Türk kahvesinin akrilamid içeriği ile asparaginaz enziminin akrilamid oluşumu ve uçucu bileşikler profiline etkileri

Abstract

Bu çalışmada, Türk kahvesinde ve piyasada satılan diğer yöresel kahvelerde (dibek ve menengiç) akrilamid düzeylerini ve bazı fiziko-kimyasal özelliklerini tespit etmek ve Türk kahvesi üretiminin model olarak kullanıldığı sistemde yeşil kahve çekirdeklerini asparaginaz enzimi ile muamele etmenin üründe oluşan akrilamid miktarına, ürünün aroma profiline ve duyusal özelliklerine olan etkilerini incelemek amaçlanmıştır. Tez çalışmasında ilk olarak, piyasadan toplanan kahve örneklerinde (20 Türk kahvesi, 8 dibek kahvesi, 8 menengiç kahvesi) akrilamid, kuru madde, kül, suda çözünen madde (SÇM), HMF, protein, şeker, nem, pH, renk ve kafein analizleri yapılmış ve akrilamid seviyesi ile bu parametreler arasındaki korelasyonlar araştırılmıştır. Öncesinde, kahvelerin akrilamid seviyesini güvenilir bir şekilde belirlemek için LC-MS/MS cihazında validasyon çalışması yapılmıştır. Lineer regresyon analizine göre kalibrasyon eğrisinin 30-1000 μg/kg aralığında yüksek determinasyon katsayısına (R2=0,999) sahip olduğu saptanmıştır. Yöntemin tespit limiti (LOD) ve ölçüm limitinin (LOQ) sırasıyla 4,6 μg/kg ve 15,5 μg/kg olduğu bulunmuştur. Kahve örneklerinin akrilamid konsantrasyonunun 31,1±0,6 μg/kg ile 323,4±5,4 μg/kg arasında değiştiği belirlenmiştir. Menengiç kahvesinde saptanan ortalama akrilamid seviyesinin (240,3 μg/kg), Türk kahvesi (204,3 μg/kg) ve dibek kahvesine (78,6 μg/kg) oranla daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Kahvelerin akrilamid ve HMF seviyeleri arasında pozitif korelasyonlar (Türk kahvesinde (r=0,698, p<0,01), dibek kahvesinde (r=0,932, p<0,01) ve menengiç kahvesinde (r=0,957, p<0,01)) olduğu belirlenmiştir. Kahve örneklerinin düşük miktarda glikoz ve fruktoz öte yandan nispeten daha yüksek miktarda sükroz içerdiği saptanmıştır. Ayrıca, kahvelerin sükroz ve akrilamid seviyeleri arasında istatiksel olarak pozitif ilişki olduğu tespit edilmiştir. Araştırmanın ikinci kısmında, yanıt yüzey metodolojisi kullanılarak asparaginaz enzimi konsantrasyonunun (0-4000 ASNU) ve uygulama süresinin (30-120 dakika) kahvelerde akrilamid oluşumu üzerine olan etkileri incelenmiştir. Bu işlemin optimizasyonu için merkezi karma tasarım (MKT) kullanılmıştır. İstatiksel optimizasyona göre 3110,2 ASNU dozunda asparaginaz enzimiyle 80,4 dakika muamele edilen yeşil kahve çekirdeklerinde minimum akrilamid oluşumu meydana geldiği saptanırken yeşil kahve çekirdeğindeki (enzim uygulanıp kurutulan) asparajin miktarı ve kavrulan kahvelerde akrilamid oluşumu arasında pozitif ilişki (r=0,669, p<0,01) bulunmuştur. Elde edilen optimum koşullarda enzim uygulanarak ve enzim uygulanmadan standart koşullarda üretilen kahvelerin aroma profili ve duyusal özellikleri karşılaştırılmıştır. Panelistler kahvelerin incelenen duyusal özelliklerinde (kahve aroması, yanık/dumansı, kavrulmuş, meyvemsi, acılık, karamel/tatlı, genel izlenim/beğeni) önemli bir farklılık saptamamışlardır. Her iki kahve örneğinde benzer aroma bileşenleri izole edilmiş ve aroma maddelerinin toplam miktarının enzim uygulaması ile bir miktar azaldığı belirlenmiştir. Tük kahvesindeki aroma bileşiklerinin büyük bir kısmını furan, pirazin, aldehit, fenol, ester, terpen, alkol ve pirol bileşikleri oluşturmuş, bunları asit, piridin ve lakton bileşikleri izlemiştir. Yapılan bir diğer optimizasyon çalışmasında, üretilen Türk kahvesinde yüksek seviyede uçucu pirazin bileşenleri (2-Metilpirazin, 2,3-Dimetilpirazin, 2,5-Dimetilpirazin ve 2-Asetil-3-metilpirazin) ve minimum seviyede akrilamid eldesi için yeşil kahveye en optimum enzim uygulama şartlarının (doz ve uygulama süresi) 2126,4 ASNU ve 82,73 dakika olduğu saptanmıştır. Elde edilen bulgular doğrultusunda, asparaginaz enzimi dozu ve uygulama süresinin kahvedeki akrilamid oluşumunu etkilediği ve akrilamid konsantrasyonu düşük Türk kahvesi eldesi için en uygun enzim uygulama koşulunun 3110,2 ASNU ve 80,4 dakika olduğu bulunmuştur. Ayrıca, düşük seviyede akrilamid ve yüksek seviyede pirazin bileşenleri içeren Türk kahvesi üretimi için en ideal asparaginaz enzimi uygulama şartları 2126,4 ASNU ve 82,73 dakika olarak belirlenmiştir.