Fermantasyon sırasında hamurda oluşan en önemli olay, mayanın şekerlerden karbondioksit ve alkol meydana getirmesidir. Bu arada amilolitik enzimlerin nişastayı parçalayarak şekerlere dönüştürmesi maya ve bakteri faaliyeti sonucu oluşan diğer bileşiklerin glutenin kolloidal yapısını değiştirerek karbodioksit gazını tutmaya uygun hale getirmesi de ekmek kalitesi açısından son derece önemlidir. Ayrıca bu aşamada oluşan alkoller, aldehitler, ketonlar ve organik asitler gibi pek çok bileşiğin ekmek tadını ve aromasını etkileyerek sevilerek yenilen bir gıda olmasını sağladığı da düşünülecek olursa, fermantasyonun ekmek teknolojsinde vazgeçilemez bir işlem olduğu anlaşılır. Bunun için kaliteli bir ekmek üretiminde optimum koşullar sağlanarak hamura uygun fermantasyonun yaptırılmasının büyük önemi bulunmaktadır.

MAYA VE  FERMANTASYONDAKİ ROLÜ

Canlı bir organizma olan maya fermantasyonu sağlayan esas unsurdur. Fermantasyon sırasında meydana gelen CO2, hamur içerisinde birikmek suretiyle onun kabarmasını, meydana gelen alkoller, aldehitler, ketonlar ve organik asitler de ekmeğin iştah açıcı karakteristik tat ve aromayı kazanmasını sağlarlar. Ayrıca mayanın diğer bir rolü de, hamurun fiziksel özelliklerini değiştirmesidir. Böylece glutenin elastikiyeti artmakta ve hamur kütlesi içerisinde biriken CO2 gazı basıncına daha iyi dayanan ve onu tutan bir yapı kazanmaktadır.

Hamurun gelişmesi ve olgunlaşması olarak ifade edilen ve hamurun reolojik özellikleri ve kolloidal yapısının değişmesini sağlayan bu olayların tamamı, günümüzde bile tam olarak açıklanamamakla birlikte unun özelliklerine, kullanılan katkılara ve mayaya bağlı olarak fermantasyonda meydana gelen pek çok kimyasal bileşiğin birbiriyle ve glutenle yapmış oldukları kompleks reaksiyonların bir sonucudur.

Maya hücresinin bu fonksiyonları yerine getirebilmesi için yeterli miktarda su, uygun sıcaklık ve pH fermente olabilen karbonhidratlar, assimile olabilen azotlu bileşikler ve bazı minarellere ihtiyaç vardır. Bunlar, uygun bir fermantasyon için temel maddelerdir. Bu unsurlar olmadığı durumlarda maya dormant haldedir (aktif kuru maya ve pres mayada olduğu gibi). Fakat koşullar uygun hale geldiğinde (hamurda olduğu gibi) maya derhal aktif hale geçer.

Maya fizyolojik aktivitesi olan fermantasyonu sürdürürken bir yandan da hamur içerisinde çoğalır. Fakat mayanın hamur içindeki çoğalması aorobik ortamdaki çoğalmasından farklıdır. Örneğin ticari ekmek mayası veya bira üretimindeki aerobik ortamda hızlı bir hücre çoğalması olduğu halde hamurdaki anaerobik ortamda oldukça yavaş bir çoğalma söz konusudur.

Maya hamurundaki çoğalması seçilen yönteme, kullanılan maya miktarına, fermantasyonun çeşitli aşamalarına bağlıdır. Örneğin %1.65 maya içeren 27 0C’lik deneme hamuru üzerinde yapılan bir çalışmada fermantasyonun ilk iki saatinde maya hücresi sayısında %0.003 gibi yok denecek kadar küçük bir artış olduğu halde, fermantasyonun 2 ve 4 saatleri arasında %26’lık bir artış meydana gelmektedir. Fermantasyonun 4 ve 6 saatleri arasında ise artış %9’a düşmektedir. Aynı hamur üzerinde, diğer değişkenler sabit tutularak maya miktarının hücre çoğalmasına etkisine bakıldığında hamur içerisinde maya miktarı azaldıkça hücre çoğalma yüzdesinin arttığı görülmüştür. Örneğin %0.5 maya kullanıldığında 6 saatlik fermantasyon süresi sonunda maya hücre sayısı %88 oranında arttığı halde, %2.0 maya kullanıldığında aynı süre sonunda maya hücresi sayısındaki artış sadece % 29 olmaktadır.

Sponge (dolaylı hamur hazırlama) yönteminde, sponge hamurunda mayanın çoğalması 4 saat süre sonunda %56 iken, hamur aşamasında pruf süresi sonuna kadar sadece %1 artış olmakta ve % 2.25 olan orjinal maya seviyesi tüm fermantasyon süresince %3.55’e yükselmektedir. Likit ferment sisteminde ise ön fermentte %3 maya ile başlanılan fermantasyonda maya çoğalması sadece %1, hamur aşamasında ise %15 dolayında olmakta ve pruf süresi sonuna kadar toplam miktar %3.48’e yükselmektedir.

Amonyum sülfat, amonyum klorur, amonyum korbonat ve kalsiyum sülfat gibi maya gıdası olarak bilinen bu maddelerin maya üzerine teşvik edici etkileri bulunmaktadır. Özellikle düşük miktarlarda maya kullanıldığında bunlardan en etkilisi amonyum klorürdür.

MAYA FAALİYETİNE ETKİLİ FAKTÖRLER

Maya ‘sponge’ veya hamura ilave edildiği zaman üretim koşulları ve sıcaklığa bağlı olarak henüz dormant haldedir. Mayanın uygun şarlarda fermantasyon için tamamen adapte olabilmesi yaklaşık 45 dakika sürer. Fakat CO2 ve alkol üretimine çok daha kısa sürede başlayabilir. Bu süre içerisinde maya hem uygun olan hem de uygun olmayan fermantasyon koşullarına hızla cevap vereceğinden iyi sonuç almak için maya faaliyetini etkileyen faktörlerin iyi ayarlanması gerekir.

Mayanın çalışmasını ve gaz meydana getirme gücünü etkileyen birçok faktör vardır. Bu faktörlerden en etkili olanı fermantasyon ortamının sıcaklığıdır. Örneğin maya 30oC’de 20oC’ye kıyasla 3 kat daha hızlı fermantasyon gücüne sahiptir. Fakat sıcaklık daha da yükseldikçe mayanın fermantasyon gücü düşer.

Maya, düşük pH derecelerine karşı oldukça toleranslıdır. Mayanın pH 3’de ve 30oC sıcaklıkta mayalama aktivitesi değişmeksizin veya çok az bir azalma ile aktif fermantasyon yaklaşık 1 saat sürebildiği halde, bu koşullarda süre uzarsa mayanın mayalama aktivitesi düşmektedir. Optimum fermantasyon için ortamın pH’sı 4-6 arasında olmalıdır.

Maya faaliyetlerine etkili olan diğer bir faktör de yüksek konsantrasyondaki şeker, tuz ve diğer çözünür maddelerdir. Bunlar oluşturdukları ozmatik basınç nedeniyle de etkili olabilirler. Esas olarak tüm fermente olabilen şekerlerin hamurdaki konsantrasyonu %5’in üstüne çıkınca maya üzerine ihibisyon etkileri başlar. Ancak muhtelif maya suşlarının ozmotik basınca karşı toleransları farklıdır. Tuz da benzer etkide bulunur fakat inhibisyon etkisi bazen %2’nin altında bile görülebilir.

Ca-propiyonat ve Na-diasetat gibi rop ve küf inhibitörü olarak ilave edilen maddeler de mayanın gaz üretim gücünü baskı altında tutabilir. Bu maddelerin küfü inhibe edebilecek miktarlarda kullanımları, pruf süresini uzatmaktadır.

KARBONDİOKSİT ÜRETİMİ

Mayanın fermentasyon sırasında meydana getirdiği en önemli maddelerden birisi CO2 gazıdır. Anaerobik bir fermentasyon olan hamurun fermentasyonu sırasında, CO2 yanında bir miktar da alkol oluşmaktadır. Bunlar şekerlerden meydana gelirler.

C6H12O6-maya-2C2H5OH-2CO2

Hamurda bulunan şekerler, esas olarak üç kaynaktan sağlanır. Bunlar, un içerisinde doğal olarak bulunan şekerler, maya veya undaki enzimler yardımıyla polisakkaritlerden özellikle de nişastadan meydana gelen şekerler ve son olarak da hamura dışarıdan ilave edilen şekerlerdir. Fermentasyonda önemli olan şekerler, sakkaroz ve maltoz gibi disakkaritler ile glukoz ve fruktoz gibi monosakkaritlerdir. Bunların yanında unda bulunan glukofruktonlar fermentasyona destek sağlarsa da önemi azdır. Laktoz ise maya tarafından fermente edilemez. Maya tarafından fermentasyonda kullanılan şeker miktarı, koşullara bağlı olarak değişmektedir. Maya aktivitesinin maksimum olabilmesi için oluşturulan bir sistemde 1 g maya kuru maddesi, saatte 0.70-3.0 g. Şeker kullanabilmektedir. %2 pres maya (%29 KM’lı) kullanılarak 3 saat fermentasyon ve 55 dakika pruf süresi uygulanan bir fermentasyonda 1.75-6.25 g şeker kullanıldığı ifade edilmekle birlikte, direkt hamur (straight dough) yönteminde mayanın çalışması bir takım etkenlerle baskı altında olduğundan fermentasyon boyunca şeker tüketimi (un ağırlığı üzerinden) ancak %2 dolayında kalmaktadır (bu miktar sadece kullanılan sakkaroz miktarıdır. Unda bulunan diğer fermente olabilen şekerler dikkate alınmamıştır.)

Mayanın maksimum oranda gaz üretimine (fermentasyon süresince yapılan gaz ölçümlerine göre) fermentasyon ortamına konuldukları 120 dakika sonra başladığı ifade edilmektedir. Bu durum özellikle sıcaklığa bağlı olarak çok değişebilir. Mayanın ürettiği CO2 gazının sadece %45 kadarı hamurda kalır. Geri kalanı havalandırma ve şekil verme aşamasında veya pruf sırasında hamur bünyesinden ayrılır. Hamurda kalan CO2’in büyük bir kısmı gaz hücreleri halindedir ve hamurun kabarmasını sağlar. Az bir kısmı da sulu fazda çözünmüş halde bulunur. Bu da hamur pH’sını az da olsa etkiler. Çözünen kısmın miktarı sıcaklıkla değişir. Maya, hamurda bulunan şekerleri aynı hızda ve hatta aynı zamanda fermente edemez. Fermentasyonun ilk aşamalarında maya, mevcut olan glukoz ve sakkarozu kullanmaktadır.

Mayada birçok enzim bulunursa da bunlardan en önemlileri, maltaz, invertaz zimazlardır. Olay basitçe açıklanacak olursa maltaz, maltozu glukoza hidrolizlerken, invertaz da sakkarozdan glukoz fruktoz meydana getirir. Daha kompleks yapıdaki zimaz enzimleri ise, glukzo ve levülozu fermente ederek CO2 ve alkol meydana getirmektedir.

HAMURUN FERMENTASYONU SIRASINDA MEYDANA GELEN DİĞER REAKSİYONLAR

Hamurun fermentasyonu sırasında, fermentasyonla birlikte birçok kompleks reaksiyonlar meydana gelir. Bunlar içerisinde enzimatik faaliyetin çok önemli rolleri vardır. Örneğin unda bulunan ve sonradan ilave edilebilen amilazlar, öğütme sırasında zedelenmiş olan nişasta granüllerini hidrolize ederler. Meydana gelen şekerlerin su absorpsiyon kapasitesi düşük olduğundan suyun bir kısmı açığa çıkar. Bu arada proteazlar proteinleri parçalayarak bir kısmını mayanın assimile edebileceği küçük moleküllü bileşiklere çevirir. Lipaz, lipoksidaz ve pentozanaz gibi enzimlerde nişasta granüllerini kaplayan pentozan ve lipid katmanlarını etkileyerek amilolitik etkiye yardımcı olurlar. Tüm bu olaylar, hamurun yumuşamasına neden olur.

Fermentasyon sırasında meydana gelen CO2 gazının bir kısmı çözünmek suretiyle karbonik asit oluşturur. Zayıf bir asit olan karbonik asidin hamur pH’sı üzerinde az da olsa etkisi vardır.

CO2+H2O-H2CO3

Fermentasyon sırasında meydana gelen alkolün ise, glutenin kolloidal yapısı üzerine etkili olduğu bilinmektedir. Alkol normal hamur sıcaklığında sıvı halde iken pişirme sırasında uçar.

Unda daima bir miktar laktik ve asetik asit bakterileri bulunur. Bunlardan laktik asit bakterileri, glukozu fermente etmek suretiyle laktik asit meydana getirirler. Laktik asit oldukça kuvvetli olduğu ve meydana gelen miktarı da fazla olduğu için hamur pH’sında fark edilebilir bir düşme meydana getirir.

C6H12O6ı2CH3CHOHCOOH

Asiterik asit bakterileri de alkolü asetik aside çevirirler. Asetik asit çok az iyonize olduğu ve miktarı da çok az olduğu için hamur pH’sı üzerine etkisi azdır.

C2H5OH+O2ıCH3COOH+H2O

Hamur içerisine maya besini olarak amonyum tuzları ilave edilmişse, bunlar pH’yı önemli derecede etkiler. Çünkü maya amonyağı kolaylıkla assimile ederek azot ihtiyacını giderir ve bu arada kuvvetli asitler meydana gelir.

(NH4)2 So4+maya asimilasyonuıH2SO4

NH4Cl+maya asimilasyonuıHCl

Bu inorganik asitler, hamurda çok az miktarlarda meydana gelseler bile pH’yı düşürürler. Fermentasyon sırasında meydana gelen tüm bu reaksiyonlar sonucu başlangıçta 5-3 dolayında olan hamur pH’sı 4-5’e kadar düşer. Bunun sonucu olarak da proteinlerin hidrasyon ve şişme özellikleri enzimatik aktivasyonun derecesi ve kimyasal reaksiyonlar etkilenir. Bütün bunların sonucu olarak hamurun gelişmesi ve olgunlaşması olarak ifade edilen hamurda optimum elastikiyet, esneklik ve yumuşaklık kazanılır.

FERMENTASYONA ETKİLİ FAKTÖRLER VE FERMENTASYONUN KONTROLÜ

Ekmeğin kalitesini etkileyen faktörler, hamurun gaz meydana getirme gücüne etkili faktörler ve hamurun gaz tutma kapasitesine etkili faktörler olarak iki grup altında toplanabilir. Kaliteli bir ürün elde edebilmek için fermentasyonda gaz meydana gelmenin maksimum olduğu noktayı, hamurun gaz tutabileceği en uygun zamana denk getirmek gerekir. Eğer gaz üretiminin maksimum olduğu nokta, hamurun gaz tutma gücünün en uygun olduğu zamanları önce olursa, gazın büyük bir kısmı havalandırma sırasında harcanmış ve boşa gitmiş olur. Aksi durumda ise gazın büyük bir kısmı tutulamayarak kaybolur. Her iki durumun sonucu olarak da ekmek hacmi küçük, gözenek ve tekstür yapısı bozuk olur, iç rengi ve diğer özellikleri istenen düzeyde olmaz.

Maya konsantrasyonunun artması, eksik olan şeker veya dıastatik aktivitenin ilave edilmesi maya besini ve sıcaklık fermentasyon hızını arttırırken, tuz, aşırı maya besini ve aşırı sıcaklık ise fermentasyon hızını yavaşlatır.

Fermentasyon süresi un özelliklerine, maya miktarına, sıcaklığa, formüldeki katkı maddelerine vb. faktörlere bağlı olarak değişir. Bunlar içerisinde en önemli olan faktörler, maya miktarı ve sıcaklıktır. Kullanılan maya miktarı arttıkça fermentasyon süresi kısalır. Maya miktarına bağlı olarak süre şu basit formülle hesaplanabilir;

M=mt/T

M:İstenen fermentasyon süresi için gerekli maya %’si

m: Normalde kullanılan maya %’si

t: Normaldeki fermentasyon süresi

T: İstenen fermentasyon süresi

Örneğin %2 maya kullanılarak 4 saat fermente edilen bir uygulamadan en iyi sonuç alınıyorsa burada fermentasyon süresi 3 saate düşürülmek istenirse maya miktarını %2.66’ya çıkarmak gerekir. Fakat maya miktarı ayarlanarak fermentasyon süresinin istenildiği kadar uzatılıp kısaltılması doğru değildir. Genelde maya miktarı ayarlanarak fermentasyon süresi en fazla %30 oranında azaltılıp çoğaltılabilir. Şayet bu sınır aşılacaksa; sıcaklık, maya besini vb. üzerinde de değişiklik yapılması gerekir. Genelde sıcaklıktaki 0.5 OC’lik bir fark sürede 15 dakika fark ettirmektedir. Yine burada da diğer faktörler değiştirilmeden fermentasyon süresi en fazla 45 dakika değiştirilebilir. Fermentasyon süresi uzatılacağı zaman maya besini miktarı azalır. Tersine, kısaltılacağı zaman arttırılır. Bu da orijinal miktara göre ancak %20-25 oranında değiştirilebilir.

Fermentasyonu hamurun fermentasyona bırakıldığı odanın sıcaklığı, nisbi rutubeti ve fermentasyon teknesinin hacmi de etkiler. Fermentasyon odasının sıcaklığı 27 OC olmalıdır. Düşük sıcaklık fermentasyonu geciktirir, buna karşılık süre uzar. Sıcaklık daha yüksek olursa bu kez de fermentasyon aşırı hızlanır ve yabani mayalar, laktik asit ve asetik asit bakterileri küf ve rop organizmalarının üreme riski artar. Nisbi rutubet, pratikte hamur rutubeti kadar veya biraz daha yüksek olmalıdır. Nisbi rutubet olması gerekenden düşük olursa, hamur kabuk bağlar ve fermentasyon gecikir. Ayrıca ekmek içi yapısında bozukluklar olur.

Fermentasyon teknesi yeterli büyüklükte değilse, hamur aşırı kabarır ve taşar, hamura göre çok büyük ise bu kez de hamur kabarcığına yayılır ve uygun bir fermentasyon olmaz.

KAYNAKLAR

Bloksma, A.H. and Bushuk, W, 1988 Rheology and Chemistry of Dough In Y Pomeranz

Wheat Chemistry and Technology Vol II 131-218 American Association of Cereal Chemists Inc. St. Paul Minnesota, USA

Carlin, G.T. 1958 Prog. Amer Soc. Bakery Eng 55

D’Appolonia, B.L. Gilles, K.A. Osman, E.M. Pomeranz, Y. 1971 Carbohydrates Pomeranz Wheat Chemistry and Technology 301-392 Amer Assoc Cereal Chem St. Poul Minnesota, USA

Hosoney, R.C. 1990 Principles of Cereal Sciance and Technology. Amer Assoc Cereal Chem St. Poul Minnesota,USA

Jackel, S.S. 1969 Prog. Amer. Soc. Bakery Eng. 91

Kent-Jones P W and Amos, A.J. 1967 Modern Cereal Chem Food Trade Pres Ltd. London

Merrit, P.P. 1960 Prog. Amer Soc. Bakery Eng. 54

Özkaya, B. 1995 Ekmek Teknolojisinde Fermentasyon ve Önemi Un Mamülleri Dünyası 4(1)10-16

Özkaya, H. 1998 Ekmek Teknolojisi Gıda Denetçisi Eğitim Meteryali. T.C. Sağlık Bakanlığı Temel Sağlık Hizmetleri Genel Müdürlüğü 157-165

Pomeranz, Y. 1987 Modern Cereal Science and Technology VCHpublishers, Inc

Pomper, S. 1969 Baker’s Digest 42(2)32-38

Pyler, E.J. 1971 Baking Science and Technology Siebel Publishing Co Chicago ill Seeley, R.D and Ziegler, H.F. 1962 Baker’s Digest 36(4)48-56

fermantasyon ve ekmek  üretimindeki yeri

EKMEK ÜRETİMİNDE FERMANTASYON İŞLEMİ, ÜRETİMİN EN ÖNEMLİ AŞAMASINI OLUŞTURMAKTADIR. ÇÜNKÜ FERMANTASYON SIRASINDA MEYDANA GELEN KİMYASAL BİLEŞİKLER, BİR YANDAN HAMURUN OLGUNLAŞMASINI VE KABARMASINI SAĞLARKEN DİĞER YANDAN EKMEK TAT VE AROMASININ OLUŞMASINDA ÖNEMLİ ROL OYNAR.

Prof. Dr. Berrin Özkaya

AÜ Ziraat Fak. Gıda Müh. Böl.

Mayanın uygun şartlarda fermantasyon için tamamen adapte olabilmesi yaklaşık 45 dakika sürer.