i
NANE (Mentha piperita L.) ve KEKİK (Thymus
vulgaris) BİTKİLERİNDEN ÜRETİLEN SUDA
ÇÖZÜNEBİLİR ÇAYIN ÖZELLİKLERİNİN
BELİRLENMESİ
Zeynep AKŞİT
Yüksek Lisans Tezi
Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı
Yard. Doç. Dr. Cemal KAYA
2013
ii
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
Y. LİSANS TEZİ
NANE (Mentha piperita L.) ve KEKİK (Thymus Vulgaris) BİTKİLERİNDEN
ÜRETİLEN SUDA ÇÖZÜNEBİLİR ÇAYIN ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
Zeynep AKŞİT
TOKAT
2013
i
ÖZET
Y. Lisans Tezi
NANE (Mentha piperita L.) VE KEKİK (Thymus vulgaris) BİTKİLERİNDEN
ÜRETİLEN SUDA ÇÖZÜNEBİLİR ÇAYIN ÖZELLİKLERİNİN
BELİRLENMESİ
Zeynep AKŞİT
Gaziosmanpaşa Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı
Danışman: Yrd. Doç. Dr. Cemal KAYA
Bitki çayları; içerdikleri antioksidan maddelerden dolayı dünyada ve ülkemizde oldukça
yaygın şekilde tüketilmektedir. Bitki çaylarının halk arasında tüketim şekli; sıcak suda
demleme şeklindedir. Bu çalışmada, halk arasında sıklıkla kullanılan nane (Mentha
piperita L.) ve kekik (Thymus vulgaris) bitkilerinin sulu ekstraktı, püskürtmeli kurutma
ve dondurarak kurutma teknikleri ile kurutularak suda çözünebilir çay tozları elde
edilmiş ve üretilen bu çay tozlarının bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri araştırılmıştır.
Suda çözünebilen bu bitkisel çay tozlarının antioksidan aktiviteleri FRAP ve TEAC
testleri ile karşılaştırılmıştır. Her iki teknikle elde edilen bitkisel çay tozlarının fenolik
madde içeriği HPLC ile aroma bileşenlerinin tayini ise GC-MS ile belirlenmiştir.
Sonuçlar klasik demleme yöntemi ile elde edilen konfüzyon ile karşılaştırılmıştır.
Naneden üretilen çayların toplam fenolik madde miktarı (klasik-dondurarak
kurutma-püskürtmeli kurutma) sırasıyla 12.01, 30.85, 34.24 mgGAE/100 mL çay, FRAP
aktiviteleri; 2936.73, 3774.64, 4323.66 µmolTE/100 mL çay ve TEAC aktiviteleri ise
2854.18, 3398.69 ve 4008.85 µmolTE/100 mL çay olarak bulunmuştur. Kekikten
üretilen çaylarda ise toplam fenolik madde miktarları 18.90, 30.85 ve 34.60
mgGAE/100 mL çay, FRAP aktiviteleri 1301.27, 1573.59 ve 1794.51, TEAC
aktiviteleri ise 3807.15, 3948.70 ve 3967.52 µmolTE/100 mL çay olarak bulunmuştur.
Kullanılan nane örneğinin baskın fenolik maddesi olan rosmarinik asitin miktarı sırası
ile 5.73, 15.17 ve 15.58 mg/100 mL çay olarak belirlenmiştir. Ancak, kurutma sırasında
ısıl işlem uygulanan püskürtmeli kurutma tekniği ile elde edilen bitkisel çay tozlarında
aroma bileşenlerinin azaldığı belirlenmiştir. Sonuç olarak; iki farklı yöntemle elde
edilen bitkisel çay tozlarının fenolik madde bakımından zengin ancak aroma
bileşenlerince fakir olduğu tespit edilmiştir.
2013, 41 sayfa
Anahtar Kelimeler: Nane, Kekik, Püskürtmeli kurutucu, Dondurarak kurutma,
Antioksidan aktivite, Suda çözünebilir çay
ii
ABSTRACT
M.Sc. Thesis
DETERMINATION PROPERTIES OF INSTANT TEA PROCESSED FROM
MINT (Mentha piperita L.) AND THYME (Thymus vulgaris)
Zeynep AKŞİT
Gaziosmanpaşa University
Graduate School of Natural and Applied Sciences
Department of Food Engineering
Supervisor: Asst. Prof. Dr. Cemal KAYA
Herbal teas are widely consumed in the world and our country due to their antioxidant
constituents. Herbal tea consumption is generally in the form of hot water brewing. In
this study, an alternative and more useful instant tea is produced. Aqueous extract of
commonly used peppermint (Mentha piperita L.) and thyme (Thymus vulgaris) was
dried by using spray drying and freeze drying techniques. Some physical and chemical
properties of obtained instant tea powders were investigated. The antioxidant activity of
instant tea powders were evaluated with FRAP and TEAC tests. Phenolic content of
herbal tea powders obtained from both techniques was determined by HPLC and the
flavor compounds were determined by GC-MS. The results were compared with
conventional brewing method. Total phenolic content of produced powder tea from
mint (traditional-freeze dried-spray dried) as follows; 12.01, 30.85, 34.24 mgGAE/100
mL tea. FRAP activities were found 2936.73, 3774.64, 4323.66 µmolTE/100 mL and
TEAC activities were found 2854.18, 3398.69, 4008.85 µmolTE/100 mL tea
respectively. Total phenolic content of produced powder tea from thyme was 18.90,
30.85 and 34.60 mgGAE/100 mL tea, FRAP activities were found 1301.27, 1573.59
and 1794.51, TEAC activities were found 3807.15, 3948.70, 3967.52 µmolTE/100 mL
tea respectively. The amount rosmarinic acid (major phenolic of mint) determined 5.73,
15.17 and 15.58 mg/100 mL tea respectively. According to the analysis results; herbal
tea obtained by traditional method had less phenolic compounds than spray dried and
freeze dried teas. However, spray dried herbal tea powders had less flavoring agents
because of heat application during drying. As a result, instant tea produced by two
different methods was rich in phenolic content but poor in flavoring agents
2013, 41 pages
Keywords: Mentha, Thyme, Spray dryer, Lyophilization, Instant tea, Antioxidant
activity
iii
ÖNSÖZ
Tez çalışmam boyunca, bilgi ve tecrübelerini aktaran, birçok konuda yardımlarını
esirgemeyen değerli danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Cemal KAYA’ya
Antioksidan aktivite çalışmalarında hem bilgi birikimini hem de laboratuvar
çalışmasında yardımlarını esirgemeyen Prof. Dr. Mahfuz ELMASTAŞ’a
Bitki materyalinin seçilmesi, yetiştirilmesi ve toplanması sırasında yaptığı katkılarından
dolayı sayın Prof. Dr. İsa TELCİ’ye,
Tez çalışması süresince her zaman yanımda olan, düşüncelerini ve deneyimlerini
paylaşan ve yol gösterici olan eşim Uzman Hüseyin AKŞİT’e ve Uzman Nusret
GENÇ’e,
Bana her zaman destek olan aileme teşekkürü bir borç bilirim.
Zeynep AKŞİT
2013
iv
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET ... i
ABSTRACT ... ii
ÖNSÖZ ... iii
İÇİNDEKİLER ... iv
ŞEKİLLER DİZİNİ ... vi
ÇİZELGELER DİZİNİ ... vii
SİMGE VE KISALTMALAR DİZİNİ ... viii
1. GİRİŞ ... 1
2. KAYNAK ÖZETLERİ ... 3
2.1. Nane Bitkisi ... 3
2.2. Kekik Bitkisi ... 3
2.3. Bitkisel Çayların Kullanımı ... 4
2.4. Suda Çözünebilir Bitkisel Çay Üretim Teknikleri ... 5
2.4. 1. Püskürterek Kurutma Tekniği ... 5
2.4.2. Dondurarak Kurutma Tekniği ... 8
2.5. Bitkisel Çay Tozlarının Uçucu Bileşenlerinin GC ile Analizi ... 10
2.6. Fenolik Maddelerin HPLC ile Analizi ... 12
2.7. Suda Çözünebilir Çay ile İlgili Çalışmalar ... 14
3. MATERYAL ve YÖNTEM ... 15
3.1. Bitkisel Materyal ... 15
3.2. Suda Çözünebilir Çay üretimi ... 15
3.2.1. Klasik Demleme ile Bitkisel Çayın Hazırlanması ... 15
3.2.2. Püskürtmeli Kurutucu Örneklerin Hazırlanması ... 15
3.2.3. Liyofilize Örneklerin Hazırlanması ... 16
3.3. Suda Çözünebilir Çayın Özellikleri ... 16
3.3.1. Verimin Hesaplanması (%) ... 16
3.3.2. Renk Tayini ... 17
3.3.3. Suda çözünebilirlik Tayini ... 17
3.3.4. Nem Tayini ... 17
3.3.5. Toplam Fenolik Madde İçeriği ... 17
3.3.6. Antioksidan Aktivite Tayini ... 18
3.3.6.1. FRAP Testi ... 19
v
3.3.7. Suda Çözünebilir Çayın Fenolik Madde Kompozisyonunun Belirlenmesi ... 20
3.3.8. Suda Çözünebilir Çayın Aroma İçeriğinin Belirlenmesi ... 22
3.3.9. Şeker Tayini ... 23
3.3.10. Duyusal Analizler ... 24
4. İstatistiksel Analizler ... 25
4. BULGULAR VE TARTIŞMA ... 26
4.1. Üretilen Nane Çayların Fiziksel Özellikleri ... 26
4.2. Üretilen Kekik Çayların Fiziksel Özellikleri ... 27
4.3. Üretilen Nane Çaylarının Kimyasal Özellikleri ... 29
4.4. Üretilen Kekik Çaylarının Kimyasal Özellikleri ... 30
4.5. Üretilen Çayların HPLC ile Belirlenen Fenolik Madde Kompozisyonunu ... 31
4. 6. Farklı Tekniklerle Üretilen Çözünür Bitki Çaylarında Aroma Bileşenleri ... 33
4.6.1. Kekik Çaylarında Belirlenen Aroma Bileşenleri ... 33
4.6.2. Nane Çaylarında Belirlenen Aroma Bileşenleri ... 34
4.7. Üretilen Bitki Çayı Tozlarının Duyusal Olarak Değerlendirme Sonuçları ... 35
5. SONUÇ ... 36
vi
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil 2. 1. Piyasadaki mevcut bazı bitkisel çay hazırlama aletleri ... 4
Şekil 2. 2. Püskürtmeli kurutma cihazları ... 6
Şekil 2. 3. Dondurarak vakum altında kurutma cihazları ... 9
Şekil 2. 4. Head-space örnekleme sistemli GC-MS cihazı ... 11
Şekil 2. 5. HPLC sistemi ... 13
Şekil 3. 1. Toplam fenolik madde tayininde kullanılan gallik asit kalibrasyon grafiği .. 18
Şekil 3. 2. FRAP testinde kullanılan kalibrasyon grafiği ... 19
Şekil 3. 3. TEAC testinde kullanılan kalibrasyon grafiği ... 20
Şekil 3. 4. Standartların 50, 25 ve 10 ppm’lik derişimlerinin kromatogramları ... 22
Şekil 3. 5. Toplam şeker analizinde kullanılan kalibrasyon grafiği ... 24
Şekil 4. 1. Naneden ekstrakte edilen bileşenlerin HPLC kromatogramı ... 32
Şekil 4. 2. Kekik ürünlerindeki aroma bileşenlerinin GC-MS kromatogramı ... 33
vii
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge 3. 1. Fenolik standartların doğru denklemleri ve R
2değerleri ... 21
Çizelge 4. 1. Nane çaylarının fiziksel özellikleri ... 26
Çizelge 4. 2. Kekik çaylarının fiziksel özellikleri ... 28
Çizelge 4. 3. Nane çaylarının kimyasal özellikleri ... 29
Çizelge 4. 4. Farklı yöntemlerle üretilen kekik çaylarının kimyasal özellikleri ... 30
viii
SİMGE VE KISALTMALAR DİZİNİ
Simge
Açıklama
μL
Mikrolitre
°C
Santigrad Derece
% Yüzde
β
Beta
Kısaltma
Açıklama
M.Ö
Milattan Önce
kg
Kilogram
g
Gram
mg
Milligram
ABTS
2,2'-azino-bis(3-etilbenzotiazolin-6-sülfonik asid)
PTFE
Politetrafloroetilen
TPTZ
Tripiridil Triazin
nm
Nanometre
ppm
Milyonda Bir Kısım
GC-MS
Gaz Kromatografisi- Kütle Spektrometresi
HPLC Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi
FID
Alev İyonlaşma Dedektörü
ECD
Elektron Yakalama Dedektörü
TCD
Isısal İletkenlik Dedektörü
TCA
Trikloro Asetik Asit
TFA
Trifloro Asetik Asit
FRAP
Demir İndirgeme Antioksidan Gücü
TEAC
Trolox Eşdeğeri Antioksidan Kapasitesi
GAE
Gallik Asit Eşdeğeri
GE
Glukoz Eşdeğeri
1. GĐRĐŞ
Dünyada milyonlarca insan tarafından her gün zevkle tüketilen, güvenilir, popüler, hoş,
ekonomik, toplumda yer edinmiş bir içecek olan çay (Luczaj ve Skrzydlewska, 2005)
sudan sonra en çok tüketilen ikinci içecektir (Khan ve Mukhtar, 2007).
Çayın insanlık tarihine girişi hakkında farklı rivayetler vardır. Bir rivayete göre çayın
tarihçesi M.Ö. 2737'de, Çin Đmparatoru Shen Nung’un içme suyuna kaza ile bir ağacın
yaprağı düşüp infüzyon olmasıyla başlar (Nair, 2010).
Çinlilerin çayı kullanmaya başlaması 5 000 yıl öncesine kadar dayanmaktadır.
Avrupa’ya ise çay 17.yy başlarında Hollandalı ve Portekizli tüccarlar tarafından
götürülmüştür. Ancak Avrupa çayı uzun yıllar pek fazla benimsememiştir. Đngilizler çay
alışkanlığını ancak 18.yy da edinmeye başlamıştır. Avrupa zamanla çayı
aromalandırmayı ve bitki türlerini de kullanmayı öğrenmiştir. Türklerin çayla tanışması
ise 1800’lü yılların sonlarına doğru olur (Anonim, 2013).
Çay tahmini olarak dünya çapında her gün 3,5 milyar bardak tüketilmektedir (Nair,
2010). Çay tüketimi ülkeler arasında farklılık göstermektedir. Kuzey Đrlanda’da çay
tüketimi; kişi başına yıllık 3,16 kg, Đngiltere’de 2,53 kg, Türkiye’de 2,25 kg
düzeyindedir (Trevisanato ve Kim, 2000).
Bitki çaylarının insan sağlığına faydalı ve kronik hastalık riskini azaltmaya yardımcı
olan biyolojik özellikler ve aktif fitokimyasallar içerdiği yaygın olarak bilinmektedir
(Craig, 1999). Bitkisel çayların karotenoidler, selenyum, çinko, polifenoller doğal
antioksidanlar ve fitokimyasallar içerdiği rapor edilmiştir (Atoui ve ark., 2005). Çeşitli
çalışmalarda bitki ekstraktlarının antikanserojen, antiaterojenik, antioksidan ve
antimikrobiyal özellikleri sayesinde bazı hastalıklar üzerine olumlu etki gösterdiği rapor
edilmiştir (Si ve ark., 2006).
Antioksidanlar ve antiradikaller kanser, diyabet, artrit, ateroskleroz, beyin işlev
bozukluğu ve bağışıklık yetmezliği gibi birçok hastalıkla ilişkilendirilen oksidatif hasarı
önlemeye yardımcı olurlar. Bunlara bağlı olarak insan vücudunu serbest radikallerin
saldırısından korumak ve kronik hastalıkların ilerlemesini önlemek için bitkilerdeki
doğal antioksidanlar önem kazanmıştır (Jayasekera ve ark., 2011). Bitkisel karışımlar ve
çaylar insan diyetinde antioksidan gereksiniminin iyi bir tamamlayıcısı olarak alınabilir
(Alarcón ve ark., 2008).
Bitkiler genellikle kurutulmuş bitki yapraklarının, çiçeklerinin, meyvelerinin veya
köklerinin ılık ya da sıcak suda demlenerek çay formuna getirilmesi ile tüketilirler
(Aoshima ve ark., 2007). Geleneksel yöntemde demleme süresinin kısa olmasından
dolayı bitkinin içerdiği biyolojik aktif moleküllerin bir kısmının deme geçmemesi
olasıdır. Suda az çözünen moleküllerin de bitki örneklerinden alınabilmesi için
demleme süresinin uzatılması gerekebilir. Bu durumda da içilecek demin sıcaklığı
düşmekte ve içimden alınacak keyif azalmaktadır. Çaydan daha fazla biyolojik aktif
molekülün alınabilmesi ve bu durumun önlenmesi için kaynatma işleminin uygulanması
gerekebilir (Nadeem ve ark., 2011).
Bu çalışmada nane ve kekik bitkilerinden klasik demleme ve kaynatma yöntemi
uygulanarak elde edilen ekstraktların püskürtmeli kurutma ve dondurarak kurutma
(liyofilizasyon) teknikleri kullanılarak üretilen suda çözünebilir bitkisel çay tozlarının
bazı önemli özellikleri belirlenmiştir.
2. KAYNAK ÖZETLERĐ
Çalışmada kullanılan nane ve kekik bitkileri biyoaktif moleküller bakımından zengin
tıbbi aromatik bitkilerden olup, ülkemizde tarımı ve ticareti yaygın olarak yapılmaktadır
(Shalini ve ark., 2008).
2.1. Nane Bitkisi
Nane, çok eski bir kültür bitkisidir ve tıbbi bitkiler arasına girmiştir. Mentha türleri;
ilkçağlardan beri birçok uygarlıkta kullanılmasının yanında, Osmanlı ve Türk tıbbında
da çok fazla kullanılan bir baharat türü olup her türlü hastalığın tedavisi için başvurulan
bitkilerdendir. Nane, Türk kültüründe; şerbetlere aroma, yemeklerde ve çorbalarda
baharat; nezle ve soğuk algınlığı gibi bazı rahatsızlıklarda da ilaç olarak kullanılmıştır
(Demirezer, 2007).
Nane türleri, uçucu yağların yanında; hesperidin, eriositrin, narirutin, linearin, retusin ve
rosmarinik asit gibi bazı biyolojik aktif molekülleri de içermektedir (Didier ve
Pasquiert, 1994). Literatürde; bu moleküllerin anti enflamatuar (iltihap önleyici ) (Shen
ve ark., 2011), kardioprotektif-kalp koruyucu etkileri (Trivedi ve ark., 2011),
antioksidan ve antibakteriyel (Lin ve ark., 2011) gibi biyolojik aktiviteleri
değerlendirilmiştir.
2.2. Kekik Bitkisi
Ülkemizde; kekik adı ile bilinen Thymus ve Origanum; türlerinin önemli bir uçucu yağ
bitkisi olması ve Türkiye’nin dünya kekik ihtiyacının büyük bir bölümünü karşılaması;
ülke ekonomisi açısından bu bitkinin değerini arttırmıştır (Bayram ve ark., 2010). Bu
öneminden dolayı kekik, bilim adamları için önemli araştırmalara konu olmuştur ve bu
konu ile ilgili birçok araştırma yapılmış ve yapılmaya devam edilmektedir.
Kekik çok yıllık bir Akdeniz bitkisidir. Uçucu ve kokulu bileşiklere sahiptir. En önemli
uçucu yağ bileşikleri timol ve karvakroldur. Ayrıca sineol, simol, linelol, borneol gibi
bileşikleri de içerir. Kaynatılması ile elde edilen sıvı ile gargara yapılmasının diş
ağrılarına iyi geldiğine inanılmaktadır. Çiçekli dallarından su buhar distilasyonu ile elde
edilen uçucu yağı antiseptik amaçlı kullanılmaktadır (Gürsoy ve Gürsoy, 2004).
Kekik en çok baharat olarak kullanılmaktadır. Ayrıca bitkinin toprak üstü kısımları
bağırsak rahatsızlıklarının, koroner hastalıkların tedavisinde, astım ve soğuk
algınlıklarında, romatizma, mafsal, baş ve diş ağrılarında, böcek sokmalarında,
antiseptik olarak (Baytop, 1999) ve gıdaların muhafazasında (doğal antioksidan olarak)
kullanılabilmektedir.
2.3. Bitkisel Çayların Kullanımı
Halk arasında nane, kekik ve benzeri diğer tıbbi aromatik bitkilerin insan sağlığına
sağlayacağı faydalarından yararlanabilmek için bu bitkiler baharat olarak tüketiminin
yanı sıra çay şeklinde de kullanılmaktadır. Bitki çaylarının halk arasındaki tüketim şekli
demleme yöntemidir. Bu yöntemde bitki örneği (yaklaşık 2g, ticari olarak mevcut poşet
çay şeklinde) kaynatılmış suda (yaklaşık 100-140 mL) 5-10 dakika arasında bekletilir ve
bitki ortamdan alınarak kalan dem içilir (Nadeem ve ark., 2011). Ancak bu yöntem çok
pratik değildir. Her ne kadar da bitkisel çay demleme aparatları (Şekil 2.1) gibi aletlerin
üretimi yapılmış olsa da; demleme yöntemi nispeten uğraştırıcı bir yöntemdir.
Şekil 2. 1. Piyasadaki mevcut bazı bitkisel çay hazırlama aletleri
Klasik yöntemlerle demlenip tüketilen bitkisel çayların ekstraksiyon süreleri genelde
kısadır (5-10 dakika). Ancak bu süre bitki örneğindeki biyoaktif maddelerin deme
geçmesi için yeterli bir süre değildir.
Kullanılan bitki örneğine bağlı olarak, aromatik bitkiler kullanılarak demlenip tüketilen
çayların kendine has hoş ve güzel kokuları bitkisel çaylardan alınan keyfi arttırmaktadır.
Bu hoş kokular genelde bitkilerin içerdikleri uçucu yağlardan kaynaklanmaktadır.
Uçucu yağlar, bitklerin karakteristik kokulara sahip olmalarının sağlamanın yanında
bazı biyolojik aktivitlere de sahiptirler. Bitkilerden hazırlanan çayların hoş kokuları
çayın içim zevkini arttırmasının yanı sıra biyolojik olarak aktif bileşenlerin de
alınmasını sağlamaktadır. Klasik demleme tekniğinin en büyük avantajı bu uçucu aroma
bileşenlerinin korunmasıdır. Demleme süresi uzatıldıkça, aroma bileşenleri sahip
oldukları düşük kaynama noktalarından dolayı ortamdan uzaklaşır. Ancak değişik
biyolojik aktivitelere sahip yüksek kaynama noktalı bileşenlerin deme daha fazla geçme
olasılığı artar (Berte ve ark., 2011).
2.4. Suda Çözünebilir Bitkisel Çay Üretim Teknikleri
Suda çözünebilir bitkisel çay tozları, klasik demleme veya sallama çaylara kıyasla
tüketiciye kullanım kolaylığı sağlar. Bu çayların klasik demleme tekniği ile elde edilen
demlerden daha fazla biyoaktif molekül içermesi, üretim sırasında kullanılan
ekstraksiyon tekniğine ve kurutma yöntemine bağlıdır. Bitkilerden elde edilen demlerin
suyunun uzaklaştırılması ile elde edilen kuru ve toz halinde içime hazır çay üretiminde
yaygın olarak kullanılan teknikler; dondurarak kurutma ve püskürterek kurutma olarak
sıralanabilir.
2.4. 1. Püskürterek Kurutma Tekniği
Püskürterek kurutma sıvı gıdalardan toz elde etmek için kullanılan güvenilir ve yaygın
olarak kullanılan bir tekniktir (Loksuwan, 2007). Püskürtmeli kurutma gıda
endüstrisinde su içeriğini ve su aktivitesini düşürerek üründe mikrobiyolojik stabilite
sağladığı, kimyasal ve biyolojik degradasyonları önlediği, depolama-taşıma maliyetini
düşürdüğü ve ürüne suda çözünebilirlik gibi spesifik özellikler kazandırdığı için
kullanılmaktadır (Tang ve ark., 2011).
Püskürtmeli kurutucular, kurutma işleminin gerçekleştiği uygulama çemberinden
geçirilen sıcak havanın etkisiyle sulu örneklerin kurutulmasında kullanılan cihazlardır.
Bu cihazlarda sıvı örnek bir püskürtücü ile içinden sürekli sıcak hava geçirilen
kazanların içine uygun püskürtme aparatları ile mikro boyutta (10-500 µm) tanecikler
halinde püskürtülür. Sıcak hava ile temas eden su partikülleri hızlı şekilde buharlaşarak
hava akımı sayesinde ortamdan uzaklaşır. Böylelikle ürün suyu tamamen
uzaklaştırılarak kurutulmuş olur. Eğer kurutulacak materyal etanol gibi yanıcı organik
çözücüler ise sıcak hava yerine azot gazı kullanılabilir.
Püskürtmeli kurutucu cihazlarında; sıvı haldeki örnek bir pompa sayesinde cihazın üst
kısmında bulunan püskürtücüye aktarılır. Püskürtücüde mikro boyutlara kadar düşen
damlacıklar haline gelen örnek direkt olarak sıcak hava ( >150°C) içine püskürtülür.
Burada sıcaklığın etkisiyle suyunu kaybeden örnek toz halinde cihazın alt kısmındaki
toplama bölümünden alınır. Ürün uygun şekilde paketlenerek depolanır. Genelde
toplanan ürünün partikül boyutları 100-300 µm boyutlarındadır. Nem içeriği ise oldukça
düşüktür. Püskürtmeli kurutucu cihazları Şekil 2.3’te verilmiştir.
Püskürtmeli kurutucular gıda endüstrisinde geniş kullanım alanına sahiptir. En yaygın
kullanım alanları ise süt tozu eldesi, suda çözünebilir çay ve kahve üretimidir. Bu
çalışmada; püskürtmeli kurutucu nane ve kekik çay tozlarının üretiminde kullanılmıştır.
Berte ve ark., (2011) püskürtmeli kurutucu ile ürettikleri toz Paraguay çayında kimyasal
kompozisyon, polifenol içeriği ve antioksidan aktivite tayinleri yapmış ve araştırılan
bileşenlerin püskürtmeli kurutma ve öğütme işlemlerinden oldukça etkilendiklerini
belirlemişlerdir. Püskürtmeli kurutmanın bitki yapraklarında karbonhidrat, nem, toplam
kül ve enerji içeriklerinde artışa neden olduğu görülmüştür. Bitki ekstraktı tozu daha
fazla kül içeridiğinden daha yüksek mineral içeriğe sahip olduğunu saptamışlardır.
Paraguay çayı bitkisinin yapraklarının ekstraksiyon ve püskürterek kurutma işlemi
sonrası fenolik madde kompozisyonunda artış belirleyen araştırmacılar; bu kurutma
yönteminin gıda ve ilaç sanayisi için daha iyi teknolojik karakter sağladığı sonucuna
varmışlardır.
Bir başka çalışmada püskürtmeli kurutma işlemi ile yeşil çaydan kafeinsizleştirilmiş ve
yüksek kafeinli çay üretilmiştir. Ayrıca bu çalışmada püskürtmeli kurutucuda kuru
havanın giriş ve çıkış sıcaklığı optimizasyonu da çalışılmıştır. Kurutucuya hava giriş
sıcaklığı 170°C, 180°C, 190°C, 200°C, 210°C ve 220°C olmak üzere 6 farklı sıcaklık
çalışılmış çıkış sıcaklığı için ise 70°C, 80°C, 90°C, 100°C, 110°C, ve 115°C
denenmiştir. Analizi yapılan kategorilerde, en iyi sonuçları giriş sıcaklığı için 180°C
çıkış sıcaklığı için ise 115°C de elde etmişlerdir (Vuong ve ark., 2013).
Aynı araştırmacılar başka bir çalışmada normalde çay yapımında kullanılmayan daha
yaşlı yeşil çay yapraklarından kafeinsiz ve kafeinli çay üretimi çalışmış, toz hale
getirmek için püskürterek kurutma ve dondurarak kurutma tekniklerini denemişlerdir.
Püskürtmeli kurutma ve dondurarak kurutma yöntemleri ile elde edilen çay tozu
verimini ve kateşin geri kazanımını analiz etmişlerdir. Dondurarak kurutma verimini
%100, püskürtmeli kurutma verimini ise % 75-80 aralığında bulmuşlardır. Ayrıca
kafeinsiz ve kafeinli çayların verimlerinin birbirine çok yakın olduğunu tespit etmişler
ve kafeinsizleştirme işleminin toz eldesi verimini etkilemediği sonucuna varmışlardır.
(Vuong ve ark., 2012).
Bir başka çalışmada Nadeem ve ark., (2011) püskürtmeli kurutma yöntemiyle dağ çayı
tozu elde etmiş ve ürünün bazı fizikokimyasal özelliklerini araştırmıştırlardır. Çay
üretiminde; BCD ( β-cyclodekstrin), MD19 (maltodekstrin), MD12 (glucidex) ve Arap
zamkı olmak üzere 4 ayrı taşıyıcı ajan kullanılmıştır. Püskürtmeli kurutma işleminde ise
3 farklı giriş sıcaklığı denemişlerdir. Ürün verimi giren hava sıcaklığı ve taşıyıcı
konsantrasyonundan önemli ölçüde etkilenmiştir. Giren hava sıcaklığı 145°C den
165°C e çıkarıldığında ürün verimi % 13 oranında azalmıştır, nedeni ise çıkan hava
sıcaklığını sabit tutmak için artan besleme hızıdır. Ayrıca taşıyıcı ajan konsantrasyonu
3g/100g dan 5g/100g a çıkarılınca ürün verimi % 36 artmıştır. Bu artış kurutucuya giren
ekstraktda daha yüksek kuru madde içeriğiyle ilişkilendirilebileciğini belirtmişlerdir.
Tozların nem içeriği hedeflenen aralıkta bulunmuştur ( <5g/100g). Çıkan hava sıcaklığı
sabit tutulduğundan giren hava sıcaklığının ürünler üzerinde önemli etkisi
gözlenmemiştir. Taşıyıcı ajanların 3g/100g miktarında eklenmesi nem içeriğini % 43
düşürmüştür, buna hidrokolloid taşıyıcıların su tutma kapasitesinin artması neden
olabileceği düşünülmüştür. Daha fazla miktarda taşıyıcı ajan eklenmesi ise (5 g/100g)
nem içeriğinde % 13 düşüşe neden olmuş, bu sonuç artan kuru madde ile
ilişkilendirilmiştir. Yüksek hava giriş sıcaklığı örneklerin su aktivitesini % 15
düşürdüğü ancak taşıyıcı ajan eklenmesinin %17 arttırdığı gözlenmiştir. Ürünlerin
çözünürlüğü çoğunlukla 98,5 ile 99,5 arasında bulunmuştur. Taşıyıcı maddelerin
konsantrasyonu arttırıldıkça çözünürlüğün de arttığı saptanmıştır. Arada büyük fark
olmamakla beraber nişasta türevi olan taşıyı ajanlar arap zamkından daha yüksek
çözünürlük göstermiştir.
2.4.2. Dondurarak Kurutma Tekniği (Liyofilizasyon)
Dondurarak vakum altında kurutma işlemi (liyofilizasyon); bozulabilecek materyallerin
suyunu uzaklaştırmak ve taşınmasını kolaylaştırmak amacı ile uygulanan bir işlemdir.
Bu işlem için su içeren materyal öncelikle dondurulur. Dondurulan materyaldeki su
yüksek vakum altında su; direkt katı halden gaz haline (süblimleşme) geçirilerek
ortamdan uzaklaştırılır. Elde edilen ürünün nem içeriği düşük olduğundan, ürün; uzun
süre saklanabilir ve taşıma, depolama gibi işlemler boyunca daha stabil olur. Ürünün
ortamdan tekrar nem kapmaması için uygun şekilde paketlenmesi gerekir. Uygun
şekilde paketlenen ürün tekrar dondurmaya gerek kalmadan oda şartlarında saklanabilir.
Şekil 2. 3. Dondurarak vakum altında kurutma cihazları
Dondurulduktan sonra vakum altında kurutma tekniği, yüksek sıcaklıklara duyarlı
maddelerin kurutulmasında oldukça kullanışlı bir tekniktir. Şekil 2.2’de endüstriyel
boyutlarda (solda) ve laboratuar boyutlarında kurutucular verilmiştir.
Lin ve ark., (2012) yaptıkları bir çalışmada Çin de yaygın kullanılan R. Serra bitkisine
iki ayrı metodla (sıcak su ve buhar) haşlama uygulayarak peroksidaz ve
polifenoloksidaz enzimlerinin inaktivasyon kinetiğini araştırmış ve kurutma
tekniklerinin fenolik madde içeriğine etkisini gözlemlemişlerdir. Elde ettikleri sonuçlara
göre sadece dondurarak kurutma yöntemi uygulanan örnekler başlangıçtaki kalitelerini
korumuştur. Güneşte kurutma ve hava ile kurutma yöntemlerinin fenolik madde
içeriğinde büyük kayıplara neden olduğu gözlemlemişlerdir.
Jo ve ark. (2003) yaptıkları bir çalışmada çiğ ve pişmiş domuz eti köftelerine
radyasyonlanmış ve dondururarak kurutulmuş yeşil çay ekstratı tozunun eklenmesinin
sonuçlarını araştırmışlardır. Kontrol grubunu (A) katkısız domuz eti köfteleri
oluşturmuştur. Radyasyon işlemi uygulamadan sadece dondururarak kurutma işlemi
uygulanmış ekstrakt tozu eklenen köftelerin (B) ve radyasyonlama sonrasında
dondurarak kurutma uygulanan ekstrakt tozu eklenen köftelerin (C) fonksiyonel ve
duyusal özellikleri araştırmışlardır. A ve B örnekleri arasında önemli farklılar tespit
etmemişler ve bu örneklerin kontrol grubu örneklerinden daha düşük lipid oksidasyonu
ve daha yüksek radikal yakalama özelliklerine sahip olduğunu gözlemlemişlerdir.
Sonuç olarak hem radyasyonlanmış hem de radyasyon işlemi uygulanmamış
dondurularak kurutulmuş ekstrakt tozunun domuz eti köfteleri üzerine faydalı
biyokimyasal özellikler sağladığını düşünmüşlerdir.
Chan ve ark. (2009) farklı kurutma yöntemlerinin zencefil yapraklarının ve çayının
antioksidan özellikleri üzerine etkisini araştırmışlardır. Çalışmada 3 ısısal (mikrodalga,
fırın ve güneş kurutma) ve 2 ısısal olmayan (hava ve dondurarak) olmak üzere toplam 5
farklı kurutma yöntemi uygulanmıştır. Sonuçlarda bütün ısısal kurutma yöntemlerinde
toplam fenolik madde miktarı ve antioksidan kapasitesi önemli miktarda azalmış, ısısal
olmayan yöntemlerden hava ile kurutmada önemli kayıplar belirlemiş, dondurarak
kurutma yönteminde ise toplam fenolik madde miktarı ve antioksidan kapasitede önemli
kazançlar sağlamışlardır. Dondurarak kurutma uygulanan yaprakların dayanıklılığını
test etmek için yapılan deneyde ise örnekler, kontrol grubu ile beraber laboratuar
sıcaklığında açıkta (25-30°C) bir hafta bekletilmiştir. Depolama sonrası kontrol grubu;
toplam fenolik madde, antioksidan kapasite ve demir indirgeme yeteneği sırasıyla 23%,
15% ve 21% oranında azalma göstermiştir. Dondurarak kurutmada ise bu oranlar
sırasıyla 7%, 2% ve 5% olarak belirlenmiştir.
2.5. Bitkisel Çay Tozlarının Uçucu Bileşenlerinin GC ile Analizi
Üretilen çay tozlarının aroma bileşenleri içeriği elde edilen ürünün içim zevkini arttıran
bir olgudur. Üretim sırasında uygulanan ısıl işlemlerden dolayı bu uçucu bileşenlerde
bir kayıp söz konusudur. Bu kaybın belirlenmesi gaz kromatografisi (GC) analizleri ile
mümkün olmaktadır.
Gaz kromatografisi bir çok alanda, uçucu ya da uçucu hale getirilebilen maddelerin
kalitatif ve kantitatif analizlerinde kullanılan bir cihazdır. Analiz edilecek madde uygun
bir çözücüde çözülerek sıvı olarak analiz edilebildiği gibi head-space örnekleme aparatı
gibi ek örnekleyicilerle katı örneklerin uçucu bileşenlerinin analizi mümkün olmaktadır.
Gaz kromatografisinde sıvı örnekler, 250-300°C sıcaklıklardaki enjeksiyon bloğunda
direkt olarak gaz haline getirilir. Burada gaz haline geçen analit uygun kapiler ya da
dolgulu kolonlarda inert bir taşıyıcı gaz ile kolon içinde sürüklenerek ayrılır ve
detektöre (FID, MS, ECD ve TCD gibi) ulaşır. Detektörde gözlenen sinyaller değişik
bilgisayar yazılımları ile işlenerek kalitatif ve kantitatif analizler yapılır. Katı örneklerde
ise örneğin gaz haline getirilmesi dış örnekleyicilerde yapılır. En yaygın kullanılan dış
örnekleme ünitesi head-space’dir. Katı haldeki örnek direkt olarak head-space
aparatının fırınında analiz edilecek maddeleri gaz haline getirebilecek bir sıcaklıkta
ısıtılır ve burada gaz haline getirilmiş analitler bir transfer hattı kullanılarak GC’nin
enjeksiyon bloğuna aktarılır. Şekil 2.4’de çalışmada kullanılan GC-MS cihazı
verilmiştir.
Şekil 2. 2. Head-space örnekleme sistemli GC-MS cihazı
Literatürde, yeşil çay tozlarının aroma bileşenlerinin analizinde pratik bir uyguluma
olarak önerilen head-space GC kombinasyonu; Rize’de üretilen çay filizlerinden elde
edilen yeşil çay tozundaki aroma bileşenlerini belirlemek için yapılan bir çalışmada
kullanılmış ve bu teknikle 21 uçucu bileşen belirlenmiştir (Tontul ve ark., 2013).
Benzer uygulamalar, bazı tablet haline getirilmiş bitkisel çay veya bitkisel droglarda
organik çözücü (metanol, etanol ve izopropil alkol) kalıntılarının tespiti için
kullanılmaktadır. Hindistan’da piyasada satılan bitkisel formülasyonların içerdiği
metanol etanol ve izopropil alkol içeriği head-space örnekleme ile GC kullanılarak
analiz edilmiş ve çalışmada kullanılan 17 bitkisel kaynaklı drogda 0-563 ppm aralığında
metanol kalıntısına, 0-28 ppm aralığında izopropil alkol kalıntısına rastlanmıştır
(Puranik ve ark., 2009).
2.6. Fenolik Maddelerin HPLC ile Analizi
Modern HPLC sistemleri istenilen akış hızında (0.1-5mL/dakika) hareketli fazı
izokratik ya da gradiyent şeklinde sabit bir akış hızı ile pompalayabilen bir pompadan,
maddeleri yüksek ayırma kapasitesine sahip kolondan ve ayrılan maddeleri tayin
edebilecek bir detektörden oluşur.
HPLC sistemleri, genelde termal olarak kararlı olan ve GC ile analizi mümkün olmayan
maddelerin analizlerinde kullanılmaktadır. Yüksek kaynama noktalı, birbirine yakın
özelliklerdeki
polar
maddelerin
ayrımı
kolaylıkla
HPLC
sistemlerinde
yapılabilmektedir. Uygun detektör seçimi ya da enjeksiyon öncesi türevlendirme
işlemleri ile neredeyse bütün termal kararlı maddelerin ayrımı ve ayrılan her maddenin
de hem kalitatif hem de kantitatif analizi yapılabilir.
HPLC sistemlerinde kullanılan, uzunlukları 100-300 mm, çapı ise 20-60 mm arasında
değişen tanecik büyüklüğü 5 µm boyutunda olan çelik kolonlar ticari olarak mevcuttur.
En yaygın olarak ters faz (apolar dolgu maddeli) ve normal faz ( polar dolgu maddeli)
kolonlar kullanılır. Hareketli faz olarak da ters faz kolonlar için genelde değişik mobil
faz düzenleyicilerle birlikte (TCA, TFA, Asetik Asit, Sülfürik asit vb.) su ve asetonitril
normal faz kolonlar için metanol, diklormetan vb. çözücüler kullanılır. Şekil 2.5’de
çalışmada kullanılan HPLC sistemi verilmiştir.
Şekil 2. 3. HPLC sistemi
Tuncel ve Yılmaz (2010) yaptıkları bir çalışmada; Kaz Dağları’ndan toplanan Mentha
spicata ve dokuz farklı bitkinin fenolik asit kompozisyonlarını (gallik, protokateşuik,
p-hidroksibenzoik, vanilik, kafeik, klorojenik, sirinjik, p-kumarik, ferulik, o-kumarik,
rozmarinik ve trans-sinamik asitler) HPLC ile belirlemişlerdir. Elde ettikleri bulgulara
göre; Origanum vulgare subsp. hirtum ve Salvia tomentosa bitkilerinin fenolik asitlerce
oldukça zengin olduklarını belirlemişlerdir. Rozmarinik asit, hem bulunma sıklığı hem
de bulunma miktarı bakımından diğer fenolik asitlerden daha fazla olduğu tespit
edilmişlerdir.
Bir başka çalışmada Chan ve ark. (2009) zencefil yapraklarında, taze bitkinin ve
dondurarak kurutma ile elde edilen tozun antioksidan içeriğini belirlemişlerdir. Major
bileşenlerin değişmeden kaldığını belirleyen araştırmacılar minor bileşenlerin
dondurarak kurutulmuş örneklerde daha fazla olduğunu belirlemişlerdir (Chan ve ark.,
2009).
2.7. Suda Çözünebilir Çay ile Đlgili Çalışmalar
Poşet çaylara alternatif olan suda çözünebilir çayın toz veya granül olarak kullanımı
yaygındır. Suda çözünebilir çay sıcak ve soğuk suda çözünebilir, üzerine şeker ve süt
eklenebilir. Bu yöntem otomatik içecek makineleri için uygundur (Oh ve ark., 2013).
Suda çözünebilir çay tozu tüm ülkelerde çayın tamamen çözünebilir katı maddesi olan
yeni ve hızla büyüyen bir ürün olarak ortaya çıkmıştır. Hazır çayın ticari üretimi çay
yapraklarının hazırlanması, sıcak su ekstraksiyonu, aroma geri kazanımı, çözünebilir
katı maddelerin konsantrasyonu ve kurutma gibi çeşitli prosesleri içerir (Someswararao
ve Srivastav, 2012). Suda çözünebilir çay günümüzde işlenmiş çay yapraklarının
demlenmesi ve konsantre edilmesi sonrasında dondurarak veya püskürterek kurutma
işlemi yapılmakta ancak daha düşük kalitede ürün elde edilmekte, daha yüksek maliyet
ve daha fazla enerji ile üretilmektedir (Sinija ve ark., 2007).
Vuong ve ark. (2012) yaptıkları bir çalışmada fermente olmuş çay yaprakları presinden
suda çözünebilir çay üretimi için yeni bir metot geliştirmişlerdir. Yeşil çay yaprakları
siyah çay üretiminde olduğu gibi soldurma, kıvırma ve fermantasyon işlemlerine tabii
tutup, fermente yaprakları presleyerek çözünebilir katı madde içeren çay suyu elde
etmişlerdir. Çay suyunu çözünebilir çay tozu elde etmek için ısıtmış, santrifüjlemiş ve
vakumla kurutmuşlardır. Kalan preslenmiş yaprakları da vakumlu sıcak havada kurutma
işlemine tabi tutarak düşük kalitede ticari çay granülleri elde etmişlerdir.
Başka bir çalışmada preslenmiş yeşil çay yapraklarından çözünebilir çay tozu üretmek
için yeni bir teknik deneyen araştırmacılar çay yapraklarını presleyip fermentasyona
bırakmışlardır. Fermente olan çay yaprakları suyunu buharla ısıl işleme uğratmış,
santrifüjleniş ve dondurarak kurutma tekniği ile çay tozu elde etmişlerdir.
Araştırmacılar elde edilen çözünebilir çay tozunun iyi içim özelliklerine sahip olduğunu
ve
bileşenlerin
konsantrasyonlarının
kabul
edilebilir
aralıklarda
olduğunu
belirlemişlerdir. Preslenmiş yaprak atıkları ise yine fermente edilerek çay granülleri
üretilmiş hem ekonomik olarak tasarruf sağlanmış hem de klasik fermente çaylara yakın
özelliklerde çay üretilmişlerdir (Sinija ve ark., 2007).
3. MATERYAL ve YÖNTEM
3.1. Bitkisel Materyal
Bu çalışmada; ülkemizde tarımı geniş ölçüde yapılan ve ülkemiz florasında oldukça
yaygın olarak yetişen nane ve kekik bitkileri kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan nane
türü (Mentha piperita L.) Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi öğretim üyesi
Prof. Dr. Đsa TELCĐ tarafından kültüre alınmış ve yetiştirilmiştir. Kekik (Thymus
vulgaris) örnekleri ise Đzmir yöresinden temin edilmiştir.
3.2. Suda çözünebilir Çay üretimi
3.2.1. Klasik Demleme ile Bitkisel Çayın Hazırlanması
Bu teknikte 2 g bitki örneği tartılarak 100 mL (bir bardak sıcak suyu temsilen)
kaynatılmış sıcak su ile 10 dakika boyunca demlenmiştir. Demlenme aşamasında çay 2
dakika aralıklarla bir kaşık yardımıyla karıştırılmıştır. 10 dakikanın sonunda bitki çayı
adi süzgeç kâğıdı ile süzülmüş ve oda sıcaklığına kadar soğutulmuştur. Elde edilen
bitkisel çay 24 saat süre ile -20 °C’de dondurularak 72 saat boyunca liyofilize edilmiş
ve kapaklı cam şişelerde +4 °C’de muhafaza edilmiştir.
3.2.2. Püskürtmeli Kurutucu Örneklerin Hazırlanması
Bitki örneklerinden 10 kg tartılarak 50 litre su ilave edildikten sonra uçucu yağ eldesi
için tasarlanmış sanayi tipi makinede 30 dakika süre ile kaynatılmıştır. Kaynama süreci
sonrasında bitki posası ince gözenekli elekten geçirilip oda sıcaklığına kadar
soğutulmuş ve elde edilen sulu ekstrakt; hava giriş sıcaklığı 170°C, çıkış sıcaklığı
110°C ye ayarlanmış sanayi tipi püskürtmeli kurutucuda 5mL/sn sıvı akış hızı,
5000L/saat hava akış hızı ile kurutulmuştur. Bitki tozu örnekleri makinenin haznesinden
alınarak koyu renkli kapaklı şişelerde +4 °C’de muhafaza edilmiştir. Üretim 3 tekerrürlü
olarak gerçekleştirilmiştir.
3.2.3. Liyofilize Örneklerin Hazırlanması
Bitki örneklerinden 10 kg tartılarak 50 litre su ilave edildikten sonra 30 dakika süre ile
kaynatılmıştır. Kaynama süreci sonrasında bitki posası ince gözenekli elekten geçirilip
oda sıcaklığına kadar soğutulmuş ve elde edilen sulu ekstrakttan alınan bir miktar örnek
adi süzgeç kâğıdı ile süzülmüş ve 100’er mL’lik hacimlere bölünmüştür.
Süzüntü-20°C’de 48 saat dondurulduktan sonra 72 saat süre ile liyofilize edilmiştir. Bu sürenin
sonunda; liyofilize örnekler kapaklı cam şişelere aktarılarak analiz süresine kadar
+4°C’de muhafaza edilmiştir. Üretim üç tekrarlı olarak yapılmıştır.
3.3. Suda Çözünebilir Çayın Özellikleri
Suda çözünebilir bitkisel çayın fiziksel özellikleri % verim, renk tayini, suda
çözünebilirlik ve nem tayini ile belirlenmiştir. Üç farklı teknikle elde edilen suda
çözünebilir çay örnekleri aşağıda yapılan analizlere göre değerlendirilmiştir.
Analizlerde “bir bardak çay”: 100 mL sıcak suda çözünmüş 200 mg toz halindeki
(liyofilize ve püskürtmeli kurutucu) ürünleri ve yine klasik yöntemle demlenen
örneklerin analizleri için 100 mL sıcak suda 10 dakika demlenmiş 2 g bitki örneğini
temsil etmektedir.
3.3.1. Verimin Hesaplanması (%)
Klasik demleme, liyofilizasyon ve püskürterek kurutma yöntemi ile elde edilmiş olan
örneklerin verim hesabı şu şekilde yapılmıştır: Klasik demleme tekniği ile elde edilen
konfüzyon (Bkz. Bölüm 3.2.1) liyofilize edilerek tamamen kuru toz haline getirilmiş,
liyofilize (dondurarak kurutulmuş) ve atomize (püskürtmeli kurutucuda kurutulmuş)
örnekler Bölüm 3.2.2. ve Bölüm 3.3.3’te verilen teknikle hazırlanmıştır. Ürünlerin %
verimi aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır.
3.3.2. Renk Tayini
Elde edilen bitki tozlarının renk analizi Minolta renk ölçme cihazı (CR- 300) ile Hunter
renk ölçme sisteminde renk (L*, a*, b*) değerleri ölçülerek yapılmıştır. Buna göre; L*
değeri gün ışığındaki parlaklığı (0: siyah, 100: beyaz), a* değeri yeşil-kırmızı rengi
(-80 ile 0 arası: yeşil, 0 ile +50 arası: gri, +50 ile +100 arası: kırmızı), b* değeri ise
mavi-sarı rengi (-50 ile 0 arası: mavi, 0 ile +50 arası: sarı) ifade etmektedir (Cemeroğlu,
2007).
3.3.3. Suda Çözünebilirlik Tayini
Ürünlerin suda çözünürlüğünün belirlenmesinde; örnekten 1 g tartılmış ve üzerine oda
sıcaklığındaki 100 mL deiyonize su ilave edilerek manyetik karıştırıcıda 600 rpm’de 5
dakika karıştırılmıştır. Bu işlem sonrasında örnekler 3000 rpm de 5 dakika
santrifüjlenmiştir. Elde edilen çözeltiden 20 mL alınıp önceden kurutularak darası
alınmış petri kabına aktarılmış ve 70 °C’de 24 saat bekletilmiştir. Kurutulan örnekler
tartılarak aradaki fark 100 mL’deki çözünürlük olarak ifade edilmiştir (Nadeem ve ark.,
2011).
3.3.4. Nem Tayini
Liyofilize ve atomize çay tozu örneklerinin nem içeriğini belirlemek için örneklerden üç
tekerrürlü olmak üzere 1’er g tartılmış 70 °C’de 24 saat etüvde sabit tartıma gelinceye
kadar bekletilmiştir. Nem içeriği g su kaybı/100 gr ürün olarak ifade edilmiştir (Nadeem
ve ark., 2011).
m
2: alınan örneğin ağırlığı, m
1: sabit tartıma gelen örneğin ağırlığıdır
3.3.5. Toplam Fenolik Madde Đçeriği
100 µL bitkisel çay örneğinden alınarak üzerine 4.5 mL deiyonize su ilave edilmiştir.
Karışıma 100 µL Folin-Ciocalteu’s reaktifi ilave edilmiştir. Karışım vorteks cihazı ile
karıştırılmış ve 10 dakika oda şartlarında inkübe edildikten sonra üzerine 300 µL %2’lik
Na
2CO
3çözeltisi ilave edilmiştir. Son karışım tekrar vorteks ile karıştırıldıktan sonra 30
dakika oda şartlarında karanlıkta inkübe edilmiştir. Đnkübasyon süresinin sonunda
karışımın 760 nm’deki absorbansı okunmuştur. Kör olarak 4.6 mL su + 100 µL
Folin-Ciocalteu’s reaktifi + 300 µL Na
2CO
3karışımı kullanılmıştır (Singleton ve Rossi,
1965).
Bitkisel çay örneklerindeki fenolik madde miktarları; gallik asidin değişik derişimleri
ile elde edilen kalibrasyon grafiğinin doğru denklemi kullanılarak mgGAE/100 mL
bitkisel çay cinsinden ifade edilmiştir. Gallik asidin kalibrasyon grafiği Şekil 3.1’de
verilmiştir.
Şekil 3. 1. Toplam fenolik madde tayininde kullanılan gallik asit kalibrasyon grafiği
3.3.6. Antioksidan Aktivite Tayini
Üç farklı şekilde üretilen suda çözünebilir çayın antioksidan aktiviteleri FPAP ve TEAC
testleri ile değerlendirildi.
3.3.6.1. FRAP Testi
Suda çözünebilir çayların FRAP testi ile antioksidan aktivite tayini için 300 mM
sodyum asetat (pH 3,6) tampon çözeltisi, 20 mM sulu FeCl
3çözeltisi ve 10 mM sulu
TPTZ çözeltisi 10/1/1 oranında karıştırılmıştır. FRAP çözeltisi (3 mL) bitkisel çay
(100 µL) ve metanol (900 µL) spektrofotometre küvetleri içerisine aktarılarak
karıştırılmış ve oda sıcaklığında 30 dakika bekletildikten sonra 593 nm dalga boyundaki
absorbansları ölçülmüştür (Benzie ve Strain, 1996). Sonuçlar µmol TE/100 mL bitkisel
çay olarak hesaplanmıştır.
Şekil 3. 2. FRAP testinde kullanılan kalibrasyon grafiği
3.3.6.2. TEAC Testi
Çay örneklerinin ABTS radikal katyonu kullanılarak antioksidan kapasite tayini şu
yöntemle yapılmıştır: suda hazırlanan 7 mM ABTS çözeltisi ve 2,45 mM potasyum
persülfat çözeltisi karışımı (1/1, v/v) 6 saat süreyle oda sıcaklığında karanlık bir
ortamda saklanarak ABTS radikal katyonu (ABTS˙
+) çözeltisi hazırlanmıştır. Analizler
öncesinde ABTS˙
+stok çözeltisi metanol ile seyreltilerek 734 nm dalga boyundaki
absorbansı 0,700±0,020’ye ayarlanmıştır. ABTS˙
+çözeltisi (3 mL) ve izole edilen
moleküllerin stok çözeltilerinden (100 µL) ve metanol (900 µL) spektrometre küvetleri
içerisine aktarılarak karıştırılmış ve oda sıcaklığında 15 dk bekletildikten sonra 734 nm
dalga boyundaki absorbansları ölçülmüştür (Re ve ark., 1999). 5, 10, 20 ve 40 µg/mL
trolox derişimlerinin % aktiviteleri hesaplanarak çizilen kalibrasyon eğrisinin doğru
denklemi kullanılarak sonuçlar µmol TE/100 mL bitkisel çay olarak ifade edilmiştir.
Şekil 3. 3. TEAC testinde kullanılan kalibrasyon grafiği
3.7. Suda Çözünebilir Çayın Fenolik Madde Kompozisyonun Belirlenmesi
Üretilen nane ve kekik çaylarının fenolik madde içerikleri HPLC ile kantitatif olarak
belirlenmiştir. Analizde Perkin Elmer Series 200 HPLC pompa ve Series 200 UV
detektörü (280 nm’de) kullanılmıştır. Mobil faz olarak %25 formik asitli deiyonize su
ve asetonitril kullanılmıştır. Mobil faz programı analiz sırasında optimum ayrımı
sağlayacak şekilde belirlenmiştir. Çalışmada kolon ters faz C18 (4,6x150 mm, 3 µm
I.D) kolon kullanıldı. Kolon çalışma boyunca 30 ºC’de tutulmuştur.
Mobil faz programı şu şekildedir: akış hızı 0.7 mL/dakika, mobil faz: (A) %2.5 formik
asitli su, (B) asetonitril, başlangıçta 3 dakika boyunca % 83:17 oranında A:B, 23
dakikada 77:23 oranında A:B lineer gradiyent, 14 dakika boyunca 70:30 oranında A:B
lineer gradiyent, son olarak da 20 dakika boyunca 0:100 A:B lineer gradiyent olmak
üzere toplam analiz süresi 60 dakika olacak şekilde ayarlanmıştır.
Nane örnekleri için kullanılan standartlar, eriositrin, hesperidin, rosmarinik asit, linarin,
didimin, nevadensin ve retusin’dir. Kullanılan standartlar Gaziosmanpaşa Üniversitesi
Fen-Edebiyat Fakültesi Bitki Araştırma Laboratuarında değişik nane türlerinden
saflaştırılmıştır.
Suda çözünebilir bitki çaylarından 20 mg tartılarak 20 mL deiyonize suda çözülmüş ve
0,22 µm PTFE şırınga filtresi kullanılarak süzüldükten sonra direkt olarak cihaza 20 µL
hacimde enjekte edilmiştir. Standartların kalibrasyon grafikleri, her bir standart için; 50,
25 ve 5 ppm olacak şekilde hazırlanmış stok çözeltiler kullanılarak yukarıdaki metot ile
analiz edilerek çizilmiştir. Elde edile kalibrasyon grafiklerinin doğru denklemleri ve R
2değerleri Çizelge 3.1’de, elde edilen kromatogramlar ise Şekil 3.4’de verilmiştir.
Sonuçlar mg fenolik madde/100 mL çay olarak ifade edilmiştir.
Çizelge 3. 1. Fenolik standartların doğru denklemleri ve R
2değerleri
Fenolikler
Doğru denklemleri
R
2değerleri
Eriositrin
y=68858,92x-14928,23
0,9998
Hesperidin
y=75486,25x-17852,58
0,9999
Rosmarinik asit
y=59885,58x-24253,11
0,9977
Linarin
y=64785,74x-21251,01
0,9991
Didimin
y=25482,21x-25478,49
0,9999
Nevadensin
y=12586,25x-19874,55
0,9996
Şekil 3. 4. Standartların 50, 25 ve 10 ppm’lik derişimlerinin kromatogramları
3.8. Suda Çözünebilir Çayın Aroma Đçeriğinin Belirlenmesi
Bu çalışmada üretilen nane ve kekik çaylarının aroma bileşenlerinin üretim sırasında
kaybedilip kaybedilmediğinin belirlenmesi için üç farklı teknikle elde edilen çay
örneklerinin uçucu yağ bileşenleri GC-MS ile belirlenmiştir.
Klasik demlemede 2 gram tartılan nane ve kekik örnekleri 100 mL kayatılmış sıcak
suda 10 dakika demlenmiştir. Bu sürenin sonunda dem süzülerek elde edilen
konfüzyondam uçucu yağların ayrılması için 1:1 oranında dietil eter ile sıvı-sıvı
ekstraksiyonuna tabi tutulmuştur. Ayırma hunisinde su fazı ve dietil eter fazı ile
birbirinden ayrıldıktan sonra dietil eter azot gazı ile uzaklaştırılmıştır. Kalıntıya 2 mL
aseton eklenerek direkt olarak GC-MS ile analiz edilmiştir.
Liyofilize edilen ve püskütmeli kurutucuyla elde edilen örnekler ise su içermediğinden
GC-MS ve head-space örnekleme aparatı ile analiz edilmiştir. Analiz için 200’er mg
ekstrakt tozu tartılarak head-space viallerine aktarılmıştır. Örnekler head-space/GC
transfer hattı sıcaklığı 120 °C’ye ayarlanan head-space fırınında 100°C’de 30 dakika
bekletilmiş ve bu sürenin sonunda enjeksiyon yapılmıştır.
Analiz Agilent marka 7890A model GC 5975C MS dedektörlü GC-MS cihazında
yapılmıştır. GC metodu; sinyallerin en uygun ayrımı sağlayacak şekilde deneme
yanılma tekniği ile geliştirilmiştir. Đşlem koşulları aşağıda verilmiştir.
GC fırın başlangıç sıcaklığı 60 °C olarak ayarlanmıştır. 12 °C/dakika ısıtma hızı ile
170°C’ye ısıtılmıştır. 2 °C/dakika ısıtma hızı ile 205 °C’ye çıkılarak bu sıcaklıkta 5
dakika bekletilmiştir. Son aşamada 5 °C/dakika ısıtma hızı ile 250 °C’ye çıkılmış ve 2
dakika bekletilmiştir (toplam analiz süresi 42.66 dakika). Enjeksiyon hacmi 1 µL,
taşıyıcı gaz: helyum (1 mL/dakika), split oranı 10:1 enjeksiyon port sıcaklığı: 250 °C
olarak ayarlanmıştır. Analizde DB-Wax (60 m x 0,25 mm ve I.D: 320 µm) kapiler
kolon kullanılmıştır. Analiz şartları GC analizi sırasında optimize edilmiştir.
MS parametreleri; iyon kaynağı enerjisi ve sıcaklığı sırasıyla 70 eV ve 250 °C olarak ve
quadrupol sıcaklığı 220 °C olarak ayarlandı. Analizde 45 ve 220 m/z oranlı kütle
parçacıkları dedekte edilmiştir. Uçucu bileşenlerin tanımlanmasında NIST ve Willey
kütüphanelerinden yararlanılmıştır.
3.9. Şeker Tayini
Karbonhidratların kantitatif analizlerinde; sülfürik asit içinde çözülen antron reaktifi
sıklıkla kullanılan hızlı ve kolay tekniktir. Antron reaktifi ile şekerlerin analizi şu esasa
dayanır: bitkisel örneklerden ekstrakte edilen şekerler kuvvetli asidik ortamda 5 mol su
kaybederek furfurallara dönüşür. Antron reaktifi de kuvvetli asidik ortamda furfurallarla
reaksiyon verecek şekilde moleküler düzenlenmeye uğrar. Furfural ve antron reaktifi
karıştırıldığında 620 nm’de maksimum absorbansa sahip yeşil renkli kompleks oluşur.
Bu kompleksin absorbansı UV ile ölçülerek bir standartla çizilen kalibrasyon grafiği ile
örnekteki şeker miktarı kantitatif olarak belirlenmektedir.
Üretilen bitkisel çayların suda çözünebilir şeker miktarı antron reaktifi kullanılarak
spektrofotmerik olarak belirlenmiştir. Üretilen çaylardan hazırlanan 1 mg/mL
derişimlerindeki stok çözeltiden 200 µL alınarak deiyonize su ile 1 mL’te
tamamlanmıştır. Üzerine 3 mL 1 mg/mL derişik sülfürik asit ile hazırlanmış antron
reaktifi ilave edilmiştir. Karışım vorteks ile karıştırıldıktan sonra sonra bir su
banyosunda 80°C’de 30 dakika inkübe edilmiş ve oda sıcaklığına kadar bekletilmiştir
(yaklaşık 25 dakika). Soğuyan örnekler spektrofotometrede 620 nm’de absorbanları
ölçülmüştür. Glukozdan hazırlanan standart çözeltilerinden (12,5, 25, 50, 100 ve 200
ppm derişimlerde) 1 mL alınmış ve 3 mL antron reaktifi ilave edildikten sonra
numunelerde yapılan işlemler tekrarlanmıştır. Elde edilen kalibrasyon grafiği Şekil
3.5’de verilmiştir. Bitkisel çaylardaki suda çözünebilir şeker miktarı mgGE (Glukoz
ekuvalent)/100 mL bitkisel çay olarak ifade edilmiştir (Loewus, 1952).
Şekil 3. 5. Toplam şeker analizinde kullanılan kalibrasyon grafiği
3.10. Duyusal Analizler
Đki farklı metotla elde edilen bitki çayları tat, renk, aroma, ve genel beğeni bakımından
değerlendirmeye tabi tutulmuştur. Değerlendirme, 9 panelist tarafından gerçekleştirilmiş
ve her bir özellik 5 puan üzerinden değerlendirilmiştir. (Altuğ ve Elmacı, 2001).
3.11. Đstatistiksel Analizler
Elde edilen bulgular SPSS v16.0 paket program kullanılarak farklı üretim tekniklerinin
ürün özellikleri üzerindeki etkisi varyans analizi yapılarak belirlenmiştir. Önemli
bulunan varyasyon kaynaklarına ait ortalamalar LSD çoklu karşılaştırma testi
uygulanarak karşılaştırılmıştır (Yıldız ve Bircan, 1994).
4. BULGULAR VE TARTIŞMA
Çalışmada üretilen bitki çaylarının özellikleri fiziksel ve kimyasal özellikler olarak
incelenmiştir. Đncelenen fiziksel özellikler; verim (%), nem içeriği (%), suda
çözünebilirlik ( g/100 mL su) ve renk (L, a, b) ölçümlerini kapsamaktadır. Kimyasal
özellikler ise: çayın toplam fenolik madde içeriği (GAE mg/100 mL çay), toplam şeker
(GE mg/100 mL çay), çayların FRAP ve TEAC cinsinden aktiviteleri ( TE µmol/100
mL çay) şeklinde incelenmiştir.
4.1. Üretilen Nane Çayların Fiziksel Özellikleri
Klasik demleme yöntemi ile elde edilen konfüzyonun verimi; ürünün suyu liyofilizatör
ile uzaklaştırılıp etüvde 100°C’de 24 saat inkübasyonla nemi uçurularak elde edilen
kalıntı üzerinden; liyofilize ve püskürtmeli kurutucu ürünlerin verimi ise aynı şekilde
nemi uzaklaştırıldıktan sonra hesaplanmıştır.
Çizelge 4.1’de de görüleceği gibi klasik demleme ile elde edilen çayın verimi (%13,77)
diğer iki tekniğe göre (%23,28 - 23,53) oldukça düşük olduğu belirlenmiştir. Atomize
ve liyofilize ürünlerin verimi birbirine oldukça yakındır. Aynı ekstraksiyon tekniği (Bkz
Bölüm 3.2.2 ve Bölüm 3.2.3) ile elde edilen konfüzyonların farklı kurutma teknikleri ile
kurutulmasının elde edilecek ürünün verimine etkisi yoktur (aradaki fark istatistikî
olarak önemli değil).
Çizelge 4. 1. Nane çaylarının fiziksel özellikleri
Örnek Verim(%)1 Nem(%) Çözünebilirlik
Renk
L a b
Klasik 13,77±0,50b2 - - 26,04±0,59a 3,81±0,14a -3,65±0,19a
Liyofilize 23,53±0,48a 5,56±0,26a 96,23±0,76a 26,19±0,50a 4,06±0,21b -2,45±0,13b
Atomize 23,28±0,21a 0,24±0,01b 98,33±0,57b 26,56±0,73a 4,48±0,14c -1,82±0,06c 1. Verim (%) hesaplanmasında ürünlerin nem içeriği toplam ürün miktarından düşülmüştür.
2. Aynı sütundaki farklı harflerle gösterilen değerler arasındaki farklılıklar istatistiksel olarak önemlidir (p<0,05)
Ürünlerin nem içeriği incelendiğinde; liyofilize ürünün nem içeriği % 5.56±0,26,
püskürtmeli kurutucuyla elde edilen ürünün nem içeriği ise % 0,24±0,01 olarak
bulunmuştur. Liyofilize ürünün nem içeriği (>%5) suda çözünebilir çayların paketleme
ve saklama süresince iyi bir stabiliteye sahip olabilmesi için Sinija ve Mishra (2008)
tarafından önerilen %3-5 nem içeriği oranını aşmıştır. Nitekim üretimden sonra
saklanan liyofilize nane ürününde renk değişimleri ve topaklanmalar gözlenmiştir.
Buradan hareketle; püskürtmeli kurutucuyla üretilen ürünün düşük nem içeriğinden
dolayı saklama ve depolama ömrünün daha uzun olacağı kanısına varılabilir.
Üretilen toz halindeki ürünlerin sudaki çözünürlükleri püskürtmeli kurutucu ve
liyofilize ürünler için sırası ile 98.33 ve 96.23 g/100 mL olarak hesaplanmıştır. Yüksek
sıcaklıkla muamele edilerek kurutulan çay tozlarının daha iyi çözünürlüğe sahip olduğu
Quek ve ark. (2007) tarafından da rapor edilmiştir.
Ürünlerin renk ölçümleri, içime hazır bir bardağı temsilen 100 mL suda hazırlanmış
örnekler üzerinden değerlendirilmiştir. Klasik ekstraksiyon ve diğer 2 kurutma
tekniğinin çayların L değerlerine etkisi istatistikî olarak önemli bulunmamıştır. Ancak a
ve b değerlerinde nispeten daha az ısıl işlemden daha fazla ısıl işleme doğru lineer bir
artış söz konusudur. Benzer eğilim, ısıl işlemle birlikte enzimatik olmayan
kahverengileşme reaksiyonlarının gerçekleşmesi ile açıklanan değişik çalışmalarda da
gözlenmiştir (Quek ve ark., 2007; Hermandez-Rodrigez ve ark., 2005).
Sonuç olarak, naneden üretilen suda çözünebilir çay tozunun üretiminde kullanılan
tekniklerden liyofilizasyon ile kurutma tekniğinin yüksek nem içeriği ve düşük
çözünebilirlik değeri, klasik yönteme göre daha pahalı oluşu ve uzun süren üretim
aşamasından dolayı tercih edilebilirliği düşük olacağı kanısına varılabilir.
4.2. Üretilen Kekik Çayların Fiziksel Özellikleri
Kekikten üretilen ürünlerde de nane ürünlerinde olduğu gibi; en düşük verim (%14.66)
klasik demleme tekniğiyle elde edilen ürünlerde hesaplanmıştır (Çizelge 4.2). Liyofize
ve püskürtmeli kurutucu örneklerinin verimi, ekstraksiyon sürelerinin uzunluğundan
dolayı daha yüksek olmuştur. Ancak kurutma tekniğinin elde edilen ürünün verimine
etkisi (nane ürünlerinde olduğu gibi) istatistiksel olarak önemli bulunmamıştır (p>0,05).
Çizelge 4. 2. Kekik çaylarının fiziksel özellikleri
Ürünlerin nem içeriği karşılaştırıldığında; liyofilizasyon tekniği ile kurutulan kekik
ürünlerindeki nem oranı (%7.31±0.5) ürünün paketleme ve depolama sırasındaki
stabilitesinin düşük olmasına neden olacak değerdedir. Püskürtmeli kurutma ile elde
edilen ürünün nem içeriği %0,18 gibi oldukça düşük ve kabul edilebilir değerdedir.
Üretilen toz ürünlerin sudaki çözünebilirliği püskürtmeli kurutucu üründe %98.67±1.53,
liyofilize üründe ise %96,00±1.73 olarak bulunmuştur. Kurutma tekniğinin
çözünebilirliğe etkisi istatistiksel olarak önemli bulunmuştur (p<0,05).
Kekik çaylarında; ekstraksiyon ve kurutma tekniğinin renk üzerine etkisi
incelendiğinde, L değerleri açısından hem ekstraksiyon hem de kurutma teknikleri
arasındaki fark istatistikî olarak önemlidir (p<0,05). Bu değerde kısa ekstraksiyon
süresinden uzun ekstraksiyon süresine doğru bir artış söz konusudur. Aynı artış eğilimi
a ve b değerlerinde de gözlenmektedir.
Yüksek verim, düşük nem, yüksek çözünebilirlik ve hızlı üretim proses parametreleri
göz önüne alındığında, hem nane hem de kekikten püskürtmeli kurutucuyla üretilmiş
ürünlerin üstünlüğü göze çarpmaktadır.
Örnek Verim(%) Nem(%) Çözünebilirlik
Renk
L a b
Klasik 14,66±0,21b - - 27,43±0,15a 4,01±0,05a -3,25±0,18a
Liyofilize 22,10± 0,45a 7,31±0,51a 96,00±1,73a 26,12±0,19b 4,70±0,14b -2,44±0,15b
Atomize 21,27±0,05a 0,18±0,02b 98,67±1,53b 25,27±0,10c 5,28±0,13c -2,18±0,09c
