Prof Dr. M. Şahin Akman
GOSSYPOL ve TAVUKLARDAKİ ETKİLERİ ÜZERİNE Şükrü Gürtunca
*
Pamuk tohumunun toksisitesi dolaysız olarak gossypol içeriği
ile ilgilidir. Gossypol, bitki (Gos~ypium lıirsutum)'nin köklerinde
sentez-lenen doğal bir polifenoldür. Köklerdeki oranı tohumlardakinin
3-4-katıdır. Pamuğun bezsiz varyetelerinde köklerdek i gossypol
yoğunlu-ğunda dü~me olmadığından, buradan tohumlara ta~ınmayı önleyen
faktörlerin varlığı olanaksal görülmektedir.
Bitkinin topraküstü bölümündeki gossypol tümcek tohumlarda,
kotiledonlar ve aksial dokunun çevresinde serpilmi~ durumda bulunan
pigment bezlerinde yerle~mi~tir. Bezler 100-4-00 mikron uzunlukta,
oval biçimde interselüler kurulu~lardır. Her bez semisolid bir içeriği
tutmaktadır. Bu içerik selüloz benzeri bir membranla çevrilmi~tir.
Bezlerin rengi, çevre ko~uııarına ve büyüme evrekrine göre sarıdan
portakal sarısı, kırmızı ve mora kadar deği~mektedir. Bezlerin sıvı
bölümünde
%
20-4-6 oranında gossypol bulunur. Pigment bezlerininfraksiyonasyonu, maksimum toksisitenin aseton ve suda eriyen frak.
siyonda toplandığını göstermektcdir3•20•
Pamuk tohumundaki gossypol içeriğini güvenli sınırlara kadar
indirgeyen geli~tirilmi~ yöntemler vardır. Bundan ba~ka bezler ve
gossypol içerikleri genetik olarak denetlenebilmektedir. Breeding
yoluyla bezler ve gossypol elimine edilmektedir. Bununla beraber,
bezsiz pamuk tohumu ununda büyürneyi inhibe eden bir faktörün
bulunduğu da ileri sürülmektedirl4•
Pamuk tohumundan bezleri n separasyonu çokluk flotasyon
yön-temi ile yapılmaktadır. Organik sıvı karı~ımları aracılığıyla bezler
zedelenmeden uzakla~tırılabilir. Bezler suyla değinimde kolaylıkla
yırtılır. Gossypolün indirgenmesinde ısı ve basınç da uygulanır.
Pig-ment bezlerinden ayrılan gossypol, özellikle pişirme işlemi sırasında
proteinle birleşir.
Bağlanmış gossypol serbest gossypolden çok daha az toksik
nite-liktedir. Proteine bağlanma lizinin epsilon-amino gru bıi sayesinde
olmaktadır. Gossypolün bir bölüğü de rasyona pamuk tohumu unu
katılacağı zaman inaktive edilir. Üre, lizin, aminoasetik asid ve
1-3-diaminopropanol katımıyla hazırlanan karma diyetle gossypolü
tut-mak çabaları olumlu sonuç vermemiştir. 10,11
Gossypol glikoz ile de kombine olur. Kombinasyon urunu
ori-jinal gossypole oranla fareler için daha toksiktir. Öte yandan
amino-asetik asidIe olan kombinasyon ürünü' ne fareler ve ne de tavuklar
için toksik değildir.
Pamuk tohumu unu tutan rasyona demir tuzları katılarak da
gossypolün toksisitesi indirgenir. Gossypolün asetik asid içinde ve
demirin de heksahidrat ferro sülfat biçiminde verilmesinden sonra
serbest gossypol ekskresyonu düşmektedir. Demirle gossypolün molar
oranı 4/1 düzeyinde olduğu zaman maksimum inaktivasyon meydana
gelmektedir7,22.
Pamukyağında gossypolün bulunması durmakla yağın
esmerleş-mesine yol açar. Tablo I'de belirtildiği gibi kabuğu ayıklanmış ve
yağı alınmış pamuk tohumu önemli ve zengin bir protein kaynağıdır.20
TABLO I.
Bezsiz pamuk tohumu unu - % Bileşim2•
65.9 10.54 1.2 2.6 8.6 2.3 O. i 5.1 Varycıe Protein Nitrojen Lipid Ham lif Kül Fosfor Kalsiyum Tolal şeker Akala (1966) i Grcgg C-V (1966) Kuru a~ırlık %
I
63.6 10.18 1.2ı
3.5 i 7. iI
2.4 O.i 3.2 Walson GI-16 (1966) 58.8 9.41 1.3 2.8 9.3 2.5 0.2 6.0Gossypolün yapısı Adams et aU tarafından aydınlatılmıştır.
Gos-sypol ırasal tepkiler veren hidroksil ve formil gruplarını tutan binafti!
tipte bir bileşiktir. Aldehid, semiasetal ve kinoid tipte bileşikler
oluş-turur. Kloroformlu çözeltisinin ve ı 3 türeviyle degradasyon
ürünleri-nin infrared spektrumu tautomerik şekilde bulunduğunu
Gossypol, 1,1',6,6',7,7' -heksahidroksi- 3,3' -dimetil- 5,5'
-dii-zopropil- 2,2' -binaftil- 8,8' -dialdehid'dir. Sentezi kimyasal yapısını
doğrulamıştır 1,2,4,(,.
~O
HO
OH
Pamuk tohumunda gossypolden başka; gossypolden türeyen
gossypurpurin, gossyfulvin, gossycaerculin ve gossyverdurin
pigment-leri de vardırl9• Pratik bakımdan bu bileşiklerin biyol~iik tepkileri
konusunda açıklama yoktur.
Gossypo1ün toksisitesine karşı tavuklar; domuz, kobay ve
köpek-lerden daha az duyardırlar. Gerçekte, tavuklarda toksisite düzeyini
saptamak bir hayli zordur. Çünkü tavuk rasyonundaki serbest
goss-ypolün güvenilir düzeyi
%
o.0i6 ilc%o .06 arasında değişmektedir 10,11.Toksik sınırın değişmesinde rasyon da bulunan proteinin nitelik ve
düzeyi de roloynar. Bir başka sorumlu da pamuk tohumu ununda
gossypolün durağan olmayışıdır.
Tavuklarda kronik gossypol zehirlenmesinde ayaklar güçsüz,
kondisyon düşük, besin alışı azalmış ve yumurtlama durmuştur.
He-molitik anemi, eritropeni, safra kesesi genişlemesi, perikardium ve
peritonda seröz sıvı birikimi vardır. V ücud ağırlığı üzerind'en gossypol
düzeyi 2 mg19I' olduğu zaman tavuklar 48 saatte ölür. Bu durumda
belirgin hemokonsantrasyonla birlikte bağırsak mukozası, dalak ve
karaciğerde seroid doğada sarı-kahverenginde pigment görülür.
Az miktarda pamukyağı tutan pamuk tohumu unu ile beslenen
tavuklardan elde edilen yumurtalar buzdolabında tutulduğu zaman
yumurta akı ve sarısının renk düzeni bozulur. Yumurtanın ırasal
fiziksel özelliği de yitime uğrar. Pamukyağındaki siklopropen yağ
a-sidleri, yumurta akı ve sarısına pembe renk verir. Gossypol salt
yu-murta sarısının rengi üzerine etkir 5,7,15,18,23. Ham pamukyağı verilince
değişiklik üç gün sonra belirir. Yumurtada dıştan bir belirti görülmez,
buzdolabında 4 hafta kaldıktan sonra saptanır. ilk belirti, yumurta
sarısına en yakın katmanda başgösterir. Kapok tohumu yağı ile
yağ-ların verilmesinden üç gün sonra elde edilen yumurtalar değişiklik
gösterir. Yukarıdaki yağlarla birlikte pamukyağı, Halphen sınayıyla
olumlu tepki. verir. Halphen sınayında moleküler konfigürasyon
ola-rak, aşağıda gösterilen, siklopropenilen radikali tutan sübstitütlü
propene gerekserne vardır. R ve R' karbon zincirli sübstitüentlerdir.
CH,
/
"'-R - C=== C - R'
Sterculia foetida yağında
%
7° oranında propen halkalı8-(2-oktil--ı-siklopropenil) oktanoik asid, yani sterkulik asid (1) ile sterkulik
asidin homoloğu 7-(-2-oktil-l-siklopropenil) heptanoik asid ya da
malvalik asid (II) bulunur.
CH,
/
"'-1. CH) - (CH')7 - C === C - .(CH')7 - COOH CH,/
"'-II. CH) - (CH')7 - C === C (CH')6 - COOHYalnız bu asidlcr ve onların intakt siklopropen halkası tutan
türevIeri, yani sterkulik asidin meti! eteri, esteri, polimeri,
dihidros-terkulik asid, sdihidros-terkulik asidden türeyen alkol ile malvalik ve sdihidros-terkulik
asidIerin gliserol csterleri Halphen sınayıyla olumlu tepki vermekte
ve yumurta akının pembeleşmesinc sebep olmaktadır.
Pamukyağın-daki total yağ asidIerinin
%
0.7-1 .5'u malvalik ve%
0.3-0.s'i
dasterkulik asiddir 4,5,21,24.25,26.Siklopropenoid doğada yağ asidi tutan
bitkilerin en önemlileri Tablo II'de gösterilmiştir.
TABLO II. Malvaceae: Abutilon thcophrasti Gossypium hirsutum Hibiscus cannabinus Hibiscus moscheutos Hibiscus syriacus Lavatera trimcstris MaIva parviflora Malva verıiciHata Sterculiaccae: Brachychiton acerifolium Brachychiton populneum Firmiana simp1cx Sterculia foetida Bom bacaccac: Bombax oleagineum Pachira aquatica Styracaceac: Styrax amcricana
Siklopropenoid bileşikler halojenasyon, hidrojenasyon, sulu
asid-lerle muamele ve siklopropen halkasında sübstitüsyon yoluyla inaktif
yemi olarak değerlendirilecek pamuk tohumunun -yağın kalıntısal düzeye inmesini sağlayacak biçimde- ticari heksanla ekstraksiyonunu
yapmaktadır. .
Yumurta akında pembele~menin meydana gelmesi için tavuklara
günde 25 mg malvalik ya da sterkulik asid vermek yetmektedir. Bu
miktar 2.5 gr pamukyağına e~değerdir. Günlük doz 50 mg' ı a~madıkça,
yumurtlama aksamaz, ancak düzey 25° mg !gün'ü bulunca
yumurt-lama birkaç gün içinde durur. Isının pembe rengin olu~ması
üzerin-deki etkisi kesindir. Sterkulik asid verilmi~ tavukların yumurtaları,
iOC'de tutulursa yumurta akı ilk iki günde normaldir. 8'inci günden
sonra pembcle~me ba~lar, 66'ncı günde tam pembedir. Isı 20°C
oldu-ğu zaman 8'nci günde kesin pembele~me meydana gelir8,9,17.
Yumurta akının renginin pembele~mesinde vitellin membranının
geçirgenliğinin artı~ı roloynar. Malvalik ve sterkulik asidler
geçir-genliği çoğaltır. Bu asidi er yumurta sarısında birikmektedir. Sonuçta
durmakla yumurta sarısının pH'sı yükselir ve su içeriği artar; buna
kar~ılık demir, amonyak ve yağ içerikleri azalır. Gossypol -yumurta
uzun süre saklansa da- yumurta akının rengine etkimez. Bununla
beraber Kemmerer ve Heywang 17 içinde
%
o .5 oranında pamukyağıbulunan rasyona
%
o .002 oranında gossypol katılması halinde,yu-murta akının pembele~me insidensinin
%
50'den%
ıoo'e çıktığınısaptamı~lardır .
. Ham pamukyağı verilmiş tavukların yumurtaları üzerindeki
elektroforetik ara~tırmalar yumurta akından sarısına doğru ovalbümin,
konalbümin ve lizozim geçi~i olduğunu göstermi~tir. Konalbümin
dolaysız olarak pembe rengin olu~umuna katılır. Normal halde
yu-murta akında bulunan konalbümin yumurta sarısındaki demirle
birle~ir ve pH io'da maksimum olarak beliren pembe renkli bile~iği
doğurur. Yumurta sarısına geçen konalbümin de yüksek pH
nedeniy-le yumurta sarısı proteinnedeniy-lerinden libcre olan demire bağlanır. Yalnız
yumurta sarısında şekillenen konalbümin-demir kompleksinin pembe
rengi sarı-esmcre deği~irlı,17.
Arı gossypol ile yapılan deneyler yumurta sarısına etkisi olduğunu
aydınlatmıştır. Gossypol Sterculia joetida yağıyla verilirse yumurta
sarısındaki renk değişikliği belirginle~ir. Pamukyağı da aynı etkidedir. Anormal renk demir-gossypol kompleksinden ileri gelir. Siklopropen asidieri yumurta sarısının pH' sını yüks,clterek ve vitellin geçirgenliğini
arttırarak gossypol tepkimesine gereken basamakları
gerçeklc~tirir-ler 13,16,17,ıl.
•
Demir-gossypol kompleksi pH indikatörü niteliği taşımaktadır 9.
Alkali çözeltide kahverengi-esmer, neutral ortamda da sarı renk
reak-siyonu verir. Rengin özellikle, yumurtanın bekletilmesiyle .ortaya
çıkması, yumurta sarısının pH'sının yükselmesindendir. Gossypolün
yumurta sarısına geçmesinde sterkulik ve malvalik asidIerin etkisi
yoktur. Fakat yumurta sarısındaki demir genellikle gossypolden çok,
konalbüminle birlqme eğilimindedir. .
Pamuk tohumu tutan yemle beslenen tavukların yumurtaları
kaynatıldığı zaman yumurta sarı sı sertleşir. Bu, yumurta sarısının
stearik asid içeriğinin çoğalıp oleik ve palmito-oleik asid içeriklerinin
azalmasının bir sonucu olsa gerektir. Fakat yumurta sarısına albümin
sızması da bunun nedeni olabilir.
Literatür
1- Abou-Donia, M. B., Dieekert,J. W. and Lyman, C. M. (1970):
Mass spectrometıy oj some gossypol ethen.
J.
Agr. Food Chem; 18, 534.2- Adams, R. T., Morris, R. C., Geisman, T. A., Butterbaugh, D. J. and Kirkpatriek, E. C. (1938): Structure of gossypol. An interpretation oj its reactions.
J.
Am. Chem. Soc., 60, 2193.3- Altsehul, A. M., Lyman, C. M. and Thurber, F. H. (1958):
Processed plant protein foodstujjs. Academic Press, Ine., N. Y. pp. 469-534 ..
4- Carter, F. L. and Frampton, V. L. (1964): Review of the
clze-mistry oj cyclopropene compounds. Chem. Rev., 64, 497.
5- Doberenz, A. R., Sehneider, D. L., Kumiek, A. A., Vavieh,
M. G. and Kemmerer, A. R. (I 962): Plzysical clzanges in eggs produced by hens receiving Sterculiajoetida oil supplements. Poultry Sci.,
41, 700.
6- Edwards, J. D., Jr. (1958): Total syntlzesis of gossypol.
J.
Am.Chem. Soc., 80, 3798.
7- Evans, R. J., Bandemer, S. L., Davidson, J. A. and Sehaible,
P.
J.
(1957): Studies on tlZeoccumnce oj pink wlzites and salmon-coloredyolks in stored eggs jrom hens jed crude cottonseed oil or cottonseed meal.
Poultry Sci., 36, 398.
8- Evans, R. J., Bandemer, S. L., Davidson, J. A. and Bauer,
D. H. (I 959): Protein distribution in jreslz and stored sizeII eggs jrom hens fed crude cottonseed oil.
J.
Agr. Food Chem., 7, 47.9- Fraınpton, V. L., Piccolo, B. and Heywang, B. W. (1961):
Diseoloration of stored eggs prodused by hens led eottonseed meal.
J.
Agr.Food Chem., 9, 59.
10- Heywang, B. W., Bird, H. R. and A1tschul, A. M. (1955):
The effeet of pure gossypol on egg hatehability and weight. Poultry Sci:,
34, 81.
11- Heywang, B. W. and Bird, H. R. (1955): Relationship between
the weight of ehieks and levels oj dietary ji-ee gosS)'pol supplied by dijjerent eottonseed produets. Poultry Sci., 34, 1239.
12- Heywang, B. W. (I 957): Relationship between diseoloration in egg
)'olks and low dietary levels oj free gossypol. Poultry Sci., 36, 457.
13- Heywang, B. W., Heidebrecht, A. A. and Keınınerer, A.
R. (I 965): Diseolorations in stOl'ed eggs when layers at two loeations were jed eottonseed meals made jrom glandless and glanded seed. Poultry
Sci., 44,' 573.
14- Johnston, C. and Watts, A. B. (1965): The earaeterization oj a
growth inhibitor oj glandless eottonseed. Poultry Sci., 44, 652. 15- Keınınerer, A. R. Heywang, B. W. and Vavich, M. G. (1961):
Ejjeet oj Stereulia joetida oil on gossypol diseoloration in eold storage eggs and the meehanism oj gossypol diseoloration. Poultry Sci., 40,
1°45.
16- Keınınerer, A. R., Heywang, B. ,W., Nordby, H. E. and
Phelps, R. A. (I 962): Ejjeet oj eottonseed oil on diseoloration oj eold storage eggs. Poultry Sci., 41, 1101.
17- Keınınerer, A. R. and Heywang, B. W. (I 965): Ejfeet oj the
addition oj eottonseed lipids to eottonseed meal on egg diseoloratioll. Poultry
Sci., 44, 889. "
18- Lillie, R. J. and Bird, H. R. (I 95°): Ejjeet oj oral administration
oj pure gos.~'Vpoland oj pigment glands oj eottonseed on mortality and growth oj ehieks. Poultry Sci., 29, 390.
19- Lyınan, C. M., El-Nokrashy, A. S. and DoUahite, J. W.
( i962) : Gossyverdurin. A new pigment jound in eottonseed pigment gland.
Science, 138, 992.
20- Martinez, W. H., Berardi, L. C. and Goldblatt, L. A. (I 97°) :
Cottonseed protein produets. Compasition and Funetionality.
J.
Agr. Food21- Masson,
J.
C., Vavich, M. G., Heywang, B. W. and Kem-merer, A. R. (1957): Pink discoloration in eggs caused by sterculic acid. Seicnec, 126, 751.22- McKnight, W. F. and Watts, A. B. (1969): lnactivation oj
goss-ypol by iron. PouItry Sei., 48, 1842.
23- Narain, R., Lyman, C. M. and Couch,
J.
R. (1957): Highlevels of free gossypol in hen diets. Ejjects on body weıght, feed consump-tion and egg productioıı. Poultry Sei., 36, i35i.
24- Phelps, R. A., Shenstone, F. S., Kemmerer, A. R. and Evans,
R.
J.
(1965): A review oj cyclopropenoid compounds. Biological ejjectsoj some derivatives. PouItry Sei., 44, 358.
25- Shenstone, F. S. and Vickery,
J.
R. (1959): Substances in plantsoj the order Malvales causing pink whites in stored eggs. PouItry Sei., 38,
1°55.
26- Shenstone, F. S. and Vickery,
J.
R. (1961): Occurrence oft;yc-lopropene acids in some plants of the order Malvales. Nature, 1go,
168.
