Gama ışınları ve modifiye atmosferde ambalajlamanın bazı baharatların sterilizasyonu ve kalitesi üzerine etkileri

Baharatlar, gıdaların renk ve lezzetini artırmak amacıyla dünya mutfaklarında sıklıkla kullanılmaktadır. Baharatların mikrobiyolojik açıdan çok yüksek kontaminasyona sahip olmaları eklendikleri gıdaların güvenliği açısından sorun yaratabilmektedir. Dolayısıyla baharatların uygun yöntemlerle sterilize edilmeleri gerekmektedir. Gama ışınlama baharat sterilizasyonunda en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Ancak, ışınlama çeşitli gıdalarda oksidasyon ve renk kaybı gibi istenmeyen yan etkilere yol açabilmektedir. Bu yan etkilerin azaltılmasında ışınlamanın modifiye atmosferde ambalajlama (MAA) ile birlikte kullanımı etkili olabilmektedir. Çalışmanın ilk bölümünde toz formdaki kekik (Thymus vulgaris), biberiye (Rosmarinus officinalis), karabiber (Piper nigrum) ve kimyon (Cuminum cyminum) hava (aerobik ambalajlama, AA) veya %100 N2 (%0 O2, modifiye atmosfer ambalajlama, MAA) ile ambalajlanmış ve 7 kGy, 12 kGy ve 17 kGy dozlarda ışınlanmıştır. Kontrol olarak ışınlanmamış örnekler kullanılmıştır. Örnekler mikrobiyal kalite, renk ve uçucu yağ verimlerine göre değerlendirilmiştir. Uçucu yağ profilindeki değişimler GC-MS ve iki boyutlu gaz kromatografisi (GC×GC-FID ve GC×GC-Q-TOFMS) ile incelenmiştir. Gama-ışınlamanın mikrobiyal yükü azaltmada tek başına yeterli olduğu, ancak MAA ile birlikte kullanımının bazı avantajlar sağladığı görülmüştür. Küf-maya ve toplam mezofilik aerobik bakteri sayımları sırasıyla 7 kGy ve 12 kGy ışınlamadan sonra 1 log kob/g seviyesinin altına düşmüştür. Işınlama biberiye ve karabiberde renk kaybına neden olmuş, ancak MAA'nın karabiberdeki renk kaybını azalttığı görülmüştür. Karabiber ve kimyonun uçucu yağ verimleri MAA'da daha yüksek ölçülmüştür. Modifiye atmosferde ambalajlanan örneklerin monoterpen içeriklerinin daha yüksek, oksijenli bileşen ve seskuyiterpen içeriklerinin ise daha düşük olduğu görülmüştür. Ayrıca, modifiye atmosferde ambalajlanan örneklerin uçucu yağ bileşenlerindeki azalmanın daha düşük olduğu görülmüştür. Uçucu yağ bileşenlerindeki değişim ayrıca GC×GC analizi ile de incelenmiş, 2 boyutlu kromatogramlar sayesinde ışınlama sonrasında bazı yeni piklerin oluştuğu ya da mevcut piklerin miktarında artış olduğu görülmüştür. Bu piklerden üç tanesinin üzeride durulmuş ve bunlardan ikisi GC×GC-Q-TOFMS ile 4-(1-methylethyl)-1,3-cyclohexadiene-1-methanol ve 2-caren-10-al şeklinde yaklaşık olarak tanımlanmıştır. Diğer pikin ise miktarında artış görülmüş ve GC×GC-FID ile dış standart kullanılarak kuminaldehit olarak tanımlanmış, TOFMS ile de doğrulanmıştır. Elde edilen bu piklerin tek boyutlu GC ile de elde edilebilmesinin neredeyse imkansız olduğu ve GC×GC yönteminin bu tür örneklerin analizinde avantaj sağladığı görülmüştür. Çalışmanın ikinci bölümünde ise söz konusu baharatlar hava veya modifiye atmosfer ortamında ambalajlandıktan sonra 6 kGy ve 14 kGy dozlarda ışınlanmış, ışınlanmayan örnekler ise kontrol olarak kullanılmıştır. Uçucu yağlar ve metanol ekstraktları elde edildikten sonra ışınlama ve MAA'nın toplam fenolik madde içeriği, DPPH radikal yakalama aktivitesi, FRAP ve %AA (β-karoten-linoleik asit testi) değerlerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca uçucu yağ ve ekstraktların Bacillus cereus, Escherichia coli, Staphylococcus aureus ve Aspergillus niger mikroorganizmalarına karşı minimum inhibisyon konsantrasyonları (MİK) incelenmiştir. Işınlamanın uçucu yağ ve ekstraktların antioksidan ve antimikrobiyal aktivitesini genellikle artırdığı görülmüştür. Karabiber uçucu yağı ve kimyon ekstraktının toplam fenol içeriği ışınlama ile artarken, biberiye uçucu yağında azalmıştır. Biberiye, karabiber ve kimyon uçucu yağları ile kekik ekstraktının DPPH yakalama aktivitesi ışınlama ile artış eğilimi göstermiştir. Baharat ekstraktlarının FRAP değerlerinde de artış görülmüştür. Karabiber uçucu yağının %AA değerlerinde ışınlama ile artış, kimyon uçucu yağında ise azalma gözlenmiştir. Aerobik ambalajlanmış örneklerin antioksidan değerleri genel olarak MAA uygulanmış örneklerden daha yüksek bulunmuştur. Kekiğin uçucu yağ ve ekstraktının antioksidan aktivitesinin diğerlerinden daha yüksek olduğu görülmüştür. Kekik ve kimyon başta olmak üzere baharatların antimikrobiyal kapasitelerinde artış kaydedilmiştir. İncelenen mikroorganizmalar arasında A. niger'in uçucu yağlara en hassas olduğu görülmüştür. En hassas bakterinin ise S. aureus olduğu görülmüştür. Çalışmanın son kısmında ise hava veya MAA (%100 N2) altında ambalajlanan baharatlar 6 ve 14 kGy dozda ışınlanmış ve altı ay boyunca oda sıcaklığında depolanmıştır. Işınlama ve MAA'nın depolama sırasında mikrobiyal kalite, renk değerleri, duyusal özellikler, uçucu yağ verimi ve uçucu yağların antioksidan (toplam fenolik madde içeriği, ,2-difenil-2-pikrilhidrazil (DPPH) radikal yakalama aktivitesi, demir indirgeyici antioksidan gücü (FRAP) ve β-karoten-linoleik asittesti) ve antimikrobiyal aktivitesine etkileri incelenmiştir. Çalışmanın ilk kısmında olduğu gibi ışınlama depolama öncesi ve sonrasında mikrobiyal kalitenin korunumunu sağlamıştır. Renk kaybının depolama sırasında arttığı görülmüştür. Işınlamaya bağlı olarak da renk değişimlerinin olduğu ancak bu etkinin depolama sırasında ortadan kalktığı görülmüştür. Genel olarak, uçucu yağ verimi, toplam fenol içeriği, DPPH yakalama aktivitesi ve antimikrobiyal aktivite depolama sırasında azalmıştır. FRAP ve %AA değerlerinde ise depolama sonunda artış görülmüştür. Depolama başlangıcında ışınlama dozu ve ambalaj çeşidine bağlı olarak görülen değişimlerin depolama sonunda yok olduğu görülmüştür. Sonuç olarak; kekik, biberiye, karabiber ve kimyonun ışınlama işleminden önce modifiye atmosferde ambalajlanması ile renk ve uçucu yağ içeriğinde görülen azalmaların önleneceği söylenebilir. Ayrıca elde edilen sonuçlar, GC×GC yönteminin baharatlarda ışınlamanın tespit edilebilmesi adına kullanılabileceği yönünde umut vericidir. Baharatların duyusal özellikleri ışınlama, modifiye atmosferde ambalajlama ve depolamaya bağlı olarak genellikle değişim göstermemiştir. Işınlama, özellikle aerobik ambalajlanmış baharatları uçucu yağ ve ekstraktlarının antioksidan, modifiye atmosferde ambalajlanmış örneklerin ise antimikrobiyal aktivitelerini artırma eğilimi göstermiştir. Depolama çoğu kez uçucu yağ verimi, antioksidan ve antimikrobiyal aktivitede azalmaya yol açmakla birlikte, depolama başlangıcında ışınlama ve ambalaja bağlı değişimlerin zamanla ortadan kalktığı görülmüştür.