Balın Kimyasal İçeriği

13

Monofloral ballar, nektar kaynağından gelen spesifik uçucu organik bileşenlerin varlığı nedeniyle, çok karakteristik bir aromaya sahiptirler [104].

2.4.8. Elektriksel İletkenlik

Balın elektriksel iletkenliği 20ºC±0,5 sıcaklıkta solüsyondaki %20 (w/v) kuru ağırlık (su içermeyen bal) olarak tanımlanmakta ve santimetrede mill Simens olarak ifade edilmektedir [105].

Balın elektriksel iletkenliği, baldaki mineral tuzların, organik asitlerin ve proteinlerin konsantrasyonu ile yakından ilişkilidir. Bu bileşenler elektrik akımını iletme özelliğine sahip olup farklı bitkisel kaynaklı balların ayırt edilmesinde kullanılmaktadır [106–108].

Elektriksel iletkenlik ölçümleri balların kaynağının (çiçek ya da salgı) tespitinde kullanılmaktadır. Aynı zamanda, balın arıları için kış beslenmelerine uygun olup olmadığının ölçümünde önem taşımaktadır [108]. Balın elektriksel iletkenliği, inorganik tuzlara, organik asitlere, proteinlere, kompleks şekerlere ve mineral maddelere bağlıdır [109]. Elektriksel iletkenlik değerleri pH ve kül değeri ile parelel olarak artmaktadır [47].

14

disakkaritleri de içermektedir[112]. Genellikle fruktoz; glukoz ve sukroza göre daha tatlıdır [78].

Karbohidratlar, esas olarak α glukozidaz, β glukozidaz, α amilaz , β amilaz ve β fruktosidaz gibi çeşitli enzimlerin aktivitesi sonucu nektar sukrozundan bal arıları tarafından üretilen balın ana bileşenleridir. Bu enzim havuzu sonucu katalizlenen karbohidratlar monosakkaritler, disakkaritler ve oligosakkaritlerin kompleks karışımını oluşturmaktadır [113]. Baldaki monosakkaritler; glukoz ve fruktoz, disakkaritler; sukroz, maltoz, turanoz, izomaltoz, maltuloz, trehaloz, nigeroz, kojibioz [114] ve trisakkaritler; maltotrioz ve melezitozdur [115].

Hemen hemen tüm bal tiplerinde, fruktoz balın içerdiği şekerlerin büyük bir kısmını oluşturmakta olup, bala tatlılık sağlar, glukoz ise ikinci ana şekerdir. Bu iki şeker balın karbohidratlarının yaklaşık %85-95’ini oluşturmaktadır. Ayrıca, balın içeriğinde 25 civarında farklı oligosakkarit tespit edilmiştir [116].

Balda bulunan şekerler balın enerji değeri, viskozite, hidroskopi ve granülasyon gibi özelliklerinden sorumludur [112].

Balın şeker içeriği, balın botanik kaynağı (arılar tarafından kullanılan nektarın tipi), coğrafik kaynağına bağlıdır ve iklim, işleme yöntemleri ve depolama koşullarından etkilenmektedir [93].

Hardal (Brassica napus) ve karahindiba (Taraxacum officinale) gibi ballar hariç, pek çok bal tipinde, fruktoz balın karbohidratlarının büyük bir kısmını teşkil etmektedir [93] .

Balda bulunan kompleks oligosakkarit karışımlarının balın floral kaynağının tespitinde faydalı olabileceği bildirilmiştir [117].

Bal oligosakkaritleri, balın bifidobakteri ve laktobasil bakteri populasyonlarını artıran prebiyotik (prebiyotik indeks değerleri 3,38 ve 4,24 arasındadır) aktivitesinden sorumludur [118].

2.5.2. Proteinler

Balın protein içeriği bal arısının türüne bağlı olarak değişmektedir. Apis cerena balları %0,1-%3,3 oranında protein içerirken, Apis mellifera balları %0,2 ve %1,6 oranında protein içermektedir [119]. Baldaki proteinler ve aminoasitler, bitkilerin salgı bezlerinin nektar sekresyonları ve bal arılarının farinks salgılarından oluşan

15

hem hayvansal hem de bitkisel kaynaklıdır [121,122] fakat ana protein kaynağı polendir.

Aminoasitler genellikle balın bileşenlerinin %1 (w/w)’inden sorumludur ve bu oran balın kaynağına (nektar ya da salgı) bağlı olarak değişmektedir [122]. Bal ve polende en yaygın olarak bulunan aminoasit prolindir [123]. Prolinin yanında, glutamik asit, aspartik asit, glutamin, histidin, glisin, teronin, β-alanin, arjinin, α-alanin, kamino bütirik asit, tirozin, valin, metiyonin, sistein, izolösin, lösin, triptofan, fenilalanin, ornitin, lisin, serin ve asparajin gibi diğer aminoasitler balda bulunabilmektedir [125,126]. Bunlardan en yaygın olanı, glutamik asit, alanin, fenilalanin, tirozin, lösin ve izolösindir [126].

Prolin, nektarın bala dönüştürülmesi sırasında bal arılarının tükürük salgılarından bala aktarılmaktadır. Prolin, bal aminoasitlerinin %50-85’ini oluşturmaktadır[127].

Prolin, balın olgunlaşıp olgunlaşmadığının değerlendirilmesinde ve balların tağşiş edilip edilmediğinin tespitinde kullanılan bir kriterdir. Saf bal için, minimum 180 mg/kg prolin değeri sınır değer olarak kabul edilmektedir [128].

Balda bulunan proteinlerin küçük bir miktarını invertaz, α ve β glukozidaz, katalaz, asit fosfataz, diastaz ve glukoz oksidaz gibi enzimler oluşturmaktadır [122, 130].

Diastazlar, α ve β amilazları içeren enzim gruplarıdır. α amilazlar, nişaşta zincirlerinin α-D (1-4) bağlarını hidroliz ederek, dekstrini üretirler. β amilaz maltozun oluşumundan sorumludur [121]. Balda bulunan diğer enzim glukoz oksidazdır ve glukozu, glukonik asidi hidrolizleyen, δ glukono laktona dönüştürür.

Glukoz oksidaz, δ glukono lakton yanında, bakterisit etkisi olan hidrojen peroksiti üretmektedir [130].

2.5.3. Nem

Balın nem miktarı, fermentasyon ve kristalizasyona karşı stabilitesini sağlayan en önemli özelliğidir. Düşük nem miktarı balı mikrobiyolojik aktiviteden korumaktadır ve bu sayede ballar daha uzun süre bozulmadan kalabilmektedir [99].

Bal %14-%21 (ortalama %17) oranında su içermektedir. Balın düşük oranlarda su içermesi, balın işlenmesi ve dolumunu zorlaştırmakta olup yüksek nem oranı balın fermentasyonuna neden olmaktadır. Balın nem miktarı botanik kaynağına, atmosferik koşullara, üretimin yapıldığı döneme, hasat zamanı arıcı müdahalesine,

16

depolama koşullarına bağlı olarak değişmektedir ve balın kalitesini etkilemektedir [131]. Balın nem miktarı yıldan yıla farklılık gösterebilmektedir [132].

2.5.4. Mineraller

Kimyasal bileşenlerin farklı grupları değişik bal tiplerinde saptanmıştır. Bu kimyasal gruplar makro bileşenler ile potasyum, magnezyum, kalsiyum, demir, fosfor, sodyum, mangan, iyot, çinko, lityum, kobalt, nikel, kadmiyum, bakır, baryum, krom, selenyum, arsenik ve gümüş gibi mikroelementlerdir. Değişik ballarda bulunan bu gruplar [110] insan diyetinde önem teşkil etmektedir [133]. Potasyum, kalsiyum ve sodyum gibi makroelementler ve demir, bakır, çinko, mangan gibi iz mineraller, biyolojik sistemlerde metabolizmayı indüklemekte, dolaşım sistemini etkilemekte, üreme ve çeşitli biyokimyasal reaksiyonlarda katalizör olarak normal fizyolojik yanıtları sürdürmektedirler [110]

Balın mineral içeriği açık renkli ballarda %0,04’ten, koyu renkli ballarda %0,2 ‘ye kadar değişmektedir [110]. Bal, bal arılarının besinlerini topladıkları bitkilerin kimyasal içeriğini yansıtmaktadır. Bu nedenle balda yer alan iz elementler balın kaynağını oluşturan bitki ve nektarın bulunduğu toprak tipine de bağlı olarak değişiklik göstermekte [121,134] olup spesifik balların botanik kaynağının tespitinde kullanılabilmektedirler [110].

Balda bulunan mineral elementler, vitaminler, aminoasitlerin aksine ısı, ışık, oksitleyici maddeler, ekstrem pH gibi faktörler ile bozulma göstermezler. Balda bulunan mineraller yok edilemez, bu mineraller insan vücudundaki pek çok sayıda bulunan metabolik reaksiyonlar için gerekli enzimlerin bileşenleridir ve vücut fonksiyonlarında önemli bir rolü vardır, bu nedenle bu minerallerin beslenmemizde yer alması gerekmektedir [134].

2.5.5. Organik asitler

Ballar yaklaşık %0,57 civarında organik asit içeriği nedeni ile asidiktir [135].

Organik asitler, nektarın bala dönüştürülmesi sırasında bal arıları tarafından salgılanan enzimlerin şekerler üzerindeki aktivasyonu sonucu oluşmaktadır ya da direk olarak nektardan elde edilmektedir.

Organik asitler, aynı zamanda balları botanik ve coğrafik kaynağına göre ayırt etmede kullanılmaktadır. Bu asitler, balın rengi ve tadı ile ilişkili olup asitlik, pH ve elektriksel iletkenlik gibi kimyasal özelliklerle bağlantılıdır [136].

17

Dünyanın değişik bölgelerindeki ballarda; aspartik, bütirik, sitrik, asetik, formik, glukonik, glutamik, glutarik, bütirik, 2-hidroksibütirik, α hidroksiglutarik, isositrik, α ketoglutarik, laktik, malik, malonik, metilmalonik, 2-okzopentanoik, propionik, pürivik, süksinik, tartarik ve oksalik asite rastlanmıştır [136].

Balda baskın olarak bulunan asit, glukonik asittir [135]. Bu asit, balın olgunlaşması sırasında, bal arıları tarafından salgılanan glukoz oksidazdan kaynaklanmaktadır.

Balda sitrik asit de yer almaktadır ve bu iki maddenin konsantrasyonu salgı ballarının çiçek ballarından ayırt edilmesinde kullanılan güvenilir bir parametredir [136].

Levulinik asit ve formik asit de balda yer alan asitlerdir. Bunlar ardışık reaksiyonlarla HMF’den türeyebilirler ve iki su molekülü ile bağ kurarak bir molekül levulinik asit, bir molekül formik asit oluştururlar ve böylece balın serbest asitlik konsantrasyonunu artırmaktadırlar [137].

2.5.6. Vitaminler

Bal, özellikle vitamin B kompleksi olmak üzere, polenden kaynaklanan bazı vitaminleri de içermektedir. Balda tiamin (B1), riboflavin (B2), nikotinik asit (B3), pantotenik asit (B5), piridoksin (B6), biotin (B8 ya da H) ve folik asit (B9)’i içeren vitaminler bulunabilmektedir. C vitamini aynı zamanda balda yer alan vitaminler arasında olup balın düşük pH’sı ile bu vitamin korunmaktadır.

C vitamini hemen hemen her bal tipinde bulunmaktadır ve antioksidan etkileri nedeniyle araştırılmaktadır. C vitamini kimyasal ve enzimatik oksidasyona çok dayanıksız ve ışık, oksijen ya da ısıtma gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak oranı hızlı bir şekilde değişime uğrayan kararsız bir madde özelliğinde olduğu için balda tanımlanması çok zordur [138].

Balın ticari olarak filtrasyonu, polenlerin hemen hemen tamamının uzaklaştırılması sonucu, balın vitamin içeriğinin azalmasına neden olmaktadır. Vitamin miktarının azalmasında diğer bir neden ise glukoz oksidaz tarafından üretilen askorbik asidin hidrojen peroksit oksidasyonu ile balda vitamin kaybını gerçekleştirmesidir [111].

2.5.7. Fenolik Bileşenler

Basit kimyasal yapılarına göre değişik sınıflara ayrılan yaklaşık 10 000 bileşeni ile, fenolik bileşikler kimyasal olarak heterojen bir gruptur. Fenolik bileşikler flavanoid olmayanlar (fenolik asit) ve flavanoidler (flavonlar, flavanonlar, flavanoller,

18

antosiyanidin, isoflavonlar) olarak ayrılabilirler. Bu bileşenler, yüksek molekül ağırlıklı, basitten komplekse değişebilen fenolik polimer yapılarında bir ya da daha fazla hidroksil gruplu aromatik halkaya sahiptirler [139].

Fenolik asitler, bitkisel ürünler ve gıdalarda bulunan fenolik maddelerin önemli bir kısmını teşkil etmektedirler ve bitkilerin normal olarak hayatını sürdürmesi için gerekli ikincil metabolitlerdir. Bu bileşenler serbest radikalleri yok eden ve lipid oksidasyonunu inhibe eden antioksidan gibi davranan bileşenlerdir. Yapılarına göre hidroksi benzoik asit ve hidroksi sinnamik asit [140] olarak iki alt gruba ayrılırlar.

Hidroksi benzoik asit, benzoik asitten türemektedir [141]. Hidroksibenzoik asitten elde edilen β-hidroksi benzoik asit, vanilik, salisilik, 2-hidroksi benzoat, gallik ve ellagik asitleri içerir. Bu bileşenler çözünür halde hücrede bulunabilirler, şekerle ya da organik asitlerle kombine edilirler ya da ligninin bağlantılı olduğu hücreler ile birlikte bulunurlar.

Hidroksi sinnamik asitler, tartarik asit ve şimik asit gibi hidroksi asitlerin esterlerinin konjuge formlarında bulunurlar.

Flavanoidler, tüm doğal fenolik bileşiklerin büyük bir kısmını oluşturmakta olup bitkilerin ve ağaçların tohumları, kabukları, yaprakları ve çiçeklerinde bulunmaktadırlar. Bitkilerdeki bu bileşenler, radyasyona, patojenlere ve herbivorlara karşı koruma sağlamaktadır. Yüksek yapısal çeşitliliği ve karmaşıklığı ile bitkiler çeşitli polifenolik türevleri içerirler ve bal arıları nektarı topladığı zaman, bu biyoaktif maddeler bitkilerden bala transfer edilebilirler [142].

Pek çok bilim adamı balda bulunan fenolik bileşiklerin profilini çalışmışlardır.

Vanillik asit, kafeik asit, şiringik asit, β kumarik asit, ferulik asit, kuersetin, kaemferol, mirisetin, pinobanksin, pinosembrin, krisin, ellagik asit, galangin, 3-hidroksi benzoik asit, klorogenik asit, 4-3-hidroksi benzoik asit, rosmarinik asit, gallik asit, hesperetin, benzoik asit balda bulunan fenolik bileşiklerdir [143].

Balın ana fonksiyonel bileşenleri flavanoidlerdir. Balın toplam antioksidan aktivitesine önemli ölçüde katkıda bulunurlar [143]. Flavanoidlerin antioksidan aktivitesi, hidroksil grupların sayısına ve kimyasal yapısındaki bulunma pozisyonuna ve flavanoid moleküllerinin glikolizasyonuna bağlıdır.

19

Flavanoid halkasında ana hidroksil grupların varlığı antioksidan aktiviteyi artırırken flavanoidlerin glikolizasyonu antioksidan aktivitesini düşürmektedir [144].

Balların fenolik bileşenlerinin profilleri kullanılarak, balın bitkisel kaynağının belirlenmesi ile ilgili araştırmalar yoğun olarak yapılmıştır. Ayçiçeği, kestane, lavanta ve akasya ballarında, kafeik, hidroksisinnamat, p-kumarik ve ferulik asitlerin egemen olduğu belirlenmiştir [145]. Kuersetinin ayçiçeği balları için [146], rosmarinik asidin kekik balları için [147] belirleyici olduğu saptanmıştır.

2.5.8. Uçucu Bileşenler

Balın tadını, nektar kaynağına, işleme koşulları ve depolamaya bağlı olarak değişen uçucu bileşenlerin kompleks karışımı oluşturmaktadır.

Monofloral ballar, nektardan kaynaklanan uçucu organik bileşenlerin varlığına bağlı olarak bitkinin spesifik tadına sahiptirler [104].

Balda bulunan uçucu bileşenlerin kaynağı farklı olabilmektedir. Bal arıları, bitki içeriklerini uçucu özelliği olan diğer bileşenlere dönüştürebilir ya da salgılayabilir.

Bu bileşenler hasat işlemlerinde mikroorganizmaların varlığından da etkilenebilmektedirler [123]. Balın uçucu yapısında 600’den fazla madde tanımlanmıştır [104].

Uçucu bileşenlerin kompleks karışımları genellikle düşük konsantrasyonlarda balda bulunmaktadırlar. Bu bileşenler; C13 norisoprenoid, seskuiterpenler, benzen türevleri ve daha düşük miktarda bulunan alkoller, esterler, yağ asitleri, monoterpenler, ketonlar, terpenler ve aldehitlerdir [148].

Uçucu bileşenlerden karboksilik asitlerin karbon zincirlerinin uzunluğundaki farklılıklar balların tadlarının birbirinden farklı olmasını sağlamaktadır.

Alkoller, balda yer alan geniş ve önemli bileşenlerdir. Alkolün metil grupları 3-metil-3- büten-1-ol ve 2-metil-2-büten-1-ol gibi gruplar balın taze kalmasını sağlamaktadır [104]. Ayrıca çalışmalarda linalool’ün bal arıları tarafından ziyaret edilen çiçek kaynaklı olduğu tespit edilmiş olup, bu bileşenlerin sadece spesifik ballarda bulunduğu saptanmıştır [149]. Çizelge 2.1.’de balın uçucu bileşen içeriği ile yapılan analziler sonucu bazı monofloral ballara, floral markör olabilecek uçucu bileşenler verilmiştir.

20

Çizelge 2. 1. Bazı ballarda floral markör olarak tespit edilen uçucu bileşenler [150]

Bal Tipi/Ülke Floral Markör Kaynak

Kekik (Yunanistan)

hidroksi-4-fenil-2 bütanon ve

3-hidroksi-1-fenill-2-bütanon Alissandrakis ve arkadaşları[151]

Tolpis virgata

Thymus capitatus

Thymalae hirsuta (Filistin)

3,5-dihidroksitoluen ve tridekan

1,3-difenil-2-propanon,(3-metilbütil)benzen, 3, 4, 5-trimetoksibenzaldehit ve 3,

4-dimetoksibenzaldehit Benzen propanol, benzilalkol, nonanal, heksanol ve 4-metoksifenoll

Odeh ve arkadaşları [152]

Meşe salgı balı (İspanya)

Trans-meşe lakton Castro-Varquez ve arkadaşları [153]

Akasya Karabuğday

Limon Salgı Kolza (Polonya)

Heksanal Pentanal, furfural ve

2-etilheksanol p-metil asetofenon

Metil bütanal ve lilak aldehit p-simen

Wardencki ve arkadaşları [31]

Narenciye Limon ağacı

Kekik Karahinidiba

Kestane Ökaliptus

(İtalya)

Metil antranilat ve limonen diol p-metil astofenon, karvakrol ve 8-p-menten-1,2-diol

Etenil fenil asetat Fenil asetonitril Aminoasetofenon Nonanoik asit ve asetoin

Piasenzotto et al. [28]