- (2009) Volume 3, Issue 4
It is used different conservation and packaging techniques in food industry by delaying enzymatic and microbial spoilage. One of the important development in this issue is edible films and coatings. These materials are made from natural biopolymers and constituted with thin layer on the surface of food. Lipid oxidation is prevented, in addition to water, aromatic components, pigments, ions and vitamins are hold in food by edible films. The most important property of edible films is not carrying cancerogenic risk and don’t cause waste problem, which are serious problems in plastic packaging materials. Edible films can fulfill all the functions of a functional package, if they are properly prepared. It is used generally hydrocolloids (protein and polysaccharides), lipids and composites (hydrocolloids+lipid) in the preparation of edible films. Edible protein films are however classified into two groups as plant origin proteins (such as corn zein, wheat gluten, soy protein, pea protein, sunflower protein, peanut protein and cottonseed protein) and animal origin proteins (such as keratin, collagen, gelatin, fish myofibrillar protein, egg white protein, casein and whey protein). Edible protein films, which are produced from protein isolates or protein consantrates, may be also generated by food processing waste as an evaluation method. The aim of this review is to explain mostly used protein films and to moot that the films are prepared directly from main structure proteins or water soluble proteins (at processing waste) and can applied yet to seafood. So, waste problem is reduced bidirectional and more safety seafoods can producted.
Keywords
Edible films, biodegradable films, protein films, seafood, fish
Giri?
Bal?k, besleyici bir g?da olarak her zaman önemli say?lm?? ve genel diyet önerileri içerisinde yerini daima korumu?tur. Bal???n bu önemi, esas olarak yüksek de?erli protein içeri?inin yan?nda ço?u bal?k türünün ya? içeri?inin az olmas? ve çoklu doymam?? ya? asitlerinin ana kayna??n? olu?turmas?ndan ileri gelmektedir. Bal?k ve bal?k ürünleri çok besleyici özelliklere sahip olmakla birlikte dayan?m ömürleri di?er et ve kanatl? etlerine k?yasla oldukça k?sad?r. Dayan?m ömrünü ve kalite özelliklerini korumak için her geçen gün yeni muhafaza teknikleri ve uygulamalar? geli?tirilmektedir. Bu tekniklerden biri de di?er g?da ürünlerinde de yayg?n ?ekilde kullan?lan yenilebilir filmlerden faydalanmakt?r.
Yenilebilir film ve kaplamalar; g?dalar? korumak, raf ömürlerini uzatmak amac?yla bir g?dan?n yüzeyi üzerinde olu?turulmu? ince tabakal?, g?dayla birlikte yenilebilen, sentetik olmay?p do?al kaynaklardan elde edilen maddelerdir.
Yenilebilir filmler uygun ?ekilde haz?rland??? takdirde fonksiyonel bir ambalaj?n sahip olabilece?i tüm i?levleri yerine getirebilir. Tar?msal kökenli bu ambalajlar, cam, teneke, polimer gibi ticari ambalajlama materyallerine alternatif olarak geli?tirilmi?tir. Bu tekni?in en önemli i?levlerinden birisi su buhar? geçi?ine kar?? gösterdikleri dirençtir. Bu sayede g?da maddelerinin depolanmalar? s?ras?nda olu?an a??rl?k kay?plar? azalt?labilmektedir. Yenilebilir ambalajlarla kaplanm?? et ürünlerindeki ya?lar?n oksidasyonu engellendi engellendi?inden ac?la?mam??, tazeli?ini korumu? et ürünlerini market raflar?nda bulabilmek olas?d?r. K?saca bu ambalajlar, suyun yan? s?ra aroma bile?ikleri, pigmentler, kararma tepkimelerini durduran iyonlar ve vitaminler gibi maddelerin ürünlerin içinde tutulmas?n? sa?lamaktad?r. Ama daha da önemlisi yenebilir film ve kaplamalar, plastiklerle yap?lan g?da ambalajlamas?n?n önemli sorunlar?ndan olan kanserojen riskini ta??mamakta ve at?k sorunu da olu?turmamaktad?r (Akbaba, 2006).
G?da ürünlerinde yenilebilir filmlerin kullan?m? yeni gibi görünmekle birlikte bu uygulama y?llar öncesine dayanmaktad?r. Vakslar ek?i meyvelerin dehidrasyonunu geciktirmek için, Çin’de 12. ve 13. yy’dan beri kullan?lmaktad?r. Asya’ da 15. yy’dan beri baz? g?dalar?n görünü?ünü ve muhafazas?n? geli?tirmek için kaynam?? soya sütünden elde edilen Yuba ismi verilen filmden yararlan?lmaktad?r. Büzülmeyi önlemek için etlerin ya?larla kaplanmas? 16. yy’dan beri uygulanmaktad?r. 19. yy’da ceviz, badem ve f?nd?klar?n depolanmas? s?ras?ndaki oksidasyonu ve bozulmay? önlemek için yenilebilir koruyucu bir kaplama olarak ilk kez sükroz kullan?lm??t?r. Son yüzy?lda etlerin ve di?er g?da kaynaklar?n?n korunmas? için jelatin filmlerle kaplanmas? önerilmi?tir. ?imdiye kadar yenilebilir film ve kaplamalar?n en önemli uygulamas?, 1930’dan beri uygulanan ya? ve vakslardan yap?lan bir emülsiyonun kullan?lmas?d?r. Bu emülsiyonlar, meyvelerin parlakl?k ve renk gibi fiziksel özelliklerini koru makta, yumu?akl???n, solgunlu?un ba?lamas?n? geciktirmekte, fungisitlerin ta??nmas?n? önlemekte, olgunla?mas?n? daha iyi kontrol etmekte ve su kayb?n? azaltmaktad?r (Debeaufort vd., 1998).
Yenilebilir film ve kaplamalar, tüketim s?ras?nda olumsuz etki yaratmamak için mümkün oldu?unca kokusuz, tats?z, renksiz, saydam, berrak olmal?, g?da maddesi ile uyum göstermelidir. Filmler genellikle a??nmaya dayan?kl? ve esnek olmal?d?r. Farkl? fonksiyonel ihtiyaçlar? (nem bariyeri, gaz bariyeri, su ve lipitte çözünürlük, renk ve görünü?, mekanik özellikler, vb.) kar??layabilmelidirler (Kandemir, 2006). Ayr?ca filmlerin yüzey görünümünün iyile?tirilmesi ve yap??kanl???n?n da azalt?lmas? gerekmektedir. Hidrokolloid yap?da olan filmler genellikle lipid veya mumlardan üretilen ayn? özellikteki filmlerden daha do?al yap?dad?r. Ayr?ca, yenilebilir filmlerin üretiminde kullan?lmak üzere arzu edilen duyusal kalite de?erlerine sahip maddelerden de yararlan?labilir. Bu ?ekilde üretilen yenilebilir filmler g?dan?n renk, lezzet, asitlik, tatl?l?k ve tuzluluk gibi g?da de?erlerinin korunabilmesine yard?mc? olmaktad?r (Sar?o?lu, 2005).
Film ve kaplamalar olu?um ?ekilleri ve g?dalara uygulamalar?na göre farkl?l?k gösterirler. Yenilebilir kaplamalar s?v? bir film yap?c? solüsyona veya erimi? bile?ikler eklenerek do?rudan g?da üzerine bir f?rça ile veya püskürtme ile uygulan?r, ürünü filme bat?rma veya filmi ürün üzerine ak?tma ile de olu?turulur (Cuq vd.,1995).
Yenilebilir film ve kaplamalar nem, oksijen, karbondioksit, aroma ve ya?lara kar?? bariyer sa?layan bile?ikler içerebilirler. Antimikrobiyaller, antioksidantlar ve aroma bile?enlerinin ilavesiyle g?dan?n mekanik ve biyolojik özelliklerini iyile?tirebilirler. Yenilebilir filmlerin mekanik özelliklerini artt?rmak için film formülasyonlar?nda gliserin, etilen glikol, sorbitol, mannitol ve polietilen glikol gibi çe?itli plastikle?tiriciler kullan?lmaktad?r. Bu katk? maddeleri genelde dü?ük molekül a??rl???na sahip küçük moleküllerdir ve polimerlere uygun kaynama s?cakl?klar?na sahiptirler. Plastikle?tiriciler paketleme sanayinde önemli olan film k?r?lganl???n? dü?ürmekte ve filmin esnekli?ini de artt?rmaktad?rlar (Garcia vd., 2000).
?yi özellikte yenilebilir film üretimi için a?a??daki ko?ullar?n sa?lanmas? gerekmektedir (Appendini ve Hotchkiss, 2002):
1. Kullan?lan ham maddeler genellikle güvenilir kabul edilmi? (GRAS) olmal?,
2. Yava?, fakat kontrollü ürün solunumuna izin vermeli,
3. Yap?sal bütünlük sa?lamal? ve mekanik i?lemeyi geli?tirmeli,
4. G?da katk? maddelerini birle?tirici görev yapmal?,
5. Mikrobiyal bozulmay? uzun depolama süreleri boyunca engellemeli veya azaltmal?d?r.
Yenilebilir filmlerin önemli i?levlerinden biri gaz veya daha da s?k olarak su buhar? için bariyer olarak kullan?labilmeleridir. Su buhar? geçirgenli?i yenilebilir filmlerin en önemli ve en çok çal???lan bariyer özelli?idir. G?dalardaki nem seviyeleri, tazeli?i korumak, mikrobiyolojik geli?imi kontrol alt?nda tutmak ve a??z dolgunlu?u ve görünüm sa?lamak için önemlidir. Yenilebilir filmler nem kayb?n? ya da nemlili?i önleyen su aktivitesini kontrol alt?na almaktad?rlar (Krochta ve DeMulder Johnston, 1997).
Yenilebilir film ve kaplamalar?n bile?iminde bulunan biyolojik kaynakl? polimerler a?a??daki ?ekilde s?n?fland?r?l?rken (Sar?ku?, 2006), yenilebilir filmlerin haz?rlanmas?nda temelde hidrokolloidler (protein ve polisakkarit), lipidler ve kompozitlerden (hidrokolloid+lipid) yararlan?lmaktad?r. Yenilebilir filmleri biyolojik kaynakl? yap?lar?na göre 3 k?s?mda incelemek mümkündür:
1. Polisakkaritler
a) Ni?asta (Patates, m?s?r, bu?day, pirinç ve di?er türevleri)
b) Selüloz (pamuk, odun ve di?er türevleri)
c) Gumlar (guar, lokust bean, aljinatlar, karragenan, pektinler ve di?er türevleri)
d) Kitin/Kitosan
2. Ya?lar
a) Çapraz ba?l? trigliseridler
b) Vakslar
c) Hayvansal ve bitkisel ya?lar
3. Proteinler
a) Hayvansal (kazein, peynir alt? suyu, kollajen, jelatin vb.)
b) Bitkisel (zein, soya, gluten vb.)
Yenilebilir Polisakkarit Filmleri
Polisakkarit filmlerin içeri?ini, aljinat, kitosan, pektin, agar, karragenan, selüloz türevleri, ni?asta, ni?asta hidrolizatlar?, dekstran gibi maddeler olu?turmaktad?r. Kahverengi deniz yosunlar?ndan alkali ile muamele edilerek izole edilen aljinatlar, g?da endüstrisinde ve endüstriyel uygulamalarda çok amaçl? olarak kullan?lan hidrokolloidlerdendir. Ticari kullan?m için üretilen aljinatlar ba?l?ca Macrocystis pyrifera, Laminaria hyberborea, Laminaria digitata ve Ascorphyllum nodosum türlerinden ekstrakte edilmektedir. Amerika Birle?ik Devletleri, ?ngiltere, Fransa, ?spanya, Norveç, Kanada ve Japonya dünya genelinde ba?l?ca aljinat üretimi yapan önemli ülkelerdir. Aljinik asit, suda s?n?rl? çözünmesine ra?men, suyu iyi absorbe eden bir maddedir. Dondurma, ?erbet ve peynirlerde stabilizatör, sütlü puding ve jel halindeki sulu tatl?larda jelle?tirici, meyveli içecek ve di?er me?rubatlarda süspansiyon olu?turucu ve koyula?t?r?c?, birada köpük stabilizatörü, mayonezde emülgatör olarak kullan?lmaktad?r (Gombotz ve Wee, 1998). Aljinat, yenilebilir film olarak su ürünleri ve et ürünlerinin kaplanmas?nda da s?kl?kla kullan?lan materyallerden birisidir (Erickson ve Hung, 1997; Gennadios vd., 1997; Gennadios, 2002; Datta vd., 2008).
Kitosan, yengeç, karides, istakoz gibi eklembacakl?lar?n kabuklar?nda, baz? bakteri ve mantarlar?n hücre duvarlar?nda bulunan ve do?ada selülozdan sonra en yayg?n olarak bulunan polimer olan kitinin (β-(1-4)-poli-N-asetil-Dglukozamin) deasetilasyonu ile elde edilen bir polimerdir. Herhangi bir toksisitesinin bulunmamas?, alerji ve iritasyon yap?c? olmamas?n?n yan? s?ra, biyoparçalanabilir ve biyogeçimlidir. Kitosan ayn? zamanda önemli biyoaktif özelliklere sahiptir. Bunlar aras?nda hemostatik, bakteriyostatik, fungistatik, film olu?turucu, spermisidal, antikanserojen, antikolesteremik, antiasid, antiülser, yara ve kemik iyile?mesini h?zland?r?c?, immün sistem stimülan özellikleri say?labilir (Duman ve ?enel, 2004).
Kitosan?n g?da teknolojisindeki en önemli kullan?m ?ekli film halinde, bilhassa sebze ve meyvelerin kalitelerinin korunmas? ve depolama süresinin art?r?lmas? olmu?tur. Yar? geçirgen özellikteki kitosan filminin sert, dayan?kl?, esnek ve kolayca y?rt?lmayan bir materyal olmas? önemli avantajlar? olarak de?erlendirilmektedir ve bu özellikleri ço?u ticari polimerle yar??abilir niteliktedir. G?dalar?n kitosan filmi ile kaplanmas? ambalaj içindeki k?smi oksijen bas?nc?n? azaltmakta, g?da ile çevresi aras?ndaki nem transferi ile s?cakl??? kontrol alt?nda tutmakta; su kayb?n? azaltmakta, meyvelerde enzimatik kahverengile?meyi geciktirmekte, solunumu kontrol etmektedir. Bunlara ilave olarak do?al aroman?n artt?r?lmas?, tekstürün ayarlanmas?, emülsifiye edici etkinin art?r?lmas?, rengin stabilizasyonu, deasidifikasyon gibi konularda da kitosandan yararlan?lmaktad?r (Bostan vd., 2007). Kitosan filmleri et ve su ürünlerinin güvenli?inin sa?lanmas?nda da kaplama materyali olarak ba?ar?l? bir ?ekilde kullan?lmaktad?r (Crackel vd., 1988; Shahidi vd., 2002; Tsai vd., 2002; Lopez- Caballero vd., 2005; Sathivel, 2005; Y?lmaz vd., 2006; Gomez-Esteca vd., 2007; Kim vd., 2007).
Pektinler bitkisel kökenli polisakkaritlerden bir gruptur. Metil ester içeri?iyle farkl?la?an pektinlerin esterifikasyon derecesi çözünürlük ve jelle?me özelliklerini etkilemektedir. Pektin bazl? filmlerin dü?ük nemli g?dalarda iyi çal??t??? görülmü?tür. Ancak tam anlam?yla bir nem bariyeri de?illerdir. Kalsiyum pektinat jel kaplaman?n biftek parçalar?ndaki büzülmeyi ve bakteriyel geli?meyi azaltt??? görülmü?tür (Gennadios, 2002).
K?rm?z? alglerden elde edilen, genelde mikrobiyolojik medialarda s?k?l??? önlemek için kullan?lan agar kendisini etlere kaplanmas? için kullan??l? yapan karakteristikler göstermektedir. Antibiyotikler agar kaplamayla birle?tirilirse kaplanan tavuk ürünleri ve bifteklerin raf ömrü uzamaktad?r, ancak agar nem kayb?n? azaltmamaktad?r. Bakteriosin olan nisinin agar kaplamaya ilavesi tavuk ürünlerinin yüzeyindeki Salmonella typhimurium seviyesini etkili bir ?ekilde azaltm??t?r (Gennadios, 2002).
Karragenan ise, k?rm?z? deniz yosunlar?ndan (?rlanda yosunu olarak da adland?r?l?r) elde edilen bir k?vam art?r?c?d?r. Ambalaj? oldu?u g?dada, yapay bir nem bariyeri gibi görev yaparak, ürünün nem kayb?n? azaltmaktad?r (Akbaba, 2006). G?da uygulamalar?nda kullan?lan karragenan bazl? kaplamalar kappa-(κ), iota-(ι) ve lambda-(λ) polimerlerinden üretilmektedir ve tavuk ürünleri ve bal?klar?n raf ömrünü uzatmak için kullan?lmaktad?r (Gennadios, 2002).
Filmlerin haz?rlanmas?nda kullan?lan en önemli çi? materyal ni?astayla birlikte selüloz ve derivatlar?d?r (eter ve esterleri gibi). Metilselüloz (MC), selülozun metilklorid ile reaksiyonundan sonra alkali muamelesiyle olu?an bir selüloz eteridir. Termal jelasyon gösteren MC mükemmel film olu?turucu özelliklere sahiptir ve yenilebilir filmlerin haz?rlanmas?nda yayg?n ?ekilde kullan?lmaktad?r (Peressini vd., 2003; Turhan ve ?ahbaz, 2004). Büyük yüzey alan? ve biyopolimerik yap?s?ndan dolay?, üründeki suyun büyük miktar?n? içine alma yetene?ine sahip olan selüloz içerikli kaplamalar?n ac?la?ma üzerine de olumlu etkisi vard?r (Akbaba, 2006). Selüloz esterleri yenilebilir filmleri suda çözünen, ya?a dirençli, sa?lam ve fleksible yapmak için kullan?lmaktad?r. Plastikle?tirici olarak bir ya?la kombine edilerek hem taze hem de dondurulmu? etlerin kaplanmas? için kullan?lmaktad?r. Metilselüloz veya hidroksi metilselüloz ile etlerin kaplanmas?; pi?irme s?ras?ndaki kayb? minimize etmekte, ya? al?m?n? dü?ürmekte ve tavuk ürünleri ve su ürünlerine glaze olarak uyguland???nda nem kayb?n? azaltmaktad?r (Gennadios, 2002).
Yüksek nemli jelatine kaplamalar?n olu?umunda selüloz kullan?ld???nda, k?sa süreli depolama s?ras?nda baz? g?dalardan (örne?in; et ürünleri) su kayb? gecikmektedir. Selüloz bazl? filmler yüksek ya?l? g?dalar için de yenilebilir oksijen ve su bariyeri olarak kullan?lmaktad?r. Bu tür filmler oksidasyonu azaltarak ve suyun yeniden absorbe edilmesinin engellenmesiyle derin ya?da k?zart?lan g?dalar?n gevreklik kayb?n? yava?latarak yüksek ya?l? g?dalar?n raf ömrünü uzatmaktad?r (Ayd?nl? ve Tuta?, 2000). Ni?asta ise film içerisine kolayca kat?labilen do?al bir polimerdir. Ni?asta filmleri kolayca haz?rlanmas?na kar??l?k zay?f fiziksel özelliklere sahiptir. Ni?asta filmleri yenilebilir ambalajdaki biyobozunur materyalleri veya selüloz derivatlar? ile proteinleri üretmek için di?er sentetik polimerlerle kar??t?r?larak geli?tirilebilirler (Peressini vd., 2003).
Dekstranlar glikosid ba?lar?n?n farkl? tipi ve miktar?yla D-glukopiranosil birimlerinden olu?an mikrobiyal gumlard?r. Genellikle Leuconostoc mesenteroides ve Leuconostoc dextranium sükroz fermentasyonuyla dekstran biyosentezinden sorumlu olan mikroorganizmalard?r. S?v? solüsyon veya dispersiyon ?eklinde uygulanan dekstran kaplalamar soyulmam?? karides, soyulmu? karides, bal?k ve jambon, sosis ve past?rma gibi k?rm?z? et ürünlerinin buzdolab?nda veya dondurarak depolama s?ras?nda flavorunu, rengini ve tazeli?ini korumak için uygulanmaktad?r (Gennadios vd., 1997).
Polisakkarit filmler hidrofilik karakteristikleri nedeniyle zay?f su buhar? bariyer özelliklerine sahiptir. Hidrofilik filmlere hidrofobik karakteristikler eklemek için film solüsyonuna balmumu, karnauba mumu, parafin mumu ve ya? asitleri gibi hidrofobik materyaller ilave edilebilir. Film olu?turucu polimerlere eklenen temel materyaller plastikle?tiricilerdir. Bu ajanlar intermoleküler güçleri azaltmakta, biyopolimer zincirlerinin hareketlili?ini art?rmakta ve böylece filmin mekaniksel özellikleri geli?tirilmektedir. Plastikle?tirici ajanlar?n ilavesi polisakkarit filminin parlakl???n? sa?lamak için de gereklidir. Di?er taraftan plastikle?tiriciler genelde gazlar?n, su buhar?n?n ve filmin içerisinde çözünen kat? materyallerin transferini art?rmaktad?r (Ayd?nl? ve Tuta?, 2000).
Yenilebilir Lipid Filmleri
Yenebilir filmlerin ikinci grubunda, asetillenmi? monogliseritler, do?al mumlar ve çe?itli ya?l? bile?ikler, koruyucu kaplama olarak kullan?lan ya?lar bulunmaktad?r. Bu tip malzemeler, nem kayb?na engel olmalar?n? sa?layan özellikleri nedeniyle kullan?lmaktad?rlar. Bu özellikten daha çok beyaz ve k?rm?z? etleri korumak amac?yla yararlan?lmaktad?r. Ya?lar, kullan?ld?klar? ürünün solunumunu azaltarak ömrünün uzamas?n? sa?lamakta, ayr?ca meyve ve sebzelerde yüzey parlakl??? için önerilmektedirler. Ya?l? filmler meyve yüzeyindeki küflenmenin engellenmesinde de etkin bir koruyucudur (Akbaba, 2006).
Lipidler genelde hidrofobiktir, iyi nem bariyeri olarak hareket etmekte ve g?da ürünlerinin görünü?ünü geli?tirerek parlakl??? da sa?lamaktad?rlar. Ancak, film olu?umunda çözücü veya yüksek s?cakl?k gerektirmekte ve zay?f mekaniksel özellikler sergilemektedirler. Gaz ve buhar geçi?ine kar?? s?v? haldeki lipidler kat? haldekilere göre daha az direnç göstermektedir. Birçok lipid kristalin formda bulunmaktad?r. Bireysel kristaller gazlara ve su buhar?na kar?? oldukça geçirimsizdir, ancak kristaller aras?nda geçi?ler olabilir. Kristalin lipidlerin bariyer özellikleri, interkristalin ba?lanma dizili?ine oldukça ba?l?d?r. Kristalin oryantasyonu ve lipid tipi de geçirgenli?i etkilemektedir (McHugh, 2000). Yenilebilir vakslar su buhar? migrasyonuna kar?? di?er lipid filmlerden veya lipid olmayan filmlerden daha dirençlidir. Vaks kaplamalar?n bu büyük direnci hem hidrofobik karakterleriyle hem de moleküler organizasyonlar?yla ili?kilidir (Callegarin vd., 1997). Lipidler genelde filmlerin mekaniksel özelliklerinde etkili de?ildir, fakat baz?lar? (asetogliseridler, ya? asitleri, monogliseridler, fosfolipidler) plastikle?tirici olarak formülasyonda s?kl?kla kullan?lmakta ve biti?ik polimer zincirleri aras?ndaki intermoleküler güç lerin zay?flamas?yla uzayabilirli?i art?rmaktad?rlar (Callegarin vd., 1997).
Lipid kaplamalar d?? ortamla ürün aras?ndaki nem de?i?imini (alma veya kaybetme) geciktirmek için konfeksiyoner ürünlere, taze meyve ve sebzelere uygulanmaktad?r. Lipidler yüksek moleküler a??rl?kl? polimerlerle birlikte nem de?i?imine kar?? hassas olan g?da materyallerinin mikroenkapsülasyonu için de kullan?lmaktad?r. Oksidasyona kar?? hassas olan g?da komponentlerinin enkapsülasyonu için kullan?lan lipid bazl? filmlerin oksijen bariyer karakteristikleri de önemlidir. Ayr?ca, ince lipid kaplama, taze meyve ve sebzelerin yüzeyine uyguland???nda O2 ak???n? s?n?rland?r?r ve kurumay? geciktirir. Bu kaplamalar aerobik solunumun oran?n? bask?lamakta ve bu bask? uygun dereceye geldi?inde son ürünün depolanma ömrü uzamaktad?r (Kester ve Fennema, 1989).
Ta??ma ve depolama s?ras?nda kurumay? ve oksidasyonu kontrol yetene?i (özellikle tropikal meyveler için), çürüme kontrolü ve büyüme düzeni için fungusitlerle birle?mesi, yüzeye parlakl?k vererek görünü?ü geli?tirmesi ve s?n?rl? raf ömrüne sahip g?da maddelerinin market ömrünü uzatmaya yard?m eden ürün fizyolojisinin görünü?ünü kontrol etmesi gibi nedenlerle taze meyve ve sebzelerin lipidlerle kaplanmas? ile ilgili literatürde birçok çal??ma bulunmaktad?r (Callegarin vd., 1997).
Lipid filmler mekaniksel özellikleri güçlü fakat su buhar? bariyer özellikleri zay?f olan yenilebilir filmlerle birlikte kompozit filmlerin haz?rlanmas?nda kullan?lm?? ve filmlerin fonksiyonel özellikleri daha da geli?tirilmi?tir. Kazein ve jelatinin s?v? solüsyonlar?na asetillenmi? monogliserid, stearik asit, palmitik asit, balmumu ve karnauba mumunun etanolik solüsyonlar?n?n ilave edilmesiyle emülsifiye filmler geli?tirilmi?tir (McHugh, 2000). Lipid içeren kompozit filmler çok iyi bariyer özelliklerine sahip olmu?, fakat parlak bir renk ve mumsu bir tat sergilemi?lerdir (Callegarin vd., 1997, Mc Hugh, 2000).
Yenilebilir Protein Filmleri
Yenilebilir protein filmleri bitkisel kökenli proteinler (m?s?r zeini, bu?day gluteni, soya proteini, bezelye proteini, ayçiçe?i proteini, yer f?st??? proteini ve çi?it proteini gibi) ve hayvansal kökenli proteinler (keratin, kollajen, jelatin, bal?k miyofibriler proteini, yumurta beyaz? proteini, kazein ve peynir alt? suyu proteini) olarak iki gruba ayr?lmaktad?r.
Protein kaynakl? filmlerin mekaniksel ve bariyer özellikleri polisakkarit kaynakl? filmlerden genelde daha iyidir. Homopolimer olan polisakkaritlerle kar??la?t?r?ld???nda, genel fonksiyonel özelliklerin geni? bir çe?idini, özellikle yüksek intermoleküler ba?lama potansiyelini içeren proteinler spesifik bir yap?ya (20 farkl? monomere ba?l? olan) sahiptirler (Sabato vd., 2007).
Protein filmleri bir çözücünün ilavesiyle polipeptid zincirlerinin k?smi denatürasyonu, pH de?i?imi, çapraz ba?lanmay? sa?layan bir elektrolitin eklenmesi ve/veya ?s? uygulanmas? sayesinde olu?maktad?r (Rhim ve Eg, 2007). Protein yap?s?ndaki filmlerin özellikleri; protein kayna??, protein solüsyonunun pH’s?, plastikle?tirici, film kal?nl???, haz?rlama ?artlar? ve film olu?turucu solüsyon içine dahil olan yap?lar gibi çe?itli faktörlere ba?l?d?r (Benjakul vd., 2008). Proteinlerden elde edilen filmler kapland?klar? g?dan?n besin de?erini oldukça art?rmaktad?rlar.
M?s?r proteini (zein) filmi
M?s?r endosperminde bulunan zein proteininden haz?rlanan yenebilir filmler k?r?lgan bir yap?da oldu?undan öncelikle esnekle?tirilmekte; yani plastikle?tirilmektedir. Zein filmleri, kullan?ld??? ürün üzerinde sert, parlak, mikroorganizma etkinli?ini engelleyen koruyucu bir tabaka olu?turmaktad?r. Zein kaplamalar domateslerin üzerindeyken, sebzenin parlakl?k ve nem kayb?n? azaltmaktad?r, renk de?i?imini de geciktirmektedir. Yine peynirler üzerinde uyguland???nda, peynirlerin yüzeyine koruyucu olarak uygulanan sorbik asidi korumaktad?r. Böylece, bir anlamda koruyucunun koruyucusu olmaktad?r (Akbaba, 2006).
Zein, hidrofobik yap?da oldu?undan su absorpsiyon özelli?i yüksek su aktivitesinde yüksek, dü?ük su aktivitesinde ise a??r? derecede dü?ük olmaktad?r. Su absorbsiyonu aç?s?ndan zein tozu ve plastikle?tirilmemi? filmler aras?nda önemli farklar gözlemlenmemi?tir. Gliserolle plastikle?tirilmi? filmlerin su absorbsiyonu 0.7’nin alt?ndaki su aktivitesinde en dü?ük iken, zein tozu ve plastikle?tirilmemi? filmler için su absorbsiyonu 0.8’in alt?ndaki su aktivitelerinde en dü?ük düzeydedir. Gliserolle plastikle?tirilmi? filmler yüksek su aktivitesinde, plastikle?tirilmemi? filmlerden be? kat daha fazla su absorbsiyon kapasitesine sahiptir. Plastikle?tirilmi? filmlerin daha yüksek su tutma kapasiteleri gliserolün hidrofilik özelliklerine ba?l?d?r. Polietilen glikol veya laktik asit ile plastikle?tirilmi? filmler gliserolle plastikle?tirilmi? filmlerden daha dü?ük su absorbsiyonuna sahiptir. Zein kaplamalar? f?nd?k, ?eker, ?ekerleme ürünleri ba?ta olmak üzere di?er g?dalar için oksijen, lipid ve nem bariyeri olarak kullan?lmaktad?r. Vitamin ve minerallerle zenginle?tirilmi? pirinçlerin so?uk suda y?kama esnas?nda vitamin ve mineral kay?plar?n? azaltmak için zein-stearik asit-odun reçinesi ile kaplanmaktad?r (Temiz ve Ye?ilsu, 2006).
Bu?day proteini (gluten) filmi
Bu?day gluteni, bu?day ni?astas? üretiminde ortaya ç?kan bir yan üründür. Yüksek molekül a??rl???, yayg?n apolar karakteri ve fraksiyonlar?n?n çe?itlili?i en önemli özellikleri aras?ndad?r. Bu?day gluteninden seçici gaz bariyer özelli?i gibi orjinal özelliklere ve kauçuk benzeri mekanik özelliklere sahip filmler yap?labilmektedir. Bu?day gluteni esasl? filmler homojen, saydam, mekanik olarak güçlü ve nispeten su dayan?m?na sahiptirler. Bu filmler g?da esasl? katk? maddeleri kullan?ld??? ve kirletici maddeler kullan?lmad??? zaman yenilebilmektedirler. Bu?day gluteni esasl? filmlerin nem bariyer özellikleri (su buhar? geçirgenli?i) alçak yo?unluklu polietilen gibi sentetik filmlerle kar??la?t?r?ld??? zaman nispeten dü?üktür. Bu?day gluteni filmlerinin bariyer özellikleri, film yap?s?na ya?l? bile?enlerin ilave edilmesiyle polietilen filmin özelliklerine benzetilebilmektedir (Temiz ve Ye?ilsu, 2006).
Bu?day gluten filmine sistein eklenmesiyle filmin gerilme direnci artmaktad?r (Rayas vd., 1997). Gliserolle plastikle?tirilmi? bu?day gluten filmlerinin mekaniksel ve fiziksel özellikleri farkl? s?cakl?klarda (20 °C, 50 °C ve 80 °C ) ve relatif nemde (% 35 ve % 70) incelendi?inde, % 35 nispi nemde kurutma s?cakl??? artt???nda gerilme gücünün de artt??? görülmü?tür. % 70 nispi nemde s?cakl?k artt???nda ise gerilme gücü azalmaktad?r. Filmlerin kal?nl??? s?cakl???n artmas?yla azalmaktad?r. Filmin 50 °C’de ve % 70 nispi rutubette kurutulmas?n?n d???nda % 1.5 sodyum dodesil sülfat eklenmesi bütün filmlerin çözünürlü?ünü art?rm??t?r (Kayserilio?lu vd., 2003).
Soya proteini filmi
Soya protein izolat?, filmlerin yap?m?nda ham materyal olarak yayg?n bir ?ekilde kullan?lan en önemli proteinlerden biridir. Soya proteini yenilebilen ürünler için uygulanabilen ve biyolojik olarak parçalanabilen çevre dostu bir üründür. Film olu?um mekanizmas?n?n, film ve hava aras?nda protein polimerizasyonu ve solvent ektraksiyonu vas?tas?yla meydana geldi?ine inainan?lmaktad?r. Film a??ndaki protein molekülleri disülfit, hidrofobik ve hidrojen ba?lar? vas?tas?yla birle?mi? durumdad?r. Disülfit ba?lar? as?l olarak protein polimerizasyonundan sorumludur (Temiz ve Ye?ilsu, 2006).
Soya protein izolat?, stearik asit ve pullulan?n kombinasyonundan olu?an optimum yenilebilir bir film kivilerin korunmas? için kullan?lm?? ve kaplanm?? kivilerde olgunla?ma i?leminin yava?lad???, 37 günlük depolama süresince kaplanm?? ve kaplanmam?? kivilerin yumu?ama oranlar?n?n s?ras?yla %29-%100 oldu?u ve böylece kivilerin kaplanmas?yla depolama sürelerinin 3 kattan daha fazla artt??? tespit edilmi?tir (Temiz ve Ye?ilsu, 2006).
Tam soya unu ve elma pektini kombinasyonunun hidrokolloid yenilebilir film üretimi için hammadde olarak kullan?ld??? bir çal??mada en iyi yo?unluktaki filmleri elde etmek için iki bile?en aras?ndaki oran “2:1 mg/cm2, pektin-soya unu” olarak belirlenmi?tir. Filmler soya polipeptid zincirleri aras?nda izopeptid ba?lar?n? üreten enzim olan transglutaminaz varl???nda da haz?rlanm??t?r. Mikro-yap?sal analizlere göre bu filmin daha yumu?ak yüzeye ve daha yüksek homojeniteye sahip oldu?u görülmü?tür. Filmin mekaniksel özellikleri incelendi?inde transglutaminaz?n gerilme gücünü ve esnekli?ini art?rd??? tespit edilmi?tir. Bu sayede transglutaminazla polimerize edilmi? pektin-soya proteini filminin yenilebilir g?da ve ilaç kaplama materyali olarak kullan?m?n?n mümkün olaca?? sonucuna var?lm??t?r (Mariniello vd., 2003).
Bezelye proteini filmi
Bezelye farkl? fonksiyonel özellikleri ve yüksek besinsel de?erinden dolay? g?da endüstrisinde kullan?lan, baklagil familyas?na ait protein kaynaklar?ndan biridir. Kurutulmu? bezelyeler genel olarak karbonhidrat (%35), protein (%27) ve çok az miktarda da lipid içermektedir. Bezelye protein konsantresi ve izolat? iyi bir besinsel kaliteye sahiptir ve diyetlerin proteince zenginle?tirilmesinde s?kl?kla kullan?lmaktad?r (Temiz ve Ye?ilsu, 2006).
Yap?lan çal??malara göre; gliserol gibi plastikle?tiricilerin konsantrasyonunun artmas?, filmin kopmas? için gerekli uzunlu?u (belirli bir uzunluktaki materyalin koptu?u andaki % uzama oran?) art?r?rken, gerilme gücünü ve elastik modülesini azaltm??t?r. Di?er yenilebilir protein filmlerinde oldu?u gibi 95°C’de 25 dakika ?s? denatürasyonu bezelye protein konsantresi film lerinin kuvvetini art?rmaktad?r. Bezelye protein konsantrelerinin kuru filmine % 40’a kadar plastikle?tiricilerin ilave edilmesi su buhar? geçirgenliklerini etkilememi?, sadece %50/%50 oran?nda film ve plastikle?tiricinin kullan?lmas?, su buhar? geçirgenli?ini önemli derecede yükseltmi?tir (Temiz ve Ye?ilsu, 2006). Bezelye protein izolat?n?n alkalin dispersiyonundan protein filmi haz?rlamak için plastikle?tirici olarak polioller kullan?lm??t?r. Plastikle?tiricinin zincir uzunlu?unun artmas? biraz daha yüksek hidrofobisiteye, fakat zay?f mekaniksel özelliklere neden olmaktad?r. Film olu?turucu solüsyona monogliseridlerin eklenmesi filmlerin önemli derecede geli?tirilmesini sa?lam??t?r. Protein çözücü ajan olarak sodyum hidroksit yerine amonyum hidroksitin kullan?lmas? gerilme direncini ve yüzey hidrofobisitesini art?rmaktad?r (Viroben vd., 2000).
Pamuk tohumu proteini filmi
Protein izolatlar?n?n aksine pamuk tohumu unu esasl? çözeltilerden film olu?turmak için gerekli ?artlar?n belirlenmesi oldukça zordur. Çünkü ham materyal protein, lipid, kül, selüloz ve karbonhidrat gibi maddelerden olu?tu?undan oldukça komplekstir. Bu proteinden üretilen filmin yap??kanl??? polimer yap?s?na, film olu?turma i?lemlerine, s?cakl??a, bas?nca, solvent tipine, kat? madde solvent oran?na, film uygulama teknolojisine, plastikle?tiricilerin varl???na, hacim olu?turma ve çapraz ba?lanma ajanlar?na ba?l?d?r. Pamuk tohumu unlar?ndan elde edilen filmler protein içeriklerinden dolay? yüksek hidrofilik özelli?e sahiptirler. Protein esasl? filmlerin mekanik özellikleri hem s?cakl?k hem de nispi nem taraf?ndan etkilenmektedir. Su protein a?lar?nda moleküler hareketlili?i art?rarak ve filmin mekanik özelliklerini de?i?tiren s?cakl??? azaltarak pamuk tohumu unu filmlerinde bir plastikle?tirici olarak görev yapmaktad?r. Pamuk tohumu filmleri iyi mekanik dayan?m ve suda çözünmemeye ihtiyaç duyulan g?da olmayan paketlemenin belirli uygulamalar? için kullan?labilir. Bu filmler ürünleri korumak, tohumlar? kaplamak ve su kayb?n? önleyici paketler olarak da kullan?l?rlar. Bu uygulamalarda film rengi, gözeneklili?i ve biyolojik olarak parçalanabilirlili?i önemlidir. Su kayb?n? önleyici filmler ba?lang?ç görevlerini yerine getirdikten sonra do?al gübre olarak da kullan?labilirler (Temiz ve Ye?ilsu, 2006).
Pamuk tohumu proteinlerinin termoplastik makromoleküllere benzedi?i ve bu yüzden dü?ük nem teknolojisiyle üretilmeye uygun oldu?u görülmü?tür. Mekaniksel ve termal analizlere göre pamuk tohumu proteinlerinin özellikleri üzerinde gliserol iki önemli etkiye sahiptir. Birinci etkisi plastikle?tirici olarak kullan?lmas?, ikincisi ise gliserolün fazla bir miktar?yla kar??t?r?ld???nda termal denatürasyona kar?? daha stabil hale gelmesidir (Grevellec vd., 2001).
Pamuk tohumu proteinleri ço?unlukla suda çözünen globulin ve albuminlerle kar??t?r?l?r. Pamuk tohumu filminin mekaniksel özelliklerini geli?tirmek ve çözünürlü?ünü art?rmak için amino asit zincirleriyle tepkimeye giren bifonksiyonel belirteçlerle kimyasal olarak muamele edilmesi dü?ünülmü?tür. Pamuk tohumu proteinlerinin gossipol, formaldehit ve glutaraldehit ile kimyasal modifikasyonu delinme gücünü art?rmak ve çözünürlü?ü azaltmak için kullan?lmaktad?r (Marquie vd., 1995).
Ayçiçe?i proteini filmi
Ya? endüstrisinden aç??a ç?kan genellikle hayvan yemi olarak kullan?lan ayçiçe?i ya? keki ucuz bir protein kayna??d?r ve % 30’u proteindir. Bu proteinlerden alkali ekstraksiyonuyla birçok albumin ve globulinden olu?an protein izolat? üretilebilece?i görülmü?tür. Üretilen izolat % 85 oran?nda protein içermektedir (Orliac ve Silvestre, 2003). Elde edilen izolat?n film olu?turma potansiyeli incelendi?inde; protein çözünürlü?ünün, bazlar?n ve plastikle?tiricilerin seçiminin ayçiçe?i protein filminin mekanik özelliklerini etkiledi?i ifade edilmi?tir. Film özelliklerini belirleyen protein-protein interaksiyonlar? plastikle?tiricinin varl???yla ?ekillenmektedir. Film olu?turucu solüsyona plastikle?tiricilerin eklenmesi zorunludur. Plastikle?tirici eklenmedi?i takdirde protein a?lar? i?lenmek için çok gevrek olmaktad?r. Proteini çözmek için kullan?lan baz, filmlerin özellikleri üzerinde oldukça etkilidir. Nonkovalent ba?larla birle?en iyonik bazlar gerilme direncini ve elastikli?i art?rmaktad?r (Ayhllon-Meixueiro vd., 2008). Plastikle?tiricilerden gliserol k?r?lmaya kar?? en büyük direnci gösterirken, trietilen glikol en yüksek gerginli?i göstermi?tir (Orliac ve Silvestre, 2003).
Yerf?st??? proteini filmi
Yerf?st?klar? biyopolimerik filmler için önemli bir komponenttir. Yerf?st???n?n tohumu % 45 lipid ve % 22-33 protein içermektedir. Tohumlar?n aflatoksinle kontamine olmas? nedeniyle büyük ürün kay?plar?, karars?z hava ?artlar? ve uygunsuz i?leme yöntemleri (örne?in k?zartma) ürünün de?erinin ve hayvan yemi olarak kulla n?m?n?n azalmas?na neden olmu?tur. Bu amaçla insan tüketimi için uygun olmayan yerf?st??? tohumlar?ndaki proteinleri de?erlendirmek için alternatif kullan?m olanaklar? geli?tirilmi?tir. Bunlardan birisi de yerf?st??? proteinlerinden yenilebilir filmler üretmektir (Liu vd., 2004).
Kurutma s?cakl??? ve film olu?turucu solüsyonun pH’s? yerf?st??? protein filmlerinin fizikokimyasal ve geçirgenlik özelliklerini etkilemektedir. Yüksek s?cakl?kta (90 ºC) üretilen filmler dü?ük nem içeri?i ve su aktivitesi sergilemektedir. Film rengi, pH ve kurutma s?cakl???na ba?l? olarak aç?k sar?dan koyu sar?ya kadar de?i?mektedir. S?cakl?k yükseldi?inde film çözünürlü?ü ve protein çözünürlü?ü azalmakta, fakat pH’n?n yükselmesiyle artmaktad?r. Filmin gerilme gücü ve uzamas? yükselen s?cakl?kla artarken su buhar? ve oksijen geçirgenli?i azalmaktad?r. Su buhar? ve oksijen geçirgenli?i ile gerilme gücü pH taraf?ndan etkilenmezken, filmin uzamas? yükselen pH ile artmaktad?r. pH 9.0 ve 90 ºC’deki ekstrem ko?ullarda en dü?ük geçirgenli?e sahip filmler olu?turulmu?tur (Jangchud ve Chinnan, 1999a).
Dört farkl? plastikle?tirici çe?idinin (gliserin, sorbitol, polietilen glikol ve propilen glikol) üç farkl? seviyesinde (protein içeri?ine göre 0.67 g/g, 1.17 g/g, 1.67 g/g ) üretilen yerf?st??? protein filmleri aras?nda en iyi performans? gliserin ile üretilen filmler göstermi?tir. Gliserin konsantrasyonu da filmlerin mekaniksel ve geçirgenlik özelliklerini etkilemi?tir. Yerf?st??? proteinleri oldukça hidrofilik oldu?u için artan relatif nemle birlikte denge nem içerikleri belirgin ?ekilde artmaktad?r. Filmlerin kal?nl??? da relatif neme ba?l? olarak de?i?mektedir (Jangchud ve Chinnan, 1999b).
Liu ve arkada?lar? (2004) taraf?ndan yürütülen bir çal??mada yerf?st??? tohumlar?ndan elde edilen protein filmlerinin özelliklerinin fiziksel ve kimyasal muamelelerle de?i?ti?i tespit edilmi?tir. Filmin rengi, mekaniksel direnci, suda çözünürlü?ü, su buhar? ve oksijen geçirgenli?i bu de?i?imden etkilenmektedir. Filmin özelliklerindeki de?i?imleri tespit etmek için uygulanan fiziksel muamele film olu?turucu solüsyonun 60°C, 70°C, 80°C ve 90°C’de 30 dk ?s?yla denatürasyonu, filmlerin 24 saat UV ???nlanmas? ve film olu?turucu solüsyonun üç ultrasoundlu i?leminden olu?maktad?r. Kimyasal muamele ise aldehit ve anhidlerin eklenmesidir. 70°C’de ?s? muamelesi, 24 saatlik UV ???nlama, su banyosunda 10 dk ultrasound ve formaldehit ve glutaraldehit ilavesi filmlerin gerilme gücünü önemli derecede art?rmaktad?r. Su buhar? ve oksijen geçirgenli?i ?s?yla denatürasyondan ve aldehit muamelesinden sonra azalmaktad?r. Oksijen geçirgenli?i UV muamelesiyle de azalmaktad?r. Is? muamelesi en etkili uygulamad?r, uygulanan ?s? sayesinde filmler daha güçlü, suya kar?? daha dirençli ve su buhar? ve oksijen geçirgenlikleri ise en az olmaktad?r.
Pirinç proteini filmi
Pirinç proteinleri yüksek derecede hipoallerjenik ve çok iyi besleyici de?ere sahip olmas?yla e?sizdir. Son zamanlarda pirinç kepe?i protein solüsyonlar?ndan ve pirinç proteini ile pullulan?n bir kombinasyonundan yap?lan dispersiyonlardan olu?turulan, ard?ndan kurutulan pirinç bazl? yenilebilir filmlerin haz?rlanmas? ve karakterizasyonu konular?nda çal???lmaktad?r (Shih, 1998). Pirinç kepe?i, pirinç ö?ütme prosesinden büyük miktarlarda üretilen, besleyici de?eri iyi ve protein etkinlik oran? yüksek olan, de?eri dü?ük, kullan?lmayan bir yan üründür. Yürütülen bilimsel çal??malarda filmlerin olu?umunda kullan?lan farkl? pH’lar?n pirinç kepe?i protein filmlerinin mekaniksel, çözünürlük ve bariyer özelliklerini etkiledi?i tespit edilmi?tir. Pirinç kepe?i filmlerinin delinme gücü pH 8’de artmakta ve daha sonra azalmaktad?r. Pirinç kepe?i filmlerinin sudaki en az çözünürlü?ü pH 3’te görülmü?tür (Adebiyi, 2006). pH 9.5’te ve pH 3.0’te olu?turulan pirinç kepe?i protein filmlerinin su buhar? geçirgenlikleri aras?nda fark yoktur. PVC filmiyle kar??la?t?r?ld?klar?nda pirinç kepe?i protein filmlerinin daha yüksek su buhar? ve oksijen geçirgenli?i gösterdikleri görülmü?tür. pH 3.0’te haz?rlanan pirinç kepe?i protein filmleri PH 9.5’te haz?rlananlardan daha dü?ük oksijen geçirgenli?ine sahip olmu?tur. pH 9.5’te haz?rlanan pirinç kepe?i protein filmine göre pH 3.0’te haz?rlanan pirinç kepe?i protein filminin delinme gücü, gerilme gücü, kopma faktörü ve protein çözünürlü?ü daha yüksek bulunmu?tur (Gnanasambandam vd., 1997).Pirinç proteinleri yüksek derecede hipoallerjenik ve çok iyi besleyici de?ere sahip olmas?yla e?sizdir. Son zamanlarda pirinç kepe?i protein solüsyonlar?ndan ve pirinç proteini ile pullulan?n bir kombinasyonundan yap?lan dispersiyonlardan olu?turulan, ard?ndan kurutulan pirinç bazl? yenilebilir filmlerin haz?rlanmas? ve karakterizasyonu konular?nda çal???lmaktad?r (Shih, 1998). Pirinç kepe?i, pirinç ö?ütme prosesinden büyük miktarlarda üretilen, besleyici de?eri iyi ve protein etkinlik oran? yüksek olan, de?eri dü?ük, kullan?lmayan bir yan üründür. Yürütülen bilimsel çal??malarda filmlerin olu?umunda kullan?lan farkl? pH’lar?n pirinç kepe?i protein filmlerinin mekaniksel, çözünürlük ve bariyer özelliklerini etkiledi?i tespit edilmi?tir. Pirinç kepe?i filmlerinin delinme gücü pH 8’de artmakta ve daha sonra azalmaktad?r. Pirinç kepe?i filmlerinin sudaki en az çözünürlü?ü pH 3’te görülmü?tür (Adebiyi, 2006). pH 9.5’te ve pH 3.0’te olu?turulan pirinç kepe?i protein filmlerinin su buhar? geçirgenlikleri aras?nda fark yoktur. PVC filmiyle kar??la?t?r?ld?klar?nda pirinç kepe?i protein filmlerinin daha yüksek su buhar? ve oksijen geçirgenli?i gösterdikleri görülmü?tür. pH 3.0’te haz?rlanan pirinç kepe?i protein filmleri PH 9.5’te haz?rlananlardan daha dü?ük oksijen geçirgenli?ine sahip olmu?tur. pH 9.5’te haz?rlanan pirinç kepe?i protein filmine göre pH 3.0’te haz?rlanan pirinç kepe?i protein filminin delinme gücü, gerilme gücü, kopma faktörü ve protein çözünürlü?ü daha yüksek bulunmu?tur (Gnanasambandam vd., 1997).
Keratin filmi
Keratin memelilerin, sürüngenlerin ve ku?lar?n saç, tüy, yapa??, t?rnak ve boynuz gibi d?? örtülerini olu?turan temel yap?sal lifli proteindir. Yapa?? keratinleri orta filament proteinleri ve matriks proteinleri olarak kabaca iki gruba ayr?lan bir protein ailesidir. Tüylerde ise keratinin yumu?ak ve sert olmak üzere iki tipi bulunmaktad?r. Tüylerin yakla??k % 90 olan yüksek protein içerikleri biyopolimerik filmlerin üretiminde potansiyel bir ilgi görmelerine neden olmaktad?r.
Keratinin moleküler seviyede, en önemli ay?rt edici özelli?i sistein rezidülerinin yüksek konsantrasyonudur (toplam amino asit rezidülerinin % 7-20’si). Bu sistein rezidüleri yapa?? ve tüy liflerinin mekaniksel, termal ve kimyasal özelliklerini belirleyen intermoleküler ve intramoleküler disülfit ba?lar?n? olu?turmak için okside olmaktad?r. Yüksek disülfid içerikli sert keratinler tüy, saç, t?rnak ve toynak gibi epidermal apendajlarda bulunurken; az miktarda disülfid ba?lar?na sahip yumu?ak keratinler epidermisin boynuzumsu d?? tabakas?nda ve nas?rda bulunmaktad?r. Disülfid ba?lar?n?n miktar? büyük ço?unlukla keratinöz materyalin saç ve tüyler gibi sert, kat? ve uzayamaz veya epidermis gibi yumu?ak, esnek ve uzayabilir olup olamad???n? belirlemektedir (Martelli vd., 2006; Vasconcelos vd., 2008).
Biyogeçirimli protein materyali olan yapa?? keratininden filmler, mikrokapsüller ve süngerler haz?rlanmaktad?r. Keratin filmi kitosan filmiyle komposit halde de üretilmi? ve her iki filme göre mekaniksel gücün artt??? ve su buhar? karakteristi?inin geli?ti?i görülmü?tür (Tanabe vd., 2004). Kitosan keratin filmine dayan?kl?l?k ve esneklik vermi?tir. Keratin-kitosan komposit filminin de kitosan filmiyle ayn? ?ekilde antibakteriyal aktiviteye sahip oldu?u ve memeli hücreleri için iyi bir substrat oldu?u görülmü?tür (Tanabe vd., 2002).
Yapa??dan keratinin ekstraksiyonu çe?itli yöntemlerle olmakta, fakat bunlar?n hepsi disülfit ba?lar?n? serbest b?rakan azalt?c? veya denatüre edici ajanlar?n varl???n? gerektirmektedir. Yapa??dan elde edilen keratin di?er uygulamalarda kullan?lmadan önce haz?r solventlerde çözünmektedir. Keratin birçok uygulamada yer almas?na ra?men zay?f mekaniksel özellikler göstermektedir. Bu yüzden i?lenebilirli?inin ve mekaniksel özelliklerinin geli?tirilmesi için çapraz ba?lama ajanlar?n?n kullan?lmas? ve yap?sal lifli polimerlerle kar??t?r?lmas? gerekmektedir. Bu amaçla keratin lifli polimerlerden olan deri fibroini ile kar??t?r?lm?? ve çözücü olarak formik asit kullan?lm??t?r. Bu uygulamada hem keratinin hem de fibroinin, kendilerini biyomedikal alanda tamamen de?erli k?lan seçkin özellikleriyle mükemmel biyopolimerler oldu?u görülmü?tür (Vasconcelos vd., 2008).
Keratin filmlerinin su buhar? geçirgenli?i, soya ve gluten gibi di?er proteinlerin filmlerinden daha dü?ük bulunmu?tur (Martelli vd., 2006).
E?er bir keratin filmi suda çözünmeyen bir plastikle?tirici olmadan üretilirse çok k?r?lgan olmakta, filme plastikle?tirici ilave edildi?inde ise filmin özellikleri geli?mekte, yüksek uzayabilirli?e sahip transparan filmler olu?maktad?r (Tanabe vd., 2004). Sorbitolle plastikle?tirilen filmlerin su buhar? geçirgenli?i gliserolle plastikle?tirilen filmlerden daha yüksek olmaktad?r. Film çözünürlü?ü sorbitol ilavesiyle büyük oranda artmaktad?r. Nihai filmleri olu?turmada uygun uygulamalar? belirlemek için bu sonuçlara ba?vurulabilir. Örne?in; yüksek su aktivitesine sahip materyallerin veya g?dalar?n ambalajlar? yüksek çözünürlüklü filmlere gerek duymad???ndan sorbitol ilave edilmemi? filmlerden yararlan?lmal?d?r (Martelli vd., 2006).
Farkl? konsantrasyonlardaki gliserol tavuk tüyü keratin filmlerinin maksimum gerilme gücünü azaltmakta ve kopma s?ras?ndaki uzama miktar?n? art?rmaktad?r. Bu nedenle gerilme gücü ve kopma s?ras?ndaki uzama miktar? keratin dispersiyonuna eklenen gliserol konsantrasyonu sayesinde kontrol edilebilir. Dü?ük gliserol konsantrasyonu bu özellikleri belirgin ?ekilde de?i?tirmektedir. Keratin filmlerinin mikro yap?s? film yüzeyini daha homojen yapan gliserol ilavesiyle de?i?mektedir. Termal analizler gliserol konsantrasyonundaki art???n filmlerin cam transisyonu s?cakl???n? azaltt???n? göstermi?tir. Keratin filmlerinin sudaki çözünürlü?ü önceki literatürlerde bahsedilen di?er protein bazl? filmlere göre dü?üktür. Gliserol ilavesi tavuk tüyü keratin filmlerinin hidrofilisitesini oldukça art?rm??t?r. Bu özellikten de filmin su buhar?na kar?? gösterdi?i bariyer özelli?ini kontrol etmede yararlan?labilir. Gliserol ilavesiyle materyaldeki hidrofilisitede meydana gelen büyük art???n bütün su aktivitesi de?erlerinde filmlerin su buhar? geçirgenli?ini kontrol etti?i kan?tlanm??t?r. Bu art?? filmlerdeki su difüzyonu katsay?s?n?n azalmas?ndan daima daha yüksek olmaktad?r (Moore vd., 2006). Yani keratin filmlerinin bariyer ve mekaniksel özelliklerini farkl? plastikle?tiriciler veya farkl? plastikle?tirici konsantrasyonlar? kullanarak arzu edilen ?ekilde geli?tirmek mümkündür.
Kollajen filmi
Kollajen ba? dokunun temel yap? ta??d?r ve hayvanlar?n deri ve konnektif dokular?nda bol miktarda bulunmaktad?r. Temel ba? dokunun ekstrasellüler proteinleri, tendon ve kemikteki % 90 veya daha fazla miktardaki kollajen ile derideki % 50’den daha fazla miktardaki kollajenden olu?maktad?r. Kollajen proteini tek hücreli hayvanlarda ve bitkilerde yoktur (Meena vd., 1999).
Kollajenin 19 farkl? tipi vard?r. Deri, tendon, kemik ve di?er dokular?n ana bile?eni olan tip 1 kollajen oldukça güçlü ve dayan?kl? liflerin içerisine yerle?mi? üçlü heliks yap?s?ndaki zincir kurgusu ?eklinde olu?mu?tur. Kollajenin bu yap?s? hidrojen ba?lar? sayesinde korunmaktad?r (Madhan vd., 2002). Makromoleküler liflerdeki kollajen molekülleri aras?ndaki kovalent intermoleküler ba?lar? stabilite için oldukça önemlidir ve çe?itli fizikokimyasal özelliklerden sorumludur. Kollajenden yap?lan biyomateryaller; biyolojik olarak uyumlu ve birçok dokuya kar?? toksik olmamalar?, iyi bilinen yap?sal, fiziksel, kimyasal ve immünolojik özelliklere sahip olmalar?, çe?itli ?ekillerde üretilebilmeleri ve büyük miktarlarda kolayca izole edilip safla?t?r?labilmeleri gibi baz? avantajlara sahiptirler (Ho vd., 2001). Tip 2 kollajen k?k?rda??n yap?s?nda, tip 3 kollajen ise yeti?kin deride tip 1 kollajen ile birle?mi? halde bulunur ve tip 1 kollajenin küçük bir miktar? bu kaynaktan sa?lanmaktad?r. Kollajenin di?er tipleri az miktarda olu?makta ve özel biyolojik yap?larla birle?mektedirler (Meena vd., 1999).
Kollajen hem biyomedikal hem de endüstriyel uygulamalarda yayg?n ?ekilde kullan?lmaktad?r. Estetik cerrahi, di? hekimli?i, göz hekimli?i, eczac?l?k, kozmetik ve biyoteknolojide yararlan?lan önemli bir do?al biyolojik materyaldir. Endüstrideki kullan?m? jelatin formunda ve çok büyük miktarda deri yap?m?ndad?r. Ayr?ca, enzim üretiminde kat? destekli mikro ta??y?c? olarak da kollajenden faydalan?lmaktad?r (Meena vd., 1999).
Kollajen filmi ise ticari olarak en yayg?n ?ekilde kullan?lan yenilebilir bir protein filmidir. Su buhar? geçirgenli?i çok iyi olmamas?na kar??n mükemmel bir oksijen geçirgenli?ini engelleme özelli?ine sahiptir. Kollagen k?l?flar, sosis kaplamada büyük ölçüde do?al ba??rsa??n yerini alm??t?r. Kollagen k?l?flar çok kal?n tabakalar ?eklinde üretilmedikleri sürece kaplama sosisle birlikte tüketilebilir, aksi takdirde tüketilmeden önce üründen uzakla?t?r?lmal?d?r (Sar?o?lu, 2005).
Kollajen filmler sosis kaplamada do?al kaplamalara göre daha çok kullan?lmaktad?r. Bu filmlerin do?al kaplamalara göre birçok avantaj? vard?r:
1. Ürün i?leme ko?ullar?nda sa?lam kalab len, gerilme miktar? yüksek olan esnek bir yap?ya sahiptirler,
2. ?effaf ve sa?l?kl?d?rlar,
3. Kaplad?klar? ürünün net a??rl???n? artt?r?rlar (Sar?ku?, 2006).
Yumurta beyaz? proteini filmi
Filmlerin ve kaplamalar?n geli?tirilmesinde yumurta beyaz? (albumin) ile di?er proteinler kadar çok çal???lmam??t?r. Oysa ilgili patent hakk? bildiriminde albuminin g?dalar?n ve kozmetiklerin formülasyonunda kullan?lan hidrofobik organik komponentler için enkapsülasyon arac? olarak kullan?m? önerilmektedir. Nitekim yumurta albumini Durst (1969) taraf?ndan geli?tirilen koruyucu g?da kaplama formülasyonu olarak kullan?lmaktad?r. Okamoto (1978) ?s?t?lm?? yumurta beyaz? protein solüsyonunun yüzeyindeki film olu?umunun ?s?t?lm?? soya sütünün yüzeyindeki soya proteini-lipid filmi olu?umuna benzedi?ini söylemi?tir. Yumurta proteini, temel protein fraksiyonlar?n? olu?turan ovalbumin, konalbumin, ovomukoid, lizozim, globulin ve ovomukin ile yumurta beyaz? kat?s?n?n tek temel bile?enidir. Albumin sprey veya ba?ka bir kurutma tekni?i ile kurutulduktan sonra ?ekersizle?tirilmi? (glukozun uzakla?t?r?lmas?) s?v? yumurta beyaz?ndan kuru toz formunda üretilmektedir. Yumurta albumini filmlerinin mekaniksel ve bariyer özellikleri eklenen plastikle?tiricilerin tipi ve miktar?na göre de?i?mektedir. Yumurta albumini filminin birçok özelli?i di?er protein filmlerinin özelliklerine benzemesine ra?men bu?day gluteni, soya protein izolat? ve m?s?r zeininden olu?turulan filmlere göre daha aç?k renkli ve daha transparan olmaktad?r. Albumin filmleri oldukça hidrofilik oldu?undan ticari kullan?mdaki selüloz eteri bazl? suda çözünen paketlere benzeyen, g?da, kimya ve eczac?l?k endüstrilerindeki ingredientlerin konuldu?u suda çözünen paketler (po?et) için kullan?labilir (Gennadios vd., 1996; Perez-Gago vd., 2005).
Yumurta beyaz? proteinlerinden olu?an filmlerin gerilme özellikleri relatif nem (RH) ve gliserol içeri?ine ba?l? olarak de?i?mektedir. Filmlerin oksijen geçirgenlikleri dü?ük RH ?artlar?nda az iken; RH yükseldi?inde fazlas?yla artmaktad?r. Gliserol içeri?i azald???nda daha iyi oksijen bariyerine sahip, fakat RH de?i?imine kar?? daha hassas filmler olu?mu?tur (Lim vd., 1998).
Süt proteini filmi
Süt ve süt ürünlerinin en önemli bile?enlerinden olan süt proteinleri, moleküler ve fizikokimyasal özellikleri birbirinden farkl?, heterojen yap?daki kazein, kesilmi? sütün suyu proteini ve peynir alt? suyu proteinlerinden olu?maktad?r. Süt proteini bazl? filmler, g?dalarda tek ba??na kullan?labilecekleri gibi di?er kaplama materyalleri ile belirli oranlarda kombine edilerek de kullan?labilmektedirler. Süt proteini bazl? yenilebilir film ve kaplamalar?n fonksiyonel özelliklerini a?a??daki gibi özetlemek mümkündür (Y?lmaz vd., 2007):
• Kütle transferinin önlenmesi,
• G?da maddesinin yap?sal bütünlü?ünün mekanik darbelere kar?? korunmas?,
• ?çine eklenen çesitli komponentlerle (flavor, renk, tat vb. maddeler) desteklenerek g?da maddesinin duyusal özelliklerini çekici hale getirmesi,
• Gaz transferinin (oksijen, karbondioksit) yava?lat?lmas?,
• Lipid kökenli kaplamalarla olu?turulan kompozit filmlerin depolama ve pi?me s?ras?nda nem transferini yava?latmas?,
• G?da yüzeyine kaplanan antioksidant ve antimikrobiyaller gibi koruyucu katk? maddeleri için ta??y?c? yüzey olarak kullan?lmas?,
• Flavor ve benzeri maddelerin mikrokapsülasyonunda da kullan?larak bu maddelerin g?daya geçi?lerini kolayla?t?rmas?,
• Çe?itli bile?enlerden olu?mu? heterojen yap?daki g?dalarda tabakalar?n ayr?lmas?nda emülgatör olarak stabilite sa?lamas?,
• Esmerle?me reaksiyonlar?n? önleyici iyonlar, vitamin ve besleyici maddeler ilavesi ile g?dan?n besleyici özelli?ini artt?rmas?.
Kesilmi? sütün suyu protein izolatlar?ndan haz?rlanan filmlerin elma ve patates dilimlerinde oksijen bariyeri olarak esmerle?meyi azaltt??? (Tien vd., 2001; Lee vd., 2003; Perez-Gago vd., 2005), bu protein izolat?na antioksidant ilavesi ile haz?rlanan kaplamalar?n yerf?st?klar?n? oksijen geçi?inden ve oksidasyondan korudu?u (Han vd., 2008) ve yumurtalar?n raf ömrü için koruyucu bir bariyer oldu?u (Caner, 2005) bildirilmektedir.
Süt proteinleri kalsiyum kazeinattan daha iyi bir antioksidant kapasitesine sahiptir. Bu farkl?l?k iki protein tipinin de amino asit kompozisyonunun çe?itlili?inden kaynaklanmaktad?r. Sütte bulunan laktozun antioksidatif aktiviteyi art?rd??? dü?ünülmektedir. Ayn? ?ekilde film formülasyonununa karboksimetilselüloz gibi polisakkaritlerin ilavesi antioksidatif gücü belirgin ?ekilde geli?tirmi?tir. Tats?z, kokusuz ve yenilebilir olan proteinler kesilmi? meyve ve sebzelerdeki enzimatik esmerle?meyi dokulara zarar vermeden kontrol alt?nda tutarlar. Ajanlarla etkinle?tirilen süt proteinleri baz? i?lenmi? g?dalardaki hidroperoksit olu?umunu ve lipid peroksidasyonunu önlemek için kullan?lmaktad?r (Tien vd., 2001).
Jelatin filmi
Endüstriyel olarak kemik ve derilerdeki kollajenden elde edilen çözünür jelatin, g?da ürünlerinin elastikli?ini, k?vam?n? ve stabilitesini geli?tirmek için katk? olarak yayg?n ?ekilde kullan?lmaktad?r. Jelatinin ürünleri kuruma, ???k ve oksijenden korumak için d?? bir film olarak da kullan?labilece?i dü?ünülmü?tür. Jelatin tekli kollajen zincirlerinin üçlü heliks yap?s?na k?smi dönü?ümüyle so?ukta tersinir bir jel olu?turma özelli?ine sahiptir. G?da kaynakl? jelatinin kalitesi, özellikle transparanl?k, renk ve tad?n varl??? ve kolay çözünme gibi karakteristikleri s?n?rland?ran reolojik özelliklerine (jel direnci ve viskozite gibi) ba?l?d?r. Tüm bu özellikler nedeniyle jelatin biyoaktif komponentler için matriks olarak kullan?lan ilk materyallerden birisidir. Jelatin biyopolimerleri dü?ük fiyatl? ve mükemmel fonksiyonel özelliklere sahip olduklar? için hala ilgi oda?? olmaktad?r (Gomez-Guillen vd., 2007).
Jelatin filmleri de di?er yenilebilir filmlerde oldu?u gibi çe?itli plastikle?tiricilerin farkl? oranlarda ilavesiyle üretilmekte ve filmlerin karakteristik özellikleri plastikle?tiricilerin cinsinden ve konsantrasyonundan etkilenmekte, bu etkilere göre ?ekillenmektedir. Yenilebilir filmlerin üretiminde tek tip plastikle?tirici kullan?m?n?n neden oldu?u plastikle?tiricinin filmin d???nda migrasyonu veya depolama s?ras?nda kristalizasyonu gibi istenmeyen problemlerden sak?nmak için farkl? plastikle?tiricilerin kar???m? kullan?lmaktad?r. Jelatin filmleri gliserol ve sorbitol kar???m?yla plastikle?tirildi?inde su buhar? geçirgenli?i, mekaniksel ve viskoelastik özelliklerinin sadece gliserol veya sorbitol ile plastikle?tirilen filmlere göre orta seviyede oldu?u görülmü?tür. Plastikle?tirici konsantrasyonunun yükselmesi (25g/100g jelatin de?erinden 55g/100g jelatin de?erine) tahmin edildi?i gibi fleksibilitede art??a, direnç ve su buhar? bariyer özelli?inde azalmaya sebep olmaktad?r. Kar???m?n etkisiyle ili?kili olarak, gliserol oran?ndaki art?? gliserolün daha yüksek plastikle?tirici etkisi nedeniyle delinme gücü, gerilme gücü, elastisite modülünde azalmaya ve delinme deformasyonu, kopma s?ras?ndaki uzama ve su buhar? geçirgenli?inde art??a neden olmaktad?r. Bu sonuçlar filmlerdeki plastikle?tirici moleküllerinin toplam say?s?n?n fonksiyonu olan plastikle?tiricilerin molekül a??rl??? ile ili?kilidir (Thomanize vd., 2005).
Dana derisi ve domuz derisinden yenilebilir jelatin filmleri üretildi?inde, kullan?lan sorbitol delinme deformasyonunda oldu?u kadar delinme gücünde de önemli bir plastikle?tirici etkisi göstermi?tir. Sorbitol içeri?iyle delinme gücü azal?rken, delinme deformasyonu ve su buhar? geçirgenli?i artmaktad?r (Sobral vd., 2001).
Jelatin gum arabik, aljinat ve pektat esterleri, çözünür ve hidroksi ni?asta gibi di?er hidrokolloidlerle birlikte de kullan?l?r. Proteinpolisakkarit matriksinin plastikle?tirilmesiyle olu?tulan bu kompozit filmlerden birisi de kitosan-jelatin filmleridir. Bile?enlerin s?v? solüsyonlar?ndan (pH<4.0) 60 ºC’de olu?turulup 22 ºC veya 66 ºC’de (s?ras?yla dü?ük ve yüksek s?cakl?k metodu) evapore edilerek haz?rlanan kompozit filmler suyla veya poliollerle plastikle?tirildi?inde toplam plastikle?tirici içeri?inin artmas? (% 30 eklenirken) uzama yüzdesini artt?r?rken (orijinal de?erine göre % 150’den fazla), elastisite modülünün ve gerilme gücünün oldukça azalmas?na (orijinal de?erine göre % 50’den fazla) neden olmu?tur. Dü?ük s?cakl?kta haz?rlama metodu kitosan-jelatin kar???m?ndaki CO2 ve O2 geçirgenli?i de?erinin bir veya iki puan kadar azalmas?na neden olan jelatinin yüzde renatürasyonunun daha çok geli?mesini sa?lam??t?r. Kar???m?n toplam plastikle?tirici içeri?indeki art???n gaz geçirgenli?inde orant?l? bir art??a neden oldu?u bulunmu?tur (Arvanitoyannis vd., 1998).
Sentetik polimerlerle kar??la?t?r?ld???nda protein filmlerinin zay?f su buhar? direncine ve daha dü?ük mekaniksel güce sahip olmalar? g?da ambalaj?ndaki uygulamalar?n? s?n?rland?rmaktad?r. Bu yüzden protein filmlerinin performans?n?n geli?tirilmesi için baz? çal??malar yap?lm??t?r. Filmlerin su buhar? bariyer özelliklerini geli?tirmek için yayg?n ?ekilde kullan?lan yöntemlerden birisi film olu?turucu solüsyona lipidler gibi hidrofobik bile?enlerin kat?lmas?d?r. Protein filminin fonksiyonelli?ini geli?tirmek için di?er bir alternatif; polimer zincirlerinin çapraz ba?lanmas? arac?l???yla polimer a??n?n de?i?tirilmesidir. Proteinin amino asit zincirlerinin reaktif fonksiyonel gruplar?n?n varl??? bu de?i?imi fiziksel, kimyasal ve enzimatik muamelelerle mümkün hale getirmektedir. Proteinin kovalent çapraz ba?lanmas?nda kullan?lan kimyasal ajanlar glutaraldehit, gliseraldehit, formaldehit, glioksal ve di?erleridir. Bu ajanlar?n ço?u yenilemedi?inden yenilebilir ambalaj için kullan?mlar? baz? s?n?rlamalar gerektirmektedir. UV ve γ-???nlamas? gibi fiziksel çapraz ba?lanma g?da endüstrisinde oldukça kabul edilir hale gelmi?tir. Proteini çapraz ba?lama yetene?i nedeniyle yeni ilgi uyand?ran enzimlerden birisi de transglutaminazd?r. Önceden s?n?rl? ?ekilde elde edilmesi ve yüksek fiyat? uygulanmas?n? s?n?rland?r?rken, transglutaminaz günümüzde daha dü?ük fiyata sahip mikrobiyal bir kaynaktan elde edilmektedir (Chambi ve Grosso, 2006).
Yukar?da bahsedilen etkisi nedeniyle transglutaminaz jelatin filmlerinin geli?tirilmesi için de kullan?lm??t?r. Transglutaminazla enzimatik olarak muamele edilen jelatin filmlerinin su buhar? geçirgenlikleri daha azalm??, fakat modifiye filmlerin gerilme gücü de?i?memi?tir. Di?er taraftan transglutaminaz?n αs1-kazein filmlerinin mekaniksel özelliklerini art?rd??? görülünce jelatin-kazein bazl? filmlerin üretimi için de kullan?labilece?i dü?ünülmü?tür. Transglutaminazla muamele edilen veya edilmeyen kazeinjelatin filmi sadece jelatinden veya sadece kazeinden elde edilen filmlerle kar??la?t?r?ld???nda önemli derecede daha yüksek uzama de?eri göstermi?tir. Kazein ve jelatin kar???m?, en dü?ük su buhar? geçirgenli?ine sahip transglutaminazla muamele edilen kazein-jelatin formülasyonu (75:25) d???nda gerilme gücü ve su buhar? bariyer özelliklerini geli?tirmezken sadece film uzamas?nda sinerjistik bir etki göstermi?tir. Enzimatik çapraz ba?lanma film olu?turucu solüsyondaki yüksek molekül a??rl?kl? protein komponentindeki önemli miktardaki art??? da indüklemektedir (Chambi ve Grosso, 2006).
Jelatinle üretilmi? ba?ka bir kompozit film de jellan-jelatin filmidir. Jellan Pseudomonas elodea’n?n (son zamanlarda Sphingomonas paucimobilis olarak isimlendirilir) fermantasyonuyla üretilen ekstrasellülar bir polisakkarittir ve β-D-glukoz, β-D-glukoronik asit ve α-Lramnoz’un 2:1:1 molar oranlarda tetrasakkarit yenileme birimlerinden olu?maktad?r. Jellan?n jelatine kat?lmas?n?n jel a? gücünde sinerjistik bir art??a ve jel s?k?l???nda bir geli?meye neden oldu?u belirtilmi?tir. Jelatin yumu?ak, fleksible ve elastik jel olu?tururken, jellan sert ve parlak jeller olu?turmaktad?r. Jellan/jelatin kompozit filmlerinin mekaniksel özellikleri jellan?n jelatine göre oran?na ve NaCl konsantrasyonuna ba?l?d?r. Jelatinin oran? artt???nda gerilme gücü azalmakta ve gerilme uzamas? artmaktad?r. ?ki polimerin oran?n?n de?i?mesi kompozit filmlerinin gücünü ve uzayabilirli?ini de?i?tirmektedir. Tuz konsantrasyonu, jellan/jelatin oran?na ba?l? olan filmlerin mekaniksel özelliklerini de etkilemektedir. Sudaki çözünürlük ve kaynama oran? artan jelatin oran?yla azalmaktad?r. Bu sonuçlardan farkl? oranlardaki jellan/jelatin filmlerinin paketleme ve kaplama materyali olarak potansiyele sahip oldu?u söylenebilir. Biyolojik olarak parçalanabilir olmas? nedeniyle bu filmler tüm uygulamalar için sentetik polimerlerin üzerinde bir avantaja sahiptir (Lee vd., 2004).
Baz? ülkelerde s?cak kanl? hayvanlar?n jelatininin kullan?lmas? deli dana hastal???n?n geçi?i ve dini inançlar nedeniyle s?n?rlanm??t?r. Bu yüzden bal?k endüstrisinin at?klar?n? avantaja dönü?türen bal?k jelatini üretimi son y?llarda önem kazanm??t?r. Oldukça yeni olan, bal?k derisinden jelatin filmi üretimi ve karakterizasyonu çal??malar?nda bütün bal?k jelatinlerinin mükemmel film olu?turucu özelli?e sahip olduklar? görülmü?tür. S?cak su bal??? olan Nile perch derisi jelatin filminin, kopma s?ras?ndaki uzama ve s?k??t?rma özellikleri aç?s?ndan dana kemi?i jelatiniyle ayn? oldu?u kaydedilmi?tir. Gliserolle plastikle?tirilen ton bal??? derisi jelatin filmi domuz derisi jelatin filmiyle kar??la?t?r?ld???nda daha dü?ük su buhar? geçirgenli?i göstermi?tir. Daha dü?ük su buhar? geçirgenli?i amino asit kompozisyonuyla aç?klanabilir; bilindi?i gibi bal?k jelatini hidrofobisitesi yüksek olan prolin (% 16) özellikle hidroksiprolin (% 18) aç?s?ndan fakirdir (Carvalho vd., 2008).
Alaska pollack ve salmon jelatin filmleri, bal?klar?n dondurulmu? derilerinden ekstrakte edilmi? ve memelilerden elde edilen farkl? jelatin filmleriyle kar??la?t?r?lm??t?r. So?uk su bal?klar? jelatin filmlerinin su buhar? geçirgenli?i s?cak su bal?klar?n?n ve memelilerin jelatin filmlerine göre daha azd?r. Bu etki so?uk su bal?klar?nda prolin ve hidroksiprolin miktar?n?n daha az olmas?ndan kaynaklanmaktad?r. Yine jel gücü ve jel olu?um s?cakl??? so?uk su bal?klar?nda daha dü?üktür. Su buhar? geçirgenli?i dü?ük olan bu jelatin filmlerinin dondurulmu? g?dalardaki veya enkapsüle edilen ilaçlardaki su kayb?n? azaltmak için kullan?labilece?i dü?ünülmektedir (Avena-Bustillos vd., 2006).
Atlantic halibut (H. hippoglossus) derisinden iki farkl? tipte üretilen jelatinler uygun filmojenik kapasiteye sahip, transparan, aç?k renkli ve uzayabilirli?i yüksek filmler olu?turmu?tur (Carvalho vd., 2008).
Brownstripe red snapper (Lutjanus vitta) ve bigeye snapper (Priacanthus macracanthus) bal?k derisi jelatin filminden protein içeri?i daha dü?ük olan kaynaklara göre daha ince, mekaniksel özellikleri daha iyi olan ve daha dü?ük su buhar? geçirgenli?ine sahip filmler haz?rlanm??t?r. Gliserolsüz filmler gliserolle haz?rlanan filmlere göre ço?unlukla parlak ve daha fleksible olmu?tur (Jongjareonrak vd., 2006).
Bal?k proteini filmi
Bal?k suda çözünen proteinlerinden üretilen yenilebilir filmler di?er birçok protein filmiyle kar??la?t?r?ld???nda daha az su buhar? geçirgenli?ine sahiptirler ve daha esnektirler (Iwata vd., 2000). Yürütülen çal??malarda bal?k protein filmlerinin kalitesi ve özellikleri üzerine pH de?i?imi (Shiku vd., 2003), çe?itli fiziksel ve kimyasal muameleler (Weng vd., 2007, Benjakul vd., 2008) ve plastikle?tirici özelliklerinin (Tanaka vd., 2001, Cuq vd., 1997, Garcia ve Sobral, 2005, Sobral vd., 2005, Bourtoom vd., 2006a, Weng vd., 2006, Cuq vd., 1998) etkili oldu?u, ancak bal?k kalitesinin etkili olmad??? (Hamaguchi vd., 2007, Benjakul vd., 2008) görülmü?tür.
Yenilebilir filmler direkt olarak bal?k etinden üretilebildikleri gibi surimi y?kama suyunda bulunan bal?k suda çözünür proteinlerinden de üretilebilmektedir (Shiku vd., 2004, Weng vd., 2006, Weng vd., 2007). Endüstriyel surimi üretim prosesinde tats?z ve kokusuz bir ürün üretmek için sarkoplazmik proteinleri uzakla?t?rmak amac?yla bal?k k?ymas? so?utulmu? suyla birkaç kez y?kan?r. Y?kama sonucunda bal?k k?ymas?n?n (öncelikle suda çözünen proteinleri içeren) yakla??k 40-50 g/100 ml’si kaybedildi?inden surimi y?kama suyu besleyici ve oldukça fonksiyonel olan baz? suda çözünen proteinleri içerir. Surimi y?kama suyundaki bu proteinlerin kullan?m? sadece olumsuz çevresel etkileri ve çöp at?klar?n?n maliyetini azaltmaz, ayn? zamanda özellikle suda çözünen proteinleri yenilebilir film ?ekline dönü?türerek de potansiyel fayda sa?lamaktad?r (Bourtoom vd., 2006b).
Di?er Protein Filmleri
Yukar?da behsedilen temel protein filmlerinin yan?nda farkl? besinsel protein kaynaklar?ndan da filmler üretilmi?tir. Henüz üzerinde daha az çal???lm?? bu protein filmleri mercimek proteini, tur?u fermentasyon suyu proteini, domates proteini, elma proteini gibi farkl? protein kaynaklar?ndan olu?turulmu?tur.
Karvakrol içeren domates yenilebilir filmleri zehirli patojen E. coli O157:H7’ yi inaktive etmekte ve inaktivasyon filmlerdeki karvakrol oran?yla ilgili olmaktad?r. Antimikrobiyal denemelere göre optimum antimikrobiyal etki film haz?rlanmadan önce karvakrolün domates püresine % 0.75 oran?nda eklenmesiyle elde edilmektedir (Du vd., 2007).
Orta derecede besleyici de?eri olan mercimek proteini ayn? zamanda yenilebilir film olu?umu için de iyi bir kaynakt?r. Mercimek protein filmi güçlü, elastik ve iyi nem bariyer özelli?ine sahiptir. Gerilme direnci di?er yenilebilir filmlerle kar??la?t?r?ld???nda selofandan daha iyidir. Mercimek protein filminin iyi delinme gücüne sahip olmas? onu uygun bir yap??t?r?c? yapmaktad?r. Su buhar? geçirgenli?i m?s?r ve bu?day protein filmlerinden daha yüksektir. Mercimek protein konsantresi filminin di?er protein filmleriyle kar??la?t?r?ld???nda daha k?rm?z? ve sar? renkte oldu?u görülmü?tür. Filmin mekaniksel özelliklerinin, çözünürlü?ünün ve su buhar? geçirgenli?inin iyi oldu?u belirtilmi?tir (Bamdad vd., 2006).
Tur?u fermentasyon suyundaki proteinlerden de yenilebilir filmler üretilmi? ve filmlerin özellikleri üzerine ?s? muamelesi ve pH’n?n etkisi incelendi?inde alkali pH ve s?cakl?k filmin gerilme ve delinme gücünün azalmas?na neden olmu?tur. Filmlerin su buhar? geçirgenlikleri pH’n?n ve s?cakl???n artmas?yla azalm??t?r. Sudaki filmlerin protein çözünürlü?ü pH ve s?cakl???n artmas?yla artm??t?r (Y?ld?r?m ve Hettiarachchy, 1998).
Elma püresinden olu?turulan filmlere antimikrobiyal özellik kazand?rmak için keklikotu, tarç?n ve limon yapra?? ya?? eklenmi? ve E. coli O157:H7’ye kar?? keklikotu ya??n?n en etkili oldu?u, tarç?n ya??n?n ise en az etkili oldu?u görülmü?tür. Film olu?turucu solüsyona bu tip ya?lar?n eklenmesi su buhar? geçirgenli?ini azaltm??, oksijen geçirgenli?ini art?rm??, fakat filmlerin gerilme dirençlerini önemli derecede de?i?tirmemi?tir (Rojas-Grau vd., 2006).
Elma püresinden olu?turulan filmlere yine antimikrobiyal etkisinden dolay? karvakrol kat?lm?? ve optimum antimikrobiyal etkinin yakla??k % 1 oran?ndaki karvakrol seviyesinde oldu?u tespit edilmi?tir. Film haz?rlanmadan önce elma pürelerine karvakrol ilavesi elma filmlerinin su buhar? ve oksijen geçirgenli?ini azaltm??t?r (Du vd., 2008).
Protein filmlerinin su ürünlerindeki uygulamalar?
K?rm?z? et, tavuk eti ve su ürünleri endüstrisinde yenilebilir kaplamalar?n kullan?lmas? birçok potansiyel fayda sa?lamaktad?r. ?imdiye kadar yürütülen çal??malarda gözlemlenen bu faydalar ?unlard?r:
• Taze veya donmu? etlerin depolanmas? s?ras?ndaki nem kayb? ürünlerde tekstür, flavor ve renk de?i?ikliklerine neden olmaktad?r ve ürün miktar? da azalmaktad?r. ?yi nem bariyeri özellikleri ile yenilebilir kaplamalar nem kayb?n?n önlenmesine yard?m ederler. Örne?in; et vakum ambalajdan ç?kar?ld??? zaman nem evaporasyonu nedeniyle % 3-5 oran?nda bir a??rl?k azalmas? meydana gelir. Oysa vakum ambalajlamadan önce kaplama uygulanmas? nem kayb?n? önlemektedir ve sat?labilir ürün miktar?n? art?rarak önemli bir ekonomik fayda yaratmaktad?r.
• Taze k?rm?z? et, tavuk eti veya bal?k dilimleri plastik tepsilerde ambalajland???nda ürün suyunun s?zmas?, paketi tüketicilere kar?? itici hale getirmektedir. Yenilebilir kaplamalar suyu içerisinde tutulabilir, s?z?nt?lar? önler, ürünün sunumunu geli?tirir ve bu sayede tepsinin dibine absorbent pedlerin yerle?tirilmesine gerek kalmaz.
• K?rm?z? etteki lipid oksidasyonunun neden oldu?u ransidite oran? ve miyoglobin oksidasyonunun neden oldu?u esmerle?me dü?ük oksijen geçirgenlikli yenilebilir kaplamalar?n kullan?lmas?yla azalt?labilir.
• Uygulamadan önce ?s?t?lan yenilebilir kaplama solüsyonlar? bozulma yap?c? ve patojen mikroorganizma yükünü azaltabilir ve kaplanan k?rm?z? et, tavuk eti ve bal?k dilimlerinin yüzeyindeki zararl? proteolitik enzimleri k?smen inaktive eder.
• K?rm?z? et, tavuk eti ve su ürünlerinden uçucu flavor kayb? ve yabanc? kokular?n geli?mesi yenilebilir kaplamalarla s?n?rland?r?labilir.
• Aktif ambalajlaman?n bir uygulamas? olan, antimikrobiyalleri veya antioksidantlar? ta??yan yenilebilir kaplamalar et yüzeyine direkt olarak uygulanabilir. Böylece ette ransidite olu?umu ile renk kayb? gecikir ve mikrobiyal yük azal?r.
• Bal?k, tavuk eti ve k?rm?z? et parçalar?n?n yüzeyine kaplama, paneleme ve k?zartmadan önce uygulanan kaplamalar k?zartma s?ras?ndaki ya? al?m?n? azaltarak ürünlerin besleyici de?erini geli?tirebilir (Gennadios vd., 1997).
Amerika’da 1980’lerin sonunda biftek, jambon, k?l?flanm?? rosto, k?zart?lm?? biftek, bal?k filetolar? ve k?ymalarda kullanmak için ticari olarak yenilebilir bir kollagen filmi geli?tirilmi?tir. Üreticilere göre bu film pi?irme ve büzülme kayb?n? azaltabilir, ürün suyunu art?rabilir ve pi?irme veya dumanlamadan sonra elastik streç k?l?f?n kolayca uzakla?t?r?lmas?na izin verebilir ve jambonlar? ve sosisleri içeren pi?irilmi? et ürünlerinin büyük ço?unlu?unda s?v? serumlar? absorblamaktad?r (Gennadios vd., 1997; Gennadios, 2002).
So?uk dumanlanm?? sardalyalar?n (Sardina pilchardus) raf ömrünü uzatmak için yüksek bas?nç (300 MPa/20ºC/15 dk) ve keklikotu ekstrakt? veya biberiye ya da kitosan eklenerek zenginle?tirilen jelatin bazl? fonksiyonel yenilebilir filmler tek ba??na ya da kombinasyon halinde uygulanm??t?r. Kaplanmayan bal?klar dumanlanma s?ras?nda aç??a ç?kan fenoller sayesinde antioksidant güç göstermektedir. Keklikotu veya biberiye ekstrakt?yla zenginle?tirilen filmlerle kaplanan bal?klar fenol içeri?ini ve antioksidant gücünü art?rmaktad?r. Bitki ekstraktlar? eklenen yenilebilir filmler oksidasyon seviyesini ve mikrobiyal geli?meyi azaltm??t?r. Jelatin-kitosan filmi mikrobiyal geli?meyi azaltmada en etkili olmu?tur. Yüksek bas?nç ve yenilebilir film kombinasyonu hem oksidasyonu önleme hem de mikrobiyal geli?meyi inhibe etme aç?s?ndan en iyi sonucu göstermi?tir (Gomez-Esteca vd., 2007).
Dondurulmu? somon filetolar? üzerine asetillenmi? monogliseridler ve kazeinatla veya kesilmi? sütün suyu protein izolat?yla kombine kaplamalar?n uygulanmas? incelenmi?tir. Kesilmi? sütün suyu protein izolat? kaplaman?n tek ba??na kullan?lmas?n?n ard?ndan bir antioksidant?n (askorbik asit ve sitrik asit) spreylenmesi nem kayb? oran?n? etkilememi?tir, fakat lipid oksidasyonunun ba?lang?c?n? geciktirmi? ve dondurulmu? King salmon örneklerindeki peroksit de?erini azaltm??t?r (Gennadios vd., 1997).
K?l?nççeker ve arkada?lar? (2009) taraf?ndan yürütülen bir çal??mada yenilebilir materyallerle kaplanan alabal?k filetolar?n?n kalitesindeki de?i?iklikler belirlenmi?tir. Kaplanan filetolar -18 ºC’ de 7 ay boyunca depolanm??t?r. Kaplama materyalleri üç farkl? a?amada (birinci, ikinci ve son kaplama) uygulanm?? ve her a?amada farkl? materyaller ve kar???mlar kullan?lm??t?r. Kaplanan filetolar k?zart?lm?? ve depolama periyodu boyunca ya? absorsiyonu ve nem içeri?i analiz edilmi?tir. Her ay k?zartma i?leminden önce duyusal özellikler ile fizikokimyasal ve biyokimyasal de?i?iklikler ölçülmü?tür. Glutenin birinci, ksantan gum?n ikinci ve bu?day-m?s?r ununun 1:1 veya 2:1 oran?nda son kaplama olarak kullan?lmas?n?n en avantajl? uygulama oldu?u gözlemlenmi?tir. K?zartmadan önce yap?lan analizlerde bal?k kalitesi hakk?nda fikir veren ?u sonuçlar tespit edilmi?tir; en dü?ük pH zein kaplanan örneklerde (6.25) ve guar kaplanan örneklerde (6.30) bulunmu?tur. En dü?ük TBA seviyesi kazeinle kaplanan filetolarda 2.07 mg, ksantan gumla kaplanan filetolarda 2.44 mg ve bu?daym?s?r unu kar???m?n?n 2:1 oran?nda 2.25 mg olarak belirlenmi?tir. En dü?ük TVB-N seviyesi kazein kar???m?yla kaplanan filetolarda 18.06 mg/100 g, ksantan gumla kaplanan filetolarda 18.62 mg/100g ve bu?day-m?s?r unu kar???m?n?n 1:1 oran?yla kaplanan filetolarda 18.47 mg/100g olarak bulunmu?tur. Duyusal analizlerde kaplanan örnekler kaplanmayan örneklerden daha çok tercih edilmi?tir. Bahsedilen materyallerin etkisi sonucunda et yüzeyindeki kaplama tabakas? depolama s?ras?ndaki kütle transferine kar?? daha dirençli olmay? sa?lam??t?r.
Lizozimle birle?tirilen peynir alt? suyundan elde edilen filmlerin ve kaplamalar?n mikrobiyal media ve so?uk dumanlanm?? somonlardaki Listeria monocytogenes’in inhibisyonu üzerindeki etkisi incelenmi?tir. Model g?da olarak kullan?lan dumanlanm?? somonlardaki inhibisyon etkisi ba?lang?çta, 4 °C ve 10 °C’de 35 günlük depolama boyunca izlenmi?tir. Lizozim içeren ve içermeyen bu filmlerin gerilme özellikleri (elastik katsay?s?, gerilme gücü ve uzama yüzdesi), oksijen geçirgen likleri ve renkleri kar??la?t?r?lm??t?r. Lizozim, broth ve agar mediadaki Listeria monocytogenes’i inhibe etmi?tir. Filmin her bir gram? için 204 mg ilave edilen lizozim 4.4 log CFU/cm2 Listeria monocytogenes içeren bir preparat?n geli?mesini bask?lam??t?r. Kaplama solüsyonunun her bir gram? için 25 mg kullan?lan lizozim ba?lang?çta dumanlanm?? somon örneklerindeki Listeria monocytogenes’i 2.4 log CFU/g, total aeroblar? 4.5 log CFU/g ve mayalarla küfleri 3.0 log CFU/g’dan daha fazla inaktif etmi?tir. Lizozim içeren kaplama hem 4°C hem de 10°C’de Listeria monocytogenes’in geli?imini geciktirmi?tir (Min vd., 2005).
G?dan?n içine çözelti difüzyonunu azaltmak için yüzey filmleri kullan?labilmektedir. Örne?in, yüzeyinde yüksek oranda sorbik asit bulunan bir g?da maddesi protein bir filmle kaplanarak, sorbik asit muhafaza edilmekte ve mikrobiyal geli?me yava?lat?lmaktad?r. Benzer bir uygulama da, karides ve yengecin tuzlu su içinde dondurulmas? s?ras?nda g?da içine tuz difüzyonunu azaltmak amac?yla kullan?lmas?d?r. Yenilebilir kaplamalar kullan?larak, ürünün baz? durumlarda yap?sal olarak daha dayan?kl? hale getirilmesi de sa?lanabilmektedir. Bunun sonucunda i?leme, depolama ve da??t?m süresince ?s?ya kar?? daha dayan?kl? ürünler elde edilebilmektedir (Sar?o?lu, 2005).
Arrowtooth flounder (Atherestes stomias) Alaska körfezinde en çok bulunan ve az kullan?lan bal?k kayna??d?r. Bu bal?k türü kendine özgü bir nedenle; yap?s?ndaki proteinleri parçalayarak k?yma lapas?na döndüren endojen proteolitik enzimlerin varl???yla, büyük miktarda protein sa?lamaktad?r. Bu nedenle baz? ara?t?rmac?lar az kullan?lan Arrowtooth flounder (AF) bal???ndan bal?k protein tozlar? üretmi? ve bunu yenilebilir film ve kaplama olarak farkl? g?da ürünlerinde kullanm??lard?r (Ambardekar, 2007). AF filmleri ve yumurta albumini, kitosan, somon proteini ve soya proteini gibi farkl? kaplamalar 3 ay boyunca dondurularak depolanan Pink salmon filetolar? üzerine uygulanm??t?r. En iyi etkiyi kitosan gösterirken Pink salmon filetolar?n?n relatif nem kayb? ve lipid oksidasyonu aç?s?ndan AF filmiyle ve di?er filmlerle kaplama aras?nda fark bulunmam??t?r. AF kaplama, kaplanmayan filetolarla kar??la?t?r?ld???nda nem kayb?n? azaltm??, lipid oksidasyonunu minimize etmi? ve verimlili?i art?rm??t?r. Yenilebilir filmle kaplanan bal?klar?n rengi ve tekstür özellikleri kaplanmayan filetolardan daha iyi olmu?tur. Bal?klardaki kaplama verimini, çözünme verimini, pi?irme verimini art?rd??? ve çözünme kay?plar?n? azaltt??? için AF proteinlerinin su ürünlerinde görünmez bir koruyucu olarak kullan?m potansiyeline sahip olaca?? dü?ünülmektedir (Sathivel, 2005).
Sonuç
Yap?lan literatür çal??malar?n?n ?????nda su ürünlerinin muhafazas? amac?yla yenilebilir protein filmlerinden faydalan?labilece?i görülmü?tür. Bitkisel ve hayvansal kaynaklardaki farkl? proteinlerden oldu?u gibi, su ürünleri etindeki yap?sal proteinlerden veya su ürünleri i?leme proseslerinden aç??a ç?kan at?klardaki suda çözünen proteinlerden olu?turulan filmlerin de ba?ar?l? bir ?ekilde kullan?labilece?i dü?ünülmektedir. Bu sayede hem i?leme at?klar? de?erlendirilecek hem de plastik bazl? ambalajlar?n neden oldu?u at?k sorunu ve kanserojen riski oldukça azalacakt?r. Su ürünlerinin do?al yap?s? yine do?al kaynaklardan elde edilen yenilebilir filmler sayesinde korunacak ve daha güvenli ürünlerin geli?tirilmesi mümkün olacakt?r.
1144