Küf, maya ve bakteri gibi mikroorganizmaların şekerli maddelere (karbonhidratlara) tesiri ile meydana gelen biyokimyasal olaya fermentasyon veya mayalanma denir. Fermentasyon esasen, birtakım mikroorganizmaların yaptığı faaliyetlerden ibarettir. Her canlı gibi mikroorganizmalar da hayatlarını sürdürmek için, enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bazı mikroorganizmalar lüzumlu enerjiyi, bünyelerindeki yağ, karbonhidrat gibi bileşikleri dışarıdan aldıkları oksijenle yakarak sağlarlar. Bazıları ise, etraflarındaki bileşikleri parçalarlar ve bu sırada açığa çıkan ısıdan gerekli enerjiyi temin ederler. Bu tür mikroorganizmalar dışarıdan oksijene ihtiyaç duymayıp havasız ortamlarda yaşadıklanndan anaerob olarak isimlendirilirler.
Fermentasyon olayı bir bakıma mikroorganizmaların hayat mücadelesi demektir. İşte bu mücadele sonunda birtakım bileşikler meydana gelir. Faaliyet sonunda oluşan bileşik alkol ise, bu olaya alkol fermentasyonu; asit ise, asit fermentasyonu adı verilmektedir. Bunlardan başka bileşikler de (hidrokarbonlar, aldehitler, ketonlar, esterler, organik asitler vs.) meydana gelir ve bunlar ürünün aroması (tadı ve kokusu) üzerinde önemli etki yaparlar.
Fermentasyon işlemine mayalanma da denir. Bu işlemden geçmiş ürünlere fermente ürünler; gıda maddelerine ise, fermente gıdalar adı verilir. Mesela, sütten yoğurt yapımında laktik asit fermentasyonu, üzümden sirke yapımında hem alkol hem de asit fermentasyonu, undan hamur yapımı sırasında ise, yine alkol fermentasyonu olur. Ancak alkol ve asit fermentasyonunda etkin olan mikroorganizmalar farklıdır. Sütten yoğurt imalindeStreptococus termophilus ile Lactohacillus hulgaricus isimli bakteriler, laktoz adı verilen süt şekerinden laktik asit üretirken, alkol fermentasyonunda ise maya olarak adlandırılan bir grup mikroorganizma rol oynar. Mayalanmada rol oynayan bu mikroorganizmalar Saccharomyces cinsine aittir.
Mayalar, bakterilerden daha büyüktür. Bunlar her yerde, yani toprakta, havada, bitkilerde ve bağırsaklarda bulunurlar. Bunlar canlı varlıklar olduklarından, beslenirler ve çoğalırlar. Bol hava alan bir ortamda oksijeni kullanarak, şekerlerden karbondioksit ve su meydana getirirler.
C6H12O6 + 6O2 ---> 6CO2 + 6H2O
Böyle bir ortamda hiç alkol meydana gelmez. Yeterli oksijen olmayan ortamlarda ise şekerleri tamamen karbondioksite ve alkole dönüştürürler:
C6H12O6 ---> 2C2H5OH + 2CO2
Şeker Alkol Karbondioksit
Bu olayların meydana gelmesi için ortamın asitlik, sıcaklık ve nem bakımlarından uygun olması gerekir.
Mayalar, kendi aralannda gruplara ayrılır. Bunlar uygun ortam bulduklarında alkol meydana getirirler. Ancak her bir maya grubunun etkilediği gıdalar farklıdır. Mesela eliptik mayalar olarak bilinenler (Saccharomyces elipsoideus) meyve sularının mayalanmasında en uygun olanlardır. Nişastalı maddelerin mayalamasında ise, Saccharornyces cerevisiae grubu mayalar daha uygundur. Arpadan elde edilen biranın mayalanmasını Saccharomyces cerevisiae grubu mikroorganizmalar yapar. Çünkü arpa, bol miktarda nişasta ihtiva eder. Bira mayasında bu mikroorganizmalar vardır. Bira mayası olarak bilinen maya, aynı zamanda ekmek yapımında hamurun fermentasyonu için kullanıhr. Hamurdaki nişastaya etki ederek bundan alkol ve karbondioksit meydana getirirler. Karbondioksit gaz olduğu için, hamurun kabarmasını sağlar. Alkol ise, ekmeğin pişirilmesi sırasında uçar. Ekmek yapımında kullanılan bira mayasının içki olarak kullanılan alkollü bira ile ilgisi, sadece fermentasyonundaki etkili mayaların aynı olması yönüyledir.
Mayalanma olayının hızlı gerçekleşebilmesi için bazı enzimlere ihtiyaç vardır. Bu enzimler olmazsa fermentasyon ancak çok uzun sürede tamamlanır. Bu enzimler ise mikroorganizmalarda bulunur ve biyokatalizör olarak isimlendirilirler. Canlı hücrede sentezlenen ve mayalanmada etkili olan enzimler karışımına “zimas” enzimi denir. Mayalar bazı şekerlere etki eder ve bunlar glukoz, fruktoz, galaktoz ve maltoz gibi şekerlerdir. Bir gıdada bulunan karbonhidratların mayalar tarafından etkilenebilmesi için önce yukarıdaki şekerlerden birisine dönüştürülmesi gerekir. Bu dönüşümü de enzimler sağlar. Mesela nişastalı maddelere zimas enzimi etki ederek glukoza dönüştürdükten sonra, mayaların etkisi ile fermentasyon olur.
BAZI FERMENTE GIDALAR VE ALKOL MİKTARLARI
Değişik maksatlarla üretilen mayalanmış gıdalar vardır. Bunların bazısı temel gıdalar içerisinde yer alırken (ekmek gibi) bazısı da keyif verici gıdalar içerisinde sayılır. Alkollü içecekler, gıda dan ziyade keyif verici maddelerdir. Herhalde faydalarından ziyade zararları mevcuttur.
Meyve Suları: Meyveler, şeker ihtiva eder ve bunlardan elde edilen meyve sularındaki glukoz ve fruktozu mayalar uygun ortamda femente ederek etil alkol ve karbondiokside dönüştürürler. Onun için meyve sularında bir miktar alkol bulunabilir. Bunun miktarı ise ortalama 0.5 gram/litredir. Birçok ülkede çok çabuk bozulabilen çilek dışındaki bütün meyve ve sebze sularında bulunabilecek en yüksek alkol miktarı litrede 0.5 gram olarak sınırlandırılmıştır. Bunlardaki alkol, bozuk hammaddeden kaynaklanabildiği gibi, üretim sırasında da meydana gelebilir. Meyvelerde tabii olarak bulunan aroma (koku) maddelerinin içinde de alkol bulunabileceği belirtilmişse de bunun miktarı çok düşük seviyelerdedir1.
Sirke: Yemeklere tat vermesi veya iştah açması niyetiyle katılan sirke, değişik gıdalardan üretilmektedir. Üzümden üretilene üzüm sirkesi, elmadan üretilene elma sirkesi denilir. Genel olarak şekerli gıdalardan üretilen sirkenin de teknolojisi gereği, içinde bir miktar alkol bulunur. Gıda Maddeleri Tüzüğü’nde sirkede bulunabilecek alkol miktarının en çok %1 olması gerektiği belirtilmiştir2..
Sirke üretiminde, şekerlerin maya ile alkol fermentasyonuna uğramasıyla alkol meydana gelir. Daha sonra, bakteri etkisi ile meydana gelmiş olan alkolden sirke asidi (asetik asit) meydana gelir. Ancak bu ikinci safhada alkolün tamamı asetik asite dönüşmediği için bir miktar alkol sirkede daima bulunur. Bu konuda yapılan bir araştırmada, piyasada satılan sirkelerde alkol miktarlarının %1 ‘den az olduğu, sadece bir örnekte % 1.6 olduğu tespit edilmiştir3.
Yoğurt: Sütten elde edilen fermente bir gıdadır. Yoğurt üretiminde laktik asit fermentasyonu söz konusu olmasına rağmen, yoğurt kültürüne bulaşan diğer süt asidi bakterileri heterofermentatif olarak sütü fermentasyona uğratır ve bunun sonunda süt şekerinden süt asidiyle beraber, etanol ve karbondioksit meydana gelir. Yapılan çalışmalarda alkol miktarının bir kilogram yoğurtta 5- 365 mg. arasında değiştiği kaydedilmiştir4.
Kefır: İnek, koyun ve keçi sütünden yapılan ve serinlemek amacıyla içildiği söylenen kefir, fermente bir süt içeceğidir. Bunun elde edilmesi sırasında hem asit (laktik asit) fermentasyonu, hem de alkol fermentasyoııu birlikte olur. Kefir elde edilmesindeki uygulamalar farklı olduğundan, alkol miktarında da farklılıklar vardır. Kefir. ihtiva ettiği lakroz (şeker) miktarına göre tatlı, orta sert, sert ve çok sert gibi isimler alır. Alkol miktarı her birisinde farklıdır. En tatlı kefirde alkol miktarı en az % 0.6, en sertinde ise % 1.1 ‘dir5.
Kımız: Kısrak sütünden yapılan fermente bir süt içeceğidir. Ülkemizde üretimi küçük çapta ve daha ziyade evlerde yapılmaktadır. Daha çok Doğu Türkistan ‘da ve Kafkas Türkleri arasında üretilip içildiği bilinmektedir. Kımızda alkol üreten maya Saccharomyces lactis’dir. Fermentasyon süresine göre alkol miktarında da farklılıklar olur.
Kımızın da tatlı, orta sert ve sert olmak üzere çeşitleri vardır. Tatlı kımızdaki alkol miktarı %1, orta sert olanında % 1.1-1.5 ve sert kımızdaki alkol miktarı ise %1.6-3 arasındadır6. Kımızın, içildiğinde sarhoşluk verdiği belirtilmektedir.
Boza: Darı, mısır veya pirinci ezerek kabuk kısımlanndan ayırdıktan sonra içine su katılarak pişirilen ve süzüldükten sonra az bir süre fermentasyona uğratılıp içine şeker katılan, krem renginde, koyu kıvamlı, tatlı veya tatlı ekşimtırak lezzette bir içecektir2.Bunun içerdiği alkol miktarı ise ortalama %0.6 civarındadır.
Bira: Arpadan elde edilen alkollü bir içkidir. İçerisindeki alkol miktarının en az %2, en çok %8 olduğu belirtilmektedir. Ancak Türkiye’de 1984 yılında çıkartılan yasa ile biranın, alkollü içecekler sınıfına alınmış olması sonucu satışlar azalmış ve alkolsüz biralar gündeme gelmiştir.
Türkiye’de alkolsüz biralarda yapılan analizlerde alkol oranı %0.l-%0.4 arasında çıkmıştır7. Ancak alkolsüz bira ismine aldanıp zamanla diğer alkollü içeceklere başlayan- ların akıbeti de unutulmamalıdır.
Hiçbir alkollü içecek veya alkol alınmadığı halde tabii olarak insanın karaciğere gelen toplardamar (vena porta) kanında çok az miktarda (% 0.0025-0.006) alkol bulunduğu belirtilmektedir8. Acaba bu alkol nereden gelmektedir? Vücutta alkol üretilmekte midir?
Yediğimiz gıdalar, nişastalı maddeler ve şekerleri de ihtiva etmektedir. Bunlar vücuda alındıktan sonra sindirime uğrayıp neticede glukoza dönüşürler. Glukoz da hücrelerde kan yolu ile taşınır ve ihtiyaca göre enerji için sarf edilir. Glukozun enerji için tam yakılması durumunda karbondioksit ve su meydana gelir. Ancak glukozun metabolizması sırasında piruvat molekülü meydana gelir. Bu molekülün akıbeti ise tamamen içinde bulunduğu hücre tipine bağlıdır. Çünkü bazı hücreler piruvat molekülünü tamamen karbondiokside okside edecek metabolik kapasiteye sahip değildir. Mesela kırmızı kan hücreleri (eritrositler) böyledir. Memelilerin kırmızı kan hücrelerinde mitokondri olmadığından piruvat tamamen karbondioksit ve suya dönüştürülemez. Piruvat molekülü bu hücrelerde laktik aside dönüşür.
Bazı mikroorganizmalar metabolizmalarını oksijenli ve oksijensiz ortama göre değiştirirler. Bunlardan en önemlileri de mayalardır. Glukoz, piruvik aside dönüştükten sonra mayalar tarafından, oksijen varsa karbondiokside parçalanırlar. Eğer ortamda oksijen yoksa piruvat molekülü laktik aside indirgenir. Bunun olabilmesi için Laktat dehidrogenaz enziminin olması gerekir. Bu enzim de mayalarda bulunmaz. Onun için mayaların sebep olduğu fermentasyonda laktik asit üretilmez. Ancak maya hücrelerinde piruvat dekarboksilaz enzimi olduğundan piruvik asitten, önce asetaldehit daha sonra alkol dehidrogenaz enzimi ile alkol elde edilir. Asetaldehit ve alkol reaksiyonu çift yönlü olup birbirlerine dönüşümleri mümkündür. Ancak asetaldehitten piruvat molekülüne dönüşüm mümkün değildir9.
İnsanın kanında tabii olarak çok az miktarda etil alkolün bulunması, aldığı gıdalardan kaynaklanabileceği gibi bağırsaklarda mikroorganizmalar tarafından üretilen alkol de olabilir. Ancak bu ikincisi asetaldehitle dönüşümlü bir tepkimeye sahip olduğundan alkolün artması durumunda hemen asetaldehit lehine denge kayacak ve asetaldehit de sitrik asit devrine girerek tamamen karbondiokside parçalanacaktır. Memelilerin kan hücrelerinde maya hücrelerinde olduğu gibi piruvat dekarboksilaz enzimi olsaydı muhtemelen piruvik asitten çok miktarda alkol üretimi olabilecekti. Bu durumda kandaki alkol miktarı artacak ve insanlar hep sarhoş olacaklardı. Böyle olmadığına göre her şeyin ne kadar hassas ayarlandığını görmekteyiz. Gıdalarda tabii halde meydana gelen alkolün dini açıdan yorumundan da çıkaracağımız gibi, çok miktarda içildiğinde sarhoş eden bira ve şarap türü içeceklerle alınan alkol ile ne kadar yenir ve içilirse içilsin sarhoş etmeyecek yoğurt ve sirke gibi gıdalarla alınan alkolün hükmü birbirinden farklıdır.
KAYNAKLAR
1. Cemeroğlu, B., Acar. J. (l986), Meyve ve Sebze İşleme Teknıolojisi, Gıda Teknolojisi Derneği, Yayın No:6, 5. 64-66, Ankara.
2. Gıda Maddeleri Tüzüğü, Resmi Gazete, S. 8236,1952,
3. Güvenç, U. (1984), Bazı Sirkelerin Bileşimleri ve GMT’ye Uygunlukları, E. Ü. Müh. Fak. Dergisi, Seri: B, Gıda Mühendisıiği, 2/1, S. 17-27
4. Gönç. S. (1995), Yoğıırtta Fermentasyon, Aroma Maddeleri Oluşumu ve Soğutmaının Önemi. Milli Süt ve Süt ürünleri Sempozyumu, 2-3 Haziran 1994,İstanbul.
5. Yaygın, 11., (ı995). Kerr ve Ozellikleri, Miııi Süt ve Süt Ürünleri Sempozyumu, 2-3 Haziran 1994, İstanbul.
6. Yaygın, H., (1995), Kımız ve Özellikleri, Millıi Süt ve Süt Ürünıeri Sempozyumu,2-3 Haziran 1994, İstanbul.
7. Güvenç, Ü., (1988), Alkolsüz ve Düşük Alkollü Bira Üretimi, E. U. Müh. Fak. Dergisi, Seri: B. Gıda Mühendisliği, S. 6/1, 85-90.
8. Keskin. H. (1975), Gıda Kimyası, İstanbul Üniversitesi Yayınları, 1980, 3. Baskı. Sayfa 580-654.
9. Kuchell, P. W., Ralston, G.R., (1988), Theory and Problems of Biochemistry, Shawns Outline Series Mc Graw Hill Book company.
comments powered by Disqus