Gıda izlenebilirliğinde kararlı izotop ölçümlerinin uygulanması

GIDA

İZLENEBİLİRLİĞİNDE

KARARLI İZOTOP

ÖLÇÜMLERİNİN

UYGULANMASI

T

E

K

N

İK

R

A

P

O

R

TÜRKİYE ATOM ENERJİSİ KURUMU

TEKNİK RAPOR

GIDA İZLENEBİLİRLİĞİNDE KARARLI İZOTOP ÖLÇÜMLERİNİN UYGULANMASI

TÜRKİYE ATOM ENERJİSİ KURUMU

2690 sayılı kanun ile kurulmuş olan Türkiye Atom Enerjisi Kurumu'nun ana görevi; atom enerjisinin barışçıl amaçlarla ülke yararına kullanılmasında izlenecek ulusal politikanın esaslarını ve bu konudaki plan ve programları belirlemek; ülkenin bilimsel, teknik ve ekonomik kalkınmasında atom enerjisinden yararlanılmasını mümkün kılacak her türlü araştırma, geliştirme ve çalışmayı yapmak ve yaptırmak, bu alanda yapılacak çalışmaları koordine ve teşvik etmektir.

Bu çalışma TAEK personeli tarafından gerçekleştirilmiş araştırma, geliştirme ve inceleme sonuçlarının paylaşımı amacıyla Teknik Rapor olarak hazırlanmış ve basılmıştır.

)

Teknik Rapor 2016/1

Türkiye Atom Enerjisi Kurumu yayınıdır. İzin almaksızın çoğaltılabilir. Referans verilerek kullanılabilir.

ÖNSÖZ

Son yıllarda, gıdaların coğrafi orijininin ve gerçekliğinin belirlenmesi ve hileli olup olmadığının (tağşiş) kanıtlanması için izotopik yöntemler oldukça yaygın kullanılmaktadır. Tüm maddeler gibi gıdalar kimyasal elementler içerir ve bu elementlerin atomları kararlı (stabil) izotoplara sahiptir. izotopik bileşim (kompozisyon) izotopik parmak izi olarak tanımlanmaktadır. İzotopik analizler; bal, meyve suyu, zeytinyağı, şarap, sirke, peynir ve kahve gibi çok sayıda gıdada gerçeklik kontrolü için uygulanmaktadır. Bu yöntemlerde gıdada doğal olarak bulunan karbon, hidrojen, azot ve oksijen elementlerinin kararlı izotop oranları hesaplanmaktadır. Bu projede, gıdaların izlenebilirliğinde kullanılan kararlı izotop analizinin uygulanması hedeflenmiştir. Gıda grubu olarak Türkiye için önemli bir ürün olan bal seçilmiştir. Besin değeri açısından önemi büyük olan bal, sınırlı temin ve pahalı bir ürün olması sonucu tağşişe açık bir üründür. Kararlı karbon izotop oranı yöntemi, Türkiye Arı Yetiştiricileri Merkez Birliği tarafından yurdumuzun farklı bölgelerinden sağlanan numunelerde Kurumumuz bünyesinde çalışılmış ve elde edilen sonuçlar kullanılarak Türkiye çapında genel bir değerlendirme yapılmıştır.

İÇİNDEKİLER

Tablolar Dizini...i

Şekiller Dizini...ii

Yönetici Ö zeti... iii

Executive Sum m ary... iv

Kısaltmalar...v

Terimler... vi

1. GİRİŞ...1

1.1. Kararlı İzotoplar... 1

1.1.1 Kararlı İzotopların Analizi - İzotop Oranı-Kütle Spektrometre Sistemi (IR-MS)... 3

1.1.2 Gıdalarda Karbon İzotop O ra n ı... 4

1.1.3 Balda Karbon İzotop O ranı...7

1.2. Çalışmanın Am acı... 10 1.3. Çalışmanın Kapsamı... 10 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR...11 2.1. Materyal... 11 2.2. Metot ... 14 3. BULGULAR... 17 4. DEĞERLENDİRME... 30

4.1. Proje Sonucunda Elde Edilen V e rile r... 30

4.2. Gıda İzlenebilirliğinde Kararlı İzotop Tekniklerinin Uygulanması ile İlgili Stratejiler...30

5. YAYINLAR... 32

Tablo 1. Doğada yaygın olarak bulunan elementler

ve izotoplar... 2 Tablo 2. Bitki tipleri ve fotosentez düzeyleri... 5 Tablo 3. Bazı gıdalarda gerçeklik kontrolü için

uygulanan izotop analizleri... 6 Tablo 4. C3 ve C4 döngüsünde bulunan bitkilerin

13C/12C değerleri... 8 Tablo 5. Bal örneklerinin bölgelere göre dağılımı... 11 Tablo 6. Akdeniz Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin

karbon izotop oranları...18 Tablo 7. Doğu Anadolu Bölgesi’nden toplanan

bal örneklerinin karbon izotop oranları... 19 Tablo 8. Ege Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin

karbon izotop oranları... 21 Tablo 9. Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nden toplanan bal

örneklerinin karbon izotop oranları...22 Tablo 10. İç Anadolu Bölgesi’nden toplanan bal

örneklerinin karbon izotop oranları...23 Tablo 11. Marmara Bölgesi’nden toplanan bal

örneklerinin karbon izotop oranları...25 Tablo 12. Karadeniz Bölgesi’nden toplanan bal

örneklerinin karbon izotop oranları...26

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 1. IRMS cihazının genel görünüşü...4

Şekil 2. Calvin-Benson (C3) Döngüsü... 5

Şekil 3. Hatch-Slack (C4) Döngüsü... 6

Şekil 4. Bal Depolama O dası... 12

Şekil 5. Bal örneklerinin Türkiye haritasında coğrafi dağılımı... 13

Şekil 6. Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi Kararlı İzotop Analizi Laboratuvarı...15

Şekil 7. Ham bal ve protein çökeltisine ait IRMS kromotogramı... 16

Şekil 8. Ham bal ve protein ekstraktlarına ait karbon izotop oranlarının dağılımı... 28

Şekil 9. Ham bal ve protein ekstraktlarına ait karbon izotop oranları farkının dağılımı...29

YÖNETİCİ ÖZETİ

Gıdaların orijininin belirlenmesi, hem farklı coğrafik bölgelerde üretilen ürünlerin izlenebilirliğinin sağlanması ve gıda kalitesinin ortaya konmasında hem de ürünlerin güvenilirliği açısından önem taşımaktadır. İzlenebilirlik, gıda güvenliğinin sağlanabilmesinde vazgeçilmez esaslardan biri olduğu için gerek yasal düzenlemelerde gerekse gıda güvenliği ile ilgili standartlarda uygulanması istenmektedir. Bu çalışmada, özellikle ihracatta önemli bir yere sahip olan bal seçilmiş olup orijinini belirlemede izotopik tekniklerin kullanımı sağlanmıştır. Türkiye genelinde yapılan örneklendirme çalışması ile bir veri bankası oluşturulması hedeflenmiştir. Türkiye Arı Yetiştiricileri Merkez Birliği kanalı ile 7 ayrı bölgeden farklı birliklerden ve üreticilerden sağlanmış olan 198 adet bal örneğinde karbon izotop oranları araştırılmıştır. Bu araştırmada belirlenen ö13Cbai değeri -27,96 %o ile -22,50 %o ve ö13Cprotein değeri -27,58 % ile -22,76 % arasındadır. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmıştır.

Anahtar Sözcükler: kararlı izotop oranı, gıda izlenebilirliği, bal,

EXECUTIVE SUMMARY

Determination of the origin of the food is an important issue in traceability of food produced in different geographical regions and also in quality control and safety of food. As traceability is indispensable in achieving food security, it is required for the implementation of standards related to food safety as well as legal regulations. In this study honey, which is important in export , was selected to study the stable carbon isotope analysis. 198 honey samples from 7 regions of Turkey were collected from the different associations and producers through the channel of Turkey Beekeepers Association and stable carbon isotope ratios were determined. The values for ö13Choney were found to range from -27,96 %o to -22,50 %o and for 513Cprotein from -27,58 %o to - 22,76 %o. In all the samples the difference between 513Cprotein and ö13Choney was determined to be smaller than 1, so honey samples were accepted as pure.

Keywords: stable isotope ratio, food traceability, honey, honey

quality

KISALTMALAR VE TERİMLER IRMS C3 Döngüsü C4 Döngüsü CAM Delta (5) ö13Cbal ö13Cprotein KISALTMALAR

İzotop oranı kütle spektrometresi Calvin-Benson döngüsü

Hatch-Slack döngüsü

Krassulasean Asit mekanizması

Belli bir elementin izotop oranının uluslar arası kabul edilmiş bir birincil standardın izotop oranından olan sapması

Ham balın 13C/12C oranı

TERİMLER Gıda

İzotop IRMS

: İnsan beslenmesinde yer alan her türlü hayvansal ve bitkisel madde

: Aynı sayıda proton ve elektrona sahip olmalarına karşın nötron sayıları farklı olan atomlar

: Karbon, azot, oksijen ve sülfür gibi elementlerin kararlı izotop oranlarının belirlenmesinde kullanılan sistem

1. GİRİŞ

Son yıllarda, gıdaların coğrafi orijininin ve gerçekliğinin belirlenmesi ve tağşiş olup olmadığının kanıtlanması için izotopik yöntemler oldukça yaygın kullanılmaktadır. Kimyasal yöntemler gıdadaki kontaminasyonu tespit edebilmesine rağmen gıdanın coğrafik orijini konusunda ve aynı kimyasal kompozisyona sahip sentetik materyalin ilave edilmesi konusunda sınırlı bilgi vermektedir.

İzotopik teknikler; bal, meyve suyu, zeytinyağı, şarap, sirke, peynir ve kahve gibi farklı gıdalarda gerçeklik kontrolü için uygulanmaktadır. Bu yöntemlerde gıdada doğal olarak bulunan karbon, hidrojen, azot ve oksijen elementlerinin kararlı izotop oranları hesaplanmaktadır [1].

Bal ticari değeri yüksek bir ürün olduğu için coğrafi orijininin ve olası tağşişin belirlenmesi araştırıcıların ilgisini çekmektedir. Bal analizinde karşılaşılan zorluk farklı çiçeklerden gelmesi ve karışımların her zaman tam olarak bilinmemesidir. Ayrıca, aynı çiçekten gelen bal mevsimsel değişimlere göre farklılık göstermektedir. Balın tağşişinde uygulanan yöntemler arasında su, şeker ve şurup ilavesi ile balın sulandırılması sayılmaktadır. Ancak yakın zamanda marketlerde tek çiçekten gelen ballara talep artışı olmasından ve bu tip ballar farklı çiçekten gelen ballara göre daha pahalı olmasından dolayı olası tağşişin kontrol edilmesi gerekmektedir [2].

1.1. Kararlı İzotoplar

Tüm maddeler atomlardan meydana gelirler. İzotoplar, çekirdeklerinde aynı sayıda protona sahip olmalarına rağmen nötron sayıları farklı olan atomlardır. Bu nedenle izotopların atom numaraları aynı olmakla birlikte atom ağırlıkları dolayısıyla nükleer

özellikleri birbirlerinden farklıdır. Bir atomun kimyasal davranışı büyük oranda atomun elektronik yapısı tarafından belirlenir, farklı izotoplar hemen hemen benzer kimyasal özellikler göstermelerine rağmen farklı fiziksel özelliklere sahiptirler.

Atomların a-, p-, Y-ışınları gibi ışınlar yayarak radyoaktif bozunmaya uğrayan izotopları kararsız izotoplar veya radyoaktif izotoplar, herhangi bir radyoaktif bozunmaya uğramayan izotopları da kararlı (ağır) izotoplar olarak tanımlanır. Karbon, hidrojen, oksijen, azot ve sülfür içeren birçok element iki veya daha fazla kararlı izotoplara sahiptir. Biyolojik sistemlerde yapılan analizlerde kullanılan başlıca kararlı izotoplar 1H ve 2H, 14N ve 15N , 12C ve 13C , 18O ve 16O, radyoaktif izotoplar ise 3H, 14C, 32P, 35S, 125I ve 131I’dir. Tablo 1’de doğada bulunan bazı elementlerin izotoplarının bollukları verilmektedir [3].

Kararlı izotoplar doğal olarak meydana gelmektedirler. Normalde izotop oranları sabittir. Ancak, izotopik ayrımlaşma olarak adlandırılan fiziksel, kimyasal veya biyolojik süreçler nedeniyle atomların izotopik oranları değişir. Moleküller faz değiştirdiklerinde (su ^ su buharı gibi) aynı izotopik bileşimde bulunmazlar. Ağır izotoplar daha az hareketlidir. İzotopik ayrımlaşmaya her bir izotopun azda olsa farklı bağ enerjilerine sahip olması neden olur. Bağlanma enerjileri ve reaksiyon hızları arasındaki fark izotoplar arasındaki kütle farkıyla orantılıdır.

Tablo 1. Doğada yaygın olarak bulunan elementler ve izotoplar

Element 1. izotop 2. izotop 3. izotop

Hidrojen 1H %99.985 2H %0.015

Karbon 12C %98.892 13C %1.108

Nitrojen 14N %99.633 15N %0.366

Oksijen 16O %99.759 17O %0.037 18O %0.2039

Sülfür 32S %95.018 34S %4.215

Bir çok proses için (buharlaşma, yoğunlaşma vb.) bu durum, başlangıç maddesine göre izotopik olarak zenginleşmiş veya fakirleşmiş reaksiyon ürününün meydana gelmesiyle sonuçlanır. Gıda maddelerinin coğrafik orijininin belirlenmesinde karbon, azot ve oksijen elementlerinin kararlı izotop oranlarının ölçülmesi

kullanılmaktadır. İzotopik karbon analizleri hayvanın beslendiği bitkinin (veya bunlardan elde edilen yemlerin) hangi fotosentez grubuna dahil olduğu hakkında bilgi verir. Bu nedenle bu hayvanlardan elde edilen ürünlerin coğrafik orijin ve otantisiteleri tayin edilebilir. Benzer şekilde izotopik azot analizleri organik veya doğal beslenme hakkında da bilgi verir. Gübre kullanımı veya çevresel kirliliklerden gelen azot içeriği topraktaki ve bunun sonucunda bitkilerdeki 15N izotopu miktarını arttıracağı için süt ve peynirde 15N/14N oranı değişir.

İzotopik farklılıklar oldukça küçüktür. Bu nedenle doğal izotopik bileşimdeki çok küçük değişmeleri göstermek için per mil (%o) olarak "Delta , 5” gösterimi tanımlanmıştır [4].

Delta (5) değeri bir orandır ve belli bir elementin izotop oranının uluslar arası kabul edilmiş bir birincil standardın izotop oranından olan sapmasını gösterir (Eşitlik 1). Birimi (%)Std (per mil): binde sapma

5 (%) — [(Rörnek-R referans)/ Rreferans ] x 103... (1)

R= Herhangi bir elementin (O, C, N vb.) ağır izotopunun hafif izotopuna molar oranı.

Karbon atomu için (2) eşitliği aşağıdaki şekilde verilir;

5 13C (%)v-PDB = ([13C/12C]samp / ([13C/12C]std - 1) * 1000 ... (2)

Analiz edilen bir örneğin negatif delta değerine sahip olması, analiz örneğinin standarda oranla ağır izotop açısından fakir (depleted) olduğunu, pozitif delta değerine sahip olması ise ağır izotop açısından standard maddeye göre zengin (enriched) olduğunu gösterir. Farklı izotoplar için farklı standardlar kullanılır.

1.1.1. Kararlı İzotopların Analizi - İzotop Oranı Kütle Spektrometre Sistemi (IRMS)

Karbon, azot, oksijen ve sülfür gibi elementlerin kararlı izotop oranlarının belirlenmesinde izotop oranı kütle spektrometresi (IRMS) kullanılmaktadır. IRMS’nin jeoloji, tarım, çevre, tıp ve gıda

gibi alanlarda kullanımı giderek artmaktadır. IRMS ile sadece gaz halindeki organik örnekler analiz edilebilir. Bu nedenle analiz öncesi numune gaz formuna çevrilir. Bu nedenle numune türüne bağlı olarak elementel analizör, gaz kromotoğrafisi gibi cihazlar kütle spektrometresine bağlıdır ve numunenin gaz formunda kütle spektrometresine verilmesinde kullanılırlar. Ayrıca, kütle spektrometresi ile çok düşük miktarlarda numune ile çalışıldığı için sistemde yardımcı numune seyreltme sistemleri ve otomatik numune yükleyicileri bulunur. Bir IRMS sisteminin temel bileşenleri Şekil.1 ’de gösterilmiştir.

Şekil 1. IRMS cihazının genel görünüşü

1.1.2. Gıdalarda Karbon İzotop Oranı

Bitkilerde ve bunlardan elde edilen gıdalarda izotop dağılımını belirleyen en önemli etken bitkinin hangi fotosentez grubuna dahil olduğudur. Fotosentezin karanlık tepkimelerinde karbondioksit

özümlemesi C3 bitkilerinde Calvin-Benson mekanizması ile (Şekil 2), C4 bitkilerinde Hatch-Slack mekanizması ile (Şekil 3) ve CAM bitkilerinde Krassulasean Asit mekanizması ile gerçekleşmektedir. İlk kararlı ürün olarak üç karbonlu bileşikleri oluşturan bitkiler C3 bitkileri olarak isimlendirmektedir. Doğadaki bitki türlerinin yaklaşık % 85’i C3, %5’i C4 ve % 10’u da CAM bitkilerinden oluşmaktadır. C4 bitkilerinde fotosentez C3 bitkilerine göre 2 kat, CAM bitkilerine göre de 17 kat daha fazla gerçekleşmektedir (Tablo 2).

Tablo 2. Bitki tipleri ve fotosentez düzeyleri

Bitki tipi Bitki adı En yüksek fotosentez miktarı

C3 Soya fasulyesi (Glycine max)

10-20 (pmol/s) (fikse edilen CO2 miktarı)

C4 Mısır (Zea mays) 20-40

CAM Agave americana 0,6-2,4

Şeker pancarı, elma ve üzüm C3, şeker kamışı ve mısır C4, ananas ve kaktüs ise CAM grubu bitkilerinin tipik temsilcileridir. 13C/12C değeri C3 bitkilerinde -22%o ile -33%o, C4 bitkilerinde -10%o

ile -20% ve CAM bitkilerinde ise -11,0% ile -13,5% arasında değişmektedir. Bu farktan yola çıkılarak farklı fotosentez grubundaki gıdaların birbiri ile karıştırılıp karıştırılmadığı saptanabilmektedir [5,6].

Karbondioksit Hava inorganik fosfat fosfoenol ptru\ <PEP) malat mezofil hücre ---\ 4 - ' ir ■’ pirofosfat Şekil 3. Hatch-Slack (C4) Döngüsü [7]

Gıdalarda karbon gibi oksijen ve hidrojenin de kararlı izotop oranı gerçeklik kontrolü ve coğrafik orijin belirleme için kullanılmaktadır (Tablo 3).

Tablo 3. Bazı gıdalarda gerçeklik kontrolü için uygulanan izotop analizleri [6]

Gıda İzotop Analiz yöntemi

Süt 13C/12C, 15N/14N, 16O/18O, 34S/32S IRMS

Sığır eti 13C/12C, 15N/14N, 16O/18O, 34S/32S, 2H/1H IRMS

Şarap 13C/12C, 16O/18O, 2H/1H IRMS, SNIF-NMR

Zeytinyağı 13C/12C, 16O/18O IRMS

Meyve suyu 2H/1H, 16O/18O, 13C/12C NMR, IRMS

Bal 13C/12C IRMS

Romanya marketlerinde bulunan ticari meyve suları kararlı izotop teknikleri kullanılarak Magdas ve ark. (2014) tarafından taranmıştır [8]. Meyve sularına şeker ilavesinin tespit edilmesi için meyve suyu, şeker ve pulp için karbon izotop analizi yapılmıştır. Şeftali suyu ve domates suyunda şeker ilavesi gözlenmiş ve 513Cpulp ve S13Cşeker arasındaki fark, 1,6 %o ve 1,8 %o olarak tespit edilmiştir.

Malec-Czechowska ve Wierzchnicki (2013) tarafından Polonya’da marketlerden toplanan sığır eti, tavuk eti, tavuk yumurtası ve bal örnekleri için 513C ve 515N izotop oranları belirlenmiştir [9], Çalışmanın sonucunda N ve C kararlı izotop oranlarının otantisite belirlemede kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Isıl işlemin süt ve fraksiyonlarının 13C/12C ve 15N/14N kararlı izotop oranlarını etkilediği gözlenmiştir [10]. Kararlı izotop oranları kullanılarak, süt örneklerinin coğrafik orijin ve işleme yöntemi konusunda ayırt edilebildiği belirlenmiştir.

1.1.3. Balda Karbon İzotop Oranı

Gıda izlenebilirliğinde asıl hedef tüketiciyi korumaktır. Üretim ve talep arasındaki fark, kaliteli balın fiyatını cazip hale getirirken, sahte yollarla üretimi arttırmıştır. Türk Gıda Kodeksi’ne göre bal; bal arılarının çiçek nektarlarını, bitkilerin ve bitkiler üzerinde yaşayan bazı canlıların salgılarını topladıktan sonra, kendine özgü maddelerle karıştırarak değişikliğe uğratıp, bal peteklerine depoladıkları tatlı maddeye denir [11], Türk Gıda Kodeksi’ne göre bala hiçbir katkı maddesi katılamaz. Sahte bal eldesinin yolları arasında mısır şurubuna bal enzimi katılması, arıya şeker şurubu verilerek bal üretimi ve sahte bal ile gerçeğinin karıştırılması sayılmaktadır. Sahte bal ile gerçek balın tüketiciler tarafından anlaşılması mümkün değildir. Bu durum bal ihracatçılarına, ithalatçılarına ve tüketicilere istenmeyen tecrübeler yaşatır. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı tarafından çıkarılan 5996 Sayılı ‘Veteriner Hizmetleri, Bitki Sağlığı, Gıda ve Yem Kanunu’na göre karbon izotop oranına bakılarak balda taklit ve tağşiş yapıldığı belirlenmektedir [12]. Gümrük Müsteşarlığı’nın Bal İhracatı konulu genelgesinde, bal ihracatımızda sürekliliğin ve artışın sağlanabilmesi amacıyla ülkemizden ihraç edilecek her parti balda C13 Analiz Raporu aranması ve C13 Analiz Raporu olumsuz ise, söz konusu bal partisinin ihracatına izin verilmemesi konusunda gerekli düzenlemeler yapılmıştır [13],

Karbon izotop oranının belirlenmesinde, bitkilerin fotosentez sonucu bulundurduğu C3 ve C4 bitkileri arasındaki izotop oranı farklılıkları dikkate alınır. Arılar C3 döngüsü kullanan tek veya çoklu flora bitkilerinden nektar topladıklarından dolayı 13C/12C oranı -22 %o ile -30 %o arasında iken; C4 döngüsünde bulunan bitkilerin

ürettiği yüksek fruktozlu şuruplarda, örneğin mısır şurubunda 13C/12C değeri -8%o ile -13%o arasında değişmektedir (Tablo 4). Saf ve ilaveli ballardaki farklı 13C/12C oranları balın saf mı yoksa ilaveli mi olduğunu göstermektedir. Baldaki ve balın protein fraksiyonu arasındaki karbon izotop farkı (13C/12C, %) balın saflığının kalitatif ve kantitatif bir göstergesidir. Bu yöntem ilk kez 1978 yılında uygulanmıştır [14]. Karbon izotop analizi için AOAC tarafından kabul edilen kütle spektroskopi yöntemi uygulanmaktadır [5,15]. Ham bal ve protein ekstraktı için 13C/12C değeri 1 % ‘den fazla değişmemelidir. Padovan ve ark. (2003) tarafından Brezilya’dan toplanan kırk bal örneğinde yapılan çalışmada altı bal örneğinde tağşiş bulunmuştur [15]. Değerler C3 bitkilerinden elde edilen balda -21,96 % ile -30,47 % ve C4 bitkilerinden elde edilen balda - 11,82 % ile -19,00 % arasında değişmektedir.

Tablo 4 . C3 ve C4 döngüsünde bulunan bitkilerin 13C/12C değerleri

Bitki Örnek ö13C değerleri (%0)

C4-bitkileri Şeker kamışı

Mısır (-8)-(-13)

C3-bitkileri Pancar şekeri

Pirinç (-22)-(-30)

Kararlı karbon izotop oranı, balın ve protein ekstraktının 13C/12C oranının ölçülmesine dayanmaktadır. Arı bal yaparken genellikle C3 bitkilerinden nektar toplamaktadır. Ancak, C4 veya CAM bitkilerine uğradıklarında 13C/12C değeri -23,5 % ’ten fazla çıkmaktadır. Bu balın tağşiş edildiğini göstermez çünkü karbon izotop oranı farklı nektar kaynaklarından elde edilen ballarda farklı olabilmektedir [16].

IRMS cihazı ile bal örneklerindeki 13C/12C oranı saptanmaktadır. Ham balın 13C/12C değeri ile baldan ekstrakte edilen protein kısmının 13C/12C değeri arasındaki fark bala mısır ve şeker şurubu katılıp katılmadığını gösterir. Ham balın ö değeri ile ham baldan ayrılan proteinin ö değeri arasındaki farkın % 1’i (Aö) geçmemesi gereklidir. Bu oran saf balda +1,1 % ile -0,9 % arasındadır. Baldan elde edilen protein ekstraktına ait 13C/12C değeri internal standart olarak kullanılmaktadır. Bu yöntem ile % 7 (w/w)’ ye kadar ilaveler saptanabilmektedir. Bu durumda, arı C4 şurubunu nektar kaynağı

olarak kullanmış ya da bal C4 şeker şurubu ile tağşiş edilmiştir [5,17,18,19],

İspanya’da toplanan 79 bal örneğinde 13C/12C oranlarının ham balda -14,2 %o ile -27,2 %o arasında olduğu ve protein çökeltisinde -23,6 % ile -26,9 % arasında olduğu tespit edilmiştir [20], Slovenya’nın dört farklı bölgesinden toplanan 271 bal örneği karbon ve azot kararlı izotop oranları açısından Kropf ve ark. (2010) tarafından incelenmiştir [21]. Örneklerin % 2,2’sinin tağşiş edildiği ve botanik orijinin izotop oranlarında etkisinin olmadığı saptanmıştır.

Kararlı izotop analizi, balın C4 (şeker kamışı) şeker şurubu ile tağşişinin belirlenmesine uygun olmasına rağmen C3 (şeker pancarı) şeker şurubu ile tağşişini belirleyememektedir. Bu durum, şeker pancarı üreten, ihraç eden ve kullanan ülkelerde balın sakkaroz şurubu ile tağşişinin belirlenmesinde problem oluşturmaktadır. Arı sakkaroz şurubu ile beslendiğinde, sakkaroz arı tarafından kullanılır. Eğer üretimden sonra saf bala sakkaroz şurubu ilave edilirse, zamanla baldaki asitler ve enzimler sayesinde sakkaroz kullanılır. Her iki durumda da baldaki sakkaroz içeriği % 5 altına düşer ve bu standart değerdir. Bu nedenle, kararlı izotop analizi ile balın C3 şeker şurubu ile tağşişinin tespit edilmesi güçtür [22].

Besin değeri açısından önemi büyük olan bal, sınırlı temin ve pahalı bir ürün olması sonucu tağşişe açık bir üründür. Balda saflık tayini için farklı analitik teknikler kullanılmaktadır. Bunlar arasında; spektroskopik teknikler (IR, FT-Raman, NMR, SNIF-NMR, UV- VIS), izotopik teknikler (IRMS, SCIRA), kromatografik teknikler (TLC, HPLC, GC), elektroforetik teknik, viskozite ve iz element analizi, atomik absorpsiyon ile sodyum/potasyum oranı, pollen ve prolin analizleri, taramalı diferansiyel kalorimetre (DSC), turbidometre, kolorimetre gibi teknikler sayılmaktadır. İzotopik teknikler, bal ve elma suyu gibi ürünlere mısır şurubu ve şeker kamışı ile yapılan hilelerin tespitinde kullanılmaktadır. Yöntem 1978 yılında geliştirilmiştir ve prensibi, mısır ve şeker kamışı bitkilerinin fotosentez sürecinde C4 metabolik döngüsünü kullanırken arıların bal topladığı bitkilerin C3 metabolik döngüsünü kullanmalarına dayanmaktadır. 13C/12C oranının değerleri

arasındaki farka bakılarak, balda tağşiş yapılıp yapılmadığı sonucuna varılmaktadır.

1.2. Çalışmanın Amacı

Son yıllarda tüketicilerin güvenli ürünler tüketmesini sağlamak için yöresel gıdalar ulusal ve uluslararası düzeyde coğrafi işaretlerle koruma altına alınmaya başlanmıştır. Şarap, meyve suyu, sert alkollü içecekler, esansiyel yağlar, bal, süt ve süt ürünleri, et ve et ürünleri ile zeytinyağı gibi farklı gıda maddelerinin orijininin belirlenmesi ve ürünlere yapılan taklit-tağşişlerin saptanması için kararlı izotop analizleri kullanılmaktadır. Bu çalışma ile amaçlanan da gıdaların izlenebilirliğinde kullanılan kararlı izotop analizinin uygulanmasıdır.

1.3. Çalışmanın Kapsamı

Gıda grubu olarak Türkiye için önemli bir ürün olan bal seçilmiştir. Türk Gıda Kodeksi Bal Tebliği’nde kalite prensibi olarak da belirtilen kararlı karbon izotop oranı yöntemi Kurumumuz bünyesinde çalışılmakta ve tespit edilen sonuçlar kullanılarak Türkiye çapında genel bir değerlendirme yapılmaktadır.

2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

Bu çalışma sırasında Türkiye çapında toplanan bal örneklerinde kararlı karbon izotop oranı tekniği çalışılmıştır.

2.1. Materyal

Araştırma materyali toplam 198 adet bal örneğinden oluşmaktadır. Bal örnekleri, Türkiye Arı Yetiştiricileri Merkez Birliği kanalı ile farklı birliklerden ve üreticilerden sağlanmış ve analize kadar oda sıcaklığında muhafaza edilmiştir (Şekil 4). Bal örnekleri 2012-2013 yıllarına ait olup bölgelere göre dağılımı Tablo 5’de verilmiş ve Şekil 5’de Türkiye haritasında gösterilmiştir.

Tablo 5. Bal örneklerinin bölgelere göre dağılımı (N: 198)

Bölge Şehir Örnek

sayısı Akdeniz

Adana, Antalya, Burdur, Hatay, İsparta, Kahramanmaraş, Mersin,

Osmaniye

29

Doğu Anadolu

Ağrı, Ardahan, Bingöl, Bitlis, Erzincan, Erzurum, Hakkari, İğdır,

Kars, Malatya, Muş, Tunceli

59

Ege Denizli, Kütahya, Manisa, Muğla 12

Güneydoğu Anadolu Adıyaman, Diyarbakır, Mardin, Siirt,

Şırnak 11

İç Anadolu

Çankırı, Eskişehir, Karaman, Kayseri, Kırıkkale, Kırşehir, Konya,

Niğde, Sivas, Yozgat

36

Marmara Balıkesir, Bilecik, Bursa, Çanakkale,

Kırklareli, Sakarya 16

Karadeniz

Artvin, Bolu, Düzce, Gümüşhane, Karabük, Kastamonu, Ordu, Rize,

Samsun, Trabzon, Zonguldak

Şekil 4. Bal Depolama Odası

tj ! ' . p

11#

*

* * ,

‘İ;1İ

*

3

m $

M

ı*%

l ,

’

I'

j

i k ,j,'; lé

m

_{• sil}

r t t

i

3

ıf ı

| j |

2.2. Metot

Karbon izotop (513C) analizinde ham baldan ve protein çökeltisinden tam olarak yakılma sonucu ortaya çıkan CO2 gazının

C atomundaki 13C/12C oranı IRMS cihazı ile belirlenmektedir [23].

H a m b a l ö rn e ğ in in h a z ırla n m a s ı. Analiz için bal örneğinden

yaklaşık 200 p,g tartılarak kalay kapsül içine konuldu ve kapağı sıkıca kapatıldı. Aynı şekilde, standart olarak yaklaşık 200 p,g sakkaroz tartılarak kalay kapsüle konuldu.

P ro te in ç ö k e ltis in in h a z ır la n m a s ı: Analiz için 10-12 g bal örneği 50

ml’lik bir santrifüj tüpüne alındı. 12 ml (3x4 ml) damıtık su ile yıkandı. Üzerine taze olarak hazırlanmış 2 ml % 10’luk

Na2WO4.2H20 ve 2 ml 0.335 M H2SO4 çözeltisi ilave edildi. 80

°C’lik su banyosunda bulutlanma ve çökelti oluşması beklendi. Bulutlanma olmadığı durumda 2 ml 0.335 M H2SO4 çözeltisi

eklendi. Damıtık su ile 50 ml’ye tamamlandı ve iyice karıştırıldı. Çökeltiyi ayırmak için 1500 rpm’de 5 dakika santrifüj edilip berrak kısmı atıldı. Elde edilen çökelti 75 °C’lik etüvde yaklaşık 3 saat kurutuldu. Kurutulan protein çökeltisinden yaklaşık 200 p,g tartılarak kalay kapsül içine konuldu ve kapağı sıkıca kapatıldı.

IR M S c ih a z ın d a ö lç ü m : Thermo DELTA V Plus Isotope Ratio Mass

Spectrometer cihazı Thermo-Flash EA 1112 HT elemental analyzer ve Thermo ConFlo IV Interface kısımlarından oluşmaktadır (Şekil 6). 200 p,g ham bal ve protein çökeltisi Sartorius CPA2P hassas terazi ile kalay kapsüllere tartıldı ve oto- sampler ünitesine yerleştirildi. Doğrusal kalibrasyon eğrisi için, referans standartları olarak üç ayrı markaya ait sakkaroz (IAEA- CH-6, Fluka, Sigma) kullanıldı. Ham bal, protein çökeltisi ve sakkaroz standardı için üç kez ölçüm alındı. Şekil 7’de ham bal ve protein çökeltisine ait kromotogram örneği verilmektedir.

ooo Ş e k il 6 . S a ra y k ö y N ü k le e r A ra ş tı rm a v e Eğ it im Me rk e z i Kararlı İz ot o p A n a liz i L a b o ra tu va rı

16 Ş e k il 7 . Ham b a l ve pr o te in ç ö k e lt is in e ait IRMS k ro m o to g ra m ı

3. BULGULAR

Balın saflığını ya da tağşişini belirlemek için günümüzde önemli bir yöntem olan karbon izotop oranının tespiti bazı ülkeler tarafından nektar ve salgı ballarında yoğun bir şekilde çalışılmıştır. Fakat Türkiye’de bölgesel çalışmalar yapılmasına rağmen tüm ülkeyi kapsayan detaylı çalışmalar sınırlıdır. Bu araştırmada ülkemizde ekonomik açıdan önemli bir yere sahip olan bal örneği çalışılmıştır. 2012-2013 yıllarına ait Türkiye’nin tüm bölgelerinden gelen bal örneklerinin karbon izotop oranları araştırılmıştır.

A k d e n i z B ö l g e s i : 8 ilden toplanan 29 bal örneğine ait veriler

Tablo 6’da verilmektedir. ö13Cbai değeri -27,96 %o ile -23,71 %o, ö13Cprotein değeri -27,58 % ile -23,63 % arasında olduğu belirlenmiştir. En fazla örneğin toplandığı Antalya ilinde hesaplanan ö13Cbal değeri -27,96 % ile -25,65 % ve ö13Cpratein değeri -27,58 % ile -25,40 % arasında değişmektedir. ö13Cpratein - 27,96 % değeri ile Antalya ili Alanya ilçesinden gelen bal örneği en yüksek karbon izotop oranına sahiptir.

ö13Cprotein ve ö13Cbal farkı 0,01 ile 0,48 arasında değişmektedir. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbal farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmaktadır.

Tablo 6. Akdeniz Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin karbon izotop oranları Şehir Örnek Numarası Bal için 813C (%o) değerleri ± SD Protein için 513C (%) değerleri ± SD 813C (%) değerleri arasındaki fark |(bal-protein)| Adana 162 -25,01±0,04 -25,25±0,04 0,24 163 -25,63±0,01 -25,42±0,09 0,21 Antalya 164 -25,65±0,01 -25,47±0,06 0,18 165 -26,38±0,08 -26,24±0,00 0,13 166 -27,60±0,06 -27,25±0,09 0,35 169 -27,96±0,19 -27,58±0,04 0,38 170 -26,71±0,01 -26,58±0,03 0,14 173 -25,86±0,04 -25,92±0,01 0,06 175 -25,72±0,04 -25,40±0,03 0,32 177 -26,23±0,03 -25,94±0,06 0,28 178 -25,90±0,01 -25,64±0,02 0,26 Burdur 179 -24,10±0,03 -23,63±0,05 0,48 180 -23,87±0,62 -24,05±0,06 0,18 Hatay 1 -24,44±0,05 -24,26±0,21 0,18 2 -24,98±0,04 -24,92±0,12 0,06 İsparta 99 -26,25±0,00 -26,06±0,04 0,19 Kahramanmaraş 67 -25,11±0,00 -25,10±0,03 0,01 68 -23,71±0,04 -23,69±0,05 0,01 69 -26,15±0,02 -25,87±0,08 0,28 70 -25,36±0,07 -25,22±0,04 0,14 71 -25,23±0,03 -25,01±0,02 0,22 72 -25,73±0,22 -25,67±0,02 0,06 73 -25,42±0,11 -25,30±0,04 0,12 75 -26,10±0,03 -25,71±0,03 0,40 Mersin 153 -25,45±0,06 -25,43±0,15 0,02 154 -25,86±0,07 -25,76±0,09 0,09 155 -25,77±0,01 -26,20±0,29 0,43 156 -26,08±0,05 -26,11±0,03 0,03 Osmaniye 113 -25,44±0,24 -25,58±0,20 0,13

D o ğ u A n a d o l u B ö l g e s i : 12 ilden toplanan 59 bal örneğine ait

veriler Tablo 7’de verilmektedir. ö13Cbai değeri -26,76 %o ile -24,60 %o, ö13Cprotein değeri -26,91 % ile -24,04 % arasında olduğu

belirlenmiştir. En fazla örneğin toplandığı Erzurum ilinde hesaplanan ö13Cbai değeri -25,98 %o ile -24,81 %o ve ö13Cpratein değeri -25,70 % ile -24,54 % arasında değişmektedir. Tunceli ili Mazgirt ilçesinden gelen bal örneği en yüksek karbon izotop oranına sahiptir (ö13Cbai -26,76 %).

ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı 0,01 ile 0,55 arasında değişmektedir. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmaktadır.

Tablo 7. Doğu Anadolu Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin karbon izotop

oranları Şehir Örnek Numarası Bal için 813C (%0) değerleri ± SD Protein için 813C (%) değerleri ± SD 813C (%) değerleri arasındaki fark |(bal-protein)| Ağrı 103 -24,97±0,10 -25,30±0,82 0,33 104 -25,78±0,11 -26,17±0,55 0,38 105 -24,92±0,10 -24,90±0,17 0,02 106 -25,28±0,12 -25,23±0,46 0,05 Ardahan 8 -25,63±0,35 -25,73±0,09 0,10 9 -26,06±0,25 -26,05±0,16 0,01 Bingöl 62 -25,25±0,01 -25,20±0,03 0,05 63 -25,80±0,03 -25,61±0,15 0,19 Bitlis 47 -25,57±0,20 -25,53±0,06 0,04 48 -25,74±0,06 -25,43±0,17 0,31 49 -25,57±0,05 -25,53±0,05 0,04 50 -25,57±0,07 -25,72±0,32 0,15 51 -26,05±0,03 -25,96±0,01 0,09 Erzincan 52 -25,27±0,08 -25,13±0,04 0,14 53 -24,83±0,09 -24,80±0,04 0,03 54 -25,22±0,05 -25,11 ±0,01 0,11 55 -24,97±0,02 -24,83±0,01 0,14 56 -26,00±0,01 -25,77±0,05 0,23 Erzurum 189 -25,56±0,02 -25,12±0,02 0,44 190 -25,55±0,04 -25,70±0,14 0,15 191 -25,35±0,29 -25,33±0,00 0,02 192 -25,98±0,03 -25,59±0,04 0,39 193 -24,81±0,00 -24,54±0,02 0,27

194 -25,61±0,02 -25,27±0,13 0,34 195 -25,27±0,02 -25,12±0,03 0,15 Hakkari 183 -24,93±0,00 -24,69±0,05 0,23 184 -25,38±0,06 -25,02±0,02 0,36 185 -25,24±0,07 -24,94±0,03 0,31 186 -24,62±0,01 -24,11±0,03 0,51 187 -25,13±0,00 -24,58±0,11 0,55 Iğdır 151 -25,44±0,04 -25,46±0,06 0,01 152 -25,84±0,08 -25,62±0,01 0,21 Kars 143 -24,78±0,15 -24,63±0,20 0,14 144 -25,36±0,05 -25,03±0,20 0,33 145 -24,76±0,14 -24,92±0,02 0,16 Malatya 30 -26,47±0,06 -26,44±0,06 0,03 31 -25,40±0,10 -25,52±0,02 0,13 Muş 35 -25,78±0,03 -26,04±0,05 0,26 36 -26,55±0,29 -26,22±0,02 0,33 Tunceli 85 -25,84±0,01 -25,72±0,12 0,11 86 -26,36±0,03 -26,28±0,04 0,09 87 -26,26±0,19 -26,22±0,10 0,05 88 -25,97±0,11 -25,87±0,07 0,10 89 -26,76±0,02 -26,91±0,49 0,15 92 -25,91±0,13 -25,89±0,02 0,01 93 -25,88±0,03 -25,79±0,02 0,09 94 -25,81±0,07 -25,79±0,04 0,02 95 -26,04±0,18 -26,07±0,01 0,03 96 -25,69±0,00 -25,59±0,01 0,10 97 -26,16±0,06 -26,12±0,01 0,04 98 -25,91±0,12 -25,78±0,05 0,13 101 -26,07±0,45 -25,89±0,09 0,18 102 -25,66±0,14 -25,73±0,01 0,07 109 -24,60±0,08 -24,04±0,08 0,55 114 -25,44±0,13 -24,89±0,05 0,55 115 -25,46±0,074 -25,43±0,53 0,03 116 -25,26±0,02 -25,13±0,10 0,13 117 -25,34±0,12 -25,17±0,35 0,17 130 -25,52±0,06 -25,61±0,13 0,09 20

E g e B ö l g e s i : 4 ilden toplanan 12 bal örneğine ait veriler Tablo

8’de verilmektedir. ö13Cbai değeri -26,84 %o ile -22,50 %o, ö13Cprotein değeri -27,06 % ile -22,76 % arasında olduğu belirlenmiştir. Manisa ilinde hesaplanan ö13Cbai değeri -26,84 % ile -25,84 % ve ö13Cprotein (°%o) değeri -27,06 % ile -25,64 % arasında değişmektedir. Manisa ili Alaşehir ilçesinden gelen bal örneği - 26,84 % ile en yüksek karbon izotop oranına sahiptir. Çınar (2010) tarafından yapılan doktora tezinde Ege Bölgesi’nden toplanan çam balı örneklerinde ö13Cbai değeri -27,4 % ile -22,7 %, ö13Cpratein değeri -26,6 % ile -23,7 % arasında olduğu belirlenmiştir [7], ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı ortalama -0,2 ve bu değer yardımı ile hesaplanan C4 şeker içeriği ise ortalama % 2,3’tür.

Çalışmamızda ö13Cpratein ve ö13Cbai farkı 0,00 ile 0,61 arasında değişmektedir. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmaktadır.

Tablo 8. Ege Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin karbon izotop oranları

Şehir Örnek numarası Bal için 813C (%o) değerleri ± SD Protein için 813C (%) değerleri ± SD 813C (%) değerleri arasındaki fark |(bal-protein)| Denizli 6 -25,67±0,22 -25,78±0,09 0,11 7 -25,79±0,04 -26,06±0,61 0,27 Kütahya 46 -25,38±0,03 -25,25±0,01 0,13 Manisa 157 -26,25±0,02 -26,80±0,09 0,55 158 -25,86±0,02 -25,96±0,11 0,10 167 -26,84±0,08 -27,06±0,03 0,22 168 -25,99±0,01 -25,99±0,01 0,00 181 -25,84±0,00 -25,64±0,00 0,19 Muğla 80 -22,82±0,01 -22,76±0,34 0,06 81 -22,50±0,04 -23,11 ±0,12 0,61 82 -23,28±0,27 -23,12±0,19 0,15 84 -22,66±0,22 -22,83±0,25 0,17

G ü n e y d o ğ u A n a d o l u B ö l g e s i : 5 ilden toplanan 11 bal örneğine

ait veriler Tablo 9’da verilmektedir. ö13Cbai değeri -26,44 %% ile -

24,83 %, ö13Cprotein değeri -26,48 % ile -24,79 % arasında olduğu belirlenmiştir. Diyarbakır, Mardin ve Şırnak’tan gelen bal örneklerinde ö13Cbai değeri sırasıyla -26,44 % ile -24,83 %, -25,95 % ile -25,19 % ve -25,94 % ile -25,16 % arasında değişmektedir. Diyarbakır ilçesi Sarıyayla’dan gelen bal örneği -26,44 % ile en yüksek karbon izotop oranına sahiptir.

ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı 0,04 ile 0,53 arasında değişmektedir. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmaktadır.

Tablo 9. Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin karbon

izotop oranları Şehir Örnek numarası Bal için 813C (%o) değerleri±SD Protein için 813C (%) değerleri±SD 813C (%) değerleri arasındaki fark |(bal-protein)| Adıyaman 142 -25,97±0,21 -26,40±0,06 0,43 Diyarbakır 32 -26,44±0,00 -26,48±0,29 0,04 33 -24,83±0,00 -25,36±0,10 0,53 34 -26,08±0,20 -25,72±0,44 0,35 Mardin 76 -25,19±0,04 -25,05±0,01 0,14 77 -25,82±0,04 -25,93±0,02 0,11 78 -25,95±0,10 -26,14±0,01 0,18 Siirt 188 -25,70±0,00 -25,49±0,03 0,20 Şırnak 196 -25,16±0,00 -24,81±0,01 0,34 197 -25,94±0,00 -25,61±0,06 0,33 198 -25,16±0,04 -24,79±0,02 0,37

İ ç A n a d o l u B ö l g e s i : 10 ilden toplanan 36 bal örneğine ait veriler

Tablo 10’da verilmektedir. ö13Cbai değeri -26,53 % ile -23,99 %, ö13Cprotein değeri -26,57 % ile -24,18 % arasında olduğu belirlenmiştir En fazla örneğin toplandığı Karaman ilinde ö13Cbai değeri -26,06 % ile -24,66 %, ö13Cprotein değeri -26,37 % ile -24,42 % arasında değişmektedir. -26,53 % değeri ile Sivas ili Suşehri ilçesi en yüksek karbon izotop oranına sahiptir.

Çalışmamızda ö13Cpratein ve ö13Cbai farkı 0,00 ile 0,59 arasında değişmektedir. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmaktadır.

Tablo 10. İç Anadolu Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin karbon izotop

oranları Şehir Örnek numarası Bal için 813C (%0) değerleri ± SD Protein için 813C (%) değerleri ± SD S13C (%) değerleri arasındaki fark |(bal-protein)| Çankırı 171 -25,03±0,02 -25,01±0,07 0,02 172 -26,28±0,04 -26,18±0,01 0,10 Eskişehir 10 -26,16±0,25 -25,97±0,14 0,20 11 -23,99±0,13 -24,18±0,24 0,19 Karaman 131 -25,83±0,11 -25,74±0,39 0,10 132 -25,92±0,02 -25,70±0,09 0,22 133 -26,05±0,06 -25,98±0,20 0,07 134 -25,80±0,03 -25,87±0,09 0,06 135 -26,06±0,16 -26,37±0,15 0,30 136 -25,72±0,23 -25,73±0,14 0,01 137 -25,00±0,09 -25,15±0,00 0,15 139 -24,66±0,01 -24,42±0,04 0,24 Kayseri 118 -25,65±0,34 -25,46±0,23 0,19 119 -25,98±0,09 -26,57±0,09 0,59 120 -25,72±0,28 -25,25±0,32 0,48 121 -25,97±0,08 -25,77±0,02 0,20 Kırıkkale 37 -26,07±0,13 -25,49±0,79 0,58 38 -26,12±0,17 -26,11 ±0,18 0,01 Kırşehir 146 -25,41±0,12 -25,37±0,13 0,03 149 -25,11±0,03 -25,16±0,09 0,05 150 -24,33±0,26 -24,37±0,20 0,05 Konya 159 -26,04±0,22 -26,31±0,06 0,28 160 -25,61±0,02 -25,73±0,20 0,13 161 -26,13±0,00 -26,05±0,01 0,08

Niğde 42 -25,76±0,06 -25,73±0,11 0,03 43 -25,77±0,02 -25,74±0,06 0,03 44 -25,74±0,01 -25,66±0,03 0,07 45 -25,38±0,10 -25,29±0,05 0,10 Sivas 66 -25,62±0,08 -25,38±0,05 0,25 74 -26,53±1,06 -26,01±0,01 0,52 110 -25,96±0,01 -25,81±0,12 0,15 111 -24,69±0,05 -24,69±0,16 0,00 112 -24,90±0,09 -24,99±0,04 0,10 147 -25,77±0,11 -25,73±0,11 0,04 Yozgat 64 -24,82±0,10 -24,97±0,17 0,15 65 -25,48±0,01 -25,46±0,11 0,01

M a r m a r a B ö l g e s i : 6 ilden toplanan 16 bal örneğine ait veriler

Tablo 11’de verilmektedir. ö13Cbai değeri -26,02 %o ile -22,52 %o, ö13Cprotein değeri -26,04 % ile -22,80 % arasında olduğu belirlenmiştir. En fazla örneğin toplandığı Balıkesir ilinde ö13Cbai değeri -26,02 % ile -22,52 %, ö13Cprotein değeri -25,74 % ile -22,80 % arasında değişmektedir. Balıkesir İvrindi ilçesinden gelen bal örneği -26,02 % değeri ile en yüksek karbon izotop oranına sahiptir.

ö13Cprotein ve ö13Cbal farkı 0,01 ile 0,95 arasında değişmektedir. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbal farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmaktadır.

Tablo 11. Marmara Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin karbon izotop oranları Şehir Örnek numarası Bal için 813C (%o) değerleri±SD Protein için 813C (%) değerleri±SD 813C (%) değerleri arasındaki fark |(bal-protein)| Balıkesir 61 -23,38±0,01 -23,33±0,02 0,05 90 -22,52±0,16 -22,80±0,05 0,28 91 -24,65±0,05 -24,57±0,02 0,09 100 -26,02±0,05 -25,74±0,11 0,28 Bilecik 174 -25,36±0,03 -25,38±0,04 0,01 176 -25,51±0,01 -25,08±0,03 0,43 Bursa 125 -25,95±0,14 -26,04±0,05 0,09 126 -25,88±0,05 -25,92±0,03 0,05 127 -25,15±0,11 -25,38±0,03 0,23 Çanakkale 107 -25,37±0,25 -24,94±0,26 0,43 108 -25,41±0,15 -25,29±0,01 0,12 202 -24,95±0,00 -24,92±0,02 0,04 Kırklareli 22 -25,17±0,03 -25,16±0,10 0,01 23 -24,80±1,07 -23,85±0,12 0,95 24 -23,84±0,32 -24,02±0,03 0,17 Sakarya 5 -25,13±0,00 -25,78±0,07 0,66

K a r a d e n iz B ö lg e s i: 11 ilden toplanan 35 bal örneğine ait veriler

Tablo 12’de verilmektedir. ö13Cbai değeri -27,07 %o ile -24,53 %o, ö13Cprotein değeri -27,15 % ile -24,65 % arasında olduğu belirlenmiştir. En fazla bal örneğinin geldiği Kastamonu ilinde ö13Cbai değeri -26,44 % ile -24,87 % ve ö13Cprotein değeri -26,31 % ile -24,88 % arasında değişmektedir. Kastamonu Şenpazar ilçesinden gelen ‘Deli Bal’ için ö13Cbai değeri -25,08 % ve Azdavay ilçesinden gelen ‘Karakovan Bal’ için ö13Cbai değeri -25,09 % olarak belirlenmiştir. Karabük ili Eflani ilçesinden gelen bal örneği en yüksek karbon izotop oranına sahiptir (-27,07%). Şimşek ve ark. (2012) tarafından Rize’den gelen Anzer bal örneğinde ö13Cbai değeri -24,82 % ve ö13Cprotein -24,73 % olarak belirlenirken, bizim çalışmamızda Hemşin ilçesinden gelen bal örneğinde sırasıyla - 24,8 % ve -25,40 % olarak hesaplanmıştır [24],

ö13Cprotein ve 513Cbai farkı 0,01 ile 0,77 arasında değişmektedir. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbai farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmaktadır. Guler ve ark. (2007) tarafından Samsun şehrinden toplanan örneklerde ö13C değerleri farklılık göstermiştir [25], Kontrol ve tağşiş edilmiş balın ö13C değeri kontrol örneğinden yüksek çıkmıştır. Bütün gruplarda ö13C değeri -25,00 %o’den yüksek çıkmıştır.

Tablo 12. Karadeniz Bölgesi’nden toplanan bal örneklerinin karbon izotop

oranları Şehir Örnek numarası Bal için 813C (%o) değerleri ± SD Protein için 813C (%) değerleri ± SD 813C (%) değerleri arasındaki fark |(bal-protein)| Artvin 27 -25,49±0,02 -25,35±0,01 0,14 28 -25,57±0,20 -25,50±0,09 0,07 29 -25,31±0,19 -25,25±0,07 0,06 Bolu 140 -25,60±0,15 -25,31±0,05 0,29 141 -25,59±0,10 -26,01±0,23 0,42 Düzce 39 -25,02±0,21 -24,98±0,03 0,04 40 -25,57±0,02 -25,59±0,03 0,02 41 -25,31±0,02 -25,51±0,18 0,20 128 -25,30±0,01 -25,32±0,06 0,01 Gümüşhane 25 -25,08±0,13 -25,25±0,41 0,17 26 -24,53±0,04 -24,65±0,08 0,12 Karabük 57 -27,07±0,04 -27,15±0,08 0,08 58 -25,90±0,05 -26,13±0,15 0,24 59 -25,61±0,01 -25,76±0,15 0,15 60 -25,27±0,02 -25,11±0,05 0,16 Kastamonu 12 -26,44±0,02 -26,31±0,24 0,14 13 -25,49±0,03 -25,54±0,32 0,06 14 -25,28±0,24 -25,02±0,11 0,25 15 -25,36±0,12 -25,49±0,37 0,13 16 -25,28±0,00 -25,26±0,33 0,02 17 -25,24±0,19 -24,88±0,12 0,36 18 -24,87±0,21 -25,23±0,22 0,36 19 -25,71±0,14 -26,12±0,03 0,40 26

20 -25,43±0,29 -25,37±0,01 0,06 21 -25,09±0,15 -25,12±0,03 0,03 Ordu 3 -25,12±0,14 -25,29±0,22 0,17 4 -26,16±0,08 -25,79±0,09 036 Rize 148 -24,83±0,21 -25,40±0,68 0,56 Samsun 122 -26,12±0,06 -26,59±0,05 0,48 123 -25,26±0,07 -26,04±0,03 0,77 124 -25,15±0,04 -25,23±0,11 0,08 Trabzon 79 -26,03±0,05 -25,99±0,02 0,04 Zonguldak 199 -25,87±0,03 -25,55±0,00 0,32 200 -26,12±0,05 -25,79±0,01 0,33 201 -25,71±0,50 -25,61±0,03 0,04

7 ayrı bölgeden toplanan 198 adet ham bal ve protein ekstraktına ait karbon izotop oranlarının dağılımı ve farkların dağılımı Şekil 8 ve 9’da verilmektedir. Kropf ve ark. (2010) tarafından da belirtildiği gibi, projenin başlangıcında coğrafik orijinin balın izotop

kompoziyonunda fark yaratacağı düşünülürken bu etki

gözlenmemiştir [26]. Farklı bölgelerden gelen bal örneklerinde ö13C değerleri çok farklılık göstermemiştir.

ti o t £ o M (O c m d 28 Ş ek il 8 . Ham b a l v e pro tein e k s tr a k tla rı n a ait kar bon iz o to p o ra n la rı n ın d a ğ ılı m ı

Ş e k il 9 . Ham b a l ve pr o te in e k s tr a k tla rı n a ait karb on iz o to p o ra nl a rı fa rk ın ın d ağ ıl ım ı

4.DEĞERLENDİRME 4.1. Proje Sonucunda Elde Edilen Veriler

Bu çalışmada özellikle ihracatta önemli olan bir yere sahip bal seçilmiş olup seçilen gıdanın orijinini belirlemede izotopik tekniklerin kullanımı sağlanmıştır. Türkiye genelinde yapılan örneklendirme çalışması ile bir veri bankası oluşturulması hedeflenmiştir. Türkiye Arı Yetiştiricileri Merkez Birliği kanalı ile 7 ayrı bölgeden farklı birliklerden ve üreticilerden sağlanmış olan 198 adet bal örneğinde karbon izotop oranları araştırılmıştır. ö13Cbai değeri -27,96 %o ile -22,50 %o ve ö13Cpratein değeri -27,58 %o ile -22,76 %o arasındadır. Türk Gıda Kodeksi’ne (Anonim 2005a) göre ise; kızıl çam ve fıstık çamı balı için ö13Cpratein ve ö13Cbai arasındaki fark -1.6 veya daha pozitif, C4 şeker oranı ise en fazla % 10 olmalıdır. Görüldüğü gibi söz konusu bulgular Türk Gıda Kodeksi (Anonymous 2005a)’inde belirtilen limitler arasındadır [11], C3 döngüsünde 13C/12C oranı -22 %o ile -33 %o ve C4 döngüsünde ise -10 %o ile -20 %o arasında değişim göstermektedir. Bu araştırmada belirlenen değerler Padovan ve ark. (2007) bulguları ile uyumludur [5]. Örneklerde ö13Cprotein ve ö13Cbal farkı 1’den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmıştır. Farklı bölgelerden gelen bal örneklerinde ö13C değerleri çok farklılık göstermemiştir.

4.2. Gıda İzlenebilirliğinde Kararlı İzotop Tekniklerinin Uygulanması ile İlgili Stratejiler

Gıdaların orijininin belirlenmesi; farklı coğrafik bölgelerde üretilen ürünlerin izlenebilirliğinin sağlanması gıda kalitesinin ortaya konması ve ürünlerin güvenilirliği açısından önem taşımaktadır. İzlenebilirlik, gıda güvenliğinin sağlanabilmesinde vazgeçilmez esaslardan biri olduğu için gerek yasal düzenlemelerde gerekse gıda güvenliği ile ilgili standartlarda uygulanması istenmektedir. 11 Haziran 2010 tarihinde yürürlüğe giren 5996 sayılı "Veteriner

Hizmetleri, Bitki Sağlığı, Gıda ve Yem Kanunu” beşinci kısımda izlenebilirliğin kurulması şart olarak belirtilmiştir [12]. Aynı şekilde Avrupa Birliği Gıda Yasasında (178/2002) Madde 18 izlenebilirlikle ilgili madde olup sistemin kurulması ve etiketlenmesi ile ilgili koşullar belirtilmiştir [27]. Kararlı izotopların analizi meyve suyu, şarap, sert alkollü içecekler, esansiyel yağlar, bal, süt ve süt ürünleri, zeytinyağı gibi farklı gıda maddelerinin orijininin belirlenmesinde kullanılmaktadır.

5.YAYINLAR Sözlü Bildiri ve Sunum

Yücel, P.K., Güçlü, H., Mert, Y., Oktar, O., Köseoğlu, T. 2012. Gıda İzlenebilirliğinde Kararlı İzotop Ölçümlerinin Uygulanması. 10-12 Ekim 2012. Türkiye 11. Gıda Kongresi, Hatay, Türkiye.

Yücel, P.K., Güçlü, H., Mert, Y., Oktar, O., Köseoğlu, T., Yılmaz, B. 2013. Measurement of Carbon Isotope Ratios of Honey Samples from Turkey by EA-IRMS. 29 Eylül-4 Ekim2013. XXXXIII International Apicultural Congress Apimondia, Ukranya.

12-16 Mart 2012 tarihleri arasında Antalya’da düzenlenen Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı, Tarımsal Araştırmalar ve Politikalar Genel Müdürlüğü (TAGEM) tarafından her yıl

düzenlenen Gıda ve Yem Araştırmaları Program

Değerlendirme Toplantısının Gıda grubuna "Gıda Işınlama Araştırmaları” adı altında birimimizde yapılan faaliyetler ve projeler hakkında bilgi verilmiştir.

6. KAYNAKÇA

1) Türkmen, İ. ve Ekşi. A., 2010. Gıda Analitiğinde İzotopik Yöntemler. Dünya Gıda, 11,68-74.

2) Gonzalvez, A., Armenta, S., de la Guardia, M. 2009. Trace- element composition and stable-isotope ratio for discrimination of foods with Protected Designation of Origin. Trends in Analytical Chemistry. 28 (11), 1295-1311.

3) Tuğcu, Ş. ve Özden, A., 2002. Nonradyoaktif ve radyoaktif izotoplar. Güncel Gastroenteroloji, 3, 58-61.

4) Rossman, A., 2001. Determination of stable isotope ratios in food analysis. Food Reviews International, 17, 347-381.

5) Padovan, G.J., Rodriques, L.P., Leme, I.A., Jong, D.D. and Marchini, J.S. 2007. Presence of C4 sugars in honey samples detected by the carbon isotope ratio measured by IRMS. Eurasion Journal of Analytical Chemistry, 2(3), 134-141.

6) Yeşilören, G. ve Ekşi, A. 2014. Gıda Gerçekliği ve Kontrol Yöntemleri. Gıda, 39(5), 315-322.

7) Çınar, S. B. 2010. Türk Çam Balının Analitik Özellikleri. AÜ FBE Doktora Tezi. 90 s.

8) Magdas, D. A., Cristea,G., Puscas, R., Tusa, F. 2014. The use of isotope ratios in commercial fruit juices authentication. Rom. Journ. Phys. 59 (3-4), 355-359.

9) Malec-Czechowska, K. and Wierzchnicki, R. 2013. A study of stable isotope composition of chosen foodstuffs from the Polish market. Nukleonika, 58(2), 323-327.

10) Scampicchio, M., Mimmo, T., Capici, C., Huck, C., Innocente, N., Drusch, S., Cesco, S. 2012. Identification of Milk Origin and Process-Induced Changes in Milk by Stable Isotope Ratio Mass Spectrometry. J. Agric. Food Chem., 60 (45), 11268— 11273.

11) Anonymous 2005a. Türk Gıda Kodeksi Yönetmeliği. Bal Tebliği. Tebliğ No:2005/49. Resmi Gazete 17.12.2005/26026.

12) Anonymous 2011. 5996 Sayılı Veteriner Hizmetleri, Bitki Sağlığı, Gıda ve Yem Kanunu; Gıda ve Yemin Resmi Kontrolüne Dair Yönetmeliğin

13) Anonymous 2009. Başbakanlık Gümrük Müsteşarlığı

Gümrükler Genel Müdürlüğü. Genelge: Bal İhracatı. 2009/24. 14) Kerkvliet, J.D. ve Meijer, H.A.J. 2000. Adulteration of honey:

relation between microscopic analysis and Ö13C

measurements. Apidologie, 31, 717-726.

15) Padovan, G. J., Jong, D. De, Rodrigues, L. P., Marchini, J. S. 2003. Detection of adulteration of commercial honey samples by the 13C/12C isotopic ratio. Food Chemistry, 82,4, 633-636. 16) White, J.W. 1992. Quality evaluation of honey: Role of HMF

and diastase assays. American Bee Journal, 132, 737-743. 17) Anklam, E., 1998. A review of the analytical methods to

determine the geographical and botanical origin of honey. Food Chemistry, 63 (4), 549-562.

18) White, J. W., Meloy, R., Probst, J. and Huser, W. 1986. Detection of beet sugar adulteration of honey. Journal of the Association of Official Analytical Chemists, 69, 652 -654.

19) White, J.W. and Winters, K. 1989. Honey protein as internal Standard for stable carbon isotope ratio detection of adulteration honey. Journal of the Association of Official Analytical Chemists, 72, 907-911.

20) Cabanero, A. I., Recio, J.L., Ruperez, M. 2006. Liquid chromatography coupled to isotope ratio mass spectrometry: a new perspective on honey adulteration detection. J. Agric. Food Chem., 54 (26), 9719-27.

21) Kropf, U., Golob, T., Necemer, M., Kum, P., Korosec, M., Bertoncelj, J., Ogrınc, N. 2010. Carbon and Nitrogen Natural Stable Isotopes in Slovene Honey: Adulteration and Botanical and Geographical Aspects. J. Agric. Food Chem., 58, 12794­ 12803.

22) Tosun, M. 2013. Detection of adulteration in honey samples added various sugar syrups with 13C/12C isotope ratio analysis method. Food Chemistry, 138,1629-1632.

23) Anonymous 2005b. C-4 plant sugars in honey. Internal standard stable carbon isotope ratio method. AOAC Official Method, Official Methods of Analysis (998.12). 44,33. First action 1998.

24) Şimşek, A., Bilsel, M., Goren, A. C. 2012. 13C/12C pattern of honey from Turkey and determination of adulteration in commercially available honey samples using EA-IRMS. Food Chemistry, 130, 1115-1121.

25) Guler, A., Bakan, A., Nisbet, C., Yavuz, O. 2007. Determination of important biochemical properties of honey to discriminate pure and adulterated honey with sucrose

(S a c c h a r u m o ffic in a ru m L.) syrup. Food Chemistry,105 (3),

1119-1125.

26) Kropf, U., Korosec, M., Bertoncelj, J., Ogrinc, N., Necemer, M., Kump, P., Golob, T. 2010. Determinaton of the geopgraphical origin of Slovenian black locust, lime and chestnut honey. Food Chemistry, 121, 839-846.

27) Anonymous 2002. Regulation (EC) No 178/2002 of The European Parliament and of The Council of 28 January 2002 laying down the general principles and requirements of food law, establishing the European Food Safety Authority and laying down procedures in matters of food safety. Official Journal L 031, 01/02/2002 P, s.1-24.

YAYIN BİLGİ FORMU

Rapor Bilgileri 1. Yayın Yılı/No

2016/1

2. Rapor Başlığı

Gıda İzlenebilirliğinde Kararlı İzotop Ölçümlerinin Uygulanması

3. Yayın Kurulu

Tarih(Gün/Ay/Yıl)-No 14.01.2016 / 1-3

4. Yazarlar

Dr. Pelin YÜCEL, Dr. Hülya GÜÇLÜ, Turhan KÖSEOĞLU, Dr. Yüksel MERT, Dr. Okan OKTAR

5. Yayın Tipi

Teknik Rapor

6. Çalışmayı Yapan Birimler

TAEK, Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi, Nükleer Teknikler Bölüm Başkanlığı- Gıda Birimi, Radyoaktivite ve Analitik Ölçüm Bölüm Başkanlığı-Analitik Ölçüm ve Analiz Birimi

7. Destekleyen veya Ortak Çalışılan Kuruluşlar

Türkiye Arı Yetiştiricileri Merkez Birliği

8. Özet

Gıdaların orijininin belirlenmesi, hem farklı coğrafik bölgelerde üretilen ürünlerin izlenebilirliğinin sağlanması ve gıda kalitesinin ortaya konmasında hem de ürünlerin güvenilirliği açısından önem taşımaktadır. İzlenebilirlik, gıda güvenliğinin sağlanabilmesinde vazgeçilmez esaslardan biri olduğu için gerek yasal düzenlemelerde gerekse gıda güvenliği ile ilgili standartlarda uygulanması istenmektedir. Bu çalışmada, özellikle ihracatta önemli bir yere sahip olan bal seçilmiş olup orijinini belirlemede izotopik tekniklerin kullanımı sağlanmıştır. Türkiye genelinde yapılan örneklendirme çalışması ile bir veri bankası oluşturulması hedeflenmiştir. Türkiye Arı Yetiştiricileri Merkez Birliği kanalı ile 7 ayrı bölgeden farklı birliklerden ve üreticilerden sağlanmış olan 198 adet bal örneğinde karbon izotop oranları araştırılmıştır. Bu araştırmada belirlenen 513Cbal değeri -27,96 %o ile -22,50 %o ve 513Cprotein değeri -27,58 %o ile -22,76 %o arasındadır. Örneklerde 513Cprotein ve 513Cbal farkı 1 'den küçük olduğundan dolayı bal örneklerinin saf olduğu sonucuna varılmıştır.

9. Anahtar Kelimeler

kararlı izotop oranı, gıda izlenebilirliği, bal, bal kalitesi

10. Gizlilik Derecesi

Tasnif Dışı

GİZLİLİK d e r e c e l e r i

TASNİF DIŞI (UNCLASSIFIED): İçerdiği konu itibarıyla, gizlilik dereceli bilgi taşımayan, ancak devlet hizmetiyle ilgili bilgileri içeren evrak, belge ve mesajlara verilen en düşük gizlilik derecesidir.

HİZMETE ÖZEL (RESTRICTED): İçerdiği konu itibarıyla, gizlilik dereceli konular dışında olan, ancak güvenlik işlemine ihtiyaç gösteren ve devlet hizmetine özel bilgileri içeren evrak, belge ve mesajlara verilen gizlilik derecesidir.

ÖZEL (CONFIDENTIAL): İçerdiği konu itibarıyla, izinsiz olarak açıklandığı takdirde, milli menfaatleri olumsuz yönde etkileyecek evrak, belge ve mesajlara verilen gizlilik derecesidir.

GİZLİ (SECRET): İzinsiz açıklandığı takdirde, milli güvenliği, milli prestij ve menfaatleri ciddi ve önemli bir şekilde zedeleyecek olan evrak, belge ve mesajlara verilen gizlilik derecesidir.

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 1. IRMS cihazının genel görünüşü...4

Şekil 2. Calvin-Benson (C3) Döngüsü... 5

Şekil 3. Hatch-Slack (C4) Döngüsü... 6

Şekil 4. Bal Depolama O dası... 12

Şekil 5. Bal örneklerinin Türkiye haritasında coğrafi dağılımı... 13

Şekil 6. Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi Kararlı İzotop Analizi Laboratuvarı...15

Şekil 7. Ham bal ve protein çökeltisine ait IRMS kromotogramı... 16

Şekil 8. Ham bal ve protein ekstraktlarına ait karbon izotop oranlarının dağılımı... 28

Şekil 9. Ham bal ve protein ekstraktlarına ait karbon izotop oranları farkının dağılımı...29