• Sonuç bulunamadı

BİYOFORTİFİKASYONUN ARPA, YULAF VE ÖĞÜTME FRAKSİYONLARINDA BAZI MİNERALLER VE FONKSİYONEL BİLEŞENLER ÜZERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2023

Share "BİYOFORTİFİKASYONUN ARPA, YULAF VE ÖĞÜTME FRAKSİYONLARINDA BAZI MİNERALLER VE FONKSİYONEL BİLEŞENLER ÜZERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI"

Copied!
180
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

BİYOFORTİFİKASYONUN ARPA, YULAF VE ÖĞÜTME FRAKSİYONLARINDA BAZI MİNERALLER VE FONKSİYONEL BİLEŞENLER ÜZERİNE ETKİSİNİN

ARAŞTIRILMASI

AN INVESTIGATION ON THE EFFECTS OF BIOFORTIFICATION ON MINERALS AND

FUNCTIONAL CONSTITUENTS OF BARLEY, OATS AND MILLING FRACTIONS

OĞUZ ACAR

PROF. DR. HAMİT KÖKSEL Tez Danışmanı

Hacettepe Üniversitesi

Lisansüstü Eğitim-Öğretim ve Sınav Yönetmeliğinin Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı için Öngördüğü

DOKTORA TEZİ olarak hazırlanmıştır.

(2)

Sayın Hocam Prof. Dr. Hamit Köksel’e ithafen,

(3)

i

ÖZET

BİYOFORTİFİKASYONUN ARPA, YULAF VE ÖĞÜTME FRAKSİYONLARINDA BAZI MİNERALLER VE FONKSİYONEL

BİLEŞENLER ÜZERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Oğuz ACAR

Doktora, Gıda Mühendisliği Bölümü Tez Danışmanı: Prof. Dr. Hamit KÖKSEL

Şubat 2020, 160 sayfa

Bu çalışma, i) biyofortifikasyon uygulanmış (+) ve uygulanmamış (-) Yalın kavuzsuz arpa çeşidinden iki farklı öğütme yöntemi ile elde edilen lifçe zengin fraksiyonlarının (LZF) ve ii) biyofortifikasyon uygulanmış (+) ve uygulanmamış (-) Haskara kavuzsuz yulaf çeşidinden valsli değirmende kısa ve uzun öğütme akışı ile elde edilen kepek fraksiyonlarının verimlerini karşılaştırmak amacıyla yapılmıştır. Ayrıca biyofortifikasyonun (Zn, I, Se) protein, kül, nişasta, beta-glukan, arabinoksilan, arabinogalaktan, glukomannan, besinsel lif (çözünür, çözünmez ve toplam) ve mineral bileşimlerinin üzerindeki etkisinin araştırılmasıyla birlikte öğütme fraksiyonlarının bazı fiziksel ve fizikokimyasal özelliklerinin (kütle medyan çapı, dispersiyon, porozite, viskozite) belirlenmesi hedeflenmiştir.

Yalın (-) ve Yalın (+)’nın valsli öğütme değirmende öğütülmesiyle elde edilen LZF’lerin (LZFVD) verimleri sırasıyla %55.2 ve %56.2 iken aynı örneklerin çekiçli değirmende öğütülmesiyle elde edilen LZF’lerin (LZFÇD) verimi sırası %43.7 ve %45.9 olarak tespit edilmiştir. Yalın (-) ve Yalın (+)’dan elde edilen LZF’lerin pinli değirmende

(4)

ii

zenginleştirilmesiyle elde edilen zenginleştirilmiş fraksiyon Z-LZFVD’nin verimi sırasıyla %25.9 ve %26.0 olurken Z-LZFÇD’nin verimi %22.8 ve %24.1 olarak belirlenmiştir. Yalın (-) ve Yalın (+)’dan elde edilen LZFVD’lerin beta-glukan içerikleri sırasıyla %7.20 ve %6.91 olarak, aynı arpa örneklerden elde edilen LZFÇD’lerin beta- glukan içerikleri ise sırasıyla % 8.91 ve %8.09 olarak belirlenmiştir. Ayrıca, Yalın (-) ve Yalın (+)’dan elde edilen Z-LZFVD’lerde beta-glukan içerikleri sırasıyla %12.91 ve

%12.33 olurken Z-LZFÇD’lerde ise beta-glukan içerikleri sırasıyla %14.17 ve %13.02 olarak tespit edilmiştir.

Haskara (-) ve Haskara (+)’nın kısa akışla öğütülmesiyle elde edilen kaba kepeklerin verimi her iki örnek için %42.6 olurken uzun akışla öğütülmeleriyle elde edilen ince kepeklerin verimi sırasıyla %46.6 ve %47.4 olarak belirlenmiştir. Haskara (-) ve Haskara (+)’den elde edilen kaba kepeklerin beta-glukan içerikleri sırasıyla %8.31 ve %8.42 olarak, aynı yulaf örneklerinden elde edilen ince kepeklerin beta-glukan içerikleri ise sırasıyla %8.65 ve %8.68 olarak tespit edilmiştir.

Arpa fraksiyonlarında yapılan zenginleştirmenin porozite değerini arttırırken, yığın yoğunluğu, kütle medyan çapı ve dispersiyon değerini azalttığı belirlenmiştir. Z- LZF’lerin RVA viskoziteleri LZF’lerin RVA viskoziteleriyle karşılaştırıldığında önemli düzeyde yüksek bulunmuştur. Ayrıca, yulaf örneklerinde uzun öğütme akışının kısa öğütme akışına göre, dispersiyon, porozite, beta-glukan çözünürlüğü ve RVA viskozitesini arttırırken kütle medyan çapı ve yığın yoğunluğunu önemli düzeyde azalttığı belirlenmiştir.

Çalışmada biyofortifikasyonun etkisi incelendiğinde, Yalın (+)’nın Yalın (-)’ye göre Zn, I ve Se içeriği sırasıyla 1.5, 17.3 ve 2.0; Haskara (+)’nın da Haskara (-)’ye göre 1.2, 2.7 ve 2.8 kat daha fazla oldukları belirlenmiştir. Ayrıca, Yalın (+)’dan elde edilen Z-LZFVD

ve Z-LZFÇD’lerin Zn, I ve Se içerikleri Yalın (-)’nin tam tanesiyle karşılaştırıldığında öğütme yöntemine göre sırasıyla 2.3-2.7, 21.4-23.5 ve 2.4-2.8 kat daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Benzer şekilde, Haskara (+)’dan elde edilen kaba kepek ve ince kepeklerin Zn, I ve Se içerikleri Haskara (-)’nin tam tanesiyle karşılaştırıldığında öğütme akışına

(5)

iii

göre sırasıyla 1.5-1.7, 2.9-4.7 ve 3.7-3.8 kat daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, biyofortifikasyon ve farklı öğütme uygulamalarıyla fraksiyon eldesi yöntemlerinin kullanımının hem arpa hem de yulaf öğütme fraksiyonlarında Zn, I ve Se içeriklerini önemli ölçüde arttırdığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Biyofortifikasyon, öğütme, kavuzsuz arpa, kavuzsuz yulaf, beta- glukan, arabinoksilan, besinsel lif.

(6)

iv

ABSTRACT

AN INVESTIGATION ON THE EFFECTS OF BIOFORTIFICATION ON MINERALS AND FUNCTIONAL CONSTITUENTS OF BARLEY, OATS AND

MILLING FRACTIONS

Oğuz ACAR

Doctor of Philosophy, Department of Food Engineering Supervisor: Prof. Dr. Hamit KÖKSEL

February 2020, 160 pages

This study was carried out i) to compare fibre rich fraction (FRF) yields of two milling systems from biofortified (+) and non-biofortified (-) hull-less barley cv. Yalin and ii) to compare bran yields of short and long flows of roller mill from biofortified (+) and non- biofortified (-) hull-less oats cv. Haskara. In addition, effects of biofortification (Zn, I, Se) on protein, ash, starch, beta-glucan, arabinoxylan, arabinogalactan, glucomannan, total dietary fiber (soluble, insoluble and total) and mineral composition, physical and physicochemical properties (mass median diameter, dispersion, porosity, viscosity) of barley and oats milling fractions were also investigated.

FRF yields of roller mill (FRFR) were 55.2% and 56.2% while those of hammer mill (FRFH) were 43.7% and 45.9% for Yalin (-) and Yalin (+), respectively. Pin milling was applied for further enrichment of FRFR and FRFH. The yields of enriched fraction E-FRFR

were 25.9% and 26.0% while the yields of enriched fraction E-FRFH were 22.8% and

(7)

v

24.1% for Yalin (-) and Yalin (+), respectively. Beta-glucan contents of FRFR were 7.20%

and 6.91% while those of FRFH were 8.91% and 8.09% for Yalin (-) and Yalin (+), respectively. In addition, beta-glucan contents of E-FRFR were 12.91% and 12.33% while those of E-FRFH were 14.17% and 13.02% for Yalin (-) and Yalin (+), respectively.

Yields of coarse bran obtained by short-flow were 42.6% for both Haskara samples while those of fine bran obtained by long-flow were 46.6% and 47.4% for Haskara (-) and Haskara (+). Beta-glucan contents of coarse bran were 8.31% and 8.42% while those of fine bran were 8.65% and 8.658 for Haskara (-) and Haskara (+), respectively.

Enrichment of barley fractions significantly increased porosity and decreased mass median diameter, dispersion and bulk density. RVA viscosities of E-FRF were significantly higher as compared to FRF. Long flow milling of oats samples increased dispersion, porosity, beta-glucan solubility and RVA viscosity and decreased mass median diameter and bulk density as compared to short flow milling.

When the effect of biofortification was examined; it was determined that Zn, I and Se contents of Yalin (+) were 1.5, 17.3 and 2.0 fold higher as compared to Yalin (-).

Likewise, Zn, I and Se contents of Haskara (+) were 1.2, 2.7 and 2.8 times higher than those of Haskara (-). E-FRFR and E-FRFH obtained from Yalin (+) had much higher Zn (2.3-2.8 fold), I (21.4-23.5 fold) and Se (2.4-2.8 fold) as compared to whole grain of Yalin (-), respectively. Similarly, coarse bran and fine bran obtained from Haskara (+) had much higher Zn (1.5-1.7 fold), I (2.9-4.7 fold) and Se (3.7-3.8 fold) as compared to whole grain of Haskara (-), respectively. Consequently, use of biofortification and fractionation by different milling techniques significantly increased the Zn, I and Se contents in both barley and oat milling fractions.

Keywords: Biofortification, milling, hull-less barley, hull-less oats, beta-glucan, arabinoxylan, dietary fiber.

(8)

vi

TEŞEKKÜR

Birlikte çalışmaktan ve öğrencisi olmaktan onur duyduğum tez danışmanım sayın hocam Prof. Dr. Hamit Köksel’e,

Tez izleme komitelerimde ve tez savunma jürimde yer alan Prof. Dr. Berrin Özkaya ve Prof. Dr. Arzu Başman’a,

Tez savunma jürimde yer alan Prof. Dr. Gülüm Şumnu ve Prof. Dr. Dilek Sivri Özay’a, Yurt dışı eğitimleri kapsamında Kanada Tahıl Komisyonu, Tahıl Araştırma Laboratuvarı’nda (Canadian Grain Commission, Grain Research Laboratory, CGC-GRL) bulunma imkânı sağlayan Tarım ve Orman Bakanlığı’na, Tarımsal Araştırmalar ve Politikalar Genel Müdürlüğü’ne,

Yurt dışı eğitimimi bünyesinde değerlendirme olanağı sağlayan CGC-GRL’ye, Arpa ve Diğer Tahıllar / Öğütme ve Malt Araştırmaları Programı Yöneticisi Dr. Marta S.

Izydorczyk ve tüm ekibine,

Tez çalışmamda çok değerli katkıları olan Sabancı Üniversitesi, Doğa Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyesi sayın hocam Prof. Dr. İsmail Çakmak ve başta Dr. Mustafa Atilla Yazıcı olmak üzere tüm ekibine,

Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Gıda Teknolojisi Bölümünde birlikte çalıştığım başta Turgay Şanal ve Buket Çetiner olmak üzere tüm mesai arkadaşlarıma, Islah ve Genetik Bölümü Başkanı Bayram Özdemir ve ekibine, Üretme ve İşletme Bölümü Başkanı Selim Uygun ve ekibine,

Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Arpa Şubesi Şefi Aydın İmamoğlu ve ekibine,

Yakın arkadaşlarıma, aileme, yeğenlerim Bilgehan ve Özgür’e,

teşekkür ederim.

Oğuz ACAR

(9)

vii

İÇİNDEKİLER

ÖZET ... i

ABSTRACT ... iv

TEŞEKKÜR ... vi

İÇİNDEKİLER ... vii

ŞEKİLLER DİZİNİ ... xii

ÇİZELGELER DİZİNİ ... xiii

SİMGELER VE KISALTMALAR ... xvi

1. GİRİŞ ... 1

2. LİTERATÜR BİLGİSİ ... 3

2.1.Arpa ve Yulaf Hakkında Genel Bilgi ... 3

2.2.Tahıllarda Bulunan Sağlığa Faydalı Bileşenler ... 5

2.3.Tahıllarda Bulunan Besinsel Lifler Hakkında Genel Bilgi ... 5

2.4.Tahıllarda Bulunan Major ve Minor Nişasta Dışı Polisakkaritler ... 8

2.4.1. Beta-Glukanlar ... 8

2.4.2. Arabinoksilanlar ... 10

2.4.3. Arabinogalaktanlar ve Glukomannanlar ... 11

2.5. Gizli Açlık, Biyofortifikasyon ve Uygulamaları ... 13

2.6. Öğütme Yöntemleri Hakkında Genel Bilgi ... 17

2.7. Tez Çalışmasının Amaçları ... 18

3. MATERYAL VE METOT ... 19

3.1. Materyal ... 19

3.1.1. Kavuzsuz Arpa Örnekleri ... 19

3.1.2. Kavuzsuz Yulaf Örnekleri ... 19

3.2. Metot ... 19

3.2.1. Biyofortifikasyon Uygulaması ... 19

3.2.2. Kavuzsuz Arpa Örneklerinin Öğütülmesi ... 21

3.2.2.1. Valsli Değirmende Öğütme Akışı ... 21

(10)

viii

3.2.2.2. Çekiçli Değirmende Öğütme Akışı ... 23

3.2.2.3. Pinli Değirmende Öğütme Akışı ... 24

3.2.3. Kavuzsuz Yulaf Örneklerinin Öğütmesi ... 26

3.2.3.1. Kısa Öğütme Akışı ... 26

3.2.3.2. Uzun Öğütme Akışı ... 27

3.2.4. Fiziksel, Kimyasal ve Fizikokimyasal Analizler ... 30

3.2.4.1. Öğütme Veriminin Belirlenmesi ... 30

3.2.4.2. Rutubet İçeriğinin Belirlenmesi ... 30

3.2.4.3. Kül İçeriğinin Belirlenmesi ... 30

3.2.4.4. Protein İçeriğinin Belirlenmesi ... 30

3.2.4.5. Toplam Nişasta İçeriğinin Belirlenmesi ... 30

3.2.4.6. Ham Yağ İçeriğinin Belirlenmesi ... 31

3.2.4.7. Toplam β-glukan ve Çözünür β-glukan İçeriğinin Belirlenmesi ... 31

3.2.4.8. β-glukan Geri Kazanımı ve β-glukan Zenginleştirme/azaltma Faktörünün Belirlenmesi ... 31

3.2.4.9. Arabinoksilan, Glukomannan ve Arabinogalaktan İçeriğinin Belirlenmesi ... 31

3.2.4.10. Arabinoksilan Geri Kazanımı ve Arabinoksilan Zenginleştirme/azaltma Faktörünün Belirlenmesi ... 32

3.2.4.11. Çözünür, Çözünmez ve Toplam Besinsel Lif İçeriğinin Belirlenmesi .... 32

3.2.4.12. Öğütme Fraksiyonlarının Renk Değerlerinin Belirlenmesi ... 33

3.2.4.13. Öğütme Fraksiyonlarının Partikül Büyüklüğünün Belirlenmesi ... 33

3.2.4.14. Öğütme Fraksiyonlarının Partikül Yoğunluğunun Belirlenmesi ... 33

3.2.4.15. Öğütme Fraksiyonlarının Yığın Yoğunluğunun Belirlenmesi ... 33

3.2.4.16. Öğütme Fraksiyonlarının Porozite Değerinin Belirlenmesi ... 34

3.2.4.17.Öğütme Fraksiyonlarının RVA (Mikro-visko analizör) Özelliklerinin Belirlenmesi ... 34

3.2.4.18. Mineral Madde İçeriğinin Belirlenmesi ... 34

3.2.5. İstatistiksel Analizler ... 35

4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA ... 36

4.1. Kavuzsuz Arpa Örneklerinden Mineral ve Fonksiyonel Bileşenlerce Zengin Fraksiyon Elde Etme Yöntemleri Geliştirilmesi ... 36

(11)

ix

4.1.1. Kavuzsuz Arpa Örneklerinin Tam Tane Bileşimi ... 36 4.1.2. Kavuzsuz Arpa Örneklerinin Toplam ve Çözünür β-Glukan İçerikleri ile β-

Glukan Çözünürlükleri ... 37 4.1.3. Kavuzsuz Arpa Örneklerin Biyofortifikasyonda Kullanılan Mineraller

Bakımından İçeriği ... 38 4.1.4. Kavuzsuz Arpa Örneklerin Biyofortifikasyonda Kullanılmayan Mineral

İçerikleri ... 39 4.1.5. Kavuzsuz Arpa Örneklerindeki Nişasta ve Nişasta Dışı Polisakkaritlerin

Basit İçeriği ... 41 4.1.6. Kavuzsuz Arpa Örneklerin Arabinoksilan, Glukomannan ve

Arabinogalaktan İçeriği ... 41 4.1.7. Kavuzsuz Arpa Örneklerinin Öğütülerek Fraksiyonlara Ayrılması ... 42 4.1.8. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarının β-Glukan İçeriği, β-Glukan Geri

Kazanım Oranı ve Zenginleştirme/Azaltma Faktörü ... 46 4.1.9. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarında Nişasta ve Nişasta Dışı

Polisakkaritlerin Basit Şeker İçeriği ... 52 4.1.10. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarındaki Minor Polisakkaritler ... 55 4.1.11. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarının Arabinoksilan İçeriği,

Arabinoksilan Geri Kazanım Oranı ve Zenginleştirme/Azaltma Faktörü ... 56 4.1.12. Kavuzsuz Arpa Lifçe Zengin Öğütme Fraksiyonlarındaki Besinsel Lif

İçerikler ... 62 4.1.13. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarının Bileşimi ... 64 4.1.14. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarının Renk Değerleri ... 70 4.1.15. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarının Bazı Fiziksel ve Fizikokimyasal

Özellikleri ... 72 4.1.16. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarının Biyofortifikasyonda Kullanılan

Mineraller Bakımından İçeriği ... 81 4.1.17. Kavuzsuz Arpa Öğütme Fraksiyonlarının Biyofortifikasyonda

Kullanılmayan Mineral İçerikleri ... 85 4.2.Kavuzsuz Yulaf Örneklerinden Mineral ve Fonksiyonel Bileşenlerce Zengin

Fraksiyon Elde Etme Yöntemleri Geliştirilmesi ... 93 4.2.1. Kavuzsuz Yulaf Örneklerin Tam Tane Bileşimi ... 93

(12)

x

4.2.2. Kavuzsuz Yulaf Örneklerinin Toplam ve Çözünür β-Glukan içerikleri ile β-

Glukan Çözünürlükleri ... 94

4.2.3. Kavuzsuz Yulaf Örneklerin Biyofortifikasyonda Kullanılan Mineraller Bakımından İçeriği ... 95

4.2.4. Kavuzsuz Yulaf Örneklerin Biyofortifikasyonda Kullanılmayan Mineral İçerikleri ... 96

4.2.5. Kavuzsuz Yulaf Örneklerindeki Nişasta ve Nişasta Dışı Polisakkaritlerin Basit Şeker İçeriği ... 97

4.2.6. Kavuzsuz Yulaf Örneklerin Arabinoksilan, Glukomannan ve Arabinogalaktan İçeriği ... 98

4.2.7. Kavuzsuz Yulaf Örneklerinin Öğütülerek Fraksiyonlara Ayrılması ... 99

4.2.8. Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarının β-Glukan İçeriği, β-Glukan Geri Kazanım Oranı ve Zenginleştirme/Azaltma Faktörü ... 102

4.2.9. Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarındaki Nişasta ve Nişasta Dışı Polisakkaritlerin Basit Şeker İçeriği ... 106

4.2.10. Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarındaki Minor Polisakkaritler ... 107

4.2.11. Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarının Arabinoksilan İçeriği, Arabinoksilan Geri Kazanım Oranı ve Zenginleştirme/Azaltma Faktörü .. 111

4.2.12. Kavuzsuz Yulaftan Elde Edilen Lifçe Zengin Öğütme Fraksiyonlarındaki Besinsel Lif İçeriği ... 114

4.2.13. Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarının Bileşimi ... 115

4.2.14.Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarının Renk Değerleri ... 119

4.2.15.Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarının Bazı Fiziksel ve Fizikokimyasal Özellikleri ... 121

4.2.16.Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarının Biyofortifikasyonda Kullanılan Mineraller Bakımından İçeriği ... 127

4.2.17.Kavuzsuz Yulaf Öğütme Fraksiyonlarının Biyofortifikasyonda Kullanılmayan Mineral İçerikleri ... 132

5. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 138

KAYNAKLAR ... 142

EKLER ... 154

EK 1 – Tezden Türetilmiş Yayınlar ... 154

(13)

xi

EK 2 - Tez Çalışması Orjinallik Raporu ... 161 ÖZGEÇMİŞ ... 162

(14)

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 2.1. Karışık (1→3, 1→4)-d-glukan (β-glukan) birincil yapısı. ... 9

Şekil 2.2. Su ile ekstrakte edilebilir l-arabino-d-ksilanın (Arabinoksilan) birincil yapısı. ... 11

Şekil 2.3. Arabino (1→3, 6)-d-galaktan ana zincirinin yapısı. ... 12

Şekil 2.4. D-gluko-d-mannanın birincil yapısı. ... 13

Şekil 3.1. Kavuzsuz arpa denemesine ait kroki. ... 20

Şekil 3.2. Kavuzsuz yulaf denemesine ait kroki. ... 21

Şekil 3.3. Kavuzsuz arpa örneklerinin tam tanesinden lifçe zengin fraksiyon (LZF) elde etmek için valsli değirmen öğütme akışı. ... 22

Şekil 3.4. Kavuzsuz arpa örneklerinin tam tanesinden lifçe zengin fraksiyon (LZF) elde etmek için çekiçli değirmen öğütme akışı. ... 23

Şekil 3.5. Valsli ve çekiçli değirmende elde edilen LZF’lerinden zenginleştirilmiş lifçe zengin fraksiyon (Z-LZF) elde etme için pinli değirmen öğütme akışı. ... 24

Şekil 3.6. Kavuzsuz arpa örneklerinin valsli değirmen ve çekiçli değirmen ile öğütülmesi sonucu elde edilen LZF’leri ve bu LZF’lerin pinli değirmende zenginleştirme amaçlı öğütülmesi sonucu elde edilen Z-LZF’leri gösteren akış şeması. ... 25

Şekil 3.7. Kavuzsuz yulaf örneklerinin tam tanesinden Kaba Kepek elde etmek için valsli değirmende kısa öğütme akışı. ... 27

Şekil 3.8. Kavuzsuz yulaf örneklerinin tam tanesinden İnce Kepek elde etmek için valsli değirmende uzun öğütme akışı. ... 28

Şekil 3.9. Kavuzsuz yulaf örneklerinin valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun öğütme akışı ile öğütülmesi sonucu elde edilen kepek örneklerini (Kaba Kepek ve İnce Kepek) gösteren akış şeması. ... 29

Şekil 4.1. a) LZF’lerin RVA cihazında gösterdiği viskozite gelişimi, b) Z-LZF’lerin RVA cihazında gösterdiği viskozite gelişimi. ... 81

Şekil 4.2. Kaba kepek ve ince kepek örneklerinin RVA cihazında gösterdiği viskozite gelişimi. ... 127

(15)

xiii

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge 4.1. Kavuzsuz arpa örneklerinin protein, kül ve nişasta içerikleri... 37 Çizelge 4.2. Kavuzsuz arpa örneklerinin toplam ve çözünür β-glukan içerikleri ile β- glukan çözünürlükleri. ... 37 Çizelge 4.3. Kavuzsuz arpa örneklerinin biyofortifikasyonda kullanılan Zn, I ve Se

içerikleri. ... 38 Çizelge 4.4. Kavuzsuz arpa örneklerinin biyofortifikasyonda kullanılmayan mineral

içerikleri. ... 40 Çizelge 4.5. Kavuzsuz arpa örneklerin arabinoz, ksiloz, mannoz, galaktoz ve glukoz

içerikleri. ... 41 Çizelge 4.6. Kavuzsuz arpa örneklerin arabinoksilan, glukomannan ve arabinogalaktan

içerikleri ile arabinoz/ksiloz oranı. ... 42 Çizelge 4.7. Valsli değirmen ve çekiçli değirmen kullanarak farklı arpa örneklerinin

öğütülmesiyle elde edilen un ve lifçe zengin fraksiyonların verimi ile pinli öğütme ve eleme sonrası elde edilen zenginleştirilmiş lifçe zengin fraksiyonların verimi. ... 44 Çizelge 4.8. Valsli değirmende ve çekiçli değirmende öğütme ile elde edilen un ve

LZF’ler ile pinli değirmende öğütme ile elde edilen un ve Z-LZF’lerin toplam β-glukan içeriği, β-glukan geri kazanım oranı ve β-glukan zenginleştirme/azaltma faktörü. ... 47 Çizelge 4.9 Valsli ve Çekiçli değirmende öğütme ile pinli değirmende zenginleştirme

sonrası elde öğütme fraksiyonlarının basit şeker içerikleri ... 53 Çizelge 4.10. Öğütme ve zenginleştirme sonucu elde edilen LZF ve Z-LZF'lerin

arabinoksilan, glukomannan ve arabinogalaktan içerikleri ile arabinoz/ksiloz oranı. ... 56 Çizelge 4.11. Valsli değirmende ve çekiçli değirmende öğütme ile elde edilen un ve

LZF’ler ile pinli değirmende öğütme ile elde edilen un ve Z-LZF’lerin toplam arabinoksilan içeriği, arbinoksilan geri kazanım oranı ve arabinoksilan zenginleştirme/azaltma faktörü. ... 57 Çizelge 4.12. Öğütme ve zenginleştirme sonucu elde edilen LZF ve Z-LZF'lerin toplam

besinsel lif, çözünür besinsel lif ve çözünmez besinsel lif içerikleri. ... 63

(16)

xiv

Çizelge 4.13. Öğütme ve zenginleştirme sonucu elde edilen öğütme fraksiyonlarının protein, kül ve nişasta içerikleri. ... 65 Çizelge 4.14. Öğütme ve zenginleştirme sonucu elde edilen öğütme fraksiyonlarının L*,

a* b* renk değeri. ... 71 Çizelge 4.15. Valsli değirmende ve çekiçli değirmende öğütme sonrası edilen LZF’lerin

bazı fiziksel ve fizikokimyasal özellikleri. ... 73 Çizelge 4.16. Valsli değirmende ve çekiçli değirmende öğütme sonrası edilen LZF’lerin

pinli değirmende zenginleştirme sonrası elde edilen Z-LZF'lerin bazı fiziksel ve fizikokimyasal özellikleri. ... 77 Çizelge 4.17. Öğütme ve zenginleştirme ile elde edilen öğütme fraksiyonlarının

biyofortifikasyonda kullanılan Zn, I ve Se içerikleri. ... 82 Çizelge 4.18. Kavuzsuz arpa örneklerinin valsli değirmende öğütülmesi ve sonrasında

pinli değirmende yapılan zenginleştirme ile elde edilen fraksiyonların biyofortifikasyonda kullanılmayan diğer mineraller bakımından içerikleri. . 86 Çizelge 4.19. Kavuzsuz arpa örneklerinin çekiçli değirmende öğütülmesi ve sonrasında

pinli değirmende yapılan zenginleştirme ile elde edilen fraksiyonların biyofortifikasyonda kullanılmayan diğer mineraller bakımından içekleri. .... 90 Çizelge 4.20. Kavuzsuz yulaf örneklerinin protein, kül, nişasta ve yağ içerikleri. ... 94 Çizelge 4.21. Kavuzsuz yulaf örneklerinin toplam ve çözünür β-glukan içerikleri ile β- glukan çözünürlükleri. ... 94 Çizelge 4.22. Kavuzsuz yulaf örneklerinin biyofortifikasyonda kullanılan Zn, I ve Se

içerikleri. ... 96 Çizelge 4.23. Kavuzsuz yulaf örneklerinin biyofortifikasyonda kullanılmayan diğer

mineraller bakımından içerikleri. ... 97 Çizelge 4.24. Kavuzsuz yulaf örneklerin arabinoz, ksiloz, mannoz, galaktoz ve glukoz

içerikleri. ... 98 Çizelge 4.25. Kavuzsuz yulaf örneklerin arabinoksilan, glukomannan ve arabinogalaktan

içerikleri ile arabinoz/ksiloz oranı. ... 99 Çizelge 4.26. Kavuzsuz yulaf örneklerinin valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun

öğütme akışı ile öğütülmesi sonucu elde edilen un ile kaba kepek ve ince kepek verimleri. ... 101

(17)

xv

Çizelge 4.27. Valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun öğütme akışı elde edilen un ile kaba kepek ve ince kepek verimlerin toplam β-glukan içeriği, β-glukan geri kazanım oranı ve β-glukan zenginleştirme/azaltma faktörü. ... 104 Çizelge 4.28. Valsli değirmende kısa ve uzun öğütme akışı ile elde edilen toplam un ve

kaba kepeklerin arabinoz, ksiloz, mannoz, galaktoz ve glukoz içerikleri. .. 106 Çizelge 4.29. Valsli değirmende kısa ve uzun akış öğütme akışı ile elde edilen öğütme

fraksiyonlarının arabinoksilan, glukomannan ve arabinogalaktan içerikleri ile arabinoz/ksiloz oranı. ... 108 Çizelge 4.30. Valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun öğütme akışı ile elde edilen

un ile kaba kepek ve ince kepek verimlerin toplam arabinoksilan içeriği, arabinoksilan geri kazanım oranı ve arabinoksilan zenginleştirme/azaltma faktörü. ... 112 Çizelge 4.31. Valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun öğütme akışı ile elde edilen

kepek fraksiyonlarının toplam besinsel lif, çözünür besinsel lif ve çözünmez besinsel lif içerikleri. ... 115 Çizelge 4.32. Valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun öğütme akışı ile elde edilen

öğütme fraksiyonlarının protein, kül ve nişasta içerikleri. ... 116 Çizelge 4.33. Valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun öğütme akışı ile elde edilen

öğütme fraksiyonlarının L* parlaklık değeri. ... 120 Çizelge 4.34. Valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun öğütme akışı ile elde edilen

kepek fraksiyonlarının bazı fiziksel ve fizikokimyasal özellikleri ... 123 Çizelge 4.35. Valsli değirmende kısa öğütme akışı ve uzun öğütme akışı ile elde edilen

öğütme fraksiyonlarının biyofortifikasyonda kullanılan Zn, I ve Se bakımından içerikleri. ... 128 Çizelge 4.36. Valsli değirmende kısa öğütme akışı ile elde edilen öğütme fraksiyonlarının

biyofortifikasyonda kullanılmayan diğer mineraller bakımından içerikleri. 133 Çizelge 4.37. Valsli değirmende uzun öğütme akışı ile elde edilen öğütme

fraksiyonlarının biyofortifikasyonda kullanılmayan diğer mineraller bakımından içerikleri. ... 136

(18)

xvi

SİMGELER VE KISALTMALAR

Kısaltmalar

AACC American Association of Cereal Chemists (Amerikan Hububat Kimyacıları Birliği)

AB Avrupa Birliği

Al Alüminyum

Ca Kalsiyum

CGC Canadian Grain Commission (Kanada Tahıl Komisyonu)

Cu Bakır

ÇD Çekiçli değirmen

ETAEM Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü FDA Food and Drug Administration (Gıda ve İlaç İdaresi)

Fe Demir

GRL Grain Research Laboratory (Tahıl Araştırma Laboratuvarı)

I İyot

IDF Insoluble dietary fiber (Çözünmez besinsel lif)

K Potasyum

KA Kısa akış

LDL Low density lipoprotein (Düşük yoğunluklu lipoprotein)

LZF Lifçe zengin fraksiyon

Mg Magnezyum

Mn Mangan

P Fosfor

PD Pinli Değirmen

(19)

xvii

S Kükürt

SDF Soluble dietary fiber (Çözünür besinsel lif)

Se Selenyum

TARM Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü TDF Total dietary fiber (Toplam besinsel lif)

UA Uzun akış

VD Valsli Değirmen

WEAX Water extractable arabinoxylan (Su ile ekstrakte edilebilir arabinoksilan)

WHO World Health Organization (Dünya Sağlık Örgütü)

WUAX Water unextractable arabinoxylan (Su ile ekstrakte edilebilemez arabinoksilan)

Z-LZF Zenginleştirilmiş lifçe zengin fraksiyon

Zn Çinko

(20)
(21)

1

1. GİRİŞ

Tahıllar, küresel olarak en önemli besin hammaddesidir. Arpa; üretim miktarı bakımından dünyada buğday, pirinç ve mısırdan sonra dördüncü, yulaf ise beşinci tahıldır. İnsan beslenmesinde kavuzsuz arpa ve kavuzsuz yulaf kullanımı ülkemiz için yeni bir araştırma alanı olmakla beraber son yıllarda bazı tarımsal araştırma enstitülerinde bu amaca yönelik çalışmalar yapılmakta ve yeni çeşitler geliştirilmektedir.

Arpa, tarihçesi çok eskilere dayanan kültür bitkileri arasındadır. Genellikle hayvan yemi olarak kullanmasına karşın malt üretiminde de kullanılan çok yönlü bir tahıldır. Arpanın insan beslenmesinde kullanımı çok düşük orandadır ve bu oran ülkelere göre değişim göstermektedir. Arpa içeren gıdaların tüketimi modern zamanlarda azalmış olsa da sağlık yararları arpanın gıda amaçlı kullanımına olan ilgiyi arttırmıştır. Arpa, klinik olarak kanıtlanmış sağlık yararları olan, çözünen ve çözünmeyen besinsel lifler ve fenolik bileşikler gibi biyoaktif bileşenler bakımından önemli bir kaynaktır. Arpadaki başlıca besinsel lif bileşenlerinden olan β-glukanların [(1-3, 1-4) -karışık bağlı β-D glukanlar]

plazma kolesterolünü düşürdüğü, glisemik indeksi ve kolon kanseri riskini azalttığı belirtilmiştir. Amerikan Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) 2005 yılında β-glukanların koroner kalp hastalıkları riskini azaltmadaki etkinliğini kabul etmiştir. Arpa, β-glukanlar ve arabinoksilanlar gibi majör lif bileşenlerine ek olarak, üzerine araştırılmalar yapılması gereken fruktanlar, galaktomananlar ve arabinogalaktanlar gibi diğer önemli besinsel lif bileşenlerini de içerir. Arpa sadece bir lif kaynağı değil, aynı zamanda mineraller bakımından da önemli bir mikro besin kaynağıdır. Gıda ve gıda katkı maddesi elde etmek amacıyla kullanılan arpa işleme yöntemleri diğer tahıllar ile karşılaştırıldığında sınırlıdır.

Arpa tanesi içerisindeki bileşenlerin dağılımı tek düze (uniform) olmadığından belirli bileşenlerce zenginleştirilmiş çeşitli ürünler elde etmek için arpanın öğütülmesi ve fraksiyonlara ayrılması uygun bir teknik olabilir. Kabuk soyma dışında kalan ve öğütmeyi de kapsayan arpa işleme teknikleri ticari ölçekte çok yaygın değildir.

Yulaf, gıda ve yem olarak kullanımının yanı sıra farmasötik ve kozmetik ürünler için de hammadde olarak geniş bir kullanım alanına sahip çok fonksiyonlu bir tahıldır. Son dönemlerde içerdiği besleyici ögeler nedeni ile hem tüketicilerin hem de araştırmacıların

(22)

2

büyük ilgisini çekmektedir. Yulaf, protein, karbonhidrat, lifler, vitaminler, mineraller ve bazı fonksiyonel bileşenler (tokoller ve avenantramidler) bakımından zengin olmasının yanı sıra fitat gibi bileşenlerce fakir bir kompozisyona sahiptir. Yulaf, kardiyovasküler hastalıklar, tip 2 diyabet ve bazı kanser türleri gibi beslenme ile ilgili hastalıklara karşı koruyucu ve terapötik etkileri olan yüksek çözünür ve çözünmez besinsel lif içeriği ile de bilinmektedir. β-glukanlar, arpada olduğu gibi yulafın da başlıca besinsel lif bileşenleridir. Yulaftan veya yulaftan üretilen geleneksel ürünlerden önerilen oranlarda β-glukan temin edebilmek için, bu tür ürünlerin çok büyük miktarlarda tüketilmesi gerekir. Bu nedenle, tüketicilerin günlük önerilen β-glukan seviyelerinin karşılanmasına yardımcı olmak için daha yüksek oranlarda β-glukan içeren (zenginleştirilmiş) yulaf fraksiyonlarının üretilmesine ihtiyaç vardır.

“Gizli açlık” olarak da bilinen mikro besin eksikliği insanlık için önemli bir risktir. Çeşitli ciddi sağlık sorunları ve kronik hastalıklar, yetersiz miktarda mikro besin alımı ile ilgili olabilir. Gıda amaçlı üretilen bitkilerin besin kalitesini arttırmak amacıyla biyofortifikasyon bir yöntem olarak tercih edilebilir. Biyofortifikasyon, geleneksel takviyeden farklı olarak, gıda üretimi sırasında mineral ilave etmek yerine, bitki gelişim döneminde yapısındaki mikro besinleri arttırmayı amaçlar. Çinko (Zn), iyot (I) ve selenyum (Se) insan sağlığı için çok önemli minerallerdir. Çinko, genetik stabilite ve hücresel proliferasyondan sorumlu en etkin hücre içi elementtir. Eksikliği, insan sağlığı için temel risklerden biridir. İyot eksikliği guatr, zihinsel bozukluklar, büyüme geriliği ve bebek ölümlerinde artış gibi çeşitli sağlık problemleriyle ilişkilidir. Selenyum ise, kanser önleyici kapasitesinin olmasının yanı sıra anti-viral bir etkiye sahiptir.

Bu çalışmanın amacı, biyofortifikasyon uygulanmış ve uygulanmamış kavuzsuz arpa ve yulaf örneklerinden lifçe zengin fraksiyon elde etmek için farklı öğütme yöntemlerini karşılaştırmak ve biyofortifikasyonun öğütme fraksiyonlarındaki bileşim ve fizikokimyasal özellikler (kütle medyan çapı, dispersiyon ve porozite vb.) üzerine etkilerini belirlemektir.

Ayrıca, biyofortifikasyon uygulanmış kavuzsuz arpa ve yulaf örneklerinden farklı öğütme sistemleri ile elde edilmiş lifçe zengin fraksiyonlarının β-glukan ve arabinoksilan verimleri, geri kazanımı, zenginleştirme faktörleri ile arabinogalaktan, glukomannan, besinsel lif (çözünür, çözünmez ve toplam) ve mineral içeriklerinin belirlenmesidir.

(23)

3

2. LİTERATÜR BİLGİSİ

2.1. Arpa ve Yulaf Hakkında Genel Bilgi

Tahıllar, Graminaeales takımı içerisinde yer alan Gramineae (Poaceae, buğdaygiller) familyasına giren cinslerden oluşmaktadır (Geçit, 2016). Başta buğday olmak üzere pirinç, mısır, arpa ve yulaf dünya genelinde insan beslenmesinde kullanılmak için yetiştirilen başlıca tahıllardır (Liu, 2007; Gani ve ark., 2012). Arpa, dünyada buğday, pirinç ve mısırdan sonra gelen en önemli dördüncü, yulaf ise beşinci tahıldır. 2017 yılında küresel bazda, 771 milyon ton buğday, 769 milyon ton pirinç, 1134 milyon ton mısır, 147 milyon ton arpa, 26 milyon ton yulaf, 13 milyon ton çavdar ve görece daha az miktarda sorgum ve darı olmak üzere toplam 2980 milyon ton tahıl üretimi gerçekleşmiştir (Faostat, 2020). Arpa ve yulaf gibi bazı tahıllar medeniyetin başlangıcından bu yana doğrudan ve dolaylı yollarla insan tüketimi için temel gıdalar olmuştur (BNF, 1994).

Günümüzde genellikle hayvan yemi olarak kullanmasına karşın malt üretiminde de kullanılan çok yönlü bir ürün olan arpa, tarihçesi çok eskilere dayanan en eski kültür bitkileri arasındadır. Arpa uzun bir gıda kullanımı geçmişine sahiptir ve antik dünyada çoğunlukla insan beslenmesine yönelik olarak yetiştirilmiştir (Fedak, 1992; Nevo, 1992;

Newman ve Newman, 2006). Gramineae familyasının bir üyesi olan arpa (Hordeum vulgare L.), yaklaşık 10.000 yıl önce ilk kez buğday ve bezelye ile birlikte antik dönemde tarımı yapılmaya başlanmış ürünlerden biridir (Jacobsen ve ark., 2006). Şu anda kabul edilen teoriye göre, arpanın ilk olarak Orta Doğu'da Verimli Hilal olarak bilinen ve bugünkü Suriye, Türkiye, İsrail, Irak ve İran'ın belirli kesimlerinden oluşan bölgede kültüre alınmıştır (Harlan, 1979). Modern arpanın atasının günümüzdeki Hordeum spontaneum C. Koch ile aynı olduğuna inanılmaktadır (Harlan ve Zohary, 1966; Harlan, 1979; Zohary ve Hopf, 1988). Antik literatürde arpadan hazırlanan çeşitli alkollü içeceklere ve fermente gıdalara değinilmektedir. Buğday, çavdar ve yulaf gibi diğer tahıllar daha fazla tercih edildikçe, arpa “fakir adamın ekmeği” olarak adlandırılmış ve statüsünde düşüş gerçekleşmiştir (Zohary ve Hopf, 1988). Günümüzde de arpanın insan beslenmesinde kullanımı çok düşük orandadır ve bu oran da ülkelere göre değişim göstermektedir (Grando ve Machpherson, 2005; Newman ve Newman, 2008). Arpa içeren gıdaların tüketimi son dönemlerde azalmış olsa da sağlık yararları arpanın gıda

(24)

4

amaçlı kullanımına olan ilgiyi arttırmıştır (Jadhav ve ark., 1998; Brennan ve Cleary, 2005; Baik ve Ullrich, 2008; Izydorczyk ve Dexter, 2008).

Genetik olarak en fazla çeşitliliğe sahip tahıllardan biri tanesi olan arpa için yazlık veya kışlık tip, iki sıralı veya altı sıralı, kavuzlu veya kavuzsuz, maltlık veya yemlik gibi sınıflandırmalar yapılmaktadır (Jood ve Kalra, 2001). Ayrı sınıflardaki arpalar genellikle hem fiziksel hem de kimyasal özellikleri bakımından büyük değişiklik gösterir ve sonuç olarak farklı işleme özelliklerine ve son kullanım özelliklerine sahiptir (Sullivan, Arendt ve Gallagher, 2013). Arpa, normal, mumsu (waxy) veya yüksek amilozlu nişasta içeren, yüksek lizin içeren, yüksek beta-glukan içeren veya proantosiyanidin içermeyen olarak da sınıflandırılabilir. Normal nişasta tipine sahip genotipler genellikle %25 civarında amiloz ve %75 civarında amilopektin içeriğine sahipken, yüksek amilozlu genotiplerde amiloz içeriği %35 veya daha yüksek bir orandadır. Mumsu genotiplerde amiloz içeriği

%0-10 arasındadır. Nişasta tipi, farklı unların ve hazır gıdaların teknolojisini ve fizikokimyasal özelliklerini önemli ölçüde etkiler (Ajithkumar ve ark., 2005; Byung-Kee ve Ullrich, 2008; Slukova, 2014).

Yulafın da arpaya benzer şekilde hem hayvan yemi olarak hem de insan tüketimi için üretimi yapılan bir tahıl olarak uzun bir geçmişi vardır. İtalya'nın güneydoğusunda bulunan Grotta Paglicci mağarasında yapılan arkeolojik keşiflerde, yaklaşık 32.000 yıl öncesine ait olduğu düşünülen taş havan içerisinde yulaf tanesi izleri tespit edilmiştir (Lippi ve ark., 2015). Benzer şekilde, Ürdün vadisinde Ölü Deniz'in doğusunda yer alan antik neolitik köy Dhra’da yapılan kazılarda, M.Ö. 11.500 ile 10.500 yılları arasına ait olduğu düşünülen yabani yulaf (Avena sterilis) örnekleri bulunmuştur (Weiss, Kislev ve Hartmann, 2006; Kuijt ve Finlayson, 2009). Yulaf Avena cinsi altında sınıflandırılmaktadır. Avena cinsi içerisinde yer alan türler en az 700 cinsten oluşan ve yaklaşık 10.000 türü içeren Gramineae familyasının üyesidir (Clayton ve Renvoize, 1986; Watson ve Dallwitz, 1992). Filogenetik analizler yulafın, buğday, arpa çavdar ve brom gibi serin iklim tahılları ile yakından ilişkili olduğunu göstermesine rağmen (Kellogg, 2015), yüksek β-glukan, yağ, protein içeriği ve farklı antioksidanlar gibi genetik ve kimyasal farklılıkları vardır (Kellogg, 1998; Valentine ve ark., 2011). Yulaf,

(25)

5

normal çevresel koşullar altında diploid (2n=14), tetraploid (2n=28) ve heksaploide (2n=42) kadar değişen üç ploidi seviyesine sahip bir bitkidir.

Son yıllarda yulafa olan ilgi temel besleyici bileşimi nedeniyle hem tüketiciler hem de araştırmacılar düzeyinde artmıştır. Yulaf, protein, karbonhidrat, lifler, vitaminler, mineraller ve fonksiyonel bileşenler (tokoller ve avenantramidler) bakımından zengindir (Gray ve ark, 2000; Paton, Reaney ve Tyler 2000; Peterson, Emmons ve Hibbs, 2001;

Malkki ve ark., 2004; Izydorczyk, Cenkowski ve Dexter, 2014a). Ayrıca fitat gibi bileşenler de düşüktür (Peterson, 2004).

2.2. Tahıllarda Bulunan Sağlığa Faydalı Bileşenler

Dünya çapında tüketilen başlıca tahıllar buğday, pirinç, mısır, arpa, yulaf, çavdar, darı ve sorgumdur. Bu tahıllar beslenmenin önemli bir parçası olmasının yanı sıra, sağlığa faydalı çeşitli bileşenler açısından da zengindir (Slavin, 2003). Tahıllar, dünya nüfusu için önemli karbonhidratlar, proteinler, B vitaminleri ve mineral kaynakları sağlayan temel gıdalardır.

Tahıllar, sağlık üzerine olumlu etkileri olabilecek fitokimyasallar veya bitki biyoaktif maddeleri olarak adlandırılan bir dizi madde içerir (Goldberg, 2003; Madhujith, Izydorczyk ve Shahidi, 2006). Son yıllarda tahılların tam tanelerine olan ilgi, yapıda bulunan besinsel lifler (fruktanlar, frukto-oligosakkaritler, oligofruktoz, inulin, arabinoksilan ve β-glukan), vitaminler, mineraller, fitokimyasallar (karotenoidler, tokotrienoller ve tokoferoller), fenolik maddeler (fenolik asitler, flavonoidler, avenantramidler, lignanlar, alkilresorsinoller) gibi sağlığa faydalı bu bileşenlerin varlığından dolayı dikkate değer bir artış görmektedir (Borneo ve León, 2011; Gani ve ark., 2012).

2.3. Tahıllarda Bulunan Besinsel Lifler Hakkında Genel Bilgi

Güvenli ve sağlıklı gıdaya duyulan ilgi arttıkça, gıdalardaki fonksiyonel bileşenlere olan ilgi artmaktadır. Bu kapsamda besinsel lifler, insan beslenmesinde kanıtlanmış faydalı etkileri nedeniyle büyük ilgi görmektedir (Mendis ve Simsek, 2014). Çeşitli kronik hastalıklar ve obezite üzerindeki olumlu etkileri, tüketicilerin iyi beslenme ve daha fazla

(26)

6

miktarda besinsel lifi içeren gıdaların tüketilmesi konusundaki farkındalığı artırmıştır (Önning, 2007; Slavin, 2007; Poutanen ve ark., 2007).

İlk defa 1953 yılında ortaya çıkan “besinsel lif” teriminin selüloz, hemiselülozlar ve lignini içermekte olduğu belirtilmiştir (Hispley, 1953). Besinsel lifler genellikle insan ince bağırsağında sindirilemeyen gıda bileşenleri (roughage) olarak kabul edilir. Esas olarak, insan sindirim sisteminin salgıları tarafından parçalanmayan gıda kısımlarını içerir. Besinsel lif türleri ayrıca kaynaklarına, çözünürlüklerine, fermentasyona ve fizyolojik etkilerine göre sınıflandırılabilir. Besinsel lifler genellikle nişasta olmayan polisakkaritler, oligosakkaritler, lignin ve ilişkili bitki maddelerini içerir (Champ ve ark., 2003). Amerikan Hububat Kimyacıları Birliği tarafından besinsel lifler, bitkilerin tam veya kısmi fermentasyon ile insan ince bağırsağında sindirime ve emilmeye dirençli yenilebilir kısımları olarak tanımlanmaktadır (AACC, 2001). Besinsel lifler polisakkaritler, oligosakkaritler, lignin ve ilişkili bitki maddelerini içerir ve laksasyon ve/veya kan kolesterolü ve/veya kan şekerinin azaltılması gibi yararlı fizyolojik etkileri teşvik eder (AACC, 2001). Codex Alimentarius Komisyonuna göre; besinsel lif tanımı, ince bağırsakta sindirilmeyen ve emilmeyen, polimerizasyon derecesi 3'ten daha düşük olmayan karbonhidrat polimerleri olarak tanımlanmaktadır (CAC, 2006).

Besinsel lifler;

• Tüketilen gıdada doğal olarak meydana gelen yenebilir karbonhidrat polimerleri;

• Gıda ham maddelerinden fiziksel, enzimatik veya kimyasal yollarla elde edilen karbonhidrat polimerleri;

• Sentetik karbonhidrat polimerlerinin bir veya birkaçından oluşur.

Besinsel liflerin faydaları, bağırsak geçiş süresini azaltmak ve dışkı hacmini artırmak, kolonik mikroflora tarafından fermente edilebilmek, kandaki LDL kolesterol seviyesini azaltmak ve postprandial kan glikozunu ve/veya insülin seviyesini azaltmak olarak belirtilmiştir (CAC, 2006). Besinsel liflere ilişkin bir diğer tanımlama, AB üyesi ülkelerin tüketicilerine yönelik gıda bilgisi sağlanmasına ilişkin 1169/2011 sayılı yönetmelikte (EU, 2011); “İnsan ince bağırsağında sindirilmeyen, absorbe olmayan ve aşağıdaki kategorilere ait olan üç veya daha fazla monomerik üniteye sahip karbonhidrat polimerleri” şeklinde yapılmıştır.

(27)

7

• Doğal olarak bulunan ve yenilebilir karbonhidrat polimerleri,

• Gıda ham maddesinden fiziksel, enzimatik veya kimyasal yollarla elde edilen ve genel kabul gören bilimsel olarak kanıtlanmış yararlı bir fizyolojik etkiye sahip olan yenilebilir karbonhidrat polimerleri,

• Genel kabul gören bilimsel olarak kanıtlanmış yararlı bir fizyolojik etkiye sahip yenilebilir sentetik karbonhidrat polimerleri kapsamaktadır (EU, 2011).

Besinsel lifler beslenme için elzemdir ve yüksek oranda alımı birçok fizyolojik ve metabolik etkilerle pozitif ilişkilidir (Drzikova ve ark., 2005). Geleneksel olarak tahıllar, baklagiller, meyve ve sebzelerden elde edilebilen besinsel lifler, son yıllarda, kan kolesterolünün düşürülmesi, kalın bağırsak işlevinde, kan şekeri ve insülin seviyelerinde iyileşmeler gibi faydalı fizyolojik etkileri nedeniyle yoğun bir şekilde incelenmiştir.

Besinsel lifler çözünürlüklerine göre çözünür ve çözünmez besinsel lifler olarak iki sınıfa ayrılabilir (Mudgil, Barak ve Khatkar, 2012a). Çözünür ve çözünmez besinsel lifler insan sağlığında farklı fizyolojik etkiler gösterir (Vasanthan ve ark., 2002).

Önemli bir besinsel lif kaynağı olan hububat kepeklerinin genelde çözünmez besinsel lif içerikleri yüksek, çözünür besinsel lif içerikleri ise düşüktür. Çözünür besinsel lif, suyu bağlayarak jel yapı oluşturmaktadır. Çözünmez besinsel lif ise yüksek bir su tutma kapasitesine sahip olduğundan çok fazla su absorblamakta, ancak viskoz yapı oluşturmamaktadır. Bunun sonucunda dışkı kütlesini arttırmakta ve gastrointestinal geçiş süresini azaltarak farklı bağırsak hastalıklarının (örneğin kabızlık, divertikülit, hemoroid) önlenmesi ve tedavisi ile bağlantılı olan lifler olarak bilinmektedir (Goni ve Martín- Carrón, 1998). Çözünür besinsel lifler, temel olarak kandaki kolesterolün düşürülmesi ve glukozun bağırsaktaki absorbsiyonunun azaltılması ile ilişkili iken, çözünmez besinsel lifler bağırsak sağlığı ile ilgilidir (Burdurlu ve Karadeniz 2003). Meyve sebze, bazı tahıllar ve bakliyat zengin çözünür lif kaynaklarıdır. Tam tahıllar ve tahıl kepekleri, hücre duvarı formunda özellikle iyi besinsel lifi kaynaklarıdır. Buğday kepeği genellikle

%50'ye kadar besinsel lif içerirken, yulaf kepeği %20'ye kadar besinsel lif içerir (Ferguson, Chavan ve Harris, 2001).

(28)

8

Çözünür ve çözünmez besinsel lifler, gıdalarda farklı oranlarda bulunduğundan ve farklı özelliklere sahip olduklarından, çeşitli lif içeren gıdaları tüketmek önemlidir. Ayrıca farklı gıda maddelerinde lif çeşitliliğinin kompozisyon analizi ve karakterizasyonuna büyük ihtiyaç vardır (Marlett ve Navis, 1988). Yapılan bir çalışmada (Mudgil, Barak ve Khatkar, 2012b) çözünür lifin çerez kalitesi üzerindeki etkisini incelemiş ve çözünür lifin eklenmesinin çerez kalitesini önemli ölçüde iyileştirdiğini bildirilmiştir. Diğer bazı çalışmalarda besinsel lif takviyesinin ekmek (Wang, Rosell ve Benedito de Barber, 2002), makarna (Aravind, Sissons ve Fellows, 2012) dondurma, yoğurt (Koh ve ark., 2011) gibi çeşitli ürünlerin özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Besinsel liflerin kolesterol düşürme, diyabet kontrolü ve sindirim sistemi iyileştirmeleri gibi yararlı fizyolojik etkilerin yanı sıra, faydalı bağırsak bakterilerinin gelişmesini ve aktivitesini artırdığı belirlenmiştir. Besinsel liflerin bu aktivitesi prebiyotik aktivite olarak bilinir. Prebiyotik maddeler, kolondaki Lactobacilli ve Bifidobacteria gibi faydalı bakterilerin gelişmesini ve aktivitesini seçici olarak uyararak konakçı organizmayı faydalı şekilde etkileyen ve böylece sağlığını iyileştiren sindirilemez gıda bileşenidir. Genellikle guar gamı, akasya gamı (gum acacia), tragakant (kitre) gamı, frukto-oligosakkaritler (FOS) ve galakto- oligosakkaritler (GOS) gibi prebiyotik maddeler, bağırsak bakterileri için gıda görevi görür ve bu nedenle bunların gelişmesine ve aktivitelerine yardımcı olur (Gibson ve Roberfroid, 1995).

2.4. Tahıllarda Bulunan Major ve Minor Nişasta Dışı Polisakkaritler 2.4.1. Beta-Glukanlar

Genel bir tanımlama ile β-glukanlar, β-glikozidik bağlarla bağlanan D-glukoz monomerlerinden oluşan polisakkaritlerdir. Bir besinsel lif olarak β-glukanlar, maya, mantar, bakteri, yosun, arpa ve yulaf gibi çeşitli doğal kaynaklarda bulunabilir (Zhu ve ark., 2015). (1,3; 1,4)-β-glukan olarak da bilinen β-glukan terimi, birbirine β-(1–4) ve β- (1–3) glikozidik bağlar ile bağlanmış lineer glukoz moleküllerinin polimerinden oluşan kompleks karbonhidratlar için kullanılan genel bir tanımıdır. Bu β-(1-4) ve β-(1-3) bağ oranı sırasıyla %70 ve %30'dur (Doblin, Pettolino ve Bacic, 2010). Molekül içerisindeki β-(1-3) bağlarının varlığı, sadece β-(1-4) bağları içeren, sert ve çözünmez bir polimer olan selülozun aksine, β-glukanı daha esnek, çözünür ve viskoz hale getirir. Selüloz

(29)

9

mikrofibrilleri, hücre duvarlarında destek sağlarken selülozik olmayan polisakkaritler (β- glukan dahil), hücre duvarlarında bitki dokularının ihtiyaç duyduğu esnekliği sağlayan jel benzeri bir matris yapısı oluşturur (Burton, Gidley ve Fincher, 2010). Selüloz, hemiselüloz ve diğer karbonhidratlarla birlikte β-glukan, tahıl tanelerindeki hücre duvarlarının yaygın bir bileşenidir. (Doblin, Pettolino ve Bacic, 2010). En yüksek miktarda β-glukan, arpada (%3-11) ve yulafta (%3-7) bulunurken, çavdarda (%1-2) ve buğdayda (<%1) daha az miktarlarda bulunduğu rapor edilmiştir. Mısır, sorgum, pirinç ve gıda olarak önem taşıyan diğer tahıllarda ise sadece eser miktarda olduğu bildirilmiştir (Wood, 1992). β-glukanlar, arpa ve yulaf tanelerinde öncelikle alöron tabakası ve endospermin hücre duvarlarında bulunan polisakkaritlerdir. Arpada daha çok endospermde (Sofi, Nazir ve Ashraf, 2019), yulafta ise alöron tabakasında yoğun olarak bulunurlar (Bhatty, 1993).

Şekil 2.1. Karışık (1→3, 1→4)-d-glukan (β-glukan) birincil yapısı.

(Ebringerová, Hromádková and Heinze, 2005).

Selüloz ile kıyaslandığında β-glukan içerisindeki hem β-(1-4) hem de β-(1-3) bağlarından dolayı daha esnek, çözünür ve viskozdur. Kolesterol ve safra asitlerini bağlamak ve vücuttan atılmalarını kolaylaştırmak için çözünür bir lif olarak yüksek viskozite özelliğinden dolayı kan kolesterol seviyesini düşürme ve kan şekerini kontrol etmede etkili olduğu gösterilmiştir. β-glukan, yulaf kepeğinin kolesterol düşürücü etkisinden sorumlu ana bileşendir (Wood, 1990; Davidson ve ark, 1991; Braaten ve ark., 1994; Bell ve ark, 1999,; Izydorczyk ve McMillan, 2019). Moleküler özellikleri, gastro-intestinal sistemdeki fizyolojik fonksiyonları ile birlikte fiziksel özellikleri (viskozite, suda çözünürlük ve jel yapı oluşturma vb.) açısından önemlidir. Bağırsaktaki β-glukanlara bağlı viskozite artışı, kolesterol geri alımında azalma ve postprandiyal glukoz seviyelerinde azalma sağlar (Schlormann ve Glei, 2017).

(30)

10

Son yıllarda yulaf bazlı kahvaltılık gevreklere olan ilgi, biyoaktif bir bileşen olarak kabul edilen ve serum ve plazma kolesterol seviyelerini düşürmenin (Naumann ve ark., 2006;

AbuMweis, Jew ve Ames, 2010) ve postprandiyal glisemik cevap azaltılmasının bir aracı olarak tanıtılan β-glukan bakımından zengin oldukları için giderek artmaktadır (Behall ve ark., 2006; Smith ve ark., 2008; Thondre ve Henry, 2009). β-glukanlar, ekmek gibi çeşitli tahıl bazlı gıda ürünlerinde de kullanılmıştır. Arpadan elde edilen β-glukan bakımından zengin fraksiyonlar buğday ekmeğine katılmış ve yetişkinlerde test edildiğinde kontrol buğday ekmeğine kıyasla glisemik indekste önemli bir düşüş gözlemlenmiştir (Cavallero ve ark., 2002). Bilim adamları ayrıca, süt ürünlerinde β-glukan ilavesinin etkisini incelemişlerdir. Az yağlı süt ürünlerinde β-glukanların diğer çözünür liflerle birlikte kullanılması, tam yağlı ürünlerle ile karşılaştırıldığında duyusal özelliklerini geliştirdiği belirlenmiştir. Ayrıca peynir üretimi sırasında β-glukan ilavesinin son ürün özellikleri üzerine olumlu etkileri olduğunu gösteren çalışmalar mevcuttur (Tudorica ve ark., 2004).

2.4.2. Arabinoksilanlar

Arabinoksilanlar tahıl tanelerinin endosperm hücre duvarlarında, alöron tabakasında ve perikarpında bulunan nişasta dışı polisakkaritler olarak bilinmektedir (Ayala-Soto, Serna- Saldívar and Welti-Chanes, 2017). Yapı esas olarak doğrusal bir β-(1,4)-D-ksilopirinoz omurgası ve O-2 ve/veya O-3 üzerinde L-arabinofuranoz yan zincirinden oluşur.

Arabinoz parçalarının bazıları, ferülik asit ve p-kumarik asit gibi hidroksisinnamik asitlere O-5 pozisyonlarında ester bağları ile bağlıdır (Saulnier ve ark., 2007).

Arabinoksilanlar su ile ekstrakte edilebilir (Water extractable arabinoxylan, WEAX) ve su ile ekstrakte edilemez (Water unextractable arabinoxylan, WUAX) olmak üzere iki farklı gruba ayrılır.

(31)

11

Yapılan çalışmalarda WEAX ilavesinin un kalitesi, su absorpsiyon seviyesi, hamur özellikleri, ekmek hacmi ve tekstürü ile bayatlama özellikleri üzerine olumlu etkisi olduğu belirlenmiştir (Biliaderis, Izydorczyk and Rattan, 1995; Courtin and Delcour, 2002; Hemalatha, Manohar and Salimath, 2013). Bu polimerin etkisi, özellikle lakkaz enzimi gibi oksidanlar kullanıldığında viskozite, su tutma kapasitesi ve jelleşmenin arttırılması ile ilişkilendirilmiştir (Courtin ve Delcour, 1998). Ayrıca, çözünür lif olarak doğası ve yapılarında ferulik asit bulunması nedeniyle arabinoksilanların, şeker ve kardiyovasküler bozuklukların kontrol altına alınması, kolon fonksiyonunun iyileştirilmesi, bazı kanser türlerine karşı aktivite ve immünolojik bozukluklara karşı da sağlık yararları sağlanması gibi etkileri mevcuttur (Ogawa, Takeuchi ve Nakamura, 2005;

Zhou ve ark., 2010; Rose, Patterson ve Hamaker, 2010; Saeed ve ark., 2011).

Şekil 2.2. Su ile ekstrakte edilebilir l-arabino-d-ksilanın (Arabinoksilan) birincil yapısı.

(Ebringerová, Hromádková and Heinze, 2005).

2.4.3. Arabinogalaktanlar ve Glukomannanlar

Arpa, β-glukanlar ve arabinoksilanlar gibi majör besinsel lif bileşenlerine ek olarak, üzerine araştırılmalar yapılması gereken fruktanlar, galaktomananlar ve arabinogalaktanlar gibi diğer önemli besinsel lif bileşenlerini de içerir (MacGregor ve Fincher 1993). Arpa tanesindeki glukomannan ve arabinogalaktan içeriği, β-glukanlar ve arabinoksilanslara kıyasla nispeten düşüktür ve genellikle tespit etmek güçtür. Yapılan bir çalışmada, karışık-(1→4)-β-mannanlar ve arabinogalaktan-peptitlerinin arpa gelişimi esnasında tozlaşmadan altı veya yedi gün sonra β-glukanların birikmesini takiben olduğu bildirilmiştir (Wilson ve ark., 2006). Arpada bu polisakkaritlerin varlığı, arpa tanesinin

(32)

12

asit hidrolizatlarında mannoz ve galaktoz kalıntılarının oluşması ile ortaya çıkar ancak arabinozun galaktoza (Ara/Gal) ve glikozun mannoza (Glc/Man) oranlarına göre miktarların kesin olarak belirlenmesi zordur. Tahıl arabinogalaktanlarının yapısı, glukomanmanlardan daha fazla araştırılmıştır (Fincher, Sawyer ve Stone, 1974; Van den Bulck ve ark., 2005). Tüm arabinogalaktan peptitlerin, β-(1→6)-bağlı galatopiranoz tortularının (Galp) doğrusal zincirlerinin bağlandığı üç hidroksiprolin kalıntısına sahip 15-amino asit çekirdekli bir peptitten oluştuğu görülmektedir. Galaktopiranan zincirleri, C (O) -3'de tek arabinofuranosil (Araf), Galp veya Araf-(1→3)-Galp disakkaritleri ile ikame edilir (Van den Bulck ve ark., 2005). Yapılan bir çalışmada arpa (arpa majestic) içindeki arabinogalaktanların konsantrasyonunu %0.28 olarak bildirmiş ve Ara/Gal oranı 0.66 ila 0.73 arasında değişmekte olduğunu belirtilmiştir (Van den Bulck ve ark., 2005).

Arabinogalaktan-peptitlerin fonksiyonel rolü tam olarak anlaşılamamış fakat arpada çimlenme sırasında alöron içerisinde α-amilaz üretiminde bir işlevi olabileceği kanaati oluşmuştur (Suzuki ve ark., 2002). Diğer bitkilerdeki (karaçam, ekinezya) arabinogalaktan-peptitlere olan ilgi, dışkı kimyası üzerindeki olumlu etkilerinden ve bağışıklık sistemini uyarma yeteneklerinden kaynaklanmaktadır (Robinson, Feirtag ve Slavin, 2001; Kim, Waters ve Burkholder, 2002).

Şekil 2.3. Arabino (1→3, 6)-d-galaktan ana zincirinin yapısı.

(Ebringerová, Hromádková and Heinze, 2005).

Glukomannan ise diğer tahıl ve çim kaynaklarından elde edilen genellikle 3:7 oranında (1 → 4) bağlı--D-glukopiranosil ve D-mannopiranosil (Manp) kalıntılarının doğrusal kopolimeri olarak bilinmektedir (Bacic, Harris ve Stone, 1988). Tam tahıllardaki tahmin edilen mannoz kalıntılarının miktarı ve Man/Glc:2.33 oranı kullanılarak belirlenen glukomannan içeriği nispeten düşüktür (%0.7–1.3). Endosperm hücre duvarlarının bu polimerler bakımından çok zengin bir kaynak olduğu belirlenmiştir (Izydorczyk, 2010).

(33)

13

Yapılan bir çalışmada arpa endosperm hücre duvarının malt enzimleri ile sindirilmesi üzerine nispeten büyük miktarlarda mannoz kalıntısı bulmuştur (Lazaridou ve ark., 2008).

Bir başka çalışmada ise arpa şarabında çok miktarda mannoz içeren oligosakkarit rapor edilmiştir (Vietor, Voragen ve Angelino,1993).

Şekil 2.4. D-gluko-d-mannanın birincil yapısı.

(Ebringerová, Hromádková and Heinze, 2005).

2.5. Gizli Açlık, Biyofortifikasyon ve Uygulamaları

“Gizli açlık” olarak da bilinen mikro besin eksikliği insanlık için önemli bir risktir (Lyons, James ve Robin, 2003). Gizli açlık terimi, kalori bakımından yeterli olmasına karşın mental ve fiziksel gelişme için gerekli olan vitamin ve/veya mineraller bakımından yetersiz beslenmeyi tanımlamak için kullanılmıştır (Cakmak, 2008). Çeşitli ciddi sağlık sorunları ve kronik hastalıkların, yetersiz miktarda mikro besin alımı ile ilgili olabileceği düşünülmektedir (Çakmak ve ark., 2017). Gizli açlık, çocukların ve ergenlerin zihinsel ve fiziksel gelişimlerinde bozulmaya neden olabileceği gibi, zekâ geriliği, boy kısalığı ve körlük ile sonuçlanabilir. Ayrıca artan hastalık riski ve azalan çalışma kapasitesi nedeniyle yetişkin erkeklerin ve kadınların üretkenliğini de azalttığı bildirilmiştir (Bouis ve Welch, 2010). Dünyada 2 milyar kadar insanın gizli açlık sorunu ile karşı karşıya olduğu tahmin edilmektedir (WHO, 1995).

İnsan yaşamının sürdürülebilmesi için 49 temel besin maddesine ihtiyaç duyulmakta ve bunlardan 22’sinin, çinko, iyot ve selenyumu içeren makro ve mikro elementlerden oluştuğu belirtilmektedir (Welch ve Graham, 2004; White ve Broadley, 2005; Graham ve ark., 2007). Bu mineral elementlerin uygun bir beslenme ile temin edilebilme imkânı vardır. Lakin dünya üzerindeki 6 milyar insanda %60’ı demir (Fe), %30’u çinko (Zn),

(34)

14

%30’u iyot (I) ve %15’i selenyum (Se) eksikliği olduğu tahmin edilmektedir. Demir (Fe), A vitamini ve çinko (Zn) eksikliği gizli açlık sonucu ortaya çıkan en temel mikro besin eksiklikleridir (Bhullar ve Gruissem, 2013). Ayrıca hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg) ve bakır (Cu) eksikliği yaygındır (Frossard ve ark., 2000, Grusak ve Cakmak, 2005; Thacher ve ark., 2006).

Tahıllar, mineraller vb. bileşenler bakımından önemli mikro besin kaynaklarıdır. Bu bakımndan mikro besin eksiklikleriyle başa çıkmada önemli potansiyele sahiptir. Fakat tahıllarda ve yüksek getirisi olan bitkilerdeki modern üretim sistemleri kullanımının yaygınlaşması ve yüksek verimli çeşitlerin benimsenmesi gıda çeşitliliğinde ve mikro besin alımında dramatik bir azalma ile sonuçlanmıştır (Cakmak, Pfeiffer ve Mcclaffert, 2010). Gelişmiş ekonomilerde bu eğilim çiftçileri daha dar bir ürün deseninde ve yüksek kar getiren ürün gruplarını üretmeye teşvik etmiştir (Pfeiffer ve ark., 2005). Gelişmekte olan ülkelerde ise kısa boylu, düşük üretim girdilerine sahip buğday ve pirinç çeşitlerinin geliştirilerek kullanıma sunulması dikkat çeken oranlarda üretim artışı ile sonuçlanmıştır.

Bu durum, çiftçiler protein ve mikro besince zengin bitkileri üretmek yerine göreceli olarak daha karlı ve yüksek verimli bitkileri tercih etmişlerine neden olmuştur. Dolayısı ile daha ekonomik ve kolay üretilebilir, daha az besleyici bitkilerin üretilmesi mikro besin eksikliğinin ortaya çıkmasıyla sonuçlanmıştır (Johns ve Eyzaguirre, 2007; Cakmak, Pfeiffer ve Mcclafferty, 2010). Bu sebeplerden dolayı gıda amaçlı üretilen bitkilerin besin kalitesini arttırmak için, bitki ıslahı, agronomik uygulamalar veya diğer teknolojiler yoluyla iyileştirmeye ihtiyacı vardır.

Fortifikasyon, WHO tarafından, “gıda arzındaki besin kalitesini iyileştirmek ve asgari riskle halk sağlığı yararı sağlamak amacıyla, bir gıdadaki vitaminler ve mineraller (iz elementler dahil) gibi temel mikro besin içeriğini, bilinçli olarak arttırmaya yönelik uygulamalar” şeklinde tanımlanmaktadır (WHO, 2020). Fortifikasyon, gıdalara direk olarak mineral ilavesi, diyet çeşitlendirme, mineral takviyesi veya biyofortifikasyon ile yapılabilir.

(35)

15

Biyoforifikasyon ise, “gıda ürünlerinin besinsel kalitesinin agronomik uygulamalar, geleneksel bitki ıslahı veya modern biyoteknoloji yoluyla iyileştirildiği süreç” olarak tanımlanmaktadır. Geleneksel takviyeden farklı olarak, gıda üretimi sırasında mineral ilavesi yerine, bitki gelişim döneminde yapısındaki mikro besinleri arttırmayı amaçlar.

Bu nedenle, biyofortifikasyon, geleneksel takviye faaliyetlerinin ve diğer araçların uygulamaya konmasının zor olabileceği popülasyonlara erişim aracı olabilir (WHO, 2020).

Çinko (Zn), iyot (I) ve selenyum (Se) insan sağlığı için çok önemli minerallerdir ve bu nedenle bu çalışmada arpa ve yulaf örneklerinin biyofortifikasyon uygulaması ile zenginleştirilmesi için seçilmiştir. Çinko, genetik stabilite ve hücresel proliferasyondan sorumlu ve büyüme için gerekli en etkin elementlerden birisidir (Chasapis ve ark., 2011).

En fazla pankreas, karaciğer, böbrekler, kaslar ve diğer dokularda bulunan çinko vücutta önemli metabolik görevleri olan enzimlerin yapısında yer alır. Eksikliği, insan sağlığı için temel risklerden biridir. Eksikliğinde, fiziksel olarak büyümede gerilik (cücelik), cinsiyet organlarının gelişmesinde gecikme, hastalıklara dirençsizlik, yaraların iyileşmesinde gecikme, tat ve koku algılamada bozukluklar gibi belirtiler görülür. Yetişkin erkeklerde günlük 15 mg, kadınlarda 12 mg, 1- 10 yaş arası çocuklarda 10 mg çinko alımı önerilmektedir (Samur, 2006).

İyot eksikliği guatr, zihinsel bozukluklar, büyüme geriliği ve bebek ölümlerinde artış gibi çeşitli sağlık problemleriyle ilişkilidir (Pearce, Andersson ve Zimmermann, 2013;

Lazarus, 2015). Yetişkin bir bireyin vücudunda 15-20 mg iyot bulunmakta olup bu miktarın %70’lik kısmı tiroit bezinde, kalan kısmı ise dokularda ve kanda yer almaktadır.

Ülkemizde Doğu ve İç Anadolu, Karadeniz bölgeleri ile Akdeniz bölgesinin iç kesimlerinde toprak ve suda iyotun yetersiz olmasından dolayı bu bölgelerde yetişen besinlerle beslenen kişilerde guatr rahatsızlığı görülmektedir. İyot eksikliği görülen bölgelerdeki kadınlarda düşük, ölü doğum, düşük doğum ağırlığı gibi sorunlar yayığın olarak görülür. İyot yetersizliği olan hamile kadınların doğum sonrası çocuklarında kretenizm görülebilir. Yetişkin bir bireyin ve gençlerin günlük iyot ihtiyacı 150 µg, çocukların ise 90 µg’dır. Günlük ihtiyaç, hamile kadınlarda 220 µg, emziklilikte ise 290 µg’dır (Samur, 2006).

(36)

16

Selenyum, kanser önleme kapasitesinin olmasının yanı sıra (Clark ve ark., 1996; Yu, Zhu ve Li, 1997) anti-viral etkiye sahip bir element olarak bilinmektedir (Beck ve ark., 1995;

Baum, Shor-Posner ve Lai, 1997; Yu, Zhu ve Li, 1997; Yu ve ark., 1999). Combs (2001) tarafından yapılan bir çalışmada dünyada bir milyardan fazla kişiyi etkilediği tahmin edilen Se eksikliğinin halk sağlığı bakımından çok büyük bir problem olarak görülmektedir (Lyons, James ve Robin, 2003). Kanser riskini azaltma ve bağışıklık sistemini güçlendirme gibi etkileri olan selenyum aynı zamanda güçlü bir antioksidandır.

Doku esnekliğini arttırarak ve kalp hücrelerini destekleyerek kalp ve damar sağlığının korunmasına yardımcı olur. Sperm üretimi ve canlılığı üzerine olumlu etkileri olan selenyum üreme sağlığında önemli bir rol alır. Vücuttaki zararlı bileşenlerin olumsuz etkilerini azaltır ve vücuttan atılmalarına yardımcı olur. Karaciğer faaliyetleri üzerine de olumlu etkileri vardır. Erkeklerde günlük selenyum ihtiyacı 47 µg, bayanlarda ise 38 µg’dır (Samur, 2006).

Biyofortifikasyon uygulamasına yönelik bazı çalışmalar incelendiğinde; Zn içeriği 11 ve 8 mg.kg-1 olan iki buğday çeşidinin kullanıldığı bir çalışmada, biyofortifikasyon uygulaması ile bu içeriğin sırası ile 19 ve 28 mg.kg-1 düzeyine çıkartıldığı belirlenmiştir (Cakmak, Pfeiffer ve Mcclafferty, 2010). Yapılan bir diğer çalışmada Zn ve Fe içeren biyofortifikasyon uygulamasının buğday verimi ve kalitesi üzerine etkisinin araştırıldığı bir çalışmada kontrol örneğinde sırası ile 12 ve 85 mg.kg-1 olan Zn ve Fe içeriği uygulama sonunda sırası ile 23 ve 147 mg.kg-1’a ulaştığı belirlenmiştir (Habib, 2009). Benzer şekilde Fe, Mn ve Zn içeren biyofortifikasyon uygulamasının buğday verimi ve kalitesi üzerine etkisinin araştırıldığı çalışmada kontrol örneğinde sırası ile 17, 16 ve 13 mg.kg-1 olan Fe, Mn ve Zn içeriği biyofortifikasyon uygulaması sonucu 101, 90 ve 35 mg.kg-1 olarak tespit edilmiştir (Zeidan, Mohamed ve Hamouda, 2010). Biyofortifikasyon uygulaması yapılmış buğday örneğinden elde edilen öğütme fraksiyonlarında Zn içeriğinin incelendiği bir çalışmada, kontrol örneğinin tam tanesinde 22 mg.kg-1 olan Zn içeriği biyofortifikasyon uygulaması sonucu 41 mg.kg-1 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca öğütme sonucu elde edilen kontrol örneği kepeğindeki Zn içeriği 61 mg.kg-1 iken biyofortifikasyon uygulaması yapılmış buğdaydan elde edilen kepekte 126 mg.kg-1 olarak tespit edilmiştir (Hussain ve ark., 2015). Buğdayda çinkonun biyofortifikasyonu ve lokalizasyonu konulu bir araştırmada kontrol örneğinde 32 mg.kg-1 olan Zn içeriği, bitki

(37)

17

kın ve süt olum dönemlerinde olmak üzere iki kez uygulanan biyofortifikasyon sonrasında 56 mg.kg-1 olarak tespit edilmiştir (Cakmak ve ark., 2010). Buğday ve pirinç örneklerinde biyofortifikasyon uygulaması üzerine yapılan bir çalışmada, sera koşullarında, kullanılan iyot kaynağına göre ekmeklik buğday kontrol örneklerinde 14- 25 µg.kg-1 olan I içeriği yine kullanılan iyot kaynağına ve uygulama dozajına göre 1009- 1358 µg.kg-1 düzeyine çıkmıştır. Aynı çalışmada, tarla koşullarında pirinç kontrol örnekleri için Brezilya’da 5-7 µg.kg-1, Tayland’da 5-9 µg.kg-1 olan I içeriği, kullanılan iyot kaynağına ve uygulama dozajına göre sırası ile 332-346 µg.kg-1, ve 261-551 µg.kg-

1, düzeyine ulaştırılmıştır (Cakmak ve ark., 2017). Kışlık buğday örneklerinde biyofortifikasyon uygulaması ile farklı oranlarda (0.5, 1.0, 10 and 20 g Se/ha) selenyumun buğday verimi ve tanede selenyum içeriği üzerine yapılan bir çalışmada, kontrol örneğinin tam tanesinde 45 µg.kg-1 olan Se içeriği 10 g ve 20 g/ha Se biyofortifikasyonu ile 88 ve 145 µg.kg-1 Se içeriğine yükseldiği tespit edilmiştir (Ducsay ve Ložek, 2006).

Kışlık buğday tanesinde Se birikimi ve tane Se alımı üzerine farklı Se seviyelerinin (0, 0.5, 1.0, 10 ve 20 g Se/ha) yapraktan uygulanmasının etkisini tarla şartlarında incelendiği bir araştırmada, Artan seviyelerde Se uygulamalarının tane verimini etkilemediği, kontrol örneğindeki Se içeriği 39 µg/kg-1 iken 10 ve 20 g Se/ha uygulamalarında sırası ile 94 ve 192 µg/kg-1 olduğu belirlenmiştir (Ducsay ve ark., 2007). Kanada’da yüksek selenyum içeren topraklarda tarla koşulları altında 3 yıl süreyle iki ayrı farklı lokasyonda yetiştirilen makarnalık buğday örneğinde biyofortifikasyonun da olduğu farklı uygulamalar incelenmiş ve bunun sonucunda Se uygulanmayan kontrol parsellerinde yetiştirilen makarnalık buğdayın Se içeriği 195 mg.kg-1 ile 532 mg.kg-1 aralığında değiştiği tespit edilmiştir (Grant, Buckley ve Wu, 2007)

2.6. Öğütme Yöntemleri Hakkında Genel Bilgi

Besinsel lifçe zengin öğütme fraksiyonları elde etmek amacı ile tahıllar yaş veya kuru öğütme yöntemleri kullanılarak öğütülebilir. Yaş öğütmede, nispeten saf fraksiyonlar elde edilirken kuru öğütmede, farklı bileşenlerin bir karışımını içeren ürünler elde edilir (Gray ve ark., 2000). Kuru öğütme (öğütme, eleme ve hava sınıflandırması) β-glukan ile zenginleştirilmiş tahıl fraksiyonlarını elde etmede ekonomik bir yol olarak kabul edilmektedir. Fakat bu bileşenlerce zengin gıda ve gıda katkı maddesi elde etmek için arpa işleme yöntemleri diğer tahıllar ile karşılaştırıldığında sınırlıdır. Beta-glukan

Referanslar

Benzer Belgeler

Belirli bir mala tahsis edilmiş mağazalarda başka yerde sınıflandırılmamış deriden veya deri bileşimlerinden diğer ürünlerin perakende ticareti (deri veya deri bileşimli

Yağış düşüşü mart ve nisan ayında da devam etmiş, bölge bu ayda uzun yıllar ortalamasından sırasıyla % 19 ve % 41 daha düşük yağış almıştır.. Bölgede uzun yıllara

and Nazeer et al. The highest level of total omega 3 was also obtained from R. These studies, which includes Nemipterus genus, show some similarities with the slight

 Kışı kendigelen yulaf bitkilerinde veya yabani yulaflarda geçirir..  Alternatif konukçuları Rhamnus

Başakçıkta ikinci dane birinciden ayrılınca (koparıldığında); iki daneyi birbirine bağlayan başakçık ekseni (rachilla) parçası, birinci danenin karnında kalır..

ten sonra çocuklarının okula yeterince hazır olmadığını düşünen ve zihinsel ve ruhsal gelişimleri açısından muayene edilmelerini talep eden ebeveynler tarafından, Temmuz

Yulaf, içerdiği protein kalitesi, yüksek doymamış yağ ve lif içeriği, antioksidan zenginliği sayesinde insan beslenmesinde ön plana çıkmaktadır.. Ayrıca, içerdiği gluten

 Kara pas püstülleri koyu renklidir, Taçlı pas püstülleri portakal rengi-sarı renktedir.... Yulafta rastık