Gıda Renklendirmeye Sürdürülebilir Alternatif: Mikrobiyal Pigment

Göğem Sanem DAĞLI | 09.03.2022

Renklendirici özelliği bulunan pigmentler bitkiler, hayvanlar veya kayaçlar gibi kaynaklardan doğal olarak elde edilebileceği gibi kimyasal süreçler ile sentetik olarak da elde edilebilmektedir[1]. Son ürüne arzu edilen ve tüketici talebini karşılayan özelliklerin kazandırılması, yüksek renklendirici yetenekleri, basit ve ucuz üretim maliyeti gibi nedenlerle son üründe endüstriyel olarak sentetik pigment kullanımı yaygındır. Fakat son yıllarda gerçekleştirilen araştırmaların sentetik renklendirici kullanımının sağlığı olumsuz yönde etkileme (alerjik, kanserojenik) potansiyeli olduğunu göstermesi, endişeye bağlı olarak tüketici tercihlerinin değişmesi ve üretim prosesinin çevresel etkisinin negatif yönde olması, üreticilerin sentetik renklendiricilere yeni alternatifler aramasına yol açmaktadır [2,3]. Son yıllarda tüketici tercihleri de, son üründe doğal kaynakların kullanımına yönelik değişmektedir. 

Sağladığı pek çok avantaj nedeniyle kaynak olarak mikroorganizmaların kullanıldığı pigment üretimine gösterilen ilgi her geçen gün artmaktadır. Bu avantajlar: yüksek konsantrasyonlarda pigment eldesinin gerçekleştirilebilmesi, uygun pigment üretimine yönelik mikroorganizma seçiminin basit bir şekilde sağlanabilmesi, hızlı gelişim gösterebilme yetenekleri, biyolojik olarak parçalanabilir olmaları ve bu sebeple çevre dostu olarak kabul edilmeleri, modifiye edilebilir olmaları, diğer doğal kaynaklar gibi mevsimsel koşullardan etkilenmemeleri, diğer doğal kaynaklara göre daha az besin kaynağına ihtiyaç duyulması ve büyüme ortamı için daha küçük alanların yeterli olmasıdır [4].  Tekstil, kozmetik, boya, ilaç endüstrilerinin yanı sıra gıda sektöründe de mikrobiyal pigmentler renklendirici olarak kullanılabilmektedir. Eklendikleri ürüne renk kazandırmaları dışında, son ürünün duyusal özelliklerinin iyileştirilmesine yardımcı olabilmektedir. Ayrıca son ürüne provitamin aktivite, antioksidan, antimikrobiyal, antiinflamatuvar ve antikanserojen özellikleri ile fayda sağlayabilmektedir [5,6].

Mikrobiyal pigment kaynakları bakteri, küf, maya ve algler olabilmektedir ve ekstraksiyon işlemi ile mikrobiyal pigment eldesi gerçekleştirilebilmektedir. Kültür koşulların optimizasyonu sağlandıktan sonra mikroorganizma gelişimi desteklenerek verimin artırılması için fermantasyon işlemi uygulamaları gerçekleştirilmektedir. Mikroorganizmaların gelişimi için besin kaynağı olarak sentetik ortamların kullanılması yerine daha düşük maliyetli ve çevresel sürdürülebilirliğe katkı sağlayacak tahıl, süt, meyve-sebze endüstrisindeki organik atıkların ve tarımsal yan ürünlerin besin kaynağı olarak kullanımı mümkündür [7,10]. Mısırın yaş öğütme sürecine ait olan demleme prosesi sonrası açığa çıkan bir yan ürün olan maserasyon suyu, baklagil, tahıl ve meyve-sebze işlenmelerinden sonra açığa çıkan kepek, kabuk, tohum ve küspe gibi yan ürünler, peynir altı suyu ve çeşitli yemek atıklarının substrat olarak kullanımıyla mikrobiyal pigment üretimi mümkündür [8,9,10].

Gıda endüstrisinde başlıca kullanılan mikrobiyal pigmentlere örnek olarak: sarımsı bir renge sahip olan β-karoten, riboflavin; pembe ve kırmızı renklendirici olarak kullanılabilen astaksantin, likopen; mavi ve yeşil olarak kullanılabilen fikosiyanin pigmentleri gösterilebilir [11,12]. Bu pigmentler mantar, maya, bakteri ve algler gibi çeşitli mikroorganizmalardan elde edilmekte ve sosis-jambon gibi et ürünlerinde, şekerleme ürünlerinde, yoğurt, kırmızı şarap, sos, bebek mamaları, meyve suları, enerji içecekleri, dondurma gibi gıda ürünlerinde besin takviyesi ve renklendirici olarak kullanılabilmektedir [13].

Tüm bunlara rağmen mikrobiyal pigment kullanımının diğer kaynaklara göre bazı dezavantajları bulunmaktadır. Literatür eksikliği, yasal olarak güvenilir kabul edilen sınırlı sayıda kaynağın bulunması, daha dar bir spektrumda renk skalasının eldesi, dış faktörlere toleransın düşüklüğü ve stabilitenin yetersizliği gibi nedenlerden dolayı sentetik renklendiricilerin yerine alternatif olarak kullanılabilecek doğal kaynakların arayışına devam edilmektedir [14].

SÖZLÜK

Antioksidan: Serbest radikaller ile reaksiyon oluşturarak hücresel zararın azaltılması yetkinliği

Antimikrobiyal: Mikroorganizmaların üremelerinin durdurulması veya mikroorganizmaların öldürülmesi yetkinliği

Antiinflamatuvar: İltihabi etkinin ortadan kaldırılması yetkinliği, ödem, ağrı ve hassasiyet azaltıcı etkinin görülmesi

Antikansorejen: Kanser etkisinin ortadan kaldırılması yetkinliği

KAYNAKLAR

[1] Arıkan, E. B. Meyve İşleme Endüstrisi Atık Posalarından Aspergillus parasiticus ile Biyopigment Üretiminin Araştırılması. (2020). Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 22(66), 841-849.

[2] Göksungur, Y., & Sarıyıldız, S. (2021). Monascus purpureus’ dan Katı Kültür Fermantasyon Yöntemi ile Renk Pigmenti Üretimi. Akademik Gıda19(2), 150-158.

[3] Nawaz, A., Chaudhary, R., Shah, Z., Dufossé, L., Fouillaud, M., & Mukhtar, H. (2021). An Overview on Industrial and Medical Applications of Bio-Pigments Synthesized by Marine Bacteria. Microorganisms, 9(1), 11.

[4] De Carvalho, J. C., Cardoso, L. C., Ghiggi, V., Woiciechowski, A. L., de Souza Vandenberghe, L. P., & Soccol, C. R. (2014). Microbial pigments. In Biotransformation of waste biomass into high value biochemicals (pp. 73-97). Springer, New York, NY.

[5] Ramesh, C., Vinithkumar, N. V., Kirubagaran, R., Venil, C. K., & Dufossé, L. (2019). Multifaceted applications of microbial pigments: current knowledge, challenges and future directions for public health implications. Microorganisms7(7), 186.

[6] Kumar, A., Vishwakarma, H. S., Singh, J., Dwivedi, S., & Kumar, M. (2015). Microbial Pigments: Production and Their Applications in Various Industries. International Journal of Pharmaceutical, Chemical & Biological Sciences5(1).

[7] Tuli, H. S., Chaudhary, P., Beniwal, V., & Sharma, A. K. (2015). Microbial pigments as natural color sources: current trends and future perspectives. Journal of food science and technology52(8), 4669-4678.

[8] Sánchez-Muñoz, S., Mariano-Silva, G., Leite, M. O., Mura, F. B., Verma, M. L., da Silva, S. S., & Chandel, A. K. (2020). Production of fungal and bacterial pigments and their applications. In Biotechnological production of bioactive compounds (pp. 327-361). Elsevier.

[9] Pailliè-Jiménez, M. E., Stincone, P., & Brandelli, A. (2020). Natural pigments of microbial origin. Frontiers in Sustainable Food Systems4, 160.

[10] Panesar, R., Kaur, S., & Panesar, P. S. (2015). Production of microbial pigments utilizing agro-industrial waste: a review. Current Opinion in Food Science1, 70-76.

[11] Kumar, A., Vishwakarma, H. S., Singh, J., Dwivedi, S., & Kumar, M. (2015). Microbial Pigments: Production and Their Applications in Various Industries. International Journal of Pharmaceutical, Chemical & Biological Sciences5(1).

[12] Ramesh, C., Vinithkumar, N. V., Kirubagaran, R., Venil, C. K., & Dufossé, L. (2019). Multifaceted applications of microbial pigments: current knowledge, challenges and future directions for public health implications. Microorganisms7(7), 186.

[13] Rana, B., Bhattacharyya, M., Patni, B., Arya, M., & Joshi, G. K. (2021). The Realm of Microbial Pigments in the Food Color Market. Frontiers in Sustainable Food Systems5, 54.

[14] Sen, T., Barrow, C. J., & Deshmukh, S. K. (2019). Microbial pigments in the food industry challenges and the way forward. Frontiers in nutrition6, 7.