Meyve ve sebzelerde bulunan antosiyaninlerin kimyasal yapısı ve stabilitesini etkileyen faktörler


Ar.Gör.Dr. Seda ERSUS
Prof. Dr .Ünal YURDAGEL
Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü



Özet



Fenolik maddelerden flavanoidler grubunda yer alan ve flavilyum veya difenil benzopirilyum tuzlarının glikozitleri olan antosiyaninler üzerine ilgi bu maddelerin sağlık üzerindeki olumlu etkileri nedeniyle giderek artmaktadır. Meyve ve sebzelere pembe, kırmızı, mor ve maviye kadar geniş bir aralıktaki renkleri veren antosiyaninlerin kimyasal yapısı ve stabilitesi ile ilgili çalışmalar bu derleme kapsamında incelenmiştir.



Giriş



Antosiyaninler meyve, sebze, çiçekler, yaprak, kök ve diğer bitki depolama organlarında bulunan kendine özgü pembe kırmızı, mor ve maviye kadar geniş bir aralıktaki renkleri veren, suda çözünebilir nitelikteki doğal renk maddeleridir (WALFORD, 1980; YILDIZ ve DİKMEN, 1988; CEMEROĞLU ve ark., 2001; GIUSTI, 2002). Tüketici tercihleri ve yasal düzenlemelerdeki değişmeler nedeniyle ortaya çıkan pazar talepleri, daha doğal katkılar içeren gıda formülasyonlarının geliştirilmesini gerekli kılmaktadır. Gıda endüstrisinde sentetik renklendiricilerin yerine, doğal pigmentlerin kullanılması yönünde artan bir eğilim görülmektedir (Bronnum-Hansen et al., 1985; Spears, 1988; Cai and Corke, 2000; Camire et al., 2002). Ancak sentetiklere göre doğal renk maddelerinin kullanımı, bozunma reaksiyonlarının daha hızlı gerçekleşmesi nedeniyle zorluklar yaratmaktadır.
Antosiyaninler için en önemli hammadde kaynağı siyah üzüm kabuğudur (Walford, 1980; Bronnum-Hansen et al., 1985; Canbaş, 1992; Cemeroğlu vd, 2001). Üzümlerin antosiyanin ekstraktı üretimi için direkt hammadde olarak kullanımı ekonomik olmayacağından, şarap ve üzüm suyu üretiminden geriye kalan atıklar ekstraksiyon için kullanılmaktadır. Murver ağacı meyvesi, mor mısır, kırmızı ve siyah frenk üzümü, yaban mersini, kuş üzümü, ahududu, böğürtlen, çilek, elma, vişne ve kırmızı lahana gibi meyve ve sebzeler antosiyanin grubu renk maddelerini içermekte (WALFORD, 1980; BRIDLE and TIMBERLAKE, 1997) ise de, ekonomik ve ticari olarak antosiyanin eldesinde kullanılmamaktadır (CANBAŞ, 1992).
Ayrıca son yıllarda renklendirici özelliklerinin yanı sıra antioksidant etkilerinin sağlık üzerinde olumlu etkiler göstermesi antosiyanin grubu maddelere olan ilginin yoğunlaşmasına neden olmuştur, antosiyanin ve flavonoidlerin kanser ve kardiyovaskular rahatsızlıklar gibi temel akut ve kronik rahatsızlıkların önlenmesinde önemli rol oynadığı belirlenmiştir (CAO et al., 1998; GIUSTI, 2002). Bu derleme kapsamında ise antosiyanin pigmentinin kimyasal yapısı ve stabilitesi üzerine yapılan çalışmaların özetlenmesi amaçlanmıştır.



Antosiyaninlerin yapısı



Antosiyaninler, birçok basit ve kompleks yapısal formlarda bulunmalarına göre, renk ve stabilitelerinde farklılıklar gösterirler. Bunlar flavilyum yada 2-fenilbenzopirilyum tuzlarının polihidroksi ve polimetoksi türevleridir ve flavonoid olarak bilinen 15 karbonlu bileşiklerin bir bölümü olan polifenolik bileşiklerdir. Antosiyaninler, doğada antosiyanidinlerin veya aglikonların glikozitleri olarak bulunurlar ve alifatik veya aromatik asitler bu glikozidik kısımlara bağlı olarak yer alabilirler (DEMAN, 1980; TIMBERLAKE ve BRIDLE, 1980; JACKMAN ve SMITH, 1992; ANDERSEN, 2002).
Doğada 20 adet antosiyanidin bulunduğu bilinmekle birlikte, en yaygın olarak 6 adet aglikonun bulunduğu ve her aglikonun farklı şekerlerle glikozit oluşturduğu, sinamik ve alifatik asitlerle açillendiği ve bu şekilde oluşabilecek çok sayıda kombinasyonun mümkün olması nedeniyle 600 civarında doğal olarak oluşan yapılarının var olduğu belirtilmiştir (ANDERSEN, 2002; GIUSTI, 2002).
En çok rastlanılan antosiyanidinler, pelargodin (Pg), siyanidin (Cy), peonidin (Pn), delfinidin (Dp), petunidin (Pt) ve malvidin (Mv)’dir (CEMEROĞLU ve ark., 2001; HENDRY ve HOUGHTON, 1996; JACKMAN ve ark., 1987; FRANCIS, 1985). Gıdalarda yaygın olarak yer alan bu antosiyanidinlerin iskelet yapısının kapalı formu C6-C3-C6 difenil propan olup, temel yapısı ve bunlara bağlı gruplar Şekil 1’de gösterilmiştir (TIMBERLAKE ve BRIDLE, 1980).
Şekil 1. En çok bilinen 6 antosiyanidinin temel yapısı ve bağlı gruplar
Antosiyanidinlere bağlanan şekerler genellikle monosakkaritlerden glikoz, galaktoz, ramnoz, arabinoz; disakkaritlerden, rutinoz, sambubroz, gentibioz gibi şekerler ve trisakkaritlerdir. Bu şekerler, 3-hidroksil veya 3,5-hidroksil pozisyonuna bağlanmakta, bazen de 7-hidroksil pozisyonunda yer almaktadır. Örneğin, siyanidinin 3.pozisyonuna bir glikoz molekülünün bağlanmasıyla doğada en yaygın olarak bulunan antosiyanin, siyanidin 3-glikozit oluşmaktadır, bu yapı Şekil 2’de gösterilmiştir (HENDRY ve HOUGHTON, 1996; CEMEROĞLU ve ark., 2001).
Şekil 2. Siyanidin 3-glikozitin yapısı
Antosiyaninler şekerlerin bulunduğu pozisyona göre isimlendirilmektedir. Antosiyaninlerde bazen iki veya üç şeker bağlanmış olabilir, bunlar toplu halde 3. pozisyona bağlanmış olabildiği gibi birisi mutlaka 3. pozisyona diğerleri çoğunlukla 5.pozisyona ve nadiren de 7. pozisyona bağlanmış olabilir (CEMEROĞLU ve ark., 2001).
Antosiyaninlerde temel yapıyı oluşturan antosiyanidinler ve buna bağlı şekerler dışında bazen üçüncü bir bileşen olan açil asit grupları bulunmaktadır. Bunlar içinde en yaygın olanlarının aromatik asitlerden p-kumarik, ferulik, kafeik, sinapik ve gallik asit ve nadiren p-hidroksibenzoik asit, alifatik asitlerden malonik, asetik, malik, suksinik ve okzalik asit olduğu belirtilmektedir (TIMBERLAKE ve BRIDLE, 1980; FRANCIS, 1985; JACKMAN ve ark., 1987; JACKMAN ve SMITH, 1992).



Antosiyaninlerin stabilitesi ve etkileyen faktörler



Doğal renklendiricilerin gıda sistemlerinde kullanımını kısıtlayan özelliklerden bazıları, üretim koşullarına, formülasyonlara ve depolama koşullarına karşı düşük stabilite göstermeleridir (JACKMAN ve ark., 1987; FRANCIS, 1989). Yapılan araştırmalarda, gıda maddelerinde antosiyanin stabilitesini etkileyen faktörlerin belirlenmesiyle kullanım olanakları arttırılmıştır.
Moleküler yapı, pH değişimiyle oluşan yapısal transformasyonlar, kopigmentasyon etkileri araştırmalar kapsamına alınıp, yenilebilir gıdalarda antosiyanin bazlı renklendiricilerin üretimi üzerine çalışılmaktadır (GIUSTI, 2002; GIUSTI ve WROLSTAD, 2003).
Antosiyanin bazlı gıda renklendiricilerinin geliştirilmesi için yapılan araştırmalarda glikolizasyon ve açillenme durumunun pigment molekülüne stabilite kazandırdığı bilinmektedir (BROUILLARD, 1983; DANGLES ve ark., 1993; MAZZA ve MINIATI, 1993; SAITO ve ark., 1995; BRIDLE ve TIMBERLAKE, 1997; MALIEN-AUBERT ve ark., 2001). Ayrıca şekerlere bağlanan açil asit gruplarının antosiyanin stabilitesini arttırıcı önemli bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Farklı antosiyanin kaynaklarının açillenmiş yapılar Şekil 3’te verilmiştir (GIUSTI, 2002).
şeker, asit, antosiyanin
Şekil 3. Kara havuç ve lahanada bulunan açillenmiş antosiyaninlerin kimyasal yapısı
Sandviç tipi komplekslerde antosiyaninlerin iki veya daha fazla asit açil grupları içerdiği görülmüş ve bu yapının hidrofilik bozunmalara karşı koruyucu özellikte olduğu belirtilmiştir (CLYDESDALE ve ark., 1979; TIMBERLAKE ve BRIDLE, 1980).
Antosiyaninlerin B halkasında bulunan metoksil (OCH3) ve hidroksil (OH) gruplarının da antosiyaninlerin stabilitesi üzerinde etkili olduğu metoksilasyonun stabiliteyi arttırırken hidroksilasyonun azalttığı bildirilmiştir. Dolayısıyla yüksek metoksilasyona sahip malvidin en kararlı, delfinidin ise yüksek hidroksilasyon özelliğinden dolayı en kararsız antosiyanin olarak bilinmektedir (TIMBERLAKE ve BRIDLE, 1980).
Çeşitli antosiyaninler arasındaki renk farklılığı, moleküldeki hidroksil gruplarının sayısı, metoksillenmiş hidroksil gruplarının konumu ve sayısı, moleküle bağlanmış şekerlerin sayısı, türü ve bağlanış pozisyonu ve nihayet bu şekerlere bağlanmış alifatik ve aromatik asit sayısı ve türü kimyasal bileşim farklılığından kaynaklanmaktadır (Deman, 1990). Buna göre mavilik derecesi dikkate alındığında renk daha koyu bir mavilik kazanmakta ve dolayısıyla delfinidin glikozitleri en yüksek maviliği vermektedir. Bunun ardından siyanidin glikozitleri gelmekte ve pelargonidin glikozitleri ise ikisinden daha az mavilik göstermektedir. Çoğunlukla pelargonidin ve/veya siyanidin glikozitleri içeren ekstraktlar ise mavimsi kırmızı renk göstermektedir. Ayrıca antosiyaninlerin rengi bulunduğu ortamın pH değeri, ortamdaki konsantrasyonu, ortamda kopigment bulunup bulunmadığı gibi faktörlere bağlı olarak da değişmektedir (JACKMAN ve ark., 1987; FRANCIS, 1989; JACKMAN ve SMITH, 1992).
Antosiyaninler asidik ortamlarda yüksek stabilite gösterirken, normal proses ve depolama koşullarında renksiz bileşiklere dönüşmekte ve daha sonra kahverengi bileşikler oluşmaktadır. Asidik ortamlarda antosiyaninler pH değişimleri ile birlikte geri dönüşebilir yapısal değişimlere uğramakta ve farklı renk özelliği göstermektedirler. pH değerinin 3.0 olduğu seviyelerde ve altında, antosiyanin rengi turuncudan-mavimsi kırmızılığa kadar değişmekte, bu değişim kimyasal yapıya ve baskın flavilyum katyonuna bağlı olmaktadır. pH arttırıldığında, hidrasyon ve protein transferi reaksiyonları gerçekleşmekte ve ilk reaksiyon sonucunda renksiz karbinol psödobaz oluşmaktadır. Çok asidik çözeltilerde (pH<0,5) kırmızı renkli flavilyum katyonu (AH+) tek yapı halinde bulunmaktadır ve oldukça stabil bir bileşiktir. pH değerinin artmasıyla birlikte kırmızı renkli flavilyum katyonunun konsantrasyonu azalmakta ve renksiz karbinol psödobaz oluşmakta, pH 2,6 civarında ise her iki pigmentin miktarları eşitlenerek denge meydana gelmektedir. Aynı zamanda kırmızı flavilyum katyonu (AH+) pH artışıyla birlikte H+ kaybederek mavi renkli quiniodal baz ve kalkon oluşturmakta ve renksiz karbinol pseudobaz da kalkon ile tautomerik dengeye ulaşmaktadır. pH 2,6 civarında ortamda az miktarda kalkon ve quinoidal baz ve renksiz pseudobazın oranları artmaktadır. pH 4,0-5,5 arasında ise renkli formların (katyon ve quinodal baz) miktarları çok az olduğundan antosiyaninde çok az renk kalmaktadır. Flavilyum katyon ile quinoidal baz arasındaki denge ise pH 4,25 civarında oluşmakta ve pH 5,0-6,0 arasında ortamda çok az miktarda mavi renkli quinoidal baz bulunmaktadır (TIMBERLAKE ve BRIDLE, 1980; BROUILLARD, 1982; FRANCIS, 1985; MAZZA ve MINIATI, 1993; GIUSTI, 2002; CHEYNIER, 2003).
Malvidin 3-glikozit için pH’ya bağlı değişimler Şekil 4’te (TIMBERLAKE ve BRIDLE, 1980); pelargodin 3-glikozit örneği için ise oluşan yapılar Şekil 5’te gösterilmiştir (WROLSTAD, 1976).
Şekil 4. Malvidin-3-glikozitin pH’ya bağlı yapısal değişimleri
Şekil 5. Pelargonidin-3-glikozitin ortam pH değerine göre yapısal değişimleri
pH değerine göre renkte görülen bu değişimler dolayısıyla, antosiyaninlerin renklendirici olarak uygulandığı gıdalar genellikle asidik (pH<3,0) gıdalar olan içeceklerdir. RODRIGUEZ-SAONA ve ark. (1999) pH değeri 3,0 olan model içeceğin renklendirilmesinde kırmızı turp ve kırmızı patatesten elde ettikleri ekstraktların FD&C Red No.40 olan sentetik boya ile aynı etkiyi gösterdiğini ve 25° C’lik oda sıcaklığında depolamada 3-6 ay kadar yarılanma süresine sahip olduğunu belirtmişlerdir.
FOSSEN ve ark. (1998), saf antosiyaninlerin alkali bölgeyi de kapsayan pH derecelerindeki rengini ve stabilitesini incelemişlerdir. Güçlü asidik ortamda siyanidin 3-glikozit gibi basit yapılı antosiyaninler, tek aromatik açil grubu içeren petanin gibi kompleks yapıya sahip olanlara göre daha yüksek stabilite göstermiştir. pH değerinin 4,0-8,1 olduğu aralıkta ise petanin yüksek renk şiddeti ve stabilite gösterirken aynı zamanda pH 8,1’de 577 nm’de petanin için mavilik tonunun en yüksek olduğu belirlenmiştir. Dolayısıyla petanin gibi antosiyaninlerin az alkali ürünlerde gıda renklendiricisi olarak kullanılabileceği ancak buzdolabı koşullarında sınırlı bir raf ömrüne sahip olacağı da vurgulanmıştır.
Yapılan bir diğer çalışmada, Tradescantia pallida bitkisinin yapraklarından % 0,01 oranında HCl içeren su ile ekstrakte edilen ve katyon değiştirici kullanılarak saflaştırılmış antosiyaninlerin pH 3,5, 4,5 ve 5,5 değerlerine sahip fosfat sitrat karışımı ve % 15 sakaroz içerecek şekilde model olarak formüle edilen içeceklerdeki stabiliteleri incelenmiştir. Söz konusu ekstraktın stabilite özelliklerini karşılaştırmak amacıyla böğürtlenden % 0,1 oranında HCl içeren metanol çözeltisi ile ekstrakte edilen siyanidin-3-glikozit ve üzümden elde edilen ticari antosiyanin kullanılmıştır. Siyanidin-3-glikozit ve enosiyanin pigmentinin pH 5,5’de belirgin bir biçimde azaldığı ve bu azalmanın da antosiyaninlerin pseudobaz formuna dönüşmesinden ve bu formda daha az stabil olmasından kaynaklandığı belirtilmiştir. Tradescantia pallida’dan ekstrakte edilen antosiyaninlerin özellikle yüksek pH derecelerinde daha stabil olduğu, pH 5,5’de elde edilen ekstra absorpsiyon bandı ile örneklerin renginin daha iyi olduğu sonucuna varılmış ve B halkasındaki yer değiştirmenin stabiliteyi arttırdığı bildirilmiştir (SHI ve ark., 1992).
CABRITA ve ark. (2000), ise 6 farklı antosiyanidin 3-glikozit için pH değerinin 1,0-12 olduğu aralıkta 10° ve 23° C sıcaklıklarda 60 günlük depolama boyunca olan değişimler üzerinde çalışmışlardır. Antosiyaninlerin düşük pH derecelerinde stabil olduğu bilinmesine karşın bazı antosiyanin 3-glikozitlerin (ör. Malvidin 3-glikozit) yüksek alkali ortamlarda yoğun mavi renk verdiği ve stabilitesinin yüksek olduğu bulgulanmıştır.
Ayrıca açillenmiş antosiyaninlerin yüksek pH derecelerinde açillenme göstermeyen antosiyaninlere göre daha dayanıklı olduğu bilinmektedir (BRIDLE ve TIMBERLAKE, 1997). Kirazların boyanması üzerinde yapılan bir çalışmada turp ekstarktı ile başarılı sonuçlar alınmıştır. pH değerinin 3,5 olduğu bu üretimde, cam kavanoz içerisinde ambalajlanmış ürünler oda sıcaklığında 6 aya kadar kırmızı rengini kaybetmeden depolanmışlardır (GIUSTI ve WROLSTAD, 1996). Bu olumlu etkinin turp ekstraktında bulunan açillenmiş pelargonidinden kaynaklandığı bildirilmiştir.
pH değerinin 5,0-6,0 olduğu bölgelerde, antosiyaninler kararsız durumdadır ve antosiyanidin yapısının 2. pozisyonunun hidratlanması nedeniyle hızlı bir şekilde renkte değişimler oluşmaktadır (CHRIBOGA ve FRANCIS, 1973). Ancak bazı açillenmiş pelargodin türevlerinin artan pH ile renk kromasında artış olduğu, rengin ise kırmızıdan mavimsi kırmızıya değiştiği belirtilmiştir (WROLSTAD ve ark., 2001). Ayrıca açillenmiş petunidin türevlerinde yüksek pH derecelerinde düşük pH derecelerine göre renk yoğunluğunun fazla olduğu ortaya konmuştur (FOSSEN ve ark., 1998).
Bu sonuçlara göre, açillenmiş antosiyaninlerin süt ürünleri gibi nötral veya hafif alkali ürünlerde kullanım potansiyelinin olduğu ortaya çıkmaktadır (GIUSTI, 2002). Birçok süt ürününün raf ömrünün buzdolabı koşullarında 2-3 hafta olması nedeniyle, açillenmiş antosiyaninlerin stabilitesinin bu koşullarda istenilen sonucu verebileceği ve bu tip gıdaların renklendirilmesinde iyi bir alternatif oluşturacağı düşünülmektedir.
MALIEN-AUBERT ve ark. (2001), şekersiz içeceklere model oluşturdukları pH 3,0-4,0 ve 5,0 tampon çözeltileri ve şekerli içeceklerde (100 g/l sakaroz, 500g/l sitrik asit) üzüm, elderberry, kara havuç, kırmızı turp, kırmızı lahana antosiyaninlerinin ısısal ve ışık stabilitesini incelemişlerdir. pH değerinin 3,0 olduğu durumda ortamda şeker eklenmesi stabilite üzerinde herhangi önemli bir etki göstermemiştir. Açillenmiş antosiyanin içeren kara havuç, kırmızı turp ve kırmızı lahana ekstraktlarının stabilitesi diğerlerine göre daha yüksek bulunmuştur.
Farklı antosiyanin kaynaklarının stabilitesinin birbiriyle karşılaştırıldığı bir başka çalışmada ise, konkord üzümleri, kırmızı lahana, tradescantia pallida ve ajuga chamaepitus bitkileri örnek olarak seçilmiş, örneklere % 3 triflorasetik asit içeren su ile ekstraksiyon uygulanmıştır. Ekstraktlar vakum altında süzülmüş, Amberlit XAD-7 reçine kolon üzerinde saflaştırıldıktan sonra 30° C’de konsantre edilerek stabilite çalışmalarında kullanılmıştır. En yüksek stabiliteyi tradescantia ekstraktının gösterdiği bulgulanmıştır. Bu yüksek stabilitenin ise antosiyaninin açillenmiş yapısından ve yapıda bulunan B halkasında gerçekleşen yer değişiminin hidrasyonu ve solmayı engellemesinden kaynaklandığı rapor edilmiştir (BAUBLIS ve ark., 1994).
Antosiyaninler oldukça geniş bir pH aralığında renksiz karbinol bazı formunda bulunduklarına göre, birçok meyve ve sebzenin doğal pH değerinde teorik olarak antosiyaninlerin bunlara görünür bir renk vermemesi gerekir. Ancak gerçekte durum böyle değildir, doğal pH değerinde yoğun renkli antosiyanin içeren birçok meyve ve sebze bulunmaktadır. Bunun nedeni ortamda bulunan bazı maddelerin antosiyaninlerin renkli formlarını stabilize etmeleri nedeniyle pH değerinin uygun olmasına rağmen onların renksiz karbinol formlarını oluşturmalarını engellemeleridir. Antosiyaninlerle kompleks oluşturarak stabil ve renkli bileşikler oluşturan maddelere “kopigment” denir. Kopigmentler genellikle renksizdirler, ancak antosiyaninlerle kompleks oluşturunca onların renklerini stabilize etmektedirler. Kopigment olarak davranan maddelerin başında flavonoidler gelmektedir. Bunun dışında alkoloidler, aminoasitler, nükleotitler ve bazen antosiyaninler kopigment olarak kullanılmaktadır. Doğada bulunan birçok çiçeğin, meyve ve sebzenin mavi tonunun daha çok açık antosiyaninlerin kuinoidal formunun kopigmentasyon ile stabilize edilmesinden kaynaklandığı bildirilmektedir (YILDIZ ve DİKMEN, 1988; CEMEROĞLU ve ark., 2001; CHEYNIER, 2003).
Antosiyaninler değişik etkilerle parçalanmaktadır. Buna karşın flavonlar ve flavonoller gibi sarı renkli fenolik bileşikler antosiyaninleri koruyucu özellik gösterirler. Bu maddelerin oluşumu antosiyaninlerle muhtemelen aynı biyosentetik yolu izlediğinden, meyve ve sebzelerde daima bir arada bulunurlar ve antosiyaninlerin korunmasını sağlarlar.
EIRO ve HEINONEN (2002), beş farklı antosiyanin için kopigment yapma özelliğini beş farklı fenolik asit kullanarak incelemişlerdir. Pigment-kopigment komplekslerinin stabilitesini 6 aylık depolama süresince incelemişler ve en fazla kopigmentasyon reaksiyonunun malvidin 3-glikosit çözeltisinde gerçekleştiğini belirtmişlerdir. Tüm pigmentler için en güçlü kopigmentler ferulik ve rosmarinik asit ile sağlanmıştır. Rosmarinik asit ve malvidin 3-glikozit ile oluşan reaksiyon sonucunda renk yoğunluğu % 260 artış göstermiştir. Pelargonidin 3-glikozitin ise renk yoğunluğu depolama sırasında ortama ferulik ve kafeik asit eklenmesiyle artmıştır.
Yüksek sıcaklıklar antosiyaninlerin kararlılıklarını büyük ölçüde etkilemektedir. Sıcaklık artışıyla birlikte antosiyaninlerin bozunma hızı da artmaktadır. MARKASIS (1974) kısa süreli yüksek sıcaklıkta ısıl işlem uygulamasının pigmentlerin korunumu açısından uygun olacağını belirtmişlerdir.
HRAZDINA ve ark. (1970) üzümden izole ettikleri 3-5-diglikozit siyanidin, peonidin, delfinidin, petunidin ve malvidinin tampon çözeltilerde (pH 1,5-3,0-4,0-5,0 ve 7,0) 20°C’den 90° C’ye kadar değişen sıcaklıklarda bozunumunu incelemişler, en kararlı durumun pH 5,0’te olduğunu stabilitenin artan metoksil sayısıyla arttığını, hidroksil grubunun artışıyla ise azaldığını bildirmişlerdir. Malvidin-3-5-diglikozitin en dayanıklı antosiyanin olduğunu bunu takiben peonidin, petunidin, siyanidin ve delfinidin-3-5-diglizokitlerin geldiğini belirtmişlerdir.
KEARSLEY ve RODRIGUEZ (1981), üç farklı doğal renk maddesinin (antosiyanin, b-karoten ve riboflavin) farklı sıcaklıklarda ve ışık altındaki etkisini incelemişler, 50° C’nin üzerindeki sıcaklıklarda ve ışığa maruz bırakıldıkları koşullarda sentetik renklendiricilere göre düşük stabilite gösterdiklerini belirlemişlerdir.
ROMMEL ve ark. (1990) ahududu suyu ve şarap üretim aşamalarının antosiyanin pigment kompozisyonu, renk ve görünüş üzerine etkilerini incelemişlerdir. Antosiyanin pigmentlerinin fermantasyon sırasında önemli kayıplara uğradığı depolama sonunda başlangıçta antosiyanin % 50 azaldığını bulgulamışlardır.
MOK ve HETTIARACHCHY (1991), ayçiçeği kabuğundaki antosiyaninlerin 65-95° C arasında değişen sıcaklıklarda ve pH 1-5 aralığında termal stabiliteleri üzerinde çalışmış ve ekstraksiyon çözgeninde kükürt dioksit çözeltisi kullanımının elde edilen pigmentlerin termal stabilitesi üzerine etkilerini incelemiştir. Antosiyanin degradyonunun 95° C’de 65° C ve 80° C’dakine göre daha yüksek olduğunu, 65° C ve 80° C’lar arasında istatistiksel açıdan önemli bir farklılık olmadığını belirtmişleridir. pH değeri de yükseldikçe bozunma hızının arttığını bulgulamışlardır.
RODRIGUEZ-SAONA ve ark. (1999), kırmızı turp ve kırmızı patates antosiyaninlerinin pH değeri 3,5 olan model içeceklerdeki stabilitesini 2° C ve 25° C sıcaklılarda ve karanlıkta 65 haftalık depolama boyunca incelemişlerdir. Antosiyanin stabilitesinin depolama sıcaklığı ve ekstraksiyon metoduna bağlı olduğunu, aseton/kloroform karışımı ile ekstrakte edilen kırmızı turp antosiyaninlerinin en yüksek stabiliteye sahip olduğunu belirtmişlerdir.
ASAFİ ve CEMEROĞLU (2000), nar ve vişne suyu konsantratlarında antosiyaninlerin parçalanması üzerinde sıcaklığın etkisini incelemişler, 70° brikslik konsantrattan 45° Briks ve 15° Brikslik örnekler hazırlanarak –18° C, 5° C, 20° C, 37° C sıcaklıklarda depolamışlardır. Sıcaklık arttıkça antosiyaninlerin degradasyon hızı artmış ve antosiyaninlerin parçalanması birinci dereceden reaksiyon kinetiğine göre gerçekleşmiştir. Nar suyundaki bozunma hızının vişne suyuna göre daha yüksek olduğu da bulgulanmıştır. CEMEROĞLU ve ark. (1994) +5° C’de depolanmış vişne suyu konsantratlarında antosiyaninlerin yarı ömür süresinin 356 gün olduğunu, ancak depolama sıcaklığının 20° C’ye çıkarılmasıyla yarı ömür süresinin 38 güne düştüğünü belirlemişlerdir.
KIRCA ve ark. (2003) kan portakalı suyunun renklendirmek için kara havuç antosiyaninlerini kullanmışlar ve bu üründeki antosiyaninlerin ısısal stabilitesini 70° C, 80° C ve 90° C sıcaklılarda incelemişlerdir. Beklenildiği gibi yüksek sıcaklıklarda bozunma hızının arttığını ve antosiyaninlerin yarılanma ömrünü sırasıyla 12,5 (70° C), 6,3 (80° C) ve 3,1 (90° C) saat olarak bulgulamışlardır.
Yapılan bir başka çalışmada sadece kan portakalı suyu ve konsantresi üzerinde çalışılmış, antosiyaninlerin yarılanma ömürleri; 11,2 brikslik örnekte 6,3 sa (70° C), 1,5 sa (90° C); 45 brikslik örnekte 3,4 sa (70° C), 0,7 sa (90° C); 69 brikslik örnekte 2 sa (70° C), 0,4 sa (90° C) olarak belirlenmiştir (KIRCA ve CEMEROĞLU, 2002). Dolayısıyla bu tip portakal suları kara havuç antosiyaninleri ile renklendirilebilir .
Ortamda oksijen bulunması antosiyaninlerin parlak rengini bulanık kahverengiye dönüştürmektedir. MARKAKIS (1974) ile JACKMAN ve ark. (1987) oksijen ve ısının antosiyaninlerin bozunmasında etkili faktörler olduğunu belirtmişlerdir.
Bazı antosiyaninler; demir, alüminyum, bakır ve diğer birçok metal iyonları ile kompleks oluşturarak kırmızı renkten stabil bir mavi veya viyoleye dönüşerek antosiyaninlerin yeni bir yapı kazanmasına neden olmaktadır. Bu metal kompleksler de antosiyaninler gibi ortamın pH değerine göre renk değiştirmektedir (YILDIZ ve DİKMEN, 1988; CHEYNIER, 2003).
Antosiyaninler gıda üretimleri ve renklendirici ekstraktların hazırlanması sırasında kayıplara veya rengin stabilizasyonuna etki edebilen reaksiyonlarla karşı karşıya kalırlar. Özellikle enzimatik reaksiyonlar, doku parçalanmasıyla birlikte polifenol oksidaz, peroksidaz ve glikosidazlar tarafından katalize edilirler. Antosiyaninler bitki polifenoloksidazlarına oldukça dayanıksız bileşiklerdir (PIFTERI ve CULTERA, 1974) ve diğer fenoliklerin oksidasyonu sonucu oluşan o-kinonlarla tepkime verirler. O-difenolik antosiyaninlerin çift oksidasyonu ile çok kararsız bileşikler olan antosiyanin kinonları oluşur. Tüm bu reaksiyonlar zinciri sonucu renkte önemli bir bozulma oluşur (CHEYNİER, 2003). Antosiyaninlerin fungal glikosidaz ve antosiyanaz enzimleri ile renksizleştirildiği, Yang ve Steel’in böğürtlen reçellerini ve jelatinli marmelatlarını antosiyanaz enzimi kullanarak fazla antosiyaninleri ortamdan uzaklaştırdıkları ve böylece reçel ve marmelatlara daha parlak renk sağladıkları belirtilmiştir (YILDIZ ve DİKMEN, 1988).
SKREDE ve ark. (2000), Vaccinium carymbosum L. yaban mersininden (Highbush blueberry) meyve suyu ve konsantre üretilmesi aşamalarından parçalama ve depektinizasyon sırasında meydana gelen kayıpların polifenol oksidazlar tarafından gerçekleştiğini belirtmişlerdir. Konsantre etme işlemi sırasında yaklaşık % 20 seviyelerinde antosiyanin kaybı olduğu görülmüştür. Antosiyaninlerden malvidin glikozitin en stabil, delfinidin glikozitlerinin ise en düşük stabiliteye sahip olduğu belirtilmiştir.
Işığın antosiyaninler üzerindeki etkisi, antosiyanin içeren gıda maddelerinin saklanması açısından çok önemlidir. Şarap antosiyaninlerinin ısıya ve ışığa maruz bırakıldıklarında antosiyanin içeriğinde meydana gelen değişimlerin incelendiği bir çalışmada açillenmiş diglikozitlerin, diğerlerine göre daha kararlı oldukları belirlenmiştir (MARKAKIS, 1974).
Dolayısıyla dayanıklı renklendiricilerin geliştirilmesinde göz önünde bulundurulması gerekli birçok etken bulunmaktadır. Genetik Mühendisliği programlarında genellikle mavi renk veren çok açilli antosiyaninler gibi stabil bitki pigmentleri üretimi yer almaktadır. Bunun için uygun çevre koşulları (pH, metal iyonları, kopigment yapma özelliği) oluşturulmaya çalışılmaktadır (CHEYNIER, 2003). Aslında saflaştırılmamış ekstraktların, saf antosiyaninlere göre daha stabil olduğu bu durumun ise kopigmentasyon ya da oluşan reaksiyon ürünlerinden mi kaynaklandığı konusu tam olarak açıklığa kavuşturulmamıştır (CHEYNIER, 2003).



Sonuç



Antosiyaninlerin gıdalarda renklendirici olarak kullanımının arttırılması icin mikroenkapsülasyon gibi tekniklerle stabilitelerinin arttırılması ve farklı hammaddelerden elde edilen antosiyaninlerin uygun yöntemlerle ekstraksiyonu ve tanımlanması gerekmektedir. Ayrıca sağlık üzerine olumlu etkileri üzerinde yapılan çalışmaların devamlılığı sağlanmalıdır.