MEYVE-SEBZE İŞLEME ENDÜSTRİSİNDE KİTOSAN KULLANIMI
Özge Taştan*, Taner Baysal
Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Bornova, İzmir
Gelifl tarihi / Received: 02.12.2012 Düzeltilerek Gelifl tarihi / Received in revised form: 04.02.2013
Kabul tarihi / Accepted: 14.02.2013
Özet
Kitosan, kitinin kısmi deasetilasyonuyla elde edilen, glukozamin ve N-asetil glukozamin kopolimerini içeren, modifiye ve doğal bir karbonhidrat polimeridir. Mikrobiyel bir polisakkarit olan kitosan, meyve-sebze endüstrisinde, bakteriyosidal ve fungisidal özellik göstererek antimikrobiyel madde görevi görmesinin yanı sıra, yenilebilir film oluflturma, meyve sularının asitliğini azaltma, durultma yardımcı maddesi, esmerleflmeyi önleyici ve renk koruyucu olarak da kullanılmaktadır. Doğada bulunan kaynaklardan elde edilebilen bir biyopolimer olan kitosan, canlılara karflı toksik özelliğinin olmaması, biyolojik olarak parçalanabilirliği, biyouyumluluğu, kimyasal ve fiziksel özellikleri bakımından diğer biyopolimerlere göre üstün özellikler göstermesi nedeniyle meyve-sebze endüstrisi için genifl kullanım alanına sahiptir. Bu derlemede, gıda sanayi için henüz yaygın kullanımı bulunmayan kitosanın meyve- sebze iflleme endüstrisindeki kullanım alanları özetlenmifltir.
Anahtar kelimeler: Kitosan, mikrobiyel polisakkarit, meyve-sebze iflleme endüstrisi
CHITOSAN IN THE FRUIT AND VEGETABLE PROCESSING INDUSTRY
Abstract
Chitosan is a modified and natural carbohydrate polymer which is obtained from the partial deacetylation of chitin, and includes the copolymer of glucosamine and N-acetyl glucosamine. Chitosan, which is a microbial polysaccharide, is used as an antimicrobial agent for its bacteriocidal and fungicidal functions. In addition to these properties, it is also used for edible film-forming, reducing the acidity of fruit juices, fining agent, browning inhibitor, and color preservative in the fruit and vegetable industry. Chitosan as a biopolymer can be obtained from many natural sources, has a wide application area in the fruit and vegetable industry due to its non-toxic properties involving living organisms, its biodegradability, biocompatibility, chemical, and physical properties because it shows superior features compared to the other biopolymers. In this review, the use of chitosan, which has not been used as a widespread application in the fruit and vegetable processing industry, will be summarized.
Keywords: Chitosan, microbial polysaccharide, fruit and vegetable processing industry
GİRİŞ
Kitosan, polisakkaritler içerisinde oldukça önemli bir yeri olan ve doğada yaygın olarak bulunan bir biyopolimerdir. ‹lk kez 1859 yılında Rouget tarafından kitinin deriflik potasyum hidroksit çözeltisinde ısıtılması esnasında keflfedilmifltir (1). Kitosan, biyolojik yolla parçalanabilir nitelikte olması ve toksik olmayıflı nedeniyle gelecek vaat eden yenilebilir bir polimerik materyal olarak önem kazanmaktadır (2, 3).Kitin ve kitosan, yapısal olarak selüloza benzeyen ve dünyada selülozdan sonra en çok bulunan biyopolimerlerdir (18). Selüloz, kitin ve kitosanın yapısal farklılığı; selülozun ikinci karbon atomundaki hidroksil (-OH) yerine, kitinde asetamid (-NHCOCH3), kitosanda ise amin (-NH2) grubu bağlı olmasıdır. Kitosanın kitine kıyasla ilgi çekici materyal olma özelliği, ticari olarak elde edilebilirliği ve birçok formda kullanılabilirliğidir. Kitini çözmek için lityum klorür ve dimetilasetamid gibi toksik özellikte olabilen çözgenler kullanılmasına karflın, kitosan seyreltik asetik asit içinde kolayca çözünebilmektedir. Azot içeriği selüloza göre yüksek olan kitosan, özellikle metal bağlayıcı (kelatlama maddesi) olarak büyük avantaj sağlamaktadır (4).Kitosan, kitin türevi doğal bir polisakkarittir. Kitinin yüksek sıcaklıkta, sodyum hidroksit veya potasyum hidroksit içeren heterojen ortamda veya kitin deasetilaz enzimi yardımıyla deasetilasyonu sonucu yapı kitosana [β-(1–4) 2 amino–2-deoksi D-glukoz] dönüflür. Bu yolla farklı oranlarda (% 40 -% 98) deasetillenmifl kitosan elde etmek mümkündür (5, 6).Deasetilasyon derecesine (DD) bağlı olarak kitosandaki azot içeriği % 5-8 arasındadır. Amino gruplarının bulunması, kitosanı kimyasal modifikasyon için uygun hale getirir. Kitosan, asit ortamda amino gruplarının protonasyona uğraması sonucunda suda çözünebilir bir özellik kazanır (7). Kitosanı çözmek için kullanılacak çözeltideki proton konsantrasyonunun, en az kitosanın içerdiği amino (-NH2) gruplarının konsantrasyonu kadar olması gerektiği belirlenmifltir (8). Asit derifliminin azalması ile çözünürlük azalmaktadır. Kitosanın kitin ve selülozdan farklı olarak sahip olduğu amin grubu, çözünme sırasında protonlanır ve bundan dolayı da kitosan pozitif yüklenmifl olur. Bu özellik, kitosanın katyonik bir polisakkarit olduğunu gösterir. Diğer polimerlerin aksine kitosan, pozitif yüklü (zayıf bazik gruplardan dolayı) hidrofilik bir polimerdir. Sahip olduğu bu özelliklerden dolayı, negatif yüklü polimerlerle, makromoleküllerle, polianyonlarla vs. etkileflme yeteneğine sahiptir. Bu özelliklerinin yanında su ve yağ bağlama kapasitesi oldukça fazla olup, çok iyi film oluflturma özelliğine sahiptir (9).Kitosanın özelliklerine etki eden parametreler; deasetilasyon derecesi, molekül ağırlığı, viskozite, çözünürlük ve renk özellikleridir. Düflük deasetilasyon derecesine sahip kitosanın, sadece pH 9.0 ve üzerinde çözünebilir olduğu, buna karflın yüksek deasetilasyon derecesine sahip kitosanın, pH 6.5 ve altında çözünür olduğu, nötral ve alkali pH değerlerinde ise çözünmediği belirlenmifltir. Yüksek deasetilasyon derecesine sahip kitosanlar; glutamik asit, hidroklorik asit, laktik asit ve asetik asit gibi organik ve inorganik asitlerle tuz oluflturarak çözünür. Organik asit çözeltilerinde (pH<6) çözünebilen kitosanın çözünürlüğü; inorganik asit çözeltilerinde sınırlıdır (4, 10, 11).Sıcaklık ve pH’nın kitosanın çözünürlüğü üzerine etkisinin incelendiği bir çalıflmada; nötral pH’da ve gliserol-2-fosfat varlığında elde edilen suda çözünebilir özellikteki kitosanın, pH 7-7.1’de ve oda sıcaklığında stabil olduğu, sıcaklık 40 °C olduğunda ise çözeltinin jel formunu aldığı saptanmıfltır (12).Kitosanın katyonik doğası NH3 (pKa=6,3)’dan ve antimikrobiyel özelliği ise polikatyonik yapısından kaynaklanmaktadır. Bakteri membranının polianyonik doğası, polikatyonik kitosanla elektrostatik etkileflime girmesini sağlar ve bu etkileflim sonucu bakteri hayati fonksiyonlarını yerine getirecek yetiden yoksun hale gelir. Ayrıca DNA ile etkileflime girebiliyor olması da kitosanın antimikrobiyel madde olarak kullanımına olanak sağlamaktadır (13, 14).
KİTOSANIN ANTİMİKROBİYEL MADDE OLARAK KULLANIMI
Kitosanın antimiktobiyel aktivitesinin mekanizması tam olarak bilinmemekle birlikte pozitif yüklü kitosan moleküllerinin negatif yüklü hücre membranına bağlanarak fonksiyonunu bozması; intraselluler içeriğin dıfları sızmasını teflvik etmesi ve aynı zamanda besin elementlerinin hücreye transportunu inhibe etmesi; kelat yapıcı bir madde olarak rol oynayarak iz elementlere bağlanması ve bu suretle mikrobiyel geliflme ile toksin üretimini inhibe etmesi; suyu bağlayarak enzimleri inhibe etmesi; DNA ile bağlanması ve mRNA sentezini engelleyerek üremeyi durdurması gibi çeflitli teoriler ileri sürülmüfltür (3, 15, 16).
Kitosanın antimikrobiyel etkisi; deasetilasyon ve polimerizasyon derecesi, substrat veya her ikisinin kimyasal ve besin bileflimi, çevre koflulları gibi iç faktörlerden etkilenir. Bu anlamda, daha fazla yük yoğunluğu ve daha fazla çözünürlüğü nedeniyle, yüksek oranda deasetile edilmifl kitosanın daha yüksek antimikrobiyel özelliği vardır (17, 18). Deasetilasyon derecesi arttıkça, hücre membranına elektrostatik bağlanma ve geçirgenlik etkisi artarken; kitosanın molekül ağırlığı arttıkça, hücre çekirdeği içine nüfuz azalmaktadır (19).Kitosan, genel olarak %0.1 konsantrasyonda gram pozitif bakteriler üzerinde gram negatif bakterilere göre daha güçlü bakterisidal etki gösterir. Kitosanın minimum inhibisyon konsantrasyonu; bakteri türlerine ve molekül ağırlığına bağlı olarak %0.05 ile %1 arasında değiflmektedir (20). Yapılan bir çalıflmada, kitosanın (Mw=3.104, %75 ve %95 DD) değiflen bir antibakteriyel aktivite gösterdiği belirlenmifltir: Enterobacter aerogenes > Salmonella typhimurium > Staphylococcus aureus > Escherichia coli. %95 DD’ye sahip kitosanın antibakteriyel aktivitesi, %75 DD olan kitosandan daha yüksek bulunmufl ve kitosanın antibakteriyel aktivitesinin temas süresi ile arttığı belirlenmifltir (21).
KİTOSANIN HASAT SONRASI HASTALIKLARI ÖNLEMEDE KULLANIMI
Taze meyve ve sebzeler çok çabuk bozulabilen ve hassas ürünlerdir, bunların hasat sonrası hastalıkları raf ömrü ve depolama sürelerini kısıtlamaktadır. ‹nsan sağlığı üzerine olası olumsuz etkilerinden dolayı sentetik fungisitlerin gelifligüzel kullanımı üzerine endifle artmaktadır. Bu yüzden, hasat sonrası hastalıkların kontrolü için yeni alternatiflere acil talep vardır. Kitosan, doğal yapısı, antimikrobiyel aktivitesi ve bitki dokusu savunma tepkilerini ortaya çıkarması gibi özellikleri nedeniyle, meyve ve sebzeler için ileriye dönük bir alternatif uygulama haline gelmifltir (22).Yapılan bir çalıflmada, kitosan ve oligokitosan uygulamaları ile hem spor çimlenmesinin hem de M. fructicola'nın misel gelifliminin büyük ölçüde inhibe edildiği ve fleftalilerde kahverengi çürümenin kontrolü için doğal fungisit olarak kullanımlarının umut verici olduğu saptanmıfltır (23). Benzer çalıflmada, kitosan (350 kDa) ve oligokitosanın (6 kDa) patojenik küfler üzerindeki inhibisyon etkisi ve armutta çürüme kontrolünde kullanım olanağı arafltırılmıfl, bu uygulamaların Alternaria kikuchiana ve Physalospora piricola misel geliflimini inhibe ettiği ve meyve hasat sonrası hastalıklarını kontrol etmek için sentetik fungisitlere alternatif olarak kullanılabileceği belirlenmifltir (24). Kayısıda meyve çürüğüne neden olan patojen Burkholderia seminalis’e karflı suda ve asitte çözünebilir kitosanın etki mekanizması ve invitro antibakteriyel aktivitesinin arafltırıldığı bir çalıflmada, 1 mg/ml'den daha düflük konsantrasyondaki kitosan uygulamaları zayıf bir antibakteriyel aktivite göstermifl olmasına rağmen, 2 mg/ml asitte çözünebilir kitosanın, B. seminalis'e karflı güçlü bir antibakteriyel aktivite gösterdiği ve sonuç olarak, B. seminalis'in neden olduğu kontaminasyonunun kontrolünde asitte çözünebilir kitosanın potansiyel olarak kullanılabilir olduğu saptanmıfltır (25). Colletotrichum sp’a karflı domates ve üzümlerin kitosan uygulaması ile korunmasının değerlendirildiği bir çalıflmada; enfekte dokulara 5 farklı konsantrasyonda (% 0, 1, 1.5, 2, 2.5) kitosan uygulanmıfl ve lezyon çapları ölçülerek etkili olup olmadığı belirlenmifltir. Kitosanın, 7 günlük inkübasyondan sonra en yüksek üç konsantrasyonda, bu küfün geliflimini önemli ölçüde (P<0.05) inhibe ettiği belirlenmifltir (26). Domateslerde Botrytis cinerea (Pers.) tarafından oluflturulan gri küf üzerine, farklı molekül ağırlıklı (0.5x104, 3.7x104, 5.7x104 ve 2.9x105 g/mol) kitosanların etkinliğini arafltırmak amacıyla yapılan çalıflmada; kitosanın molekül ağırlığı arttıkça, antifungal aktivitesinin arttığı, 2000 ve 4000 mg/L konsantrasyonlarda yaralı dokuya inoküle edilmifl kitosan çözeltilerinin, domateslerde tam bir küf kontrolü sağladığı belirlenmifltir. Ayrıca, kitosan uygulamasının, PPO (polifenol oksidaz) aktivitesini azalttığı, toplam protein ve fenolik bileflikleri arttırdığı saptanmıfltır. Bu bulguların, domates meyvesinde gri küf kontrolünde, kitosanın doğrudan fungitoksik patojene karflı olan antimikrobiyel etkisi ve meyve biyokimyasal savunma tepkilerini ortaya çıkarma etkisi ile ilgili olduğu düflünülmektedir (27).
KİTOSANIN ANTİOKSİDAN AKTİVİTESİ
Portakal suyunun raf ömrünü uzatmak için yapılan bir optimizasyon çalıflmasında; kitosan uygulamasının meyve suyu kalitesi ve besin değerlerine olan etkisi incelenmifl, 1 g/L'den fazla konsantrasyonlarda kitosan kullanımının, portakal suyunda depolama süresi boyunca askorbik asit ve karotenoid içeriğini koruyarak kaliteyi gelifltirdiği saptanmıfltır. Yapılan analizler; kitosanın enzimatik ve enzimatik olmayan esmerleflmeyi azalttığı ve depolama sırasında bozulmayı kontrol etmede kullanıldığı, ayrıca kitosanla zenginlefltirilmifl portakal suyunun kalitesinin önemli ölçüde (P<0.05) arttığı gözlenmifltir (28).Yapılan bir çalıflmada yeni bir gıda koruyucu madde olarak kitosan glukoz kompleksi (CGC) incelenmifltir. Sadece glukoz ya da kitosanın önemli bir antioksidan aktivitesi olmadığı halde, CGC’nin mükemmel bir antioksidan aktivite gösterdiği belirlenmifltir. CGC'nin, gıdalarda bozulmaya neden olan E. coli, Pseudomonas, S.aureus ve Bacillus cereus’a karflı kitosana benzer antimikrobiyel aktivite gösterdiği ve çeflitli gıda formülasyonları için gelecek vaat eden yeni bir koruyucu madde olarak kullanılabileceği bildirilmektedir(29).
KİTOSANIN YENİLEBİLİR FİLMLERDE KULLANIMI
Yenilebilir filmler; basit üretim teknolojisi gerektirmeleri, ucuz olmaları, doğal bilefliklerden elde edilmeleri, fonksiyonel özelliklerindeki çeflitlilik ve biyolojik olarak bozunabilmeleri nedeniyle son yılların dikkat çeken ambalaj materyalleri olarak bilinmektedirler (30). Plastikler gibi geleneksel ambalaj malzemelerinin çevreye olumsuz etkileri ve gıda ürünleri ile ilgili kontaminasyon ile iliflkili artan endifleler, kitosan ve bunun türevleri gibi biyoaktif malzemelerin önemli bir potansiyel kazanmasına sebep olmufltur (31). Kitosan kaplama uygulaması, yarı geçirgen bir bariyer oluflturur ve su kaybını azaltır, gaz değiflimini kontrol eder, böylece, doku sıkılığı sağlanır ve hasat edilmifl sebzelerin mikrobiyel bozulmaları uzun süre engellenmifl olur. Bu durum özellikle meyve ve sebzelerin olgunlafltırılmasının kontrolünde oldukça önemlidir (17, 32). Ayrıca, bu uygulama ile fenolik maddelerin oksidasyonuna neden olan PPO aktivitesi inhibe edilerek enzimatik esmerleflme reaksiyonlarının azaltıldığı ve dolayısıyla gıdaların duyusal özelliklerinin de olumlu yönde etkilendiği belirlenmifltir (3). Nitekim 5 ml/L konsantrasyonunda kitosan içeren yenilebilir kaplama ile kaplanan tüketime hazır havuçlarda depolama süresince (4 °C sıcaklıkta 12 gün) renk kalitesinin korunduğu ve yüzey renginde meydana gelen beyazlaflmanın azaldığı ortaya konmufltur (33).
Krasaekoopt ve ark. (2008) tarafından yapılan çalıflmada, taze dilimlenmifl kavunları kitosan (%0-2, w/w) içeren metilselüloz çözeltisi ile kaplamıfllar ve 10 °C'de 15 gün süreyle depolamıfllardır. Farklı deriflimdeki kaplama çözeltileri içinde mikroorganizmalar üzerinde en yüksek logaritmik azalma, %1.5 (w/w) oranında kitosan içeren kaplama çözeltileri ile sağlanmıfltır. Depolama süresi sonunda bu çözelti ile kaplanmıfl örneklerdeki mezofilik, psikrotrof, laktik asit, toplam koliform bakteri ve maya-küf sayısında sırasıyla 3.3, 3.9, 3.1, 3.8 ve 1.1 log kob/g azalma görülmüfltür. Kavun dilimlerinin raf ömrü 10 °C'de 10 gün artmıfltır (34).Hernandez-Munoz ve ark. (2006) tarafından yapılan bir çalıflmada; çileklere kalsiyum glukonat çözeltisi (%1), kitosan (%1.5) ve %1.5 kitosan+%1 kalsiyum glukonat içeren kaplama uygulamaları yapılmıfltır. 20 °C'de 4 gün depolama sonrasında; %1.5 kitosan kaplama uygulaması ile ağırlık kaybının azaltıldığı ve fungal çürüme belirtisinin olmadığı bulgulanmıfltır (35). Yapılan benzer bir çalıflmada; dilimlenmifl çilekler %1’lik kitosan çözeltisi ile kaplanmıfl, yüksek (%80) ve düflük (%5) oksijen içeren modifiye atmosferde paketlenmifltir. Yüksek oranda oksijen içeren modifiye atmosfer paketleme ve kitosan kaplama uygulamasının kombine edilmesi ile enzimatik kararma kontrol altına alındığından renk üzerinde pozitif bir etki görüldüğü, kitosanın antimikrobiyel aktivitesi nedeniyle mikroorganizma gelifliminin inhibe edilerek ürünün mikrobiyel raf ömrünün arttığı saptanmıfltır (36).Whang ve Gao (2012) tarafından yapılan bir çalıflmada, kitosan esaslı yenilebilir kaplamaların; antioksidanlar, antioksidan enzim sistemi ve çileklerin (Fragaria x aranassa Duch.) hasat sonrası kalitesine etkileri arafltırılmıfl, 20 °C de 5 dakika 0.5, 1 ve 1.5 g/100 ml kitosan çözeltilerine daldırılıp, 5 ve 10 °C de depolanan çileklerin raf ömrünün uzadığı ve çürüme kontrolünün sağlandığı saptanmıfltır. Aynı zamanda, kitosan film ile kaplanan çileklerde; fenolik maddeler, antosiyaninler, flavonoidler ve antioksidan enzim aktivitesi, ifllem görmemifl meyvelere göre daha yüksek düzeylerde bulunmufltur (37).
Vu ve ark. (2011) yaptığı bir çalıflmada, çileklerin raf ömrünü artırmak için modifiye edilmifl kitosana, limonen ve nane ekstraktı ilave edilmifl ve depolama sırasında özellikleri test edilmifltir. Limonen ve tween 80 içeren modifiye kitosan formülasyonlarının, diğer formülasyonlardan (kekik ve mercanköflk ekstraktı içeren) daha iyi özellikler gösterdiği belirlenmifltir (38). Chien ve ark. (2007) tarafından yapılan çalıflmada; farklı konsantrasyonlarda kitosan çözeltileri ile (% 0, 0.5, 1.0 ve 2.0) muamele edilen dilimlenmifl meyveler PVCD ile kaplandıktan sonra 25 °C'de muhafaza edilmifltir. Yapılan analizler sonucunda kitosanın su kaybını geciktirmesi ve duyusal kaliteyi korumasının yanı sıra mikroorganizma geliflimini inhibe ettiği saptanmıfltır (39).Zhang ve ark. (2011)’nın yaptığı bir çalıflmada, düflük molekül ağırlıklı kitosan ile kaplanan turunçgillerin; 25 ˚C'de 14 gün depolamadan sonra, Penicillium digitatum, Penicillium italicum,Botrydiplodia lecanidion ve Botrytis cinerea bozulmalarını önemli ölçüde inhibe ettiği belirlenmifltir. Öte yandan; sertlik, toplam suda çözünebilir kuru madde, titre edilebilir asitlik ve askorbik asit içeriğinin de olumlu yönde etkilendiği bulgulanmıfltır (22). Soğukta saklanan brokolinin mikrobiyolojik ve duyusal kalitesi üzerine kitosan film ile kaplama uygulamasının etkilerinin arafltırıldığı bir çalıflmada; kitosan kaplama uygulamasının, depolama süresi boyunca toplam koliform geliflimini engellediği, kontrol örneklerine göre toplam mezofil ve psikrofil bakteri sayılarında önemli azalmalar olduğu saptanmıfltır. Ayrıca, kitosan uygulaması toplam E.coli sayımı üzerinde de bakterisidal bir etki meydana getirmifl, sararma ve renk açılmalarını (klorofil parçalanması) inhibe etmifltir (17).Hasat sonrası sofralık üzümlerin kalite özelliklerini korumak ve mikrobiyel güvenliğini sağlamak için HPMC (hidroksi propil metil selüloz) ve kitosan (CH) yenilebilir filmlerinin etkinliğinin arafltırıldığı bir çalıflmada; film uygulamaları hem direkt olarak hem de bergamot yağı ile birlefltirilmifl olarak kompozit film fleklinde uygulanmıfltır. Bergamot yağı eklenmifl kitosan kaplamaların; saf CH ve HPMC kaplamalardan daha etkili olduğu, depolama sırasında su kaybını çok iyi bir flekilde kontrol ettiği ve bu yüzden yüksek antimikrobiyel aktivite gösterdiği, ayrıca; renk değiflimini inhibe edip, esmerleflme oranını azalttığı belirlenmifltir (40).
Pranoto ve ark. (2005) sarımsak yağı (100 µL/g kitosan), potasyum sorbat (100 mg/g kitosan) veya nisin (51x103 IU/g kitosan) ilave edilen kitosan filmlerin, E. coli, S. aureus, S. typhimurium, L.monocytogenes ve B. cereus gibi mikroorganizmalara karflı antimikrobiyel aktivitelerini incelemifller; S.aureus, L. monocytogenes ve B. cereus üzerine antimikrobiyel etki gösteren kitosan filmlerden en güçlü antimikrobiyel etkiyi sarımsak yağı içeren kitosan filmlerin gösterdiğini rapor etmifllerdir (41). Yapılan bir çalıflmada; kitosan filmlerin içerisine farklı konsantrasyonlarda çay ağacı esansiyel yağı eklenerek, CH-TTO (kitosan-çay ağacı esansiyel yağı) kompozit filmlerin Listeria monocytogenes ve Penicillium italicum’a karflı antimikrobiyel etkinliği incelenmifltir. TTO:CH oranı 1’den büyük olan kompozit filmler, 3 günlük depolamadan sonra Penicillium’a karflı sınırlı bir antifungal etki göstermifl ayrıca, CH:TTO oranı 1:2 olduğunda bu filmlerin antimikrobiyel özelliklerinin arttığı saptanmıfltır (42).Diğer bir çalıflmada ise, kitosan ve HPMC bazlı filmlere, farklı konsantrasyonlarda bergamot, limon ve çay ağacı esansiyel yağları eklenerek, Listeria monocytogenes, Escherichia coli ve Staphylococcus aureus’a karflı filmlerin antibakteriyal etkinliği 10 °C'de 12 günlük depolama süresince incelenmifltir. HPMC-EO (esansiyel yağ) ve CH-EO kompozit filmler, 3 patojen bakteriye karflı önemli bir antimikrobiyel aktivite göstermifl, tüm film matrisleri içinde en yüksek antimikrobiyel aktiviteyi çay ağacı esansiyel yağı içeren filmlerin gösterdiği saptanmıfltır. Mikrobiyel geliflme için tam bir inhibisyon; E.coli için HPMC-TTO veya CH filmlerde; L.monocyctogenes için HPMC-TTO ve S.aureus için HPMC-BO filmlerde belirlenmifltir (43). Zivanovic ve ark. (2005) yaptıkları bir çalıflmada; anason, fesleğen, kiflnifl, kekik esansiyel yağlarını içeren kitosan filmlerin L. monocytogenes ve E.coli O157:H7’ye karflı antimikrobiyel aktiviteleri belirlenmifltir. Esansiyel yağların, tek bafllarına ve film içerisinde kullanıldıklarında aynı antimikrobiyel aktiviteyi gösterdikleri saptanmıfltır. Ayrıca %1 ve %2 oranında kekik esansiyel yağı içeren kitosan filmlerin L. monocytogenes sayısını sırayla 3, 6 ve 4 logaritmik evre azalttığı bildirilmifltir (44). %0.5, %1, %2 ve %3 (w/w) bergamot esansiyel yağı (BO) içeren kitosan (CH) esaslı kompozit filmlerin (CH-BO) Penicillium italicum’a karflı antifungal etkinliğinin incelendiği bir çalıflmada, bergamot yağı ile birlefltirilen filmlerde su buharı geçirgenliğinde bir azalma görülmüfl, 3:1 oranında BO-CH kullanıldığında, bu azalmanın yaklaflık %50 olduğu saptanmıfltır. Filmlerin antifungal etkinliğinin depolama süresi boyunca azalmasına rağmen, yüksek bergamot yağı konsantrasyonu kullanılarak oluflturulan filmlerde, 20 °C'de 12 gün depolamadan sonra, kontrol grupları ile karflılafltırıldığında 2 logaritmik azalma meydana geldiği belirlenmifltir (45).
KİTOSANIN DURULTMA YARDIMCI MADDESİ OLARAK KULLANIMI
Meyve suyu üretiminde, presten alınan bulanık meyve suları, farklı irilikte meyve dokusu parçacıkları, protein-tanen kompleksleri, çözünmeyen proteinler, aktif enzimler, canlı ve ölü mikroorganizmalar gibi unsurları süspansiyon yapmıfl olarak içerirler. Meyve sularını bulanık gösteren unsurlar esas olarak bunlardır. Durultma aflamalarından biri olan depektinizasyon iflleminde, durultma tanklarına alınan bulanık meyve suyuna pektolitik ve gerekirse amilolitik enzim eklenerek pektin ve niflasta gibi kolloidler parçalanır ve bu kolloidler flok yapabilme özelliği kazanır. Berraklafltırma aflamasında ise, ön deneylerle dozajları saptanmıfl miktarlarda "durultma yardımcı maddeleri" eklenir. Meyve suyu endüstrisinde kullanılan geleneksel durultma yardımcı maddeleri; jelatin, kiselsol, bentonit, PVPP ve aktif kömürdür (2, 46).Kitosan, güçlü pozitif yükler taflıması nedeniyle, meyve suyundaki negatif yüklü kolloidlerle elektrostatik etkileflime girerek, bulanıklığa neden olan bu parçacıkların çökmesini sağlamaktadır. Dolayısıyla kitosan, geleneksel durultma yardımcı maddelerine alternatif olan, etkili bir durultma yardımcı maddesi olarak kullanılabilmektedir (32, 47). Greyfurt ve elma sularında kitosanın ve kitosanla birlikte pektinazın etkili bir durultma yardımcı maddesi olduğu ve 0.8 kg/m3 kitosanın üründeki bulanıklığı tamamen giderebildiği bildirilmifltir (2).
Domingues ve ark.(2011) tarafından yapılan çalıflmada, karides kabuklarından elde edilen kitosanın çarkıfelek meyvesi (maruçya) (passion fruit) suyunu durultmak için doğal ve çevre dostu bir adsorban olduğu belirlenmifltir. Yapılan denemelerde kitosan uygulaması için en iyi durum, santrifügasyon (4000-12000 rpm) ve enzimatik uygulamalar (1 ml/L pektinex 3X L, 50 °C'de 90 dakika) ile karflılafltırılmıfltır. Çalıflmada, viskozite azalıflı açısından enzimatik uygulama ile kitosan uygulamasının aynı düzeyde etki gösterdiği belirlenmifl, santrifüj iflleminden (4000 rpm) sonra pH 6’da 300 ppm kitosan kullanılarak yapılan durultma uygulamasının ise meyve sularını durultmak için en uygun koflul olduğu bildirilmifltir (48).Elma suyunun durultulmasında fungal kaynaklı kitosanın kullanıldığı bir arafltırmada; kitosanın üretimi, Absidia glauca var. paradoaxa IFO4007, 24 °C'de, sıvı ortamda ve karıfltırma hızı 100 ve 200 rpm olacak flekilde gerçeklefltirilmifltir. Sonuç olarak, fungal kaynaklı kitosan ve deniz kabuklularından hazırlanan ticari kitosan ile yapılan durultma uygulamaları sonucunda, elma sularının bulanıklık değerleri 3.038 NTU ve 3.212 NTU olarak ölçülmüfltür. 40 °C'de 0.7 g/L fungal kaynaklı kitosan uygulaması ile maksimum berraklığa ulaflılmıfltır (49).Chatterjee ve ark. (2004)’nın yaptığı bir çalıflmada; karides kabuklarından elde edilmifl, %7 asetik asitle hidrolize edilmifl suda çözünebilir kitosan, meyve sularına %2’lik 5 ml kitosan çözeltisi (100 mg suda çözünebilir kitosan) fleklinde eklenmifl, 90 dakika karıfltırılıp 25 °C'de muhafaza edilmifltir. Elma, üzüm, limon ve portakal suları için, bentonit, jelatin ve kitosan durultma ajanları kullanılmıfl; uygulamalar arasında, meyve sularının titrasyon asitliğine etkileri bakımından önemli bir farkın olmadığı ve kitosanın farklı meyve sularını durultmak için düflük konsantrasyonlarda bile etkili olduğu saptanmıfltır (50).Kitosanın meyve sularının asiditesinin kontrolünde de önemli rol oynadığı bildirilmektedir. Durultma amacıyla kullanılan kitosanın, havuç, elma ve greyfurt sularının titrasyon asitliğinde azalmaya neden olduğu; greyfurt sularına 0.015 g/ml konsantrasyonunda eklenen kitosanın sitrik, tartarik, L-malik, okzalik ve askorbik asit miktarını sırasıyla % 56.6, 41.2, 38.8, 36.8, 6.5 azalttığı
belirlenmifltir (14).
SONUÇ
Geliflen teknoloji ile beraber, meyve sebze endüstrisinde kitosanın kullanım potansiyelinin arttırılması, gelecekte bu konuda yapılacak olan arafltırmaların temel hedefi olmalıdır. Yapılacak çalıflmalarla, gıda sanayinde henüz kullanımı yaygın olmayan kitosanın daha ucuz üretim yöntemlerinin gelifltirilmesi, bu biyopolimerin kullanım alanlarını daha da geniflletecektir.Kitosanın bu flekilde kullanım olanaklarının geniflletilmesiyle, doğada büyük miktarda atık yükü oluflturan deniz kabuklularının önüne geçilmesinin yanı sıra biyopolimer kullanımıyla baflta insan sağlığı olmak üzere herhangi bir yan etki göstermeyen ürünlerin kullanım avantajından da yararlanılmıfl olacaktır. Sonuç olarak; kitosan konusunda yapılan çalıflmalar, kitosanın meyve- sebze iflleme endüstrisinin farklı alanlarında kullanılabilecek, güvenli, etkili ve çok yönlü bir biyopolimer olduğunu göstermektedir.
KAYNAKLAR
1. Yazgan ‹. 2010. Kitosanın kimyasal modifikasyonu. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoteknoloji Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, ‹zmir, Türkiye, 98 s.
2. Cemeroğlu B (ed). 2009. Meyve ve Sebze ‹fllemeTeknolojisi. 1. Cilt. 3. Baskı. Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları No:38, Bizim Grup Basımevi Ankara, Türkiye, 707p.
3. Koç B, Özkan M. 2011. Gıda Endüstrisinde Kitosanın Kullanımı. GIDA, 36 (3): 161-168.
4. Demir A, Seventekin N. 2009. Kitin, Kitosan ve Genel Kullanım Alanları. Teknolojik Arafltırmalar:TTED, 3(2): 92-103.
5. Kurita K. 2001. Controlled functionalization of polysaccharide chitin. Prog Polym Sci, 26: 1921-1971.
6. Kumar MNVR. 2000. A review of chitin and chitosan applications. React & Funct Polym, 46: 1-27.
7. Kurita K. 1998. Chemistry and application of chitin and chitosan. Polym Degr Stability 59:117-120.
8. Rinaudo M, Pavlov G, Desbrieres J. 1999. Influence of acetic acid concentration on the solubilization of chitosan. Polym 40:7029-7032.
9. Gökçe Y. 2008. Kitosan Nanoparçacıklarının Sentezi. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Ankara, Türkiye, s. 3-16.
10. Tarım E. 2011. Kitosan ile sulu çözeltilerden krom uzaklafltırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Isparta, Türkiye, s. 14-16.
11. Uslu B, Arbak S. 2010. Doku Mühendisliğinde Kitozanın Kullanım Alanları. ACU Sağlık BilDerg, 1(3): 128-135.
12. Rinaudo M. 2006. Chitin and chitosan: Properties and applications. Prog Polym Sci, 31: 603-632.
13. Prashanth KVH, Tharanathan RN. 2007. Chitin/ chitosan: modifications and their unlimited application potential-an overview. Trends FoodSci Technol, 18: 117-131.
14. Shaidi F, Arachchi JKV, Jeon YJ. 1999. Food applications of chitin and chitosans. Trends FoodSci Technol, 10: 37-51.
15. Devlieghere F, Vermeulen A, Debevere J. 2004. Chitosan: antimicrobial activity, interactions with food components and applicability as a coating on fruit and vegetables. Food Microbiol, 21: 703-714.
16. Bostan K, Aldemir T, Aydın A. 2007. Kitosan ve antimikrobiyel aktivitesi. Türk MikrobiyolCem Derg, 37(2): 118-127.
17. Moreira MR, Roura SI, Ponce A. 2011. Effectiveness of chitosan edible coatings to improve microbiological and sensory quality of fresh cut broccoli. LWT Food Sci Technol, 44: 2335-2341.
18. Dutta PK, Tripathi S, Mehrotra GK, Dutta J. 2009. Perspectives for chitosan based antimicrobial films in food applications.Food Chem, 114: 1173-1182.
19. Aranaz I, Mengibar M, Harris R, Panos I, Miralles B, Acosta N, Galed G, Heras A. 2009. Functional Characterization of Chitin and Chitosan. Curr Chem Biol., 3: 203-230.
20. Xia W, Liu P, Zhang J, Chen J. 2011. Biological activities of chitosan and chitooligosaccharides. Food Hydrocoll, 25: 170-179.
21. Chung YC, Chen CY. 2008. Antibacterial characteristics and activity of acid-soluble chitosan. Bioresource Technol, 99: 2806-2814.
22. Zhang H, Li R, Liu W. 2011. Effects of Chitin and Its Derivative Chitosan on Postharvest Decay of Fruits: A Review, Int. J. Mol. Sci., 12: 917-934.
23. Yang LY, Zhang JL, Bassett CL, Meng XH. 2012. Difference between chitosan and oligochitosan in growth of Monilinia fructicola and control of brown rot in peach fruit. LWT Food Sci Technol, 46: 254-259.
24. Meng X, Yang L, Kennedy JF, Tian S. 2010. Effects of chitosan and oligochitosan on growth of two fungal pathogens and physiological properties in pear fruit. Carbohyd Polym, 81: 70-75.
25. Lou MM, Zhu B, Muhammad ‹, Li B, Xie GL, Wang YL, Li HY, Sun GC. 2011. Antibacterial activity and mechanism of action of chitosan solutions against apricot fruit rot pathogen Burkholderia seminalis. Carbohyd Res, 34: 1294-1301.
26. Munoz Z, Moret A, Garces S. 2009. Assessment of chitosan for inhibition of Colletotrichum sp. on tomatoes and grapes. Crop Protection, 28: 36-40.
27. Badawy MEI, Rabea EI. 2009. Potential of the biopolymer chitosan with different molecular weights to control postharvest gray mold of tomato fruit. Postharvest Biol Technol, 51: 110-117.
28. Martin-Diana AB, Rico D, Barat JM, Barry- Ryan C. 2009. Orange juices enriched with chitosan: Optimisation for extending the shelf-life. InnovFood Sci Emerg Technol, 10: 590–600.
29. Knatt SR, Chander R, Sharma A. 2008. Chitosan glucose complex – A novel food preservative. Food Chem., 106: 521–528.
30. Ayana B, Turhan KN. 2010. Gıda Ambalajlamasında Antimikrobiyel Madde ‹çeren Yenilebilir Filmler/ Kaplamalar ve Uygulamaları. GIDA, 35(2), 151-158.
31. Aider M. 2010. Chitosan application for active bio-based films production and potential in the food industry: Review. LWT Food Sci Technol, 43: 837-842.
32. Kurt fi, Zorba Ö. 2005. Kitin, Kitosan ve Türevlerinin Gıdalarda Kullanım Olanakları. GIDA, 30(6): 371-378.
33. Sim ADN, Tudela JA, Allende A, Puschmann R, Gil MI. 2009. Edible coatings containing chitosan and moderate modified atmospheres maintain quality and enhance phytochemicals of carrot sticks. Postharvest Biol Technol, 51: 364-370.
34. Krasaekoopt W, Mabumrung J. 2008. Microbiological evaluation of edible coated freshcut cantaloupe. Nat Sci, 42: 552–557.
35. Hernandez-Munoz P, Almenar E, Ocio MJ, Gavara R. 2006. Effect of calcium dips and chitosan coatings on postharvest life of strawberries (Fragaria x ananassa). Postharvest Biol Technol, 39: 247-253.
36. Campaniello D, Bevilacqua A, Sinigaglia M, Corbo MR. 2008. Chitosan: Antimicrobial activity and potential applications for preserving minimally processed strawberries. Food Microbiol, 25: 992-1000.
37. Wang SY, Gao H. 2012. Effect of chitosan-based edible coating on antioxidants, antioxidant enzyme system, and postharvest fruit quality of strawberries (Fragaria x aranassa Duch.). LWT Food SciTechnol, 1-9.
38. Vu KD, Hollingsworth RG, Leroux E, Salmieri S, Lacroix M. 2011. Development of edible bioactive coating based on modified chitosan for increasing the shelf life of strawberries. Food Res Int, 44: 198-203.
39. Chien P, Sheu F, Yang F. 2007. Effects of edible chitosan coating on quality and shelf life of sliced mango fruit. J Food Eng, 78: 225-229.
40. Sánchez-González L, Pastor C, Vargas M, Chiralt A, González-Mart nez C, Cháfer M. 2011. Effect of hydroxypropylmethylcellulose and chitosan coatings with and without bergamot essential oil on quality and safety of cold-stored grapes. Postharvest Biol Technol, 60: 57-63.
41. Pranoto Y, Rakshit SK, Salokhe VM. 2005. Enhancing antimicrobial activity of chitosan films by incorpo-rating garlic oil, potassium sorbate and nisin. LWT Food Sci Technol, 38: 859-865.
42. Sánchez-González L, González-Mart nez C, Chiralt A, Cháfer M. 2010. Physical and antimicrobial properties of chitosan–tea tree essential oil composite films. J Food Eng, 98: 443-452.
43. Sánchez-González L, Cháfer M, Hernández M, Chiralt A, González-Mart nez C. 2011. Antimicrobial activity of polysaccharide films containing essential oils. Food Control, 22: 1302-1310.
44. Zivanovic Z, Chı S, Draughon AF. 2005. Antimicrobial Activity of Chitosan Films Enriched with Essential Oils. J Food Sci, 70 (1): 45-51.
45. Sánchez-González L, Cháfer M, Chiralt A, González-Mart nez C. 2010. Physical properties of edible chitosan films containing bergamot essential oil and their inhibitory action on Penicillium italicum. Carbohyd Polym, 82: 277-283.
46. Cemeroğlu B, Karadeniz F. 2001. Meyve Suyu Üretim Teknolojisi. Gıda Teknolojisi Dergisi Yayın No:25, Ankara, Türkiye, 384p.
47. Muzzarelli RAA, Boudrant J, Meyer D, Manno N, DeMarchis M, Paoletti MG. 2012. Current views on fungal chitin/chitosan, human chitinases, food preservation, glucans, pectins and inulin: A tribute to Henri Braconnot, precursor of the carbohydrate polymers science, on the chitin bicentennial. Carbohyd Polym, 87: 995-1012.
48. Domingues RCC, Junior SBF, Silva RB, Cardoso VL, Reis MHM. 2011. Clarification of passion fruit juice with chitosan: Effects of coagulation process variables and comparison with centrifugation and enzymatic treatments, Process Biochem, 1-30.
49. Rungsardthong V, Wongvuttanakul N, Kongpien N, Chotiwaranon P. 2006. Application of fungal chitosan for clarification of apple juice. ProcessBiochem, 41, 589-593.
50. Chatterjee S, Chatterjee S, Chatterjee BP, Guha AK. 2004. Clarification of fruit juice with chitosan. Process Biochem, 39: 2229-2232.
Özge Taştan*, Taner Baysal
Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Bornova, İzmir
Gelifl tarihi / Received: 02.12.2012 Düzeltilerek Gelifl tarihi / Received in revised form: 04.02.2013
Kabul tarihi / Accepted: 14.02.2013
Özet
Kitosan, kitinin kısmi deasetilasyonuyla elde edilen, glukozamin ve N-asetil glukozamin kopolimerini içeren, modifiye ve doğal bir karbonhidrat polimeridir. Mikrobiyel bir polisakkarit olan kitosan, meyve-sebze endüstrisinde, bakteriyosidal ve fungisidal özellik göstererek antimikrobiyel madde görevi görmesinin yanı sıra, yenilebilir film oluflturma, meyve sularının asitliğini azaltma, durultma yardımcı maddesi, esmerleflmeyi önleyici ve renk koruyucu olarak da kullanılmaktadır. Doğada bulunan kaynaklardan elde edilebilen bir biyopolimer olan kitosan, canlılara karflı toksik özelliğinin olmaması, biyolojik olarak parçalanabilirliği, biyouyumluluğu, kimyasal ve fiziksel özellikleri bakımından diğer biyopolimerlere göre üstün özellikler göstermesi nedeniyle meyve-sebze endüstrisi için genifl kullanım alanına sahiptir. Bu derlemede, gıda sanayi için henüz yaygın kullanımı bulunmayan kitosanın meyve- sebze iflleme endüstrisindeki kullanım alanları özetlenmifltir.
Anahtar kelimeler: Kitosan, mikrobiyel polisakkarit, meyve-sebze iflleme endüstrisi
CHITOSAN IN THE FRUIT AND VEGETABLE PROCESSING INDUSTRY
Abstract
Chitosan is a modified and natural carbohydrate polymer which is obtained from the partial deacetylation of chitin, and includes the copolymer of glucosamine and N-acetyl glucosamine. Chitosan, which is a microbial polysaccharide, is used as an antimicrobial agent for its bacteriocidal and fungicidal functions. In addition to these properties, it is also used for edible film-forming, reducing the acidity of fruit juices, fining agent, browning inhibitor, and color preservative in the fruit and vegetable industry. Chitosan as a biopolymer can be obtained from many natural sources, has a wide application area in the fruit and vegetable industry due to its non-toxic properties involving living organisms, its biodegradability, biocompatibility, chemical, and physical properties because it shows superior features compared to the other biopolymers. In this review, the use of chitosan, which has not been used as a widespread application in the fruit and vegetable processing industry, will be summarized.
Keywords: Chitosan, microbial polysaccharide, fruit and vegetable processing industry
GİRİŞ
Kitosan, polisakkaritler içerisinde oldukça önemli bir yeri olan ve doğada yaygın olarak bulunan bir biyopolimerdir. ‹lk kez 1859 yılında Rouget tarafından kitinin deriflik potasyum hidroksit çözeltisinde ısıtılması esnasında keflfedilmifltir (1). Kitosan, biyolojik yolla parçalanabilir nitelikte olması ve toksik olmayıflı nedeniyle gelecek vaat eden yenilebilir bir polimerik materyal olarak önem kazanmaktadır (2, 3).Kitin ve kitosan, yapısal olarak selüloza benzeyen ve dünyada selülozdan sonra en çok bulunan biyopolimerlerdir (18). Selüloz, kitin ve kitosanın yapısal farklılığı; selülozun ikinci karbon atomundaki hidroksil (-OH) yerine, kitinde asetamid (-NHCOCH3), kitosanda ise amin (-NH2) grubu bağlı olmasıdır. Kitosanın kitine kıyasla ilgi çekici materyal olma özelliği, ticari olarak elde edilebilirliği ve birçok formda kullanılabilirliğidir. Kitini çözmek için lityum klorür ve dimetilasetamid gibi toksik özellikte olabilen çözgenler kullanılmasına karflın, kitosan seyreltik asetik asit içinde kolayca çözünebilmektedir. Azot içeriği selüloza göre yüksek olan kitosan, özellikle metal bağlayıcı (kelatlama maddesi) olarak büyük avantaj sağlamaktadır (4).Kitosan, kitin türevi doğal bir polisakkarittir. Kitinin yüksek sıcaklıkta, sodyum hidroksit veya potasyum hidroksit içeren heterojen ortamda veya kitin deasetilaz enzimi yardımıyla deasetilasyonu sonucu yapı kitosana [β-(1–4) 2 amino–2-deoksi D-glukoz] dönüflür. Bu yolla farklı oranlarda (% 40 -% 98) deasetillenmifl kitosan elde etmek mümkündür (5, 6).Deasetilasyon derecesine (DD) bağlı olarak kitosandaki azot içeriği % 5-8 arasındadır. Amino gruplarının bulunması, kitosanı kimyasal modifikasyon için uygun hale getirir. Kitosan, asit ortamda amino gruplarının protonasyona uğraması sonucunda suda çözünebilir bir özellik kazanır (7). Kitosanı çözmek için kullanılacak çözeltideki proton konsantrasyonunun, en az kitosanın içerdiği amino (-NH2) gruplarının konsantrasyonu kadar olması gerektiği belirlenmifltir (8). Asit derifliminin azalması ile çözünürlük azalmaktadır. Kitosanın kitin ve selülozdan farklı olarak sahip olduğu amin grubu, çözünme sırasında protonlanır ve bundan dolayı da kitosan pozitif yüklenmifl olur. Bu özellik, kitosanın katyonik bir polisakkarit olduğunu gösterir. Diğer polimerlerin aksine kitosan, pozitif yüklü (zayıf bazik gruplardan dolayı) hidrofilik bir polimerdir. Sahip olduğu bu özelliklerden dolayı, negatif yüklü polimerlerle, makromoleküllerle, polianyonlarla vs. etkileflme yeteneğine sahiptir. Bu özelliklerinin yanında su ve yağ bağlama kapasitesi oldukça fazla olup, çok iyi film oluflturma özelliğine sahiptir (9).Kitosanın özelliklerine etki eden parametreler; deasetilasyon derecesi, molekül ağırlığı, viskozite, çözünürlük ve renk özellikleridir. Düflük deasetilasyon derecesine sahip kitosanın, sadece pH 9.0 ve üzerinde çözünebilir olduğu, buna karflın yüksek deasetilasyon derecesine sahip kitosanın, pH 6.5 ve altında çözünür olduğu, nötral ve alkali pH değerlerinde ise çözünmediği belirlenmifltir. Yüksek deasetilasyon derecesine sahip kitosanlar; glutamik asit, hidroklorik asit, laktik asit ve asetik asit gibi organik ve inorganik asitlerle tuz oluflturarak çözünür. Organik asit çözeltilerinde (pH<6) çözünebilen kitosanın çözünürlüğü; inorganik asit çözeltilerinde sınırlıdır (4, 10, 11).Sıcaklık ve pH’nın kitosanın çözünürlüğü üzerine etkisinin incelendiği bir çalıflmada; nötral pH’da ve gliserol-2-fosfat varlığında elde edilen suda çözünebilir özellikteki kitosanın, pH 7-7.1’de ve oda sıcaklığında stabil olduğu, sıcaklık 40 °C olduğunda ise çözeltinin jel formunu aldığı saptanmıfltır (12).Kitosanın katyonik doğası NH3 (pKa=6,3)’dan ve antimikrobiyel özelliği ise polikatyonik yapısından kaynaklanmaktadır. Bakteri membranının polianyonik doğası, polikatyonik kitosanla elektrostatik etkileflime girmesini sağlar ve bu etkileflim sonucu bakteri hayati fonksiyonlarını yerine getirecek yetiden yoksun hale gelir. Ayrıca DNA ile etkileflime girebiliyor olması da kitosanın antimikrobiyel madde olarak kullanımına olanak sağlamaktadır (13, 14).
KİTOSANIN ANTİMİKROBİYEL MADDE OLARAK KULLANIMI
Kitosanın antimiktobiyel aktivitesinin mekanizması tam olarak bilinmemekle birlikte pozitif yüklü kitosan moleküllerinin negatif yüklü hücre membranına bağlanarak fonksiyonunu bozması; intraselluler içeriğin dıfları sızmasını teflvik etmesi ve aynı zamanda besin elementlerinin hücreye transportunu inhibe etmesi; kelat yapıcı bir madde olarak rol oynayarak iz elementlere bağlanması ve bu suretle mikrobiyel geliflme ile toksin üretimini inhibe etmesi; suyu bağlayarak enzimleri inhibe etmesi; DNA ile bağlanması ve mRNA sentezini engelleyerek üremeyi durdurması gibi çeflitli teoriler ileri sürülmüfltür (3, 15, 16).
Kitosanın antimikrobiyel etkisi; deasetilasyon ve polimerizasyon derecesi, substrat veya her ikisinin kimyasal ve besin bileflimi, çevre koflulları gibi iç faktörlerden etkilenir. Bu anlamda, daha fazla yük yoğunluğu ve daha fazla çözünürlüğü nedeniyle, yüksek oranda deasetile edilmifl kitosanın daha yüksek antimikrobiyel özelliği vardır (17, 18). Deasetilasyon derecesi arttıkça, hücre membranına elektrostatik bağlanma ve geçirgenlik etkisi artarken; kitosanın molekül ağırlığı arttıkça, hücre çekirdeği içine nüfuz azalmaktadır (19).Kitosan, genel olarak %0.1 konsantrasyonda gram pozitif bakteriler üzerinde gram negatif bakterilere göre daha güçlü bakterisidal etki gösterir. Kitosanın minimum inhibisyon konsantrasyonu; bakteri türlerine ve molekül ağırlığına bağlı olarak %0.05 ile %1 arasında değiflmektedir (20). Yapılan bir çalıflmada, kitosanın (Mw=3.104, %75 ve %95 DD) değiflen bir antibakteriyel aktivite gösterdiği belirlenmifltir: Enterobacter aerogenes > Salmonella typhimurium > Staphylococcus aureus > Escherichia coli. %95 DD’ye sahip kitosanın antibakteriyel aktivitesi, %75 DD olan kitosandan daha yüksek bulunmufl ve kitosanın antibakteriyel aktivitesinin temas süresi ile arttığı belirlenmifltir (21).
KİTOSANIN HASAT SONRASI HASTALIKLARI ÖNLEMEDE KULLANIMI
Taze meyve ve sebzeler çok çabuk bozulabilen ve hassas ürünlerdir, bunların hasat sonrası hastalıkları raf ömrü ve depolama sürelerini kısıtlamaktadır. ‹nsan sağlığı üzerine olası olumsuz etkilerinden dolayı sentetik fungisitlerin gelifligüzel kullanımı üzerine endifle artmaktadır. Bu yüzden, hasat sonrası hastalıkların kontrolü için yeni alternatiflere acil talep vardır. Kitosan, doğal yapısı, antimikrobiyel aktivitesi ve bitki dokusu savunma tepkilerini ortaya çıkarması gibi özellikleri nedeniyle, meyve ve sebzeler için ileriye dönük bir alternatif uygulama haline gelmifltir (22).Yapılan bir çalıflmada, kitosan ve oligokitosan uygulamaları ile hem spor çimlenmesinin hem de M. fructicola'nın misel gelifliminin büyük ölçüde inhibe edildiği ve fleftalilerde kahverengi çürümenin kontrolü için doğal fungisit olarak kullanımlarının umut verici olduğu saptanmıfltır (23). Benzer çalıflmada, kitosan (350 kDa) ve oligokitosanın (6 kDa) patojenik küfler üzerindeki inhibisyon etkisi ve armutta çürüme kontrolünde kullanım olanağı arafltırılmıfl, bu uygulamaların Alternaria kikuchiana ve Physalospora piricola misel geliflimini inhibe ettiği ve meyve hasat sonrası hastalıklarını kontrol etmek için sentetik fungisitlere alternatif olarak kullanılabileceği belirlenmifltir (24). Kayısıda meyve çürüğüne neden olan patojen Burkholderia seminalis’e karflı suda ve asitte çözünebilir kitosanın etki mekanizması ve invitro antibakteriyel aktivitesinin arafltırıldığı bir çalıflmada, 1 mg/ml'den daha düflük konsantrasyondaki kitosan uygulamaları zayıf bir antibakteriyel aktivite göstermifl olmasına rağmen, 2 mg/ml asitte çözünebilir kitosanın, B. seminalis'e karflı güçlü bir antibakteriyel aktivite gösterdiği ve sonuç olarak, B. seminalis'in neden olduğu kontaminasyonunun kontrolünde asitte çözünebilir kitosanın potansiyel olarak kullanılabilir olduğu saptanmıfltır (25). Colletotrichum sp’a karflı domates ve üzümlerin kitosan uygulaması ile korunmasının değerlendirildiği bir çalıflmada; enfekte dokulara 5 farklı konsantrasyonda (% 0, 1, 1.5, 2, 2.5) kitosan uygulanmıfl ve lezyon çapları ölçülerek etkili olup olmadığı belirlenmifltir. Kitosanın, 7 günlük inkübasyondan sonra en yüksek üç konsantrasyonda, bu küfün geliflimini önemli ölçüde (P<0.05) inhibe ettiği belirlenmifltir (26). Domateslerde Botrytis cinerea (Pers.) tarafından oluflturulan gri küf üzerine, farklı molekül ağırlıklı (0.5x104, 3.7x104, 5.7x104 ve 2.9x105 g/mol) kitosanların etkinliğini arafltırmak amacıyla yapılan çalıflmada; kitosanın molekül ağırlığı arttıkça, antifungal aktivitesinin arttığı, 2000 ve 4000 mg/L konsantrasyonlarda yaralı dokuya inoküle edilmifl kitosan çözeltilerinin, domateslerde tam bir küf kontrolü sağladığı belirlenmifltir. Ayrıca, kitosan uygulamasının, PPO (polifenol oksidaz) aktivitesini azalttığı, toplam protein ve fenolik bileflikleri arttırdığı saptanmıfltır. Bu bulguların, domates meyvesinde gri küf kontrolünde, kitosanın doğrudan fungitoksik patojene karflı olan antimikrobiyel etkisi ve meyve biyokimyasal savunma tepkilerini ortaya çıkarma etkisi ile ilgili olduğu düflünülmektedir (27).
KİTOSANIN ANTİOKSİDAN AKTİVİTESİ
Portakal suyunun raf ömrünü uzatmak için yapılan bir optimizasyon çalıflmasında; kitosan uygulamasının meyve suyu kalitesi ve besin değerlerine olan etkisi incelenmifl, 1 g/L'den fazla konsantrasyonlarda kitosan kullanımının, portakal suyunda depolama süresi boyunca askorbik asit ve karotenoid içeriğini koruyarak kaliteyi gelifltirdiği saptanmıfltır. Yapılan analizler; kitosanın enzimatik ve enzimatik olmayan esmerleflmeyi azalttığı ve depolama sırasında bozulmayı kontrol etmede kullanıldığı, ayrıca kitosanla zenginlefltirilmifl portakal suyunun kalitesinin önemli ölçüde (P<0.05) arttığı gözlenmifltir (28).Yapılan bir çalıflmada yeni bir gıda koruyucu madde olarak kitosan glukoz kompleksi (CGC) incelenmifltir. Sadece glukoz ya da kitosanın önemli bir antioksidan aktivitesi olmadığı halde, CGC’nin mükemmel bir antioksidan aktivite gösterdiği belirlenmifltir. CGC'nin, gıdalarda bozulmaya neden olan E. coli, Pseudomonas, S.aureus ve Bacillus cereus’a karflı kitosana benzer antimikrobiyel aktivite gösterdiği ve çeflitli gıda formülasyonları için gelecek vaat eden yeni bir koruyucu madde olarak kullanılabileceği bildirilmektedir(29).
KİTOSANIN YENİLEBİLİR FİLMLERDE KULLANIMI
Yenilebilir filmler; basit üretim teknolojisi gerektirmeleri, ucuz olmaları, doğal bilefliklerden elde edilmeleri, fonksiyonel özelliklerindeki çeflitlilik ve biyolojik olarak bozunabilmeleri nedeniyle son yılların dikkat çeken ambalaj materyalleri olarak bilinmektedirler (30). Plastikler gibi geleneksel ambalaj malzemelerinin çevreye olumsuz etkileri ve gıda ürünleri ile ilgili kontaminasyon ile iliflkili artan endifleler, kitosan ve bunun türevleri gibi biyoaktif malzemelerin önemli bir potansiyel kazanmasına sebep olmufltur (31). Kitosan kaplama uygulaması, yarı geçirgen bir bariyer oluflturur ve su kaybını azaltır, gaz değiflimini kontrol eder, böylece, doku sıkılığı sağlanır ve hasat edilmifl sebzelerin mikrobiyel bozulmaları uzun süre engellenmifl olur. Bu durum özellikle meyve ve sebzelerin olgunlafltırılmasının kontrolünde oldukça önemlidir (17, 32). Ayrıca, bu uygulama ile fenolik maddelerin oksidasyonuna neden olan PPO aktivitesi inhibe edilerek enzimatik esmerleflme reaksiyonlarının azaltıldığı ve dolayısıyla gıdaların duyusal özelliklerinin de olumlu yönde etkilendiği belirlenmifltir (3). Nitekim 5 ml/L konsantrasyonunda kitosan içeren yenilebilir kaplama ile kaplanan tüketime hazır havuçlarda depolama süresince (4 °C sıcaklıkta 12 gün) renk kalitesinin korunduğu ve yüzey renginde meydana gelen beyazlaflmanın azaldığı ortaya konmufltur (33).
Krasaekoopt ve ark. (2008) tarafından yapılan çalıflmada, taze dilimlenmifl kavunları kitosan (%0-2, w/w) içeren metilselüloz çözeltisi ile kaplamıfllar ve 10 °C'de 15 gün süreyle depolamıfllardır. Farklı deriflimdeki kaplama çözeltileri içinde mikroorganizmalar üzerinde en yüksek logaritmik azalma, %1.5 (w/w) oranında kitosan içeren kaplama çözeltileri ile sağlanmıfltır. Depolama süresi sonunda bu çözelti ile kaplanmıfl örneklerdeki mezofilik, psikrotrof, laktik asit, toplam koliform bakteri ve maya-küf sayısında sırasıyla 3.3, 3.9, 3.1, 3.8 ve 1.1 log kob/g azalma görülmüfltür. Kavun dilimlerinin raf ömrü 10 °C'de 10 gün artmıfltır (34).Hernandez-Munoz ve ark. (2006) tarafından yapılan bir çalıflmada; çileklere kalsiyum glukonat çözeltisi (%1), kitosan (%1.5) ve %1.5 kitosan+%1 kalsiyum glukonat içeren kaplama uygulamaları yapılmıfltır. 20 °C'de 4 gün depolama sonrasında; %1.5 kitosan kaplama uygulaması ile ağırlık kaybının azaltıldığı ve fungal çürüme belirtisinin olmadığı bulgulanmıfltır (35). Yapılan benzer bir çalıflmada; dilimlenmifl çilekler %1’lik kitosan çözeltisi ile kaplanmıfl, yüksek (%80) ve düflük (%5) oksijen içeren modifiye atmosferde paketlenmifltir. Yüksek oranda oksijen içeren modifiye atmosfer paketleme ve kitosan kaplama uygulamasının kombine edilmesi ile enzimatik kararma kontrol altına alındığından renk üzerinde pozitif bir etki görüldüğü, kitosanın antimikrobiyel aktivitesi nedeniyle mikroorganizma gelifliminin inhibe edilerek ürünün mikrobiyel raf ömrünün arttığı saptanmıfltır (36).Whang ve Gao (2012) tarafından yapılan bir çalıflmada, kitosan esaslı yenilebilir kaplamaların; antioksidanlar, antioksidan enzim sistemi ve çileklerin (Fragaria x aranassa Duch.) hasat sonrası kalitesine etkileri arafltırılmıfl, 20 °C de 5 dakika 0.5, 1 ve 1.5 g/100 ml kitosan çözeltilerine daldırılıp, 5 ve 10 °C de depolanan çileklerin raf ömrünün uzadığı ve çürüme kontrolünün sağlandığı saptanmıfltır. Aynı zamanda, kitosan film ile kaplanan çileklerde; fenolik maddeler, antosiyaninler, flavonoidler ve antioksidan enzim aktivitesi, ifllem görmemifl meyvelere göre daha yüksek düzeylerde bulunmufltur (37).
Vu ve ark. (2011) yaptığı bir çalıflmada, çileklerin raf ömrünü artırmak için modifiye edilmifl kitosana, limonen ve nane ekstraktı ilave edilmifl ve depolama sırasında özellikleri test edilmifltir. Limonen ve tween 80 içeren modifiye kitosan formülasyonlarının, diğer formülasyonlardan (kekik ve mercanköflk ekstraktı içeren) daha iyi özellikler gösterdiği belirlenmifltir (38). Chien ve ark. (2007) tarafından yapılan çalıflmada; farklı konsantrasyonlarda kitosan çözeltileri ile (% 0, 0.5, 1.0 ve 2.0) muamele edilen dilimlenmifl meyveler PVCD ile kaplandıktan sonra 25 °C'de muhafaza edilmifltir. Yapılan analizler sonucunda kitosanın su kaybını geciktirmesi ve duyusal kaliteyi korumasının yanı sıra mikroorganizma geliflimini inhibe ettiği saptanmıfltır (39).Zhang ve ark. (2011)’nın yaptığı bir çalıflmada, düflük molekül ağırlıklı kitosan ile kaplanan turunçgillerin; 25 ˚C'de 14 gün depolamadan sonra, Penicillium digitatum, Penicillium italicum,Botrydiplodia lecanidion ve Botrytis cinerea bozulmalarını önemli ölçüde inhibe ettiği belirlenmifltir. Öte yandan; sertlik, toplam suda çözünebilir kuru madde, titre edilebilir asitlik ve askorbik asit içeriğinin de olumlu yönde etkilendiği bulgulanmıfltır (22). Soğukta saklanan brokolinin mikrobiyolojik ve duyusal kalitesi üzerine kitosan film ile kaplama uygulamasının etkilerinin arafltırıldığı bir çalıflmada; kitosan kaplama uygulamasının, depolama süresi boyunca toplam koliform geliflimini engellediği, kontrol örneklerine göre toplam mezofil ve psikrofil bakteri sayılarında önemli azalmalar olduğu saptanmıfltır. Ayrıca, kitosan uygulaması toplam E.coli sayımı üzerinde de bakterisidal bir etki meydana getirmifl, sararma ve renk açılmalarını (klorofil parçalanması) inhibe etmifltir (17).Hasat sonrası sofralık üzümlerin kalite özelliklerini korumak ve mikrobiyel güvenliğini sağlamak için HPMC (hidroksi propil metil selüloz) ve kitosan (CH) yenilebilir filmlerinin etkinliğinin arafltırıldığı bir çalıflmada; film uygulamaları hem direkt olarak hem de bergamot yağı ile birlefltirilmifl olarak kompozit film fleklinde uygulanmıfltır. Bergamot yağı eklenmifl kitosan kaplamaların; saf CH ve HPMC kaplamalardan daha etkili olduğu, depolama sırasında su kaybını çok iyi bir flekilde kontrol ettiği ve bu yüzden yüksek antimikrobiyel aktivite gösterdiği, ayrıca; renk değiflimini inhibe edip, esmerleflme oranını azalttığı belirlenmifltir (40).
Pranoto ve ark. (2005) sarımsak yağı (100 µL/g kitosan), potasyum sorbat (100 mg/g kitosan) veya nisin (51x103 IU/g kitosan) ilave edilen kitosan filmlerin, E. coli, S. aureus, S. typhimurium, L.monocytogenes ve B. cereus gibi mikroorganizmalara karflı antimikrobiyel aktivitelerini incelemifller; S.aureus, L. monocytogenes ve B. cereus üzerine antimikrobiyel etki gösteren kitosan filmlerden en güçlü antimikrobiyel etkiyi sarımsak yağı içeren kitosan filmlerin gösterdiğini rapor etmifllerdir (41). Yapılan bir çalıflmada; kitosan filmlerin içerisine farklı konsantrasyonlarda çay ağacı esansiyel yağı eklenerek, CH-TTO (kitosan-çay ağacı esansiyel yağı) kompozit filmlerin Listeria monocytogenes ve Penicillium italicum’a karflı antimikrobiyel etkinliği incelenmifltir. TTO:CH oranı 1’den büyük olan kompozit filmler, 3 günlük depolamadan sonra Penicillium’a karflı sınırlı bir antifungal etki göstermifl ayrıca, CH:TTO oranı 1:2 olduğunda bu filmlerin antimikrobiyel özelliklerinin arttığı saptanmıfltır (42).Diğer bir çalıflmada ise, kitosan ve HPMC bazlı filmlere, farklı konsantrasyonlarda bergamot, limon ve çay ağacı esansiyel yağları eklenerek, Listeria monocytogenes, Escherichia coli ve Staphylococcus aureus’a karflı filmlerin antibakteriyal etkinliği 10 °C'de 12 günlük depolama süresince incelenmifltir. HPMC-EO (esansiyel yağ) ve CH-EO kompozit filmler, 3 patojen bakteriye karflı önemli bir antimikrobiyel aktivite göstermifl, tüm film matrisleri içinde en yüksek antimikrobiyel aktiviteyi çay ağacı esansiyel yağı içeren filmlerin gösterdiği saptanmıfltır. Mikrobiyel geliflme için tam bir inhibisyon; E.coli için HPMC-TTO veya CH filmlerde; L.monocyctogenes için HPMC-TTO ve S.aureus için HPMC-BO filmlerde belirlenmifltir (43). Zivanovic ve ark. (2005) yaptıkları bir çalıflmada; anason, fesleğen, kiflnifl, kekik esansiyel yağlarını içeren kitosan filmlerin L. monocytogenes ve E.coli O157:H7’ye karflı antimikrobiyel aktiviteleri belirlenmifltir. Esansiyel yağların, tek bafllarına ve film içerisinde kullanıldıklarında aynı antimikrobiyel aktiviteyi gösterdikleri saptanmıfltır. Ayrıca %1 ve %2 oranında kekik esansiyel yağı içeren kitosan filmlerin L. monocytogenes sayısını sırayla 3, 6 ve 4 logaritmik evre azalttığı bildirilmifltir (44). %0.5, %1, %2 ve %3 (w/w) bergamot esansiyel yağı (BO) içeren kitosan (CH) esaslı kompozit filmlerin (CH-BO) Penicillium italicum’a karflı antifungal etkinliğinin incelendiği bir çalıflmada, bergamot yağı ile birlefltirilen filmlerde su buharı geçirgenliğinde bir azalma görülmüfl, 3:1 oranında BO-CH kullanıldığında, bu azalmanın yaklaflık %50 olduğu saptanmıfltır. Filmlerin antifungal etkinliğinin depolama süresi boyunca azalmasına rağmen, yüksek bergamot yağı konsantrasyonu kullanılarak oluflturulan filmlerde, 20 °C'de 12 gün depolamadan sonra, kontrol grupları ile karflılafltırıldığında 2 logaritmik azalma meydana geldiği belirlenmifltir (45).
KİTOSANIN DURULTMA YARDIMCI MADDESİ OLARAK KULLANIMI
Meyve suyu üretiminde, presten alınan bulanık meyve suları, farklı irilikte meyve dokusu parçacıkları, protein-tanen kompleksleri, çözünmeyen proteinler, aktif enzimler, canlı ve ölü mikroorganizmalar gibi unsurları süspansiyon yapmıfl olarak içerirler. Meyve sularını bulanık gösteren unsurlar esas olarak bunlardır. Durultma aflamalarından biri olan depektinizasyon iflleminde, durultma tanklarına alınan bulanık meyve suyuna pektolitik ve gerekirse amilolitik enzim eklenerek pektin ve niflasta gibi kolloidler parçalanır ve bu kolloidler flok yapabilme özelliği kazanır. Berraklafltırma aflamasında ise, ön deneylerle dozajları saptanmıfl miktarlarda "durultma yardımcı maddeleri" eklenir. Meyve suyu endüstrisinde kullanılan geleneksel durultma yardımcı maddeleri; jelatin, kiselsol, bentonit, PVPP ve aktif kömürdür (2, 46).Kitosan, güçlü pozitif yükler taflıması nedeniyle, meyve suyundaki negatif yüklü kolloidlerle elektrostatik etkileflime girerek, bulanıklığa neden olan bu parçacıkların çökmesini sağlamaktadır. Dolayısıyla kitosan, geleneksel durultma yardımcı maddelerine alternatif olan, etkili bir durultma yardımcı maddesi olarak kullanılabilmektedir (32, 47). Greyfurt ve elma sularında kitosanın ve kitosanla birlikte pektinazın etkili bir durultma yardımcı maddesi olduğu ve 0.8 kg/m3 kitosanın üründeki bulanıklığı tamamen giderebildiği bildirilmifltir (2).
Domingues ve ark.(2011) tarafından yapılan çalıflmada, karides kabuklarından elde edilen kitosanın çarkıfelek meyvesi (maruçya) (passion fruit) suyunu durultmak için doğal ve çevre dostu bir adsorban olduğu belirlenmifltir. Yapılan denemelerde kitosan uygulaması için en iyi durum, santrifügasyon (4000-12000 rpm) ve enzimatik uygulamalar (1 ml/L pektinex 3X L, 50 °C'de 90 dakika) ile karflılafltırılmıfltır. Çalıflmada, viskozite azalıflı açısından enzimatik uygulama ile kitosan uygulamasının aynı düzeyde etki gösterdiği belirlenmifl, santrifüj iflleminden (4000 rpm) sonra pH 6’da 300 ppm kitosan kullanılarak yapılan durultma uygulamasının ise meyve sularını durultmak için en uygun koflul olduğu bildirilmifltir (48).Elma suyunun durultulmasında fungal kaynaklı kitosanın kullanıldığı bir arafltırmada; kitosanın üretimi, Absidia glauca var. paradoaxa IFO4007, 24 °C'de, sıvı ortamda ve karıfltırma hızı 100 ve 200 rpm olacak flekilde gerçeklefltirilmifltir. Sonuç olarak, fungal kaynaklı kitosan ve deniz kabuklularından hazırlanan ticari kitosan ile yapılan durultma uygulamaları sonucunda, elma sularının bulanıklık değerleri 3.038 NTU ve 3.212 NTU olarak ölçülmüfltür. 40 °C'de 0.7 g/L fungal kaynaklı kitosan uygulaması ile maksimum berraklığa ulaflılmıfltır (49).Chatterjee ve ark. (2004)’nın yaptığı bir çalıflmada; karides kabuklarından elde edilmifl, %7 asetik asitle hidrolize edilmifl suda çözünebilir kitosan, meyve sularına %2’lik 5 ml kitosan çözeltisi (100 mg suda çözünebilir kitosan) fleklinde eklenmifl, 90 dakika karıfltırılıp 25 °C'de muhafaza edilmifltir. Elma, üzüm, limon ve portakal suları için, bentonit, jelatin ve kitosan durultma ajanları kullanılmıfl; uygulamalar arasında, meyve sularının titrasyon asitliğine etkileri bakımından önemli bir farkın olmadığı ve kitosanın farklı meyve sularını durultmak için düflük konsantrasyonlarda bile etkili olduğu saptanmıfltır (50).Kitosanın meyve sularının asiditesinin kontrolünde de önemli rol oynadığı bildirilmektedir. Durultma amacıyla kullanılan kitosanın, havuç, elma ve greyfurt sularının titrasyon asitliğinde azalmaya neden olduğu; greyfurt sularına 0.015 g/ml konsantrasyonunda eklenen kitosanın sitrik, tartarik, L-malik, okzalik ve askorbik asit miktarını sırasıyla % 56.6, 41.2, 38.8, 36.8, 6.5 azalttığı
belirlenmifltir (14).
SONUÇ
Geliflen teknoloji ile beraber, meyve sebze endüstrisinde kitosanın kullanım potansiyelinin arttırılması, gelecekte bu konuda yapılacak olan arafltırmaların temel hedefi olmalıdır. Yapılacak çalıflmalarla, gıda sanayinde henüz kullanımı yaygın olmayan kitosanın daha ucuz üretim yöntemlerinin gelifltirilmesi, bu biyopolimerin kullanım alanlarını daha da geniflletecektir.Kitosanın bu flekilde kullanım olanaklarının geniflletilmesiyle, doğada büyük miktarda atık yükü oluflturan deniz kabuklularının önüne geçilmesinin yanı sıra biyopolimer kullanımıyla baflta insan sağlığı olmak üzere herhangi bir yan etki göstermeyen ürünlerin kullanım avantajından da yararlanılmıfl olacaktır. Sonuç olarak; kitosan konusunda yapılan çalıflmalar, kitosanın meyve- sebze iflleme endüstrisinin farklı alanlarında kullanılabilecek, güvenli, etkili ve çok yönlü bir biyopolimer olduğunu göstermektedir.
KAYNAKLAR
1. Yazgan ‹. 2010. Kitosanın kimyasal modifikasyonu. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoteknoloji Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, ‹zmir, Türkiye, 98 s.
2. Cemeroğlu B (ed). 2009. Meyve ve Sebze ‹fllemeTeknolojisi. 1. Cilt. 3. Baskı. Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları No:38, Bizim Grup Basımevi Ankara, Türkiye, 707p.
3. Koç B, Özkan M. 2011. Gıda Endüstrisinde Kitosanın Kullanımı. GIDA, 36 (3): 161-168.
4. Demir A, Seventekin N. 2009. Kitin, Kitosan ve Genel Kullanım Alanları. Teknolojik Arafltırmalar:TTED, 3(2): 92-103.
5. Kurita K. 2001. Controlled functionalization of polysaccharide chitin. Prog Polym Sci, 26: 1921-1971.
6. Kumar MNVR. 2000. A review of chitin and chitosan applications. React & Funct Polym, 46: 1-27.
7. Kurita K. 1998. Chemistry and application of chitin and chitosan. Polym Degr Stability 59:117-120.
8. Rinaudo M, Pavlov G, Desbrieres J. 1999. Influence of acetic acid concentration on the solubilization of chitosan. Polym 40:7029-7032.
9. Gökçe Y. 2008. Kitosan Nanoparçacıklarının Sentezi. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Ankara, Türkiye, s. 3-16.
10. Tarım E. 2011. Kitosan ile sulu çözeltilerden krom uzaklafltırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Isparta, Türkiye, s. 14-16.
11. Uslu B, Arbak S. 2010. Doku Mühendisliğinde Kitozanın Kullanım Alanları. ACU Sağlık BilDerg, 1(3): 128-135.
12. Rinaudo M. 2006. Chitin and chitosan: Properties and applications. Prog Polym Sci, 31: 603-632.
13. Prashanth KVH, Tharanathan RN. 2007. Chitin/ chitosan: modifications and their unlimited application potential-an overview. Trends FoodSci Technol, 18: 117-131.
14. Shaidi F, Arachchi JKV, Jeon YJ. 1999. Food applications of chitin and chitosans. Trends FoodSci Technol, 10: 37-51.
15. Devlieghere F, Vermeulen A, Debevere J. 2004. Chitosan: antimicrobial activity, interactions with food components and applicability as a coating on fruit and vegetables. Food Microbiol, 21: 703-714.
16. Bostan K, Aldemir T, Aydın A. 2007. Kitosan ve antimikrobiyel aktivitesi. Türk MikrobiyolCem Derg, 37(2): 118-127.
17. Moreira MR, Roura SI, Ponce A. 2011. Effectiveness of chitosan edible coatings to improve microbiological and sensory quality of fresh cut broccoli. LWT Food Sci Technol, 44: 2335-2341.
18. Dutta PK, Tripathi S, Mehrotra GK, Dutta J. 2009. Perspectives for chitosan based antimicrobial films in food applications.Food Chem, 114: 1173-1182.
19. Aranaz I, Mengibar M, Harris R, Panos I, Miralles B, Acosta N, Galed G, Heras A. 2009. Functional Characterization of Chitin and Chitosan. Curr Chem Biol., 3: 203-230.
20. Xia W, Liu P, Zhang J, Chen J. 2011. Biological activities of chitosan and chitooligosaccharides. Food Hydrocoll, 25: 170-179.
21. Chung YC, Chen CY. 2008. Antibacterial characteristics and activity of acid-soluble chitosan. Bioresource Technol, 99: 2806-2814.
22. Zhang H, Li R, Liu W. 2011. Effects of Chitin and Its Derivative Chitosan on Postharvest Decay of Fruits: A Review, Int. J. Mol. Sci., 12: 917-934.
23. Yang LY, Zhang JL, Bassett CL, Meng XH. 2012. Difference between chitosan and oligochitosan in growth of Monilinia fructicola and control of brown rot in peach fruit. LWT Food Sci Technol, 46: 254-259.
24. Meng X, Yang L, Kennedy JF, Tian S. 2010. Effects of chitosan and oligochitosan on growth of two fungal pathogens and physiological properties in pear fruit. Carbohyd Polym, 81: 70-75.
25. Lou MM, Zhu B, Muhammad ‹, Li B, Xie GL, Wang YL, Li HY, Sun GC. 2011. Antibacterial activity and mechanism of action of chitosan solutions against apricot fruit rot pathogen Burkholderia seminalis. Carbohyd Res, 34: 1294-1301.
26. Munoz Z, Moret A, Garces S. 2009. Assessment of chitosan for inhibition of Colletotrichum sp. on tomatoes and grapes. Crop Protection, 28: 36-40.
27. Badawy MEI, Rabea EI. 2009. Potential of the biopolymer chitosan with different molecular weights to control postharvest gray mold of tomato fruit. Postharvest Biol Technol, 51: 110-117.
28. Martin-Diana AB, Rico D, Barat JM, Barry- Ryan C. 2009. Orange juices enriched with chitosan: Optimisation for extending the shelf-life. InnovFood Sci Emerg Technol, 10: 590–600.
29. Knatt SR, Chander R, Sharma A. 2008. Chitosan glucose complex – A novel food preservative. Food Chem., 106: 521–528.
30. Ayana B, Turhan KN. 2010. Gıda Ambalajlamasında Antimikrobiyel Madde ‹çeren Yenilebilir Filmler/ Kaplamalar ve Uygulamaları. GIDA, 35(2), 151-158.
31. Aider M. 2010. Chitosan application for active bio-based films production and potential in the food industry: Review. LWT Food Sci Technol, 43: 837-842.
32. Kurt fi, Zorba Ö. 2005. Kitin, Kitosan ve Türevlerinin Gıdalarda Kullanım Olanakları. GIDA, 30(6): 371-378.
33. Sim ADN, Tudela JA, Allende A, Puschmann R, Gil MI. 2009. Edible coatings containing chitosan and moderate modified atmospheres maintain quality and enhance phytochemicals of carrot sticks. Postharvest Biol Technol, 51: 364-370.
34. Krasaekoopt W, Mabumrung J. 2008. Microbiological evaluation of edible coated freshcut cantaloupe. Nat Sci, 42: 552–557.
35. Hernandez-Munoz P, Almenar E, Ocio MJ, Gavara R. 2006. Effect of calcium dips and chitosan coatings on postharvest life of strawberries (Fragaria x ananassa). Postharvest Biol Technol, 39: 247-253.
36. Campaniello D, Bevilacqua A, Sinigaglia M, Corbo MR. 2008. Chitosan: Antimicrobial activity and potential applications for preserving minimally processed strawberries. Food Microbiol, 25: 992-1000.
37. Wang SY, Gao H. 2012. Effect of chitosan-based edible coating on antioxidants, antioxidant enzyme system, and postharvest fruit quality of strawberries (Fragaria x aranassa Duch.). LWT Food SciTechnol, 1-9.
38. Vu KD, Hollingsworth RG, Leroux E, Salmieri S, Lacroix M. 2011. Development of edible bioactive coating based on modified chitosan for increasing the shelf life of strawberries. Food Res Int, 44: 198-203.
39. Chien P, Sheu F, Yang F. 2007. Effects of edible chitosan coating on quality and shelf life of sliced mango fruit. J Food Eng, 78: 225-229.
40. Sánchez-González L, Pastor C, Vargas M, Chiralt A, González-Mart nez C, Cháfer M. 2011. Effect of hydroxypropylmethylcellulose and chitosan coatings with and without bergamot essential oil on quality and safety of cold-stored grapes. Postharvest Biol Technol, 60: 57-63.
41. Pranoto Y, Rakshit SK, Salokhe VM. 2005. Enhancing antimicrobial activity of chitosan films by incorpo-rating garlic oil, potassium sorbate and nisin. LWT Food Sci Technol, 38: 859-865.
42. Sánchez-González L, González-Mart nez C, Chiralt A, Cháfer M. 2010. Physical and antimicrobial properties of chitosan–tea tree essential oil composite films. J Food Eng, 98: 443-452.
43. Sánchez-González L, Cháfer M, Hernández M, Chiralt A, González-Mart nez C. 2011. Antimicrobial activity of polysaccharide films containing essential oils. Food Control, 22: 1302-1310.
44. Zivanovic Z, Chı S, Draughon AF. 2005. Antimicrobial Activity of Chitosan Films Enriched with Essential Oils. J Food Sci, 70 (1): 45-51.
45. Sánchez-González L, Cháfer M, Chiralt A, González-Mart nez C. 2010. Physical properties of edible chitosan films containing bergamot essential oil and their inhibitory action on Penicillium italicum. Carbohyd Polym, 82: 277-283.
46. Cemeroğlu B, Karadeniz F. 2001. Meyve Suyu Üretim Teknolojisi. Gıda Teknolojisi Dergisi Yayın No:25, Ankara, Türkiye, 384p.
47. Muzzarelli RAA, Boudrant J, Meyer D, Manno N, DeMarchis M, Paoletti MG. 2012. Current views on fungal chitin/chitosan, human chitinases, food preservation, glucans, pectins and inulin: A tribute to Henri Braconnot, precursor of the carbohydrate polymers science, on the chitin bicentennial. Carbohyd Polym, 87: 995-1012.
48. Domingues RCC, Junior SBF, Silva RB, Cardoso VL, Reis MHM. 2011. Clarification of passion fruit juice with chitosan: Effects of coagulation process variables and comparison with centrifugation and enzymatic treatments, Process Biochem, 1-30.
49. Rungsardthong V, Wongvuttanakul N, Kongpien N, Chotiwaranon P. 2006. Application of fungal chitosan for clarification of apple juice. ProcessBiochem, 41, 589-593.
50. Chatterjee S, Chatterjee S, Chatterjee BP, Guha AK. 2004. Clarification of fruit juice with chitosan. Process Biochem, 39: 2229-2232.
Yorum yap