknolojisinin ticarileştirilmesi için önemlidir. Bu çalışmanın amacı, taze kesilmiş Deveci armut dilimlerine uygulanan ön işlemler olan esmerleşme/yumuşama önleyici çözeltilere daldırma ve MAA uygulamalarına, UV-C ışınlama uygulamasının optimize edilerek entegre edilmesi ve bu uygulamaların taze kesilmiş armut dilimlerinin raf ömrü ve kalite üzerine etkisinin belirlenmesidir. Bu tez kapsamında, ilk olarak UV-C ışığın armut diliminde penetrasyon derinliği hesaplanmış ve farklı kesitlerdeki dilimler üzerinde ışığın hem enerji penetrasyonunun hem de dokularda etki penetrasyonunun dikkate alınarak şiddete bağlı olarak belirlenmiştir. Daha sonra, meyve dokusundaki esmerleşmenin ve yumuşamanın kontrol edilebilmesi amacıyla taze kesilmiş armuta uygulanacak ön işlem solüsyonu seçilmiştir. Armut meyvesinin en düşük aerobik solunum yaptığı gaz kompozisyonunun tespiti ile optimum MAA koşulları oluşturulmuş ve bu koşullara uygun ambalaj tasarlanarak dilimler ambalajlanmıştır. MA ambalajlama uygulamasının dilimlerin kalite parametreleri üzerine etkileri değerlendirilmiştir. Sonraki aşamada önemli duyusal ve kimyasal kalite kriterlerini olumsuz etkilemeyen, uygulanabilecek maksimum UV-C dozu belirlenmiştir. Yüksek ve düşük doz hızında farklı dozlarda UV-C uygulamasının, petri kutularına ve meyve yüzeyine inoküle edilen patojen mikroorganizmalar Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Penicillium expansum ve Zygosaccharomyces bailii üzerindeki inaktivasyon etkinliğinin belirlenmiş ve kinetik olarak modellenmiştir. Son iş paketinde, taze kesilmiş armutlara ön işlemler, UV-C uygulaması ve MAA sistemi entegre bir şekilde uygulanarak depolama sırasında mikrobiyal, duyusal ve kimyasal kalite üzerine etkileri belirlenmiştir. Armut dilimlerinin ışık geçirgenliğinin ürünün çok ince bir yüzey tabakası ile sınırlı olduğu ve UV-C ışığın belirli derinliklerdeki armut hücrelerinin hem fonksiyonel aktivitesini hem de mikrobiyal hücrelerin canlılığını etkileyebileceği belirlenmiştir. Daha az esmerleşmeye ve sertlik kaybına neden olan %1 sitrik asit + %1 kalsiyum klorür solüsyonu armut dokusundaki enzimatik esmerleşmenin ve yumuşamanın kontrol edilebilmesinde daha etkilidir. Solunum hızını gaz konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak açıklayan en iyi model 'inhibisyonsuz Michaelis-Menten modeli' olmuştur. MAA, %2,1 O2 ve %8,7 CO2'den oluşan denge atmosferi altında solunum hızını azaltmış ve kısa süreli depolama süresi boyunca taze kesilmiş 'Deveci' armut dilimlerinin renk, pH, TSS, TA ve sertlik gibi kalite özelliklerini korumuştur. 5,15 kJ/m2 dk yüksek doz hızı ve 1,30 kJ/m2 dk düşük doz hızında ve 50, 100 ve 150 kJ/m2 UV-C dozları uygulandığında; yüksek doz hızında 50 kJ/m2 UV-C uygulaması, dilimlerde daha az sertlik kaybına ve toplam renk değişimine, daha yüksek L* ve hue açısı değerlerine ve daha düşük a* ve Chroma değerlerine neden olarak dilimlerin kalite parametrelerini daha iyi korumuştur. Besiyeri ortamında iki farklı doz hızında ve 4 farklı mikroorganizma türünün hepsinde mikrobiyal inaktivasyon kinetiğinin modellenmesi sonucu uyumlu bulunan tek model Weibull iken, armut dokusunda tüm mikroorganizmaların Weibull ve Bifazik modellere daha iyi uyum sağladığı görülmüştür. Genel olarak, buzdolabında depolama süresince mikrobiyal yükün artmaması, UV-C uygulaması ve soğuk depolama birlikte uygulandığında gıda güvenliği ve kalitesini korumada etkili bir strateji olduğunu göstermektedir. Meyve dokularının aynı doz uygulansa bile daha uzun süre UV-C ışığına maruz kalması ciddi hücre hasarıyla ilişkilendirilir ve bu da ürünün taze görünümünün hızla azalmasına neden olur. Bu nedenle bu teknolojinin raf ömrünü uzatma etkisi uygulamanın dozuna bağlı olduğu gibi uygulanan dozun şiddetine de bağlıdır. UV-C ve MAA uygulanmasının ayrı ayrı değil, entegre bir şekilde kullanılması armut meyvesinin kalitesinin korunmasını iyileştirmektedir. Ancak bu durum, optimize edilmiş O2/CO2 geçirgenliğine sahip uygun bir MAA filminin gaz konsantrasyonunu ve dolayısıyla ambalaj içindeki meyve solunumunu etkin bir şekilde kontrol etmesi halinde geçerlidir. Taze kesilmiş armutlara ön işlemler, MAA sistemi ve UV-C uygulaması entegre bir şekilde uygulanarak 21 günlük depolama süresi sonunda, 50 kJ/m² UV-C uygulanıp modifiye atmosferde ambalajlamanın (UV50+MAA) mikrobiyal kaliteyi, renk ve sertlik değerlerini, suda çözünen katı içeriğini, titrasyon asitliği miktarını ve pH değerlerini daha iyi korumuştur. UV-C uygulanan dilimlerin PAL enzim aktivitesi, toplam antioksidan kapasite, toplam fenolik madde miktarı ve toplam flavonoid madde miktarı daha yüksektir. Depolama süresi uzaması ile beraber UV-C ışını ve modifiye atmosfer ambalajının birlikte kullanımı dilimlerde gözlenebilecek olumsuz etkileri yavaşlatmakta, mikrobiyal kaliteyi korumakta ve armutların daha uzun süre taze kalmasına yardımcı olarak depolama süresi boyunca kalitenin korunmasına katkıda bulunmaktadır. Bu çalışmalarla, ülkemize özgü olan 'Deveci' armut türünün, yeni bir teknoloji olan UV-C uygulamasının ön işlemler ve MAA sistemine entegre edilip işleme koşulları optimize edilerek literatüre kazandırılmıştır. Böylece 'Deveci' armudundan taze kesilmiş katma değeri yüksek yeni ürünler geliştirilmesine katkı sağlanacaktır. Endüstriyel ölçekte kullanılan sistemlerin etkinliği; tasarımında yapılacak farklı modifikasyonlar ile arttırılabilecek, endüstriyel çaplı ve bilgisayar temelli yeni UV-C reaktörlerinin geliştirilmesine katkı sağlanabilecektir. Taze kesilmiş meyvelerin üretim verimi arttırılacak, depolanması sırasındaki çeşitli problemler giderilecek, ürün kayıpları önlenecek, ürün farklı gıda formülasyonlarına daha kolay entegre edilebilecek ve ürünün kullanımı kolaylaştırılacaktır. Böylece ülkemizde yeni yeni gelişmekte olan taze kesilmiş meyve ve sebze sektöründe, bu ürünlerin endüstriyel olarak işlenebilirliği artacak, israf önlenerek kaliteli alternatif ürünlere işlenebilecektir. Proje kapsamında elde edilen veriler, uluslararası hakemli dergilerde yayınlanacak veya kongrelerde sunulacaktır. Bu çalışmanın benzer çalışmaları tetikleyebileceği ve bilimsel ve endüstriyel kazanımlara katkı sağlayacağı öngörülmektedir.