T.C.

ANKARA ÜNİVERSİTESİ

 

 

 

BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ

KESİN RAPORU

 

 

 

Çeşitli Meyve Sularında Hidrojen Peroksit Eşliğinde Askorbik Asitin Degradasyon Kinetiği

 

 

 

 

 

 

 

 

Proje Yöneticisi:

Prof. Dr. Bekir CEMEROĞLU

Proje No:

20010711039

Başlama Tarihi:

18.03.2001

Bitiş Tarihi:

10.10.2003

Rapor Tarihi:

18.11.2003

 

 

 

 

 

Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri

Ankara – 2003

 

1. PROJENİN ADI

 

Çeşitli Meyve Sularında Hidrojen Peroksit Eşliğinde Askorbik Asitin Degradasyon Kinetiği

 

    PROJENİN İNGİLİZCE ADI

 

Degradation Kinetics of Ascorbic Acid in Different Fruit Juices by Hydrogen Peroxide

 

2. AMAÇ VE KAPSAM

 

Projenin amacı, meyve sularının karton kutularda veya benzeri ambalajlarda aseptik dolum tekniği ile muhafazasında kullanılan ambalajların sterilizasyonu için yararlanılan hidrojen peroksit (H2O2) kalıntısının askorbik asit degradasyonuna etkisinin ve olayın kinetik parametrelerinin saptanmasıdır. Bu amaçla askorbik asitçe zengin veya askorbik asitçe zenginleştirilmiş meyve suları ve nektarları materyal olarak kullanılmıştır. Hidrojen peroksitin (0.5 ppm) askorbik asitin parçalanması üzerine etkisi, 20o, 30o ve 40oC olmak üzere üç farklı sıcaklıkta belirlenmiştir. Her örnekte askorbik asit miktarı saptanmış ve askorbik asitin parçalanmasına ilişkin reaksiyon hız sabiti, aktivasyon enerjisi ve yarı ömür süresi gibi kinetik parametreler hesaplanmıştır. Ayrıca Amerikan İlaç ve Gıda Dairesince (FDA) belirtilen kalıntı H2O2 limitinin (0.5 ppm) üzerine çıkarılarak 5.1415, 10.283 ve 15.029 ppm gibi farklı H2O2 konsantrasyonlarının etkisi de incelenmiştir.

3. MATERYAL VE YÖNTEM

3.1. Materyal

Araştırmada materyal olarak askorbik asitçe zengin bir meyve suyu olan portakal suyu ile, askorbik asitçe zengin olmamakla birlikte farklı amaçlarla askorbik asitçe zenginleştirilmekte olan kayısı ve şeftali nektarları kullanılmıştır. Ayrıca, askorbik asitçe fakir olan elma ve üzüm suyu ile, genellikle askorbik asit eklenmeyen ve ancak zengin fenolik bileşikler içermesi nedeniyle askorbik asit degradasyonu açısından farklı bir davranış beklenen nar suyu ile vişne nektarı da kullanılmıştır. Bu amaçla bu meyve suları askorbik asitçe zenginleştirildikten sonra deneylere alınmıştır.

 

 

 

3.2. Yöntem

3.2.1. Hidrojen peroksit uygulaması

Materyal olarak seçilen içeceklere öncelikle belli miktarda askorbik asit eklenmiştir. Bu şekilde hazırlanan içeceklere kalıntı limiti olarak öngörülen 0.5 ppm H2O2 eklenerek, askorbik asitin belli zaman aralıklarında kaybı saptanmıştır. Bu işlemler 20o, 30o ve 40oC gibi 3 farklı sıcaklıkta yürütülmüştür. Ayrıca H2O2 miktarı öngörülen limitin üstüne çıkarılarak 5.1415, 10.283 ve 15.029 ppm gibi farklı konsantrasyonların etkisi de incelenmiştir. Hidrojen peroksit konsantrasyonunun seçiminde 0.5 ppm düzeyinin üstüne çıkılmasının başlıca nedeni; aseptik dolum sistemlerinde, sistemin hatalı fonksiyon yaptığı zaman dilimlerinde kalıntı H2O2’nin miktarının yükselmesi ile zaman zaman karşılaşılmasındandır. Seçilen sıcaklık dereceleri ise, vizkozitesi düşük içeceklerde dolumun 20oC civarında yapılmasına karşın, vizkozite yükseldikçe sıcaklığın 40oC’ye kadar arttırılması gerçeğine dayanmaktadır.

3.2.2. Askorbik Asit Tayini

Meyve sularında, ksilen-indofenol ekstraksiyon yöntemine ait yapılan öndeneyler yeterli sonuç vermediği için askorbik asit tayinleri yüksek basınçlı sıvı kromotografisi (HPLC) yöntemiyle yapılmıştır. Askorbik asit tayininde Gökmen et al. (2000) tarafından uygulanan metod modifiye edilerek kullanılmıştır.

Örneklerin analize hazırlanması: Meyve suyu örnekleri, askorbik asitin stabilizasyonunu sağlamak amacıyla % 3’ lük metafosforik asitle belli oranda karıştırıldıktan sonra 0.45 mikronluk membran filtreden (Sartorius, Göttigen, Germany) geçirilmiş ve HPLC aygıtına enjekte edilmiştir.

HPLC aygıtı: Analiz için kullanılan HPLC aygıtı, SHIMADZU marka (Shimadzu, Kyoto, Japan) CTO-10AS kolon fırını, DGU-14A degasser, LC-10AD likit kromotografi, SPD-M10A photo diode array (PDA) detector ve SCL-10A sistem kontrolden oluşmaktadır.

Kromotografi koşulları:

Kolon: Nucleosil 100 - C18 (250x4.6 mm, ID) (HICHROM, Theale, Reading)

Mobil Faz: 0.2 M KH2PO4 (pH’ sı H3PO4 ile 2.4’ e ayarlanmıştır)

Akış Hızı: 0.5 mL/dak

Dedektör: 254 nm PDA

Enjeksiyon Hacmi: 20 μL

Basınç: 72-74 kgf

3.2.3. Kinetik Katsayıların Hesaplanması

Bu çalışmada, farklı sıcaklık ve konsantrasyonlarda hidrojen peroksit uygulanmış çeşitli meyve sularında askorbik asitin parçalanma (degradasyon) kinetiği incelenmeye çalışılmıştır. Degradasyon reaksiyonlarının sıfırıncı derece kinetiğe uygun olarak geliştikleri belirlenmiştir. Bu nedenle sıfırıncı derece kinetiğe uygun reaksiyonu tanımlayan ve 3.1. no’ lu differansiyel eşitliğin  integrali alınarak elde edilen 3.2. no’ lu eşitlik kullanılmıştır (Arabshahi ve Lund 1985).

 

 dC

                                    ———  =  k                                                                           (3.1.)

    dt

                                   

                                   Co – C  =  kt                                                                           (3.2.)

 

Burada;

Co:  İncelenen bileşenin başlangıç konsantrasyonu

C :  Incelenen bileşenin t süre sonundaki konsantrasyonu

 k :  Reaksiyon hız sabiti

 t :  Süre

 

3.2.3.1 Reaksiyon hız sabitinin (k) hesaplanması

Uygulanan herbir sıcaklık için askorbik asit miktarları “y” eksenine, süreler “x” eksenine işlenerek, aritmetik ölçekli bir grafikte doğrusal (linear) bir eğri elde edilmiştir. Bu eğriye linear regresyon analizi uygulanarak eğrinin denklemi hesaplanmıştır. Elde edilen denklemin (3.3.) eğim değeri doğrudan reaksiyon hız sabitini vermektedir (Labuza 1984):

                        y  =  kx  +  a                                                                                       (3.3.)

 

 

Burada;

k : eğrinin eğimi ve sıfırıncı derece reaksiyon hız sabiti

a : eğrinin y eksenini kestiği nokta (y-kesen)

 

3.2.3.2. Aktivasyon enerjisinin (Ea) hesaplanması

Reaksiyonun sıcaklığa bağımlılığı, 3.4. no’ lu Arrhenius eşitliği yardımıyla aktivasyon enerjisinin (Ea) hesaplanmasıyla belirlenmiştir (Labuza ve Riboh 1982).

k  =  ko  exp-Ea/RT                                                                                (3.4.)       

Hesaplamalarda 3.4. no’ lu eşitliğin, 3.5. no’ lu formu kullanılmıştır :

 

             - Ea         1                                                   

ln k  =   ——    ——    +  ln ko                                                                                 (3.5.)             

                            R          T

 

Burada;

k :   Hız sabiti

ko :  Frekans faktörü

Ea : Aktivasyon enerjisi (cal mol-1 veya J mol-1)

R :  Gaz sabiti (1.987 cal mol-1 K-1 veya 8.314 J mol-1 K-1)

T :  Sıcaklık (K)

 

Bu amaçla, incelenmekte olan reaksiyona ilişkin hız sabitlerinin (k) doğal logaritmaları (ln k) aritmetik ölçekli bir grafiğin “y” eksenine ve sıcaklık değerlerinin (Kelvin) resiprokali (1/T) aynı grafiğin “x” eksenine işlenerek, doğrusal bir eğri elde edilmiştir. Arrhenius grafiği olarak tanımlanan bu eğriye regresyon analizi uygulanmış ve elde edilen denklemin eğimi ile gaz sabiti çarpılarak, aktivasyon enerjisi  hesaplanmıştır.

 

 

 

 

 

4. ANALİZ VE BULGULAR

4.1. Portakal Suyunda Elde Edilen Bulgular

4.1.1. Portakal suyunda askorbik asitin degradasyonu

Portakal suyunda askorbik asit degradasyonu 20°, 30° ve 40°C sıcaklıklarda belirlenmiştir (Şekil 1). Şekil 1’ de görüldüğü gibi portakal suyunda askorbik asitin degradasyonunun sıfırıncı derece reaksiyon kinetiğine göre gerçekleştiği saptanmıştır. Elde edilen verilerden reaksiyon hız sabiti, aktivasyon enerjisi gibi kinetik katsayılar hesaplanmış ve bu değerler çizelge 1' de verilmiştir.


Şekil 1 Portakal suyunda askorbik asitin farklı sıcaklıklarda degradasyonu

 

 

Çizelge 1 Portakal suyunda askorbik asitin degradasyonuna ilişkin kinetik katsayılar

 

Sıcaklık

(oC)

k

(mg L-1 gün-1)

k

(mg L-1 saat-1)

Ea

(kJ mol-1)

 

 

 

 

20

  24.017 (0.9852)*

1.001

 

30

48.991 (0.9514)

2.041

39.80 (0.9637)

40

67.964 (0.9163)

2.832

 

* Parantez içindeki değer, regresyon katsayısıdır (R2).

4.1.2. Portakal suyunda hidrojen peroksit eşliğinde askorbik asitin degradasyonu

 

Hidrojen peroksitin portakal suyunda askorbik asitin degradasyonu üzerine etkisi, 0.5 ve 5.1415 ppm olmak üzere iki farklı konsantrasyonda incelenmiştir. 0.5 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi 20o, 30o ve 40oC olmak üzere üç ayrı sıcaklıkta belirlenirken,  5.1415 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi  40oC’ de saptanmıştır.

 

 


Şekil 2 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda portakal suyunda askorbik

               asitin farklı sıcaklıklarda degradasyonu

 

 

Şekil 2’ de 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonuna ait deney sonuçları verilmiştir. Şekil 2’ de görüldüğü gibi, askorbik asit degradasyonu sıfırıncı derece reaksiyon kinetiğine göre gelişmektedir. Askorbik asitin hidrojen peroksit eşliğinde degradasyonuna ilişkin kinetik katsayılar çizelge 2’ de verilmiştir. Bu değerler, aynı sıcaklıkta portakal suyunda askorbik asitin degradasyonuna ilişkin kinetik katsayılarla kıyaslandığında, 0.5 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun askorbik asit degradasyonunu bir miktar hızlandırdığı görülmektedir.

 

 

Çizelge 2 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda portakal suyunda askorbik asitin degradasyonuna   ilişkin kinetik katsayılar

Sıcaklık

(oC)

k

(mg L-1 gün-1)

k

(mg L-1 saat-1)

Ea

(kJ mol-1)

 

 

 

 

20

29.721 (0.9781)*

1.238

 

30

50.603 (0.9530)

2.108

40.32 (0.9998)

40

85.601 (0.9830)

3.567

 

* Parantez içindeki değer, regresyon katsayısıdır (R2).

 

Şekil 3’ de 5.1415 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunda ve 40oC’ de yürütülen deney sonucu gösterilmiştir. Şekil 3’ de görüldüğü gibi bu konsantrasyonda askorbik asitin degradasyonuna ait hız konstantı 6.624 mg.L-1.saat-1  yani 158.98 mg.L-1.gün-1  olarak saptanmıştır. Aynı sıcaklıkta 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda ise bu değer 85.601 mg.L-1.gün-1 olarak saptanmıştır. Bu durum hidrojen peroksit konsantrasyonu arttıkça askorbik asitin degradasyon hızının arttığını göstermektedir.

Şekil 3 5.1415 ppm H2O2 konsantrasyonunda portakal

               suyunda askorbik asitin 40oC’ de degradasyonu

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Vişne Nektarında Elde Edilen Bulgular

 

4.2.1. Vişne nektarında askorbik asitin degradasyonu

 

Vişne nektarında  askorbik asit degradasyonu 20°, 30° ve 40°C sıcaklıklarda belirlenmiş ve deney sonuçları Şekil 4’ de gösterilmiştir. İncelenen sıcaklıklarda askorbik asit degradasyonu sıfırıncı derece reaksiyon kinetiğine göre gerçekleşmiştir. Vişne nektarında askorbik asitin degrasyonuna ilişkin kinetik katsayılar çizelge 3’ de verilmiştir. Portakal suyu ile kıyaslandığında, aynı sıcaklıklarda vişne nektarında askorbik asitin çok daha hızlı degradasyona uğradığı görülmektedir.

 


 Şekil 4 Vişne nektarında askorbik asitin farklı sıcaklıklarda degradasyonu

 

 

Çizelge 3 Vişne nektarında askorbik asitin degradasyonuna ilişkin kinetik katsayılar

 

Sıcaklık

(oC)

k

(mg L-1 saat-1)

Ea

(kJ mol-1)

 

 

 

20

         7.426 (0.9832)*

 

30

     10.119 (0,9573)

35.27 (0.9568)

40

     18.799 (0.9943)

 

* Parantez içindeki değer, regresyon katsayısıdır (R2).

4.2.2. Vişne nektarında hidrojen peroksit eşliğinde askorbik asitin degradasyonu

 

Hidrojen peroksitin vişne nektarında askorbik asitin degradasyonu üzerine etkisi, 0.5 ve 5.1415 ppm olmak üzere iki farklı konsantrasyonda incelenmiştir. 0.5 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi 20o, 30o ve 40oC olmak üzere üç ayrı sıcaklıkta belirlenirken,  5.1415 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi  40oC’ de saptanmıştır.

 


 

Şekil 5  0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda vişne nektarında askorbik

                asitin farklı sıcaklıklarda degradasyonu

 

 

0.5 ppm H2O2 konsantrasyonuna ait deney sonuçları ve buna ilişkin kinetik katsayılar sırasıyla şekil 5 ve çizelge 4’ de gösterilmiştir. Çizelge 4’ deki değerlerden görüldüğü gibi, 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonu vişne nektarında askorbik asit degradasyonunu pek fazla etkilememiştir. Diğer yandan, 5.1415 ppm H2O2 konsantrasyonu uygulandığında hız konstantı 13.664 mg.L-1 saat-1 den 22.16 mg.L-1 saat-1 e yükselmiştir (Şekil 6).

 

 

 

 

 

Çizelge 4 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda vişne nektarında askorbik asitin degradasyonuna  ilişkin kinetik katsayılar

 

Sıcaklık

(oC)

k

(mg L-1 saat-1)

Ea

(kJ mol-1)

 

 

 

20

        7.737 (0.9967)*

 

30

     11.832 (0,9978)

21.79 (0.9346)

40

     13.664 (0.9682)

 

* Parantez içindeki değer, regresyon katsayısıdır (R2).

 

 

 

Şekil 6 5.1415 ppm H2O2 konsantrasyonunda vişne nektarında

               askorbik asitin 40oC’ de degradasyonu

 

 

 

4.3. Üzüm Suyunda Elde Edilen Bulgular

 

4.3.1. Üzüm suyunda hidrojen peroksit eşliğinde askorbik asitin degradasyonu

 

Hidrojen peroksitin üzüm suyunda askorbik asitin degradasyonu üzerine etkisi, 0.5 ve 5.1415 ppm olmak üzere iki farklı konsantrasyonda incelenmiştir. 0.5 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi 20o, 30o ve 40oC olmak üzere üç ayrı sıcaklıkta belirlenirken,  5.1415 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi  40oC’ de saptanmıştır. Deney sonuçları Şekil 7 ve 8’ de gösterilmiştir.

 

Şekil 7 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda üzüm suyunda askorbik

               asitin farklı sıcaklıklarda degradasyonu

 

 

Çizelge 5’ de 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda üzüm suyunda askorbik asitin degradasyonuna ilişkin kinetik katsayılar verilmiştir. Bu değerler aynı  hidrojen peroksit konsantrasyonunda vişne nektarında askorbik asitin degradasyonuna ilişkin katsayılarla karşılaştırıldığında, vişne nektarında askorbik asitin çok daha hızlı parçalandığı görülmektedir.

 

 

Çizelge 5 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda üzüm suyunda askorbik asitin degradasyonuna ilişkin kinetik katsayılar

 

Sıcaklık

(oC)

k

(mg L-1 saat-1)

Ea

(kJ mol-1)

 

 

 

20

       4.838 (0.9928)*

 

30

     7.763 (0,9941)

26.21 (0.9615)

40

     9.597 (0.9957)

 

* Parantez içindeki değer, regresyon katsayısıdır (R2).

 

 

Hidrojen peroksit konsantrasyonunun 0.5 ppm’ den 5.1415 ppm’ e yükseltilmesiyle, aynı sıcaklıktaki askorbik asit degradasyonuna ilişkin hız konstantının da 9.597 mg.L-1 saat-1 den 16.197 mg.L-1 saat-1 e yükseldiği saptanmıştır (Şekil 8).

 

Şekil 8 5.1415 ppm H2O2 konsantrasyonunda üzüm

               suyunda askorbik asitin 40oC’ de degradasyonu

 

 

4.4. Nar Suyunda Elde Edilen Bulgular

 

4.4.1. Nar suyunda hidrojen peroksit eşliğinde askorbik asitin degradasyonu

 

Hidrojen peroksitin nar suyunda askorbik asitin degradasyonu üzerine etkisi, 0.5 ve 5.1415 ppm olmak üzere iki farklı konsantrasyonda incelenmiştir. 0.5 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi 20o, 30o ve 40oC olmak üzere üç ayrı sıcaklıkta belirlenirken,  5.1415 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi  40oC’ de saptanmıştır. Deney sonuçları Şekil 9 ve 10’ da gösterilmiştir. Çizelge 6’ da ise 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda nar suyunda askorbik asitin degradasyonuna ilişkin kinetik katsayılar verilmiştir.

 

 

 

 

 

Çizelge 6 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda nar suyunda askorbik asitin degradasyonuna ilişkin  kinetik katsayılar

Sıcaklık

(oC)

k

(mg L-1 gün-1)

k

(mg L-1 saat-1)

Ea

(kJ mol-1)

 

 

 

 

20

    9.563 (0.8434)*

0.398

 

30

20.939 (0.8332)

0.872

70.98 (0.9877)

40

61.795 (0.9165)

2.575

 

* Parantez içindeki değer, regresyon katsayısıdır (R2).

 

 

 

Şekil 9 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda nar suyunda askorbik

               asitin farklı sıcaklıklarda degradasyonu

 

 

 

Diğer yandan hidrojen peroksit konsantrasyonunun 0.5 ppm’ den 5.1415 ppm’ e yükseltilmesiyle, aynı sıcaklıktaki askorbik asit degradasyonuna ilişkin hız konstantının da 61.795 mg.L-1 gün-1 den 17.145 mg.L-1 saat-1 e  yani 411.48 mg.L-1 gün-1 e yükseldiği saptanmıştır (Şekil 8).

 

Şekil 10 5.1415 ppm H2O2 konsantrasyonunda nar suyunda

                 askorbik asitin 40oC’ de degradasyonu

 

 

4.5. Elma  Suyunda Elde Edilen Bulgular

 

4.5.1. Elma suyunda hidrojen peroksit eşliğinde askorbik asitin degradasyonu

 

Elma suyunda askorbik asitin degradasyonu üzerine hidrojen peroksitin etkisi 20° ve 40°C sıcaklıklarda 0.5 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunda incelenmiştir. Ayrıca 40°C’ de, 3.9542, 5.1415, 10.283 ve 15.029 ppm olmak üzere 4 farklı hidrojen peroksit konsantrasyonunun etkisi de belirlenmiştir.

 

0.5 ppm H2O2 konsantrasyonuna ait deney sonuçları ve buna ilişkin kinetik katsayılar sırasıyla şekil 11 ve çizelge 7’ de gösterilmiştir.

 

 

 

Şekil 11 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda elma suyunda askorbik

                 asitin farklı sıcaklıklarda degradasyonu

 

 

Çizelge 7 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda elma suyunda askorbik

                   asitin degradasyonuna ilişkin kinetik katsayılar

 

Sıcaklık

(oC)

k

(mg L-1 saat-1)

 

 

20

       6.718 (0.9927)*

40

   13.159 (0.9727)

                    * Parantez içindeki değer, regresyon katsayısıdır (R2).

 

 

 

 

Şekil 12, 13, ve 14’ de 5.1415, 10.283 ve 15.029 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunun askorbik asit degradasyonu üzerine etkisi gösterilmiştir. Bu konsantrasyonlarda saptanan askorbik asit degradasyonuna ait hız konsantlarından anlaşılacağı gibi, hidrojen peroksit konsantrasyonu yükseldikçe degradasyon hızı da artmıştır (çizelge 8).

 

 

 

 

Şekil 125.1415 ppm H2O2 konsantrasyonunda elma suyunda

                 askorbik asitin 40oC’ de degradasyonu

 

Şekil 13 10.283 ppm H2O2 konsantrasyonunda elma suyunda

                 askorbik asitin 40oC’ de  degradasyonu

Şekil 14 15.029 ppm H2O2 konsantrasyonunda elma suyunda

                 askorbik asitin 40oC’ de degradasyonu

 

 
Çizelge 8 40oC’ de farklı H2O2 konsantrasyonlarında elma suyunda
                   askorbik asitin  degradasyonuna ilişkin hız konstantları (k)

 

H2O2 konsantrasyonu

(ppm)

k

(mg L-1 saat-1)

             0.5

         9.597 (0.9957)*

    5.1415

     17.667 (0.9675)

10.283

     19.046 (0.9677)

15.029

     19.961 (0.9379)

                    * Parantez içindeki değer, regresyon katsayısıdır (R2).

 

 

 

4.6. Kayısı ve Şeftali Nektarında Elde Edilen Bulgular

 

 

Kayısı ve şeftali nektarında askorbik asitin degradasyonu üzerine hidrojen peroksitin etkisi  40°C sıcaklıkta ve 5.1415 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunda incelenmiştir. Deney sonuçları şekil 15 ve 16’ da gösterilmiştir.

 

Şekil 15 5.1415 ppm H2O2 konsantrasyonunda kayısı nektarında

                 askorbik asitin 40oC’ de degradasyonu

 

Şekil 16 5.1415 ppm H2O2 konsantrasyonunda şeftali nektarında

                 askorbik asitin 40oC’ de degradasyonu

 

5. SONUÇ VE ÖNERİLER

 

Bu proje ile ambalajdaki hidrojen peroksit kalıntısının askorbik asitin parçalanması üzerine etkisi incelenmeye çalışılmıştır. Bu dezenfektanın kalıntısının gıda bileşenleri ile bazı reaksiyonlara girdiğine özellikle oksidatif olayları hızlandırdığına kuşku yoktur. Askorbik asitin degradasyon koşulları ve mekanizmaları ayrıntılı olarak araştırılmışsa da hidrojen peroksit eşliğinde parçalanması ile ilgili herhangi bir araştırmaya rastlanmamıştır. Bu konuda Johnson ve Toledo (1975) tarafından yapılmış sadece bir çalışma bulunmaktadır. Bu araştırmada; dolum ortamı hidrojen peroksit ile sterilize edilmiş bir sistemde, steril plastik kaplara doldurulan 55oBx steril portakal suyu konsantratlarının 24oC’de depolanmasında askorbik asitin yarı ömür süresinin 21 gün olduğu saptanmıştır.

 

Çalışmada, meyve sularında hidrojen peroksit eşliğinde askorbik asitin degradasyonunun sıfırıncı derece reaksiyon kinetiğine göre gerçekleştiği saptanmıştır. Portakal suyunda askorbik asit degradasyonuna ilişkin hız konstantları 20o, 30o ve 40oC’ lerde sırasıyla 24.017, 48.991 ve 67.964 mg L-1 gün-1 olarak saptanmıştır. Aynı sıcaklıklarda ve izin verilen maksimum hidrojen peroksit miktarı olan 0.5 ppm düzeyinde ise hız konstantları sırasıyla 29.721, 50.603 ve 85.601 mg L-1 gün-1 olarak saptanmıştır. Bu durum, portakal suyunda askorbik asit degradasyonunun hidrojen peroksit eşliğinde daha hızlı gerçekleştiğini göstermektedir. Diğer yandan vişne nektarında askorbik asit degradasyonuna ilişkin hız konstantları 20o, 30o ve 40oC’ lerde sırasıyla 7.426, 10.119 ve 18.799 mg L-1 saat-1 olarak saptanmıştır. Aynı sıcaklıklarda ve 0.5 ppm hidrojen peroksit düzeyinde ise hız konstantları sırasıyla 7.737, 11.832 ve 13.664 mg L-1 saat-1 olarak belirlenmiştir. Sonuçlardan görülebileceği gibi, bu konsantrasyonda hidrojen peroksitin vişne nektarında askorbik asitin degradasyonu üzerine önemli bir etkisi olmamıştır.

 

 

Çizelge 9 ve 10’ da sırasıyla 0.5 ve 5.1415 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonlarında askorbik asitin degradasyon hızına ilişkin hız konsantları toplu halde gösterilmiştir. 0.5 ppm hidrojen peroksit konsantrasyonunda, askorbik asit degradasyonu en hızlı vişne nektarında gerçekleşirken, onu sırasıyla elma suyu ve üzüm suyu izlemiştir. Portakal ve  özellikle nar suyunda ise askorbik asit degradasyonu diğer meyve sularına oranla çok daha yavaş gerçekleşmiştir. Diğer yandan hidrojen peroksit konsantrasyonu 5.1415 ppm’ e çıkartıldığında, en düşük degradasyon hızı portakal suyunda saptanmıştır. Aynı şekilde askorbik asit degradasyonu en hızlı vişne nektarında gerçekleşmiş ve onu sırasıyla elma suyu, nar suyu, üzüm suyu, şeftali ve kayısı nektarı izlemiştir. Bu durumun,  meyve sularının fenolik madde içerikleri özellikle de antioksidan kapasiteleri ile ilişkili olabileceği düşünülmektedir. Nitekim son yıllarda gıdalarda bulunan doğal antioksidantlar üzerinde yapılan yoğun çalışmalarda, meyve sularında bulunan bazı fenolik bileşiklerin, askorbik asiti oksidatif yolla parçalanmaktan koruduğu ortaya konmuştur (Miller and Rice-Evans, 1997). Ayrıca gıdalardaki doğal antioksidatif aktivitenin farklı düzeyde bulunduğunun saptanmış olması (Velioğlu et al. 1998, Larson, 1988, Tsuda et al. 1994., Wang, 1996), farklı ürünlerde askorbik asit degradasyonunun farklı bir seyir göstereceğini düşündürmektedir.

Çizelge 9 0.5 ppm H2O2 konsantrasyonunda,  çeşitli meyve sularında

                   askorbik asitin degradasyonuna ilişkin hız sabitleri

 

Meyve Suyu

k (mg L–1saat –1)

20oC

30oC

40oC

 

 

 

 

Üzüm suyu

4.838

  7.763

  9.597

Elma suyu

6.718

13.159

Vişne nektarı

7.737

11.832

13.664

 

 

 

 

Nar suyu

0.398

  0.872

  2.575

Portakal suyu

1.238

  2.108

  3.567

 

 

 

 

 

 

Çizelge 10 5.1415 ppm H2O2 konsantrasyonunda,  çeşitli meyve

                    sularında askorbik asitin degradasyonuna ilişkin hız  konstantları

 

Meyve Suyu

k

 (mg L-1 saat –1)

 

 

Portakal suyu

  6.624

Kayısı nektarı

11.344

Şeftali nektarı

12.546

Üzüm suyu

16.197

Nar suyu

17.145

Elma suyu

17.667

Vişne nektarı

22.160

 

 

 

Sonuç olarak hidrojen peroksit konsantrasyonu arttıkça ve ürünün depolama sıcaklığı yükseldikçe askorbik asit kaybı artmaktadır. Dolayısıyla aseptik ambalajlanmış meyve sularınındaki askorbik asitin korunabilmesi için düşük sıcaklıklarda depolama yapılmalıdır. Bilindiği gibi akorbik asitçe zengin veya zengin olmasa bile askorbik asit eklenerek zenginleştirilmiş meyve suları etiketinde bazı firmalar meyve suyunun askorbik asit içeriğini deklare etmektedirler. Bu deklarasyonun yanlış yapılmaması, piyasada her an yürütülecek bir kontrolde deklarasyon miktarının altında bir değere rastlanmaması mevzuat açısından firmalar için çok önemlidir. Bu nedenle deklare edilecek miktarın önceden hesaplanması gerekmektedir. Bu hesaplamalar, askorbik asitin her tür meyve suyundaki degradasyon hız sabitesinin belirlenmiş olmasıyla mümkündür. Bu açıdan, projede saptanmış hız sabitelerinin bu amaçla geniş bir kullanım alanı bulacağına kuşku yoktur.

 

6. KAYNAKLAR

Arabshahi, A. and Lund, D.B. 1985. Considerations in calculating kinetic parameters from experimental data.  J. Food Protect. Eng. 7: 239-251.

Gökmen, V., Kahraman, N., Demir, N. and Acar, J. 2000. Enzymatically validated liquid chromatographic method for the determination of ascorbic and dehydroascorbic acids in fruit and vegetables. J. Chromatogr. 881:309-316.

Johnson, R.L. and Toledo, R.T. 1975. Storage stability of 55o Brix orange juice concentrate aseptically packaged in plastic and glass containers. J. Food Sci. 40:433-435.

Labuza, T.P. 1984. Application of chemical kinetics to deterioration of foods. J. Chem. Educ. 61:348-358. 

Labuza, T.P. and Riboh, D. 1982. Theory and application of Arrhenius kinetics to the prediction of nutrients losses in foods. Food Technol. 36(10):66-74.

 

Larson, R. A. 1988. The antioxidants of higher plants. Phytochemistry 27(4): 969-978.

Miller, N. J. and Rice-Evans, C. A. 1997. The relative contributions of ascorbic acid and phenolic antioxidants to the total antioxditant activity of orange and apple fruit juices and blackcurrant drink. Food Chem. 60:331-337.

Tsuda, T., Watanabe, M., Ohshima, K., Norinobu, S., Choi, S-W., Kawakishi, S. and Osawa, T. 1994. Antioxidative activity of the anthocyanin pigments cyanidin 3-o-β-D-glucoside and cyanidin. J. Agric. Food Chem. 42:2407-2410.

Velioğlu, Y. S., Mazza, G., Gao, L. and Oomah, B. D. 1998. Antioxidant activity and total phenolics in selected fruits, vegetables and grain products. J. Agric. Food Chem. 46:4113-4117.

Wang, H., Cao, G. and Prior, R.L. 1996. Total antioxidant capacity of fruits. J. Agric. Food Chem. 44:701-705.

 

 

 

7. EKLER

a)   MALİ BİLANÇO VE AÇIKLAMALARI

 

·        PROJE TUTARI :          14.202.600.000 TL

 

 

·        PROJE GİDERLERİ :  14.202.600.000 TL

 

 

Techizat Gideri :                   9.847.100.000 TL

 

Techizatın Adı

Tutarı (TL)

 

 

Soğutmalı santrifüj

7.316.000.000

Su banyosu

1.026.600.000

Terazi (±0.01 g)

1.504.500.000

 

                                                                

Sarf Gideri :                           3.853.250.000 TL

 

 

*Kırtasiye Gideri :                    502.250.000 TL

 

*Kırtasiye alımı ile ilgili ihtiyaç formları 29 / 09 / 2003 tarihinde Müdürlüğünüze teslim edilmiştir.

 

b)   MAKİNE VE TEÇHİZATIN KONUMU VE İLERİDEKİ KULLANIMINA DAİR AÇIKLAMALAR

(BAP DEMİRBAŞ NUMARALARI DAHİL)

 

 

Techizatın Adı

Gıda Mühendisliği Demirbaş Numarası

 

 

Soğutmalı santrifüj

GM-013-16-2

Su banyosu

GM-014-12-2

Terazi (±0.01 g)

GM-007-26-2

 

Projeden sağlanmış bulunan laboratuar cihazının her üçü halen yürütülmekte olan, Doç. Dr. Mehmet Özkan’ ın sorumluluğundaki 20020711065 No’ lu projede kullanılmaktadır. Bundan sonra yürütülecek kinetik çalışmalarda da yoğun olarak kullanılacaktır.

 

c)    TEKNİK VE BİLİMSEL AYRINTILAR

 

Kesin raporda verilmiştir.

 

 

d)   SUNUMLAR (BİLDİRİLER VE TEKNİK RAPORLAR) VE YAYINLAR

 

Bu proje sonuçlarının bir bölümünden aşağıda adı ve yazarları verilen makale düzenlenmiş ve 27 / Ekim / 2003 tarihinde yayınlanmak üzere Food Chemistry dergisine sunulmuştur.

 

 

Makalenin Adı

:

Effects of Hydrogen Peroxide on the Stability of Ascorbic Acid during Storage in Various Fruit Juices

 

 

 

Yazarları

:

Mehmet Özkan, Ayşegül Kırca, Bekir Cemeroğlu