ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Başak BİÇER TÜRKİYE DE ÜRETİLEN BRENDİLERİN UÇUCU BİLEŞENLERİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2009
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TÜRKİYE DE ÜRETİLEN BRENDİLERİN UÇUCU BİLEŞENLERİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA Başak BİÇER YÜKSEK LİSANS TEZİ GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu tez 17/02/2009 tarihinde aşağıdaki jüri üyeleri tarafından oybirliği ile kabul edilmiştir. İmza: İmza: İmza: Prof.Dr. Turgut CABAROĞLU Prof.Dr. Ahmet CANBAŞ Prof. Dr. E. Sultan VAYİSOĞLU GİRAY Danışman Üye Üye Bu tez Enstitümüz Gıda Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü İmza ve mühür Bu çalışma Çukurova Üniversitesi Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: ZF2007YL23 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.
ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ TÜRKİYE DE ÜRETİLEN BRENDİLERİN UÇUCU BİLEŞENLERİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA Başak BİÇER ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman : Prof. Dr. Turgut CABAROĞLU Yıl : 2009, Sayfa : 55 Jüri : Prof. Dr. Turgut CABAROĞLU Prof. Dr. Ahmet CANBAŞ Prof. Dr. E. Sultan VAYİSOĞLU GİRAY Bu çalışmada ülkemizde üretilen brendilerin ve referans olarak alınan bir Fransız konyağının genel bileşimleri ve temel uçucu bileşikleri belirlenmiş ve bu içkilerin Türk Gıda Kodeksi ne uygunlukları araştırılmıştır. İçkilerin metanol ve uçucu bileşiklerinin analizi alev iyonlaşma dedektörlü gaz kromatografisi (GC-FID) ile Avrupa Birliği Referans Analiz Yöntemine göre yapılmıştır. Duyusal analizde lezzet profil analizi ve tercih testi kullanılmıştır. Analiz sonuçlarına göre içkilerin metanol miktarları 40.98-65.87 g/hl ma arasında, toplam yüksek alkol miktarları 263.26-483.15 g/hl ma arasında, toplam ester miktarları 40.44-53.29 g/hl ma arasında, toplam aldehit miktarları 34.58-52.42 g/hl ma arasında ve toplam uçucu madde miktarları 358.18-568.07 g/hl ma arasında değişmiştir. Brendilerin alkol, metanol ve toplam uçucu madde miktarı bakımından Türk Gıda Kodeksi Distile Alkollü İçkiler Tebliğine uygun oldukları belirlenmiştir. Fransız konyağının Türk brendilerine göre metanol ve aldehit miktarının daha düşük olduğu, yüksek alkol, aroma aktif ester ve toplam uçucu madde miktarlarının daha yüksek olduğu ve bu özellikleriyle diğerlerine göre daha kaliteli olduğu saptanmıştır. Duyusal açıdan tüm örnekler içerisinde Fransız konyağı, Türk brendileri içerisinde ise Truva en çok beğenilen örnek olmuştur. Anahtar Kelimeler: Türk brendisi, Fransız konyağı, uçucu bileşikler, kalite kontrol. I
ABSTRACT MSc THESIS A RESEARCH ON THE VOLATILE COMPOUNDS OF TURKISH BRANDIES Başak BİÇER DEPARTMENT OF FOOD ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor : Prof. Dr.Turgut CABAROĞLU Year : 2009 Pages : 55 Jury : Prof. Dr. Turgut CABAROĞLU Prof. Dr. Ahmet CANBAŞ Prof. Dr. E. Sultan VAYİSOĞLU GİRAY In this study, general composition and main volatile compounds of brandies being produced in Turkey and a French Cognac taken as a reference have been determined and the appropriateness of these drinks to the Turkish Food Codex have been investigated thoroughly. The analysis of methyl alcohol and volatile compounds of these drinks have been done according to gas chromotography-fid and the European Communities Referance Method. Flavor profile analyses and preferance test are used as sensory analyses. According to the results, the amounts of methyl alcohol between 40.98 and 65.87g/hl ma, the amounts of total higher alcohol between 263.56 and 483.15 g/hl ma, the amounts of total ester between 40.44 and 53.29 g/hl ma, the amount of total aldehyde between 34.58 and 52.42g/hl ma and the amount of total volatile compounds between 427.55 and 614.5g/hl ma have been found. In respect to the amount of their alcohol, methyl alcohol and the amount of total volatile substances; it has been determined that the brandies are appropriate to Turkish Food Codex Distilled Alcoholic Drinks Notification. It has been established that the amount of methanol and aldehyde of French Cognac is lower and higher alcohol, aromatic active ester and total volatile compounds are higher than Turkish brandies. Because of all these properties, French Cognac is of better quality compared with others. Sensory evaluation revealed that French Cognac among all the samples and Truva among Turkish brandies were the most preferred samples. Key words: Turkish Brandy, French Cognac, volatile compounds, quality control. II
TEŞEKKÜR Bu konuda bana çalışma olanağı sağlayan, araştırmalarım ve tezimin yazımı süresince yol gösteren ve desteğini esirgemeyen danışmanım Prof. Dr. Turgut CABAROĞLU na, jüri üyesi olarak tezimi değerlendiren sayın hocalarım Prof. Dr. Ahmet CANBAŞ ve Prof. Dr. E. Sultan VAYİSOĞLU GİRAY, tezimin çeşitli aşamalarında yardımcı olan Sedat AKKUŞ ile Araştırma Görevlileri Murat Yılmaztekin ve Kemal Şen e tezimin istatistiksel analizini gerçekleştirmemde yardımcı olan Araştırma Görevlisi Adnan Bozdoğan a, örneklerin toplanmasında katkılarından dolayı Mey İçki San. ve Tic A.Ş. den Orhun ÖZGEN e ve tüm öğrenim hayatım boyunca maddî, manevî büyük fedakârlıklar yaparak benim bu noktaya gelmemi sağlayan anneme, babama ve abime teşekkürlerimi sunarım. III
İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ..I ABSTRACT...II TEŞEKKÜR...III İÇİNDEKİLER...IV ÇİZELGELER DİZİNİ...VIII ŞEKİLLER DİZİNİ...IX 1. GİRİŞ 1 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR...3 2.1. Brendi Üretimi...3 2.1.1 Fransız Konyağı Üretimi...3 2.1.2. Türk Brendisi Üretimi...5 2.2.Damıtık Alkollü İçkilerde Bulunan Uçucu Bileşikler ve Bunların Genel Özellikleri...6 2.2.1. Metanol...6 2.2.1. Yüksek Alkoller...7 2.2.2. Esterler...9 2.2.3. Aldehitler...12 2.3.Brendinin Uçucu Bileşiklerleri Üzerine Yapılan Çalışmalar...13 3. MATERYAL VE METOT...17 3.1. Materyal...17 3.1.1. Hammadde...17 3.1.2. Uçucu Bileşik Standartları...17 3.1.3 Analizlerde Kullanılan Araç ve Gereçler...19 3.1.4. Kimyasal Maddeler...19 3.2. Metot...19 3.2.1. Genel Analizler...19 3.2.1.1. Yoğunluk...19 3.2.1.2. Alkol...19 3.2.1.3. Uçar Asit...20 IV
3.2.1.4. Furfural...20 3.2.2.Gaz Kromotografisi ile Metanol ve Uçucu Bileşiklerin Analizi...20 3.2.2.1. Gaz Kromotografisi Koşulları...21 3.2.2.2. Uçucu Bileşiklerin Alıkonma Zamanlarının Belirlenmesi...21 3.2.2.3. Kalibrasyon Çözeltilerinin Hazırlanması...22 3.2.2.4 Hesaplama...24 3.2.3. Duyusal Analizler......24 3.2.4. İstatistiksel Değerlendirme...26 4. ARAŞTIRMA BULGULARI ve TARTIŞMA...27 4.1.Brendilerin Genel Bileşimleri...27 4.1.1. Alkol...27 4.1.2. Yoğunluk...27 4.1.3. Uçar Asit...29 4.1.4. Furfural...29 4.2. Brendilerin Uçucu Bileşik Miktarları...30 4.2.1. Metanol...30 4.2.2. Yüksek Alkoller...31 4.2.2.1. n-propanol...32 4.2.2.2. İzobütanol...32 4.2.2.3. Aktif Amil Alkol (2-metil-1-bütanol)....33 4.2.2.4. Izoamil Alkol (3-metil-1-bütanol)...33 4.2.2.5. n-bütanol...34 4.2.3. Esterler...34 4.2.3.1. Etil Asetat...35 4.2.3.2. İzobütil Asetat...36 4.2.3.3. Etil bütirat...36 4.2.3.4. İzoamil Asetat...36 4.2.3.5. Etil hekzanoat...37 4.2.3.7. Metil Asetat...37 4.2.4. Aldehitler...38 V
4.2.4.1. Asetaldehit...38 4.2.4.2. Asetal...39 4.3.Brendilerin Toplam Uçucu Bileşikleri...39 4.3.1.Toplam Yüksek Alkol Miktarları......40 4.3.2. Toplam Ester Miktarları.....41 4.3.3. Toplam Aldehit Miktarları...42 4.3.4. Toplam Uçucu Madde Miktarları....43 4.4. Brendilerin Duyusal Özellikleri...44 5. SONUÇ ve ÖNERİLER...48 KAYNAKLAR...50 ÖZGEÇMİŞ...54 EKLER 55 VI
ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 2.1. Damıtık alkollü içkilerin bazı yüksek alkol içerikleri...8 Çizelge 3.1. Standartların özellikleri...18 Çizelge 3.2. Uçucu bileşiklerin alıkonma zamanları...22 Çizelge 3.3. Uçucu bileşiklerin kalibrasyon verileri...23 Çizelge 4.1. Brendi örneklerinin genel bileşimleri........28 Çizelge 4.2. Brendilerde belirlenen metanol miktarları...31 Çizelge 4.3. Brendilerde belirlenen yüksek alkol miktarları......32 Çizelge 4.4. Brendilerde belirlenen ester miktarları...35 Çizelge 4.5. Brendilerde belirlenen aldehit miktarları...38 Çizelge 4.6. Brendilerin toplam uçucu madde miktarları...40 Çizelge 4.7. Brendilerin duyusal analizden aldıkları puanlar...45 Çizelge 4.8. Tercih testi yöntemine göre duyusal analiz sonuçları...46 Çizelge 4.9. Brendilerin aldığı puanların Friedman testine göre kıyaslanması...47 VII
ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 3.1. Lezzet profil analizi formu...25 Şekil 3.2. Tercih testi formu...25 Şekil 4.1. Brendilerin uçar asit miktarları...29 Şekil 4.2. Brendilerin metanol miktarları...31 Şekil 4.3. Brendilerin toplam yüksek alkol miktarları...41 Şekil 4.4. Brendilerin toplam ester miktarları...42 Şekil 4.5. Brendilerin toplam aldehit miktarları...43 Şekil 4.6. Brendilerin toplam uçucu madde miktarları...44 Şekil 4.7. Brendilerin duyusal özellikleri...45 VIII
1. GİRİŞ Başak BİÇER 1. GİRİŞ Brendi, üzümden fermantasyonla elde edilen şarabın damıtılmasıyla ve yıllandırılmasıyla üretilen damıtık alkollü bir içkidir. Brendi sarımtırak-kahve renginde olup alkol içeriği genellikle hacim olarak % 36-60 arasındadır. İlk elde edildiğinde renksiz olup, bilinen rengi meşe fıçılarda dinlendirilerek ya da karamel çözeltisi ilavesiyle sağlanır. İnce bukesi ise, hammadde, işleme yöntemleri ve dinlendirme gibi faktörlere bağlıdır (Fidan ve Şahin, 1983). Brendi aynı zamanda çeşitli meyvelerden ve cibreden de elde edilebilir. Ancak ilk kez üzümden elde edildiği için brendi denildiğinde üzümden üretildiği kabul edilir. Meyveden elde edildiğinde ise üretildiği meyvenin adını alır. Üzüm brendileri bir çok ülkede değişik adlarla üretilmektedir. En ünlü brendi çeşidi Fransa da üretilen konyak (Cognac) tır. Konyak adını Fransa nın Charente bölgesindeki Cognac kasabasından almıştır. Burada üretilen brendi tescilli bir isim olması nedeniyle Cognac olarak adlandırılır ve dünyanın hiçbir ülkesinde bu isimle satılamaz. Yine Fransa nın güneybatısında Gaskonya bölgesinde benzer yöntemle üretilen içki Armagnac olarak adlandırılır. Brendi, Almanya da Weinbrand, başta A.B.D olmak üzere İtalya, Rusya, Bulgaristan, Yunanistan, İspanya, Meksika ve Arjantin de Brandy, Türkiye de ise Kanyak ve Brendi olarak adlandırılır (Fidan ve Anlı, 2002). Türk Gıda Kodeksi Distile Alkollü İçkiler Tebliği nde üzüm brendileri kanyak ve brendi olarak tanımlanmıştır. Tebliğe göre kanyak, şarabın veya kuvvetlendirilmiş şarabın hacmen en fazla % 86 alkole kadar distilasyonundan veya şarap distilatının hacmen en fazla % 86 alkole kadar ikinci kez distilasyonundan elde edilen distilatın 1000 litreden büyük fıçılarda en az bir yıl, daha küçük hacimli fıçılarda en az 6 ay olgunlaştırılmasıyla elde edilen içkidir (Anon., 2005b). Ayrıca kanyağın özelliklerinde organoleptik karakterinin kendine özgü, alkol miktarının hacmen en az %37.5, toplam uçucu madde miktarının, %100 lük alkolde 125 g/hl veya daha fazla, metanol miktarının en fazla hacmen % 100 lük alkolde 200 g/hl olması gerektiği belirtilmiştir (Anon., 1995). Brendi ise doğrudan kanyaktan veya kanyağın son ürünün hacmen %50 sini geçmeyecek miktarda şarap distilatı ile harmanlanmasından elde edilen distile alkollü içkidir. 1000 litreden büyük fıçılarda 1
1. GİRİŞ Başak BİÇER en az bir yıl, daha küçük hacimli fıçılarda en az 6 ay olgunlaştırılır. Brendinin uçucu madde içeriği hacmen % 100 alkolün hektolitresinde 125 grama eşit veya daha fazla olmalıdır. Metil alkol içeriği, hacmen % 100 alkolün hektolitresinde en fazla 200 g olmalıdır. Hacmen alkol miktarı en az % 36 olmalıdır (Anon., 2005b). Türkiye de brendi üretimi, toplam alkollü içki üretimi içerisinde, %14.1 lik bir paya sahiptir. 2005 yılı değerlerine göre Türkiye de toplam brendi üretimi 696.123 litredir, bu değer 2006 yılında 573.335 litreye düşmüştür (Anon., 2006). Brendi damıtık bir alkollü içki olduğu için brendi kalitesini belirleyen temel unsurlar uçucu bileşiklerdir. Uçucu bileşiklerin miktarları ve birbirlerine oranları alkollü içkilere karakteristik tat ve kokularını kazandırmakta ve aralarındaki ilişki kaliteyi etkilemektedir. Alkollü mayşenin damıtılması ile etil alkolle birlikte uçucu bileşikler damıtığa geçmekte ve bu bileşiklerin konsantrasyonları son üründe artmaktadır. Alkol fermantasyonu ile meydana gelen alkollü sıvının damıtığında bulunan su ve etil alkol dışındaki başlıca bileşikler; metanol, aldehitler, esterler ve yüksek alkollerdir. Bu bileşiklerin büyük bir kısmı belirli bir dozun üzerinde toksik ve sağlığa zararlı maddelerdir. Bunlardan en tehlikelisi metanol olup aşırı dozda alındığında körlüğe, zehirlenme ve ölümlere neden olur (Fidan ve Şahin, 1983; Başoğlu ve ark., 1992). Brendide bulunan uçucu bileşikler, kullanılan üzüm çeşidinden, alkol fermantasyonundan, uygulanan damıtma işleminden ve dinlendirme sırasında kullanılan meşe fıçılardan kaynaklanmaktadır. Ülkemizde brendilerin uçucu bileşikleri üzerine yapılmış araştırma sayısı son derece sınırlı olup (Türker, 1966; Uluöz ve Aktan, 1974; Şahin ve Özçelik, 1982) son yıllarda yapılmış çalışma bulunmamaktadır. Bu araştırmada ülkemizde üretilen brendilerin (Tabii Kanyak, Truva Kanyak, Ihlara Brendi) genel bileşimi ve uçucu bileşiklerinin belirlenmesi, Türk brendilerinin bileşimlerinin bir Fransız konyağı ile karşılaştırılması ve brendilerin Türk Gıda Kodeksine uygunluklarının saptanması amaçlanmıştır. 2
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. Brendi Üretimi 2.1.1. Fransız Konyağı Üretimi Fransız konyağı ülkenin ılıman ve rutubetli iklimine sahip olan Charante bölgesindeki kireçli topraklarda yetişen üzümlerden üretilen şarapların damıtılması ve elde edilen damıtığın meşe fıçılarda dinlendirilmesiyle üretilir (Fidan ve Şahin, 1983). Charente bölgesi 1909 da özel bir yasayla altı bölgeye ayrılmıştır. Bu bölgelerde üretilen konyaklar kalitelerine göre dört gruba ayrılmıştır (Fidan ve Anlı, 2002). Konyak üretiminde kullanılacak üzümlerin geç olgunlaşan beyaz üzüm çeşitleri olması istenir. Charente da konyak üretiminde kullanılan ana çeşitler Colombard, Folle Blanche ve Saint-Emilion daha az kullanılanlar ise Blanc Ramé, Jurançon blanc, Montils, Semillon ve Sauvignon blanc dır. Üzümler aynı beyaz şaraplık üzümler gibi işlenir. Konyağa işlenmek üzere elde olunan şaraplar hoş aromalarına rağmen, sofra şarapları olarak değerleri yoktur. Çünkü bunların asit miktarları yüksek, alkol dereceleri ise genelde %8-9 u geçmez ve hatta geçmemelidir. Çünkü şırada şeker miktarı fazla olmadığı için, fermantasyon daha düşük sıcaklıkta daha çabuk olur. Böylece uçar asit miktarı da yükselmez. Alkol derecesinin düşüklüğü, kaliteye önemli ölçüde etkendir. Damıtma daha yavaş olduğundan ve düzenli olarak yapılabildiğinden, aroma maddelerinin damıtığa daha fazla geçmesi sağlanır. Öte yandan, asidin yüksekliği de önemlidir. Yüksek asitlik hem fermantasyon sürecinde hem de fermantasyondan sonra şarabı nötr veya alkali ortamlarda daha çok çalışan mikroorganizmaların etkisinden korur. Böylece, SO 2 katımına gerek kalmaz. SO 2 temiz bir fermantasyon sağladığından ve bu arada buke oluşumuna etken bazı mayalar üzerine etkili olduğundan, alkolün bukesinin azalmasına neden olur. Damıtma sürecinde de önemli bir kısmı alkole geçerek tat ve kokuyu olumsuz yönde etkiler ve merkaptanlar gibi kötü kokulu maddeleri oluşturur. 3
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER Asitlik sayesinde terpen grubuna giren kokulu maddeler serbest hale geçerek aromayı oluştururlar (Fidan ve Anlı, 2002). Alkol fermantasyonu tamamlandıktan sonra damıtma işlemi uygulanır. Damıtmada doğrudan ateşle ısınan ön ısıtma düzenine sahip 3 tonluk imbikler kullanılır. 2.5 ton şarap imbiğe konur ve damıtılır. Damıtma 8 saat veya daha uzun sürer ve alkol kalmayıncaya kadar devam eder. Damıtık başlangıçta kullanılan şarabın alkol derecesine bağlı olarak %24-32 alkol içerir (Cantagrel ve Galy, 2003). Buna brouillis denir. 3 kez damıtma yapıldıktan sonra, 3 parti damıtık birleştirilir ve tekrar damıtılır. Bu damıtma 14 saat veya daha uzun sürer ve bu sırada baş, orta ve son (kuyruk) ürünler ayrılır (Fidan ve Anlı, 2002). Damıtma sırasında %1-2 kadar baş ürün alınır. Orta ürün miktarı %70 i geçmez ve alkol miktarı ortalama %68-70 dir. Damıtığın alkol miktarı yaklaşık %60 a düşene kadar orta ürünün alınmasına devam edilir. Son ürünün alınmaya başlanması deneyimli damıtıcılar tarafından tat ve koku kontrolü ile belirlenir. Damıtığın kokusu ağır ve keskin duruma gelince son ürünün alınmasına başlanır. Bazı üreticiler son ürünü damıtığın alkol miktarı %20 ye düştükten sonra gelen kısmı ayrı kaplarda toplayarak ikiye ayırırlar (Kılıç, 1990). Alkol derecesi %20 ye kadar olan kısma son ürün denir, bundan sonra sıfıra kadar olan kısma küçük su denir (Fidan ve Anlı, 2002). Küçük su hafif bulanık olup çok aromatiktir. İçerisinde yüksek alkoller ve aromatik organik asitler bulunur. Bu kısmın yüzeyinde toplanan yağ damlacıkları üreticiler tarafından özel aroma vermek amacı ile bir yıl dinlendirilmiş olan konyağa karıştırılmaktadır. Son ürün baş ürünle birleştirilerek sonraki damıtmalarda kullanılır. Damıtma sırasında damıtığın tadı ve alkol miktarı sürekli kontrol edilir. Bazen ikinci damıtma ürünü, suyla %26-28 alkol derecesine söndürülür ve tekrar damıtılır (Kılıç, 1990). Fransız konyağı üretiminde damıtma işleminde imbik kullanılır. Ancak brendi üretiminde bazı ülkelerde imbik dışında kolonlu damıtma da kullanılır. Bu uygulama daha çok Amerika da görülür. Kolonlu damıtma ile üretilen brendiler daha hafif bünyelidirler ve fermantasyon yan ürünlerini daha az içerirler. Aynı şaraptan kolonda ve imbikte üretilen brendilerde küçük analitik farklar bulunmakla birlikte, duyusal analizler ile bunlar birbirinden ayırt edilebilmektedir. (Kılıç, 1990). 4
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER Konyak damıtıldıktan sonra yeni meşe fıçılarda 4-5 yıl, hatta 10-20 yıla kadar dinlendirilebilir. Fıçılar doldurulmadan önce buhar veya kaynar suyla çalkalanır. Sonra konyağın bukesini etkileyecek istenmeyen renk maddelerini ve diğer maddeleri çözündürerek uzaklaştırmak için, beyaz şarapla doldurulur ve sonra boşaltılır. Ham konyağı doldururken 100 litre hacim için, 2 litre boş bırakılır. Dinlendirme serin ve karanlık mahzenlerde gerçekleştirilir (Fidan ve Şahin, 1983). Fıçıda dinlendirme sırasında fıçıdan renk maddeleri, tat, aroma maddeleri (laktonlar ve uçucu fenoller) ve tanen kanyağa geçer (Cantagrel ve Galy, 2003). Eskitilen konyaklara çoğu kez paçal işlemi uygulanır. Bu işlem piyasaya yıldan yıla aynı tipte ürün sunmak için gerekli olup, bazı konyaklar için maliyeti düşürmek de söz konusu olabilir (Fidan ve Anlı, 2002). Günümüzde paçal işleminde istenilen alkol, asit, ekstrakt, tanen, lignin, vanilin, aldehit, asetal, fuzel yağı miktarına ve duyusal özelliğe sahip ürün elde edebilmek için bilgisayarlardan yararlanılmaktadır (Kılıç, 1990). 2.1.2. Türk Brendisi Üretimi Ülkemizde brendi üretiminde Tekirdağ-Şarköy bölgesinin beyaz Yapıncak üzüm çeşidi ile; Çanakkale-Lapseki bölgesinin siyah üzüm çeşidi Karasakız (Kuntra) kullanılmaktadır. Karasakız üzümü siyah bir çeşit olmakla birlikte, şarap yapımında cibre fermantasyonu uygulanmaz ve SO 2 de katılmaz. Brendi üretiminde daha çok beyaz üzümler kullanılır (Fidan ve Anlı, 2002). Bu üzümlerden SO 2 katılmadan elde olunan şaraplar tortusu ile birlikte, Fransa daki konyak imbiklerine benzer imbiklerde iki kez damıtılır. Elde olunan %70-75 alkollü damıtık, oksidasyon cihazından geçirilerek brendide oluşacak oksidasyon olayları çabuklaştırılır ve sonra meşe fıçılara konularak 3-4 yıl eskitilir, olgunlaştırılır. Eskimesi tamamlanan brendiler paçal yapılır, alkol derecesi ayarlanır ve gerekiyorsa bir miktar pekmez ve karamel katılır. Bu şekilde hazırlanan brendi fıçılarda 6 ay daha dinlendirildikten sonra filtre edilip şişelenir (Kılıç, 1990). 5
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER 2.2. Damıtık Alkollü İçkilerde Bulunan Uçucu Bileşikler ve Bunların Genel Özellikleri Alkollü içkilerdeki uçucu bileşiklerin büyük bir kısmı alkol fermantasyonu sırasında oluşur ve bunda mayalar önemli bir rol oynar. Fermantasyon ortamında fermente olabilen bileşiklere ek olarak, uzun zincirli yağ asitleri, organik azotlu bileşikler, kükürtlü bileşikler ve diğer birçok bileşik bulunmakta ve bu bileşikler fermantasyon sırasında maya hücre duvarı içerisinde biyokimyasal reaksiyonlara uğrayarak uçucu bileşiklerin oluşturulmasında temel rol oynamaktadır. Fermantasyon koşulları ve fermantasyon sıvısı bileşimindeki farklılıklar doğal olarak, oluşacak uçucu bileşiklerin miktar ve çeşidini de etkiler (Nykanen ve Suomalainen, 1989). Fermantasyon sonucunda etil alkolün yanında oluşan bu bileşiklerin bazıları ürünün aroma gelişimine büyük katkıda bulunur. Bu bileşiklerin konsantrasyonları damıtma nedeniyle yüksek alkollü içkilerde daha da artar. Bu bileşikler arasında en fazla bulunanlar yüksek alkollerdir, daha sonra ise esterler ve aldehitler gelir. Bu bileşiklerden özellikle algılanma eşik değerleri düşük olanlar aroma üzerinde birinci derecede etkilidirler. Aroma açısından önemli bu bileşiklerin yanında sağlık açısından önemli ve toksik bir madde olan metil alkol de fermantasyon sırasında oluşur (Berry ve Slaughter, 2003). Bu bileşiklerin genel özellikleri aşağıda açıklanmıştır. 2.2.1. Metanol Kapalı formülü C 5 H 11 OH olan metil alkol hoş olmayan koku ve yakıcı tada sahiptir. Yoğunluğu 0.79 g/cm3, molekül ağırlığı 32.04 g/mol, erime noktası -95 C, kaynama noktası ise 64.5 C dir. Bilindiği gibi metil alkol toksik ve sağlığa zararlı bir maddedir. Aşırı dozda alındığında körlüğe ve ölümlere neden olur. Öldürücü doz olarak 50-75 g verilmekte ise de 11.5 g da bile ölüm saptanmıştır. Metanol vücutta önce formaldehite okside olur ve sonra formik aside dönüşür. Bu, kanın ve doku sıvısının bikarbonat oranını düşürerek aşırı oksitlenmesine yol açar ve asitliğin 6
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER yükselmesiyle de hücre fonksiyonu bozulur, merkezi sinir sistemi etkilenir ve aşırı durumlarda ölüme kadar gider (Cabaroğlu, 2004; Anonim, 2005b). Türk Gıda Kodeksi Distile Alkollü İçkiler Tebliği ne göre brendide metanol miktarı hacmen % 100 alkolün hektolitresinde 200 gramdan fazla olmamalıdır (Anonim, 2005b). 2.2.2. Yüksek Alkoller Yüksek alkoller, damıtık alkollü içkilerde miktar olarak en fazla bulunan aroma bileşikleridir. Bu maddeler, aynı zamanda fuzel yağları olarak da adlandırılırlar (Erten ve Canbaş, 2003). Yüksek alkoller damıtıkta aromatik özelliğe sahip bileşikler arasında en yüksek konsantrasyonlarda bulunan bileşiklerdir ve bu bileşiklerin miktarları üzüm çeşidi, fermantasyon koşulları ve damıtma yöntemine bağlı olarak değişir (Soufleros ve ark., 2004). Maya, Ehrlich ve biyosentez yollarını kullanarak, yüksek alkolleri üretir. Ehrlich yolu, ortamda aminoasitlerin bulunması halinde kullanılır ve bu yolda, fermantasyon ortamında bulunan aminoasit maya tarafından hücre içine alınır. Hücre içinde aminoasitlerin amino grubu transaminasyona uğrar ve ketoasit oluşur. Daha sonra ketoasit aldehide dönüşmek üzere dekarboksile olur. Oluşan aldehit indirgenir ve yüksek alkol ortaya çıkar. Ortamda bulunan aminoasitler maya tarafından tüketildiğinde yüksek alkoller biyosentez yolu ile şekerlerden üretilir (Erten ve Canbaş, 2003). Yüksek alkollerin lezzet açısından olumlu etkileri olmasının yanında sağlık açısından yüksek düzeylerde bulunmaları istenmez (Şahin ve Özçelik, 1982). Brendide bulunan fuzel yağı miktarını azaltmak için üzüm şırasının hemen preslenip şıradan ayrılması, az havalandırma ve düşük sıcaklıkta fermantasyon gereklidir (Kılıç, 1990). Damıtık alkollü içkilerde bulunan başlıca yüksek alkoller, n-propanol, n- bütanol, izobütanol, izoamilalkol (2-metil-1-bütanol ve 3-metil-1-bütanol), n- hekzanol ve 2-fenil etanol dür (Çizelge 2.1) (Nykanen ve Suomalainen, 1989). Yüksek alkollerden amil alkol pişmiş, alkollü ve tatlı bir aromatik özelliğe, n- 7
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER hekzanol ise yüksek konsantrasyonlarda istenmeyen Hindistan cevizi, sert, acı, keskin ve otsu bir aromatik özelliğe sahip olmaları nedeniyle önemli yüksek alkollerdir (Apostopoulou ve ark., 2004). Çizelge 2.1. Damıtık alkollü içkilerin bazı yüksek alkol içerikleri (mg/l) (Nykanen ve Suomalainen, 1983) Damıtık Alkollü İçkiler Propanol izobütanol izoamilalkol Brendi 109-220 315-405 960-1250 Fransız konyağı 100-144 133-440 422-990 Alman brendisi 73-324 71-294 366-835 İspanyol brendisi 48-63 58-90 244-366 Armanyak 114-204 220-292 990-1025 İskoç Viskisi 200-205 350-410 410-475 Damıtık alkollü içkilerde bulunan önemli yüksek alkollerin özellikleri aşağıda açıklanmıştır. n-propanol Kapalı formülü C 3 H 7 OH, yoğunluğu 0.80 g/cm 3, molekül ağırlığı 60.09 g/mol, erime noktası -127 C, kaynama noktası ise 97 C dir. Su, etil alkol ve eterde çözünür. Alkol kokusunda ve karakteristik olgun meyve aromasına sahip bir bileşiktir. Algılanma eşik değeri 0.57-4 mg/100 ml dir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). İzobütanol (2-metil-1-propanol) Kapalı formülü C 4 H 9 OH dır. Yoğunluğu 0.802 g/cm 3, molekül ağırlığı 74.12 g/mol, erime noktası -108 C, kaynama noktası ise 108 C dir. Su, etil alkol ve eterde çözünür. Keskin, hoşa gitmeyen alkol ve şarap kokusunda olup algılanma eşik değeri 0.036-0.33 mg/100 ml dir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). 8
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER n-bütanol Kapalı formülü C 4 H 9 OH dır. Yoğunluğu 0.808 g/cm 3, molekül ağırlığı 74.12 g/mol, erime noktası 89 C, kaynama noktası ise 117.7 C dir. Amil ve etil alkol kokularında, kuru ve yakıcı tattadır. Algılanma eşik değeri 0.05-50 mg/100 ml dir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). Amil Alkol (2-metil-1-bütanol) Kapalı formülü C 5 H 11 OH dır. Yoğunluğu 0.82 g/cm 3, molekül ağırlığı 88.15 g/mol, erime noktası -70 C, kaynama noktası ise 127-129 C dir. Su, etil alkol ve eterde çözünür. Etil alkol kokusundadır (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). İzoamil Alkol (3-metil-1-bütanol) İzoamil alkol olarak da bilinir. Kapalı formülü C 5 H 11 OH dır. Fermantasyon boyunca en fazla miktarda oluşan yüksek alkoldür. Yoğunluğu 0.81 g/cm 3, molekül ağırlığı 88.15 g/mol, erime noktası -117 C, kaynama noktası ise 130-131 C dir. Su ve organik çözücülerde çözünür. Fuzel yağı ve karakteristik keskin viski kokusunda olup tiksindirici tada sahiptir. Algılanma eşik değeri 0.025-0.41 mg/100 ml dir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). 2.2.3. Esterler Esterler, damıtık alkollü içkilerin aromaları üzerine etkili olan en önemli bileşiklerdir. Bunlar içerisinde en yüksek miktarda bulunan etil asetat (>%50-95) damıtık alkollü içkiye buke verir. Bir içkiyi karakterize etmek için, bütün unsurlarını belirlemek yerine başlıca unsurlarını belirlemek, içkinin kalitesi hakkında fikir vermeye yetebilir. Bu unsurlardan birisi de etil asetattır (Başoğlu ve ark., 1992). Etil asetat yüksek konsantrasyonlarda aseton kokusunda olup (150-200 mg/l), daha düşük konsantrasyonlarda ise meyvemsi ve çiçeksi aromaya sahip bir bileşiktir ve kalite indikatörü olarak tanımlanır (Apostopoulou ve ark., 2004). 9
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER Esterler kimyasal ve biyokimyasal yollarla meydana gelirler. Kimyasal yol, yani alkol ve asit arasındaki basit ve kondensasyon reaksiyonu ile oluşum, oldukça yavaştır. Bu nedenle esterler çoğunlukla maya tarafından biyokimyasal yolla üretilirler. Esterler maya hücresi içinde alkol ve asetil-coa arasında meydana gelen ve çeşitli enzimler tarafından katalizlenen reaksiyonlar sonucunda oluşurlar (Erten ve Canbaş, 2003; Dufour ve ark., 2003). Alkollü içkilerde bulunan esterler kaynaklarına göre iki grup altında toplanabilir. Bunlardan birincisi yüksek alkollerin asetatları olup en önemlileri izoamil asetat, izobütil asetat, metil asetat ve 2-fenil asetattır. İkinci grup, yağ asitlerinin etil esterleri olup en önemlileri etil hekzanoat, etil oktanoat ve etil dekanoattır (Etievant, 1991). C 6 C 10 karbonlu esterlerin algılanma eşikleri düşük olduğu için alkollü içkilerin aromasında önemli rol oynarlar (Nykanen ve Nykanen, 1991). Damıtık alkollü içkilerde bulunan önemli esterler aşağıda açıklanmıştır. Etil Asetat Etil asetat C 4 H 8 O 2 kapalı formülüne sahiptir ve molekül ağırlığı 88.11 g/mol, yoğunluğu 0.898 g/cm 3, erime noktası -83 C, kaynama noktası ise 77 C dir. Algılanma eşik değeri 0.0005-0.5 mg/100 ml dir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). Asetik asit etil esteri, etil etanoat, asetidin, asetoksietan olarak da bilinir. Etil asetat yüksek konsantrasyonlarda (15-20 mg/100ml) aseton ve çözgen kokusunda olup konsantrasyon yükseldikçe mide bulandırıcı olur, daha düşük konsantrasyonlarda ise hoşa giden, meyvemsi, ananas benzeri ve çiçeksi aromaya sahip, üzüm ve sherry tadında bir bileşiktir. Bu nedenle de alkollü içkilerde yüksek konsantrasyonlarda bulunmaları istenmez ve kalite indikatörü olarak tanımlanır (Burdock 2002; Apostolopoulou ve ark., 2005). Damıtık alkollü içkilerde etil asetat miktarı yüksektir. Toplam esterler arasındaki varlığı %50 yi geçer, brendide etil asetat oranı %90-95 i bulur (Nykanen ve Nykanen, 1991). 10
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER İzobütil Asetat (2-metil-1-propil asetat) C 6 H 12 O 2 kapalı formülüne sahiptir. Yoğunluğu 0.86 g/cm 3, molekül ağırlığı 116.16 g/mol, kaynama noktası ise 116 C dir. Su, etil alkol ve eterde çözünür. Renksiz, meyvemsi ve eter kokusunda ve hafif buruk bir lezzete sahiptir. Aroma algılanma eşik değeri 0.65-8.8 mg/100 ml dir, 0.3 mg/ 100 ml deki tat karakteri ise tatlı ve meyvemsidir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). Etil bütirat C 6 H 12 O 2 kapalı formülüne sahiptir. Yoğunluğu 0.87 g/cm 3, molekül ağırlığı 116.16 g/mol, kaynama noktası ise 121 C dir. Etil alkol ve eterde çözünür. Renksiz, meyvemsi ve tatlı bir lezzete sahiptir. Aroma algılanma eşik değeri 0.01-0.18 mg/100 ml dir, 0.2 mg/ 100 ml deki tat karakteri ise tatlı ve meyvemsidir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). İzoamil asetat (3-metil-1-bütil asetat) C 7 H 14 O 2 kapalı formülüne sahiptir. Yoğunluğu 0.87 g/cm 3, molekül ağırlığı 130.18 g/mol, kaynama noktası ise 145 C dir. Suda, eterde çözünür. Renksiz ve sıvıdır. Meyvemsi ve tatlı bir lezzete sahiptir. Aroma algılanma eşik değeri 0.02-0.43 mg/100 ml dir, 0.3 mg/ 100 ml deki tat karakteri ise tatli ve meyvemsidir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). Etil hekzanoat C 8 H 16 O 2 kapalı formülüne sahiptir. Yoğunluğu 0.86 g/cm 3, molekül ağırlığı 144.21 g/mol, kaynama noktası ise 166 C dir. Etil alkol ve eterde çözünür. Renksiz, sıvı, meyvemsi bir kokuya sahiptir. Aroma algılanma eşik değeri 0.03-0.5 mg/100 ml dir, 0.1 mg/ 100 ml deki tat karakteri ise meyvemsidir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). 11
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER Metil Asetat Asetik asit metil esteri, metil etanoat olarak da bilinir. C 3 H 6 0 2 kapalı formülüne sahiptir. Yoğunluğu 0.93 g/cm 3, molekül ağırlığı 74.08 g/mol, erime noktası -98 C, kaynama noktası ise 57.5 C dir. Su, etil alkol ve eterde çözünür. Renksiz, sıvı ve hoşa giden, meyvemsi kokuya ve keskin acı bir lezzete sahiptir. Aroma algılanma eşik değeri 0.15-4.7 mg/100 ml dir, 6 mg/ 100 ml deki tat karakteri ise otsu, oldukça hafif, meyvemsi, taze, rom ve viski benzeridir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). 2.2.4. Aldehitler Aldehitler alkollere göre daha düşük algılanma eşik değerlerine sahiptir ve yüksek miktarlarda hoşa gitmeyen tat ve koku verirler. Bu nedenle de alkollü içkilerde konsantrasyonlarının düşük olması istenir. Aldehitler fermantasyonun başlangıç aşamasında oluşurlar miktarları oldukça düşüktür; fakat damıtık alkollü içkilerdeki miktarları damıtma tekniği, hammadde özellikleri, fermantasyon koşullarına göre artabilir. Damıtık alkollü içkilerde kalite açısından dikkate alınan iki temel aldehit asetaldehit ve asetaldir (Boulton ve Quain, 2001). Asetaldehit Asetaldehit, etanal, asetik aldehit, etil aldehit olarak da bilinir ve C 2 H 4 O kapalı formülüne sahiptir. Yoğunluğu 0.78 g/cm 3, molekül ağırlığı 44.05 g/mol, erime noktası -123 C, kaynama noktası ise 20.4 C dir. Su ve etil alkolde çözünür. Algılanma eşik değeri 0.00007-20 mg/100 ml dir (Burdock, 2002; Anonim, 2005a). Asetaldehit genellikle damıtık alkollü içkilerde en önemli karbonil bileşiğidir. Brendide toplam aldehit içeriğinin %90 nını asetaldehit oluşturur. Bunun sonucu olarak asetaldehit miktarı literatürlerde toplam aldehit miktarı olarak da verilebilmektedir (Nykanen ve Nykanen, 1991). Asetaldehit etil alkol ve asetatların oluşumunda görev alır bu nedenle de kilit bir bileşiktir (Boulton ve Quain, 2001). 12
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER Asetaldehit EMP (Embden-Mayerhof-Parnas) yolu ile şekerlerin alkole fermantasyonu sırasında son ürün olan etil alkolden bir önceki aşamada oluşur. Asetaldehit kullanılan maya suşuna ve fermantasyon koşullarına göre değişen miktarlarda alkole dönüşmeden kalabilir (Fidan ve Şahin, 1983). Ayrıca alkollü içkilerin damıtılması sırasında bir miktar etil alkolün oksidasyonu ile de meydana geldiği bilinmektedir (Başoğlu ve ark., 1992). Asetaldehit oldukça keskin, batıcı ve acı bir kokuya sahiptir. Ayrıca fındığımsı ve şeri benzeri aromayı andırır. Yüksek miktarlarda ise çürük elma tat ve kokusuna sahiptir (Apostopoulou ve ark., 2004). Asetal Asetal aldehit ve alkollerin tepkimeye girmeleriyle oluşan renksiz uçucu ve hoş kokulu bir maddedir. İçki aromasında önemli bir rol oynar ve bu nedenle de içkilerde bulunması istenen bir bileşiktir (Şahin ve Özçelik 1982). Asetal, dietilasetal, 1,1- dietoksietan ve asetaldehit etil asetal olarak da bilinir ve C 6 H 14 O 2 kapalı formülüne sahiptir. Yoğunluğu 0.83 g/cm 3, molekül ağırlığı 118.18 g/mol, erime noktası -100 C, kaynama noktası ise 102 C dir. Keskin, otsu, hoşa giden odunsu çözgen kokusunda ve konsantrasyona göre viski ya da Hindistan cevizi tadındadır. Algılanma eşik değeri 0.0004-0.0042 mg/100 ml dir (Burdock, 2002; Anonim, 2005b). 2.3. Brendinin Uçucu Bileşikleri Üzerine Yapılan Çalışmalar Türker (1966), Ankara piyasasından alınan rakı, votka, brendi ve cindeki yüksek alkoller ve esterler üzerine alev iyonizasyon dedektörlü gaz kromatografisi cihazı ile yaptığı araştırmada metil alkol miktarının en az cinde (51.2 mg/l), en çok rakıda (1254.4 mg/l) olduğunu belirlemiştir. Brendide ise 163.8 mg/l bulunmuştur. Ayrıca brendide yüksek alkol miktarının 11 g/l olduğunu, esterlerden ise etil asetat ve etil laktatın belirlendiğini açıklamıştır. Asetik asit, brendide 62.6 mg/l olarak bulunurken rakıda bulunmamıştır. Kimyasal yöntemle belirlenen asetaldehidin ise mg/l olarak; brendide 119.0, rakılarda 38.5-116.6, votkada 5.7, cinde 9.2 olduğunu saptamıştır. Ayrıca fermantasyon yoluyla üretilen damıtık alkollü içkilerde bulunan 13
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER metil alkolün, özellikle insan sağlığına zararlı olması nedeniyle önem taşıdığını, metil alkolün içilmesinin ve buharının solunumunun sağlığa zararlı olduğunu bildirmiştir. Askew ve Lisle (1971), farklı ülkelerin brendi örnekleri üzerine yaptığı araştırmada örneklerde metanol miktarının 20-8750 mg/l, n-bütanol miktarının 20-13320 mg/l, 2-metil propanol miktarının ise 10-10809 mg/l arasında değiştiğini bildirmişlerdir. Metanol ve yüksek alkol oranlarındaki bu farklılığın aminoasit ve peptit kompozisyonunun değişik oranlarından ve kullanılan damıtma teknikleri arasındaki farklılıklardan kaynaklanabileceğini belirtmişlerdir. Şahin ve Özçelik (1982), damıtık alkollü içkilerimizin bileşimini belirlemek amacıyla fabrikalardan sağladıkları 9 suma ve 11 içki ispirtosu ile 11 içkiyi incelemişlerdir. Çalışmalarında inceledikleri brendi örneğinin yüksek alkol içeriğinin 123.7 g/hl, metanol içeriğinin 44 g/hl, ester içeriğinin ise 14.9 g/hl bulunduğunu bildirmişlerdir. Araştırmacılar brendi örneğinin tüm bileşimi ile tüzüğe ve diğer ülke standartlarına uyduğunu bildirmişlerdir. Nykanen ve Nykanen (1991), Fransız konyakları üzerinde yaptıkları çalışmada, analiz edilen konyakların 84 mg/l asetaldehit, 28 mg/l asetal, yüksek alkollerden 109-220 mg/l propanol, 315-405 mg/l izobütanol, 960-1250 mg/l izoamil alkol içerdiğini ve 168-360 mg/l toplam asitliğe sahip olduğunu belirtmişlerdir. Aynı araştırmacılar çalışmalarında meşe fıçılarında 40 adet fenolik fraksiyonda bileşik olduğunu belirtmişler ve bu bileşiklerin 28 tanesini tanımlamışlardır. Varram ve Sutherland (1994), brendinin oldukça kompleks aromaya sahip bir alkollü içki olduğunu, aktif aroma bileşiklerinin en önemli kaynağının fermantasyon olduğunu, ancak hammadde kalitesinin de buna önemli etkide bulunduğunu bildirmişlerdir. Brendinin en önemli yüksek alkollerinin 3-metil-1-bütanol, 2-metil- 1-propanol, 2-metil-1-bütanol ve n-propanol olduğunu, bu yüksek alkollerin brendide her zaman bulunduğunu ve yüksek konsantrasyonlarının buke ve kaliteye olumsuz etki yaptığını bildirmişlerdir. Metanolün düşük miktarlarda bulunduğunu, 2-bütanol ve n-bütanol ün kaliteli brendilerde bulunmadığını, etil asetatın ise tüm brendilerde bulunduğunu, bunun yanında etil, hekzil, izopentilmiristatın aromadan sorumlu en önemli esterler olduğunu belirtmişlerdir. 14
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER Kelly ve ark. (1999), alkollü içkilerde uçucu bileşiklerin GC ile belirlenmesi metodu üzerine bir çalışma yapmışlardır. Çalışmaya 8 ülkeden 31 laboratuvar katılmıştır ve uçucu bileşiklerin tayininde değişik kolon ve koşullar denenmiştir. Araştırmacılar analizleri direkt enjeksiyonla ve iç standart yöntemine göre yapmışlar ve araştırma sonunda yüksek alkollü içkilerdeki asetaldehit, asetal, aktif amil alkol, izoamil alkol, metanol, etil asetat, n-bütanol, 2-bütanol, izobütanol ve n-propanol gibi temel uçucu bileşiklerin belirlenmesinde en iyi sonucu veren GC kolonu ve analiz koşullarını belirlemişlerdir. Ebeler ve ark. (2000), brendinin aroma maddeleri üzerine yaptıkları çalışmada, 24 uçucu bileşik belirlemişlerdir. Bunların yüksek alkoller, yağ asidi etil esterleri ve serbest yağ asitleri olduğunu belirtmişlerdir. Ayrıca furfuralin damıtma sırasında karbonhidratlardan oluştuğunu bildirmişlerdir. Caldeira ve ark. (2001), meşe ve kestane fıçılarında dinlendirilen Portekiz brendilerinin aromalarını incelemişlerdir. Bu çalışmada 7 farklı fıçıda 4 yıl dinlendirilmiş brendiler kullanılmıştır. Araştırma sonunda 7 farklı fıçıda dinlendirilmiş brendilerde, vanilya, odun, karamel, yanık, çimen, tortu, tutkal ve kauçuk kokuları algılanmıştır. Karamel ve yanık kokularının kestane fıçılarda dinlendirilen brendilerde yoğun olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca fıçıların ısıtılma derecelerinin aromayı etkilediğini ve meyve, vanilya, odun, baharat, karamel, yanık, tütün, çimen, tortu kokusu verdiğini belirlemişlerdir. Panosyan ve ark. (2001), GC-MS le brendinin aroma bileşenlerini belirlemişlerdir. Araştırmalarında alkoller, karboksilik asit aldehitleri, asetal ve esterleri tespit etmişlerdir. 3, 10 ve 20 yıl dinlendirilen brendilerde bu aroma maddelerinin konsantrasyonlarının değiştiğini belirtmişlerdir. Örneğin, dietil asetal ve karboksilik asit esterleri (etil format) nin konsantrasyonlarının yıllandırmayla arttığını ancak alkollerin (bütanol, alil alkol, hekzanol ve metanol) konsantrasyonlarının azaldığını tespit etmişlerdir. Caldeira ve ark. (2003), yıllandırılmış brendilerin aroması üzerine gaz kromatografisiyle yaptıkları çalışmada, 37 uçucu bileşik (alkoller, esterler, asitler, furanik maddeler, aldehitler ve fenoller) belirlemişlerdir. 15
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Başak BİÇER Lea ve Piggott (2003), çalışmalarında meşe laktonunun cis izomeri (β-metilγ-oktalakton), brendiye hafif hindistan cevizi aroması verdiğini, furfuralin ise bu aromayı hafifletip, karamel/vanilya aromasında artışa neden olduğunu belirtmişlerdir. Aynı araştırmacılar meşe fıçılarda yıllandırılan brendilerde, norizoprenoidlerin yıllandırma sırasında terpen veya diğer aroma bileşiklerine indirgenebildiğini ve bu bileşiklerden β-ionon un konyağa menekşe ve meyvemsi aroma verdiğini belirtmişlerdir. Watts ve Butzke (2003), brendinin yıllandırılmasıyla metilketon konsantrasyonu arasındaki ilişkiyi inceledikleri araştırmalarında bu ketonların, meşe fıçılarda dinlendirilen üzüm brendilerine hoşa giden bir aroma verdiklerini belirlemişlerdir. Bunlardan 2-heptanon, 2-nonanon, 2-undekanon ve 2-tridekanon un, uzun zincirli yağ asitlerinin oksidasyonu ve dekarboksilasyonuyla oluştuğunu belirtmişlerdir. Araştırmacılar, 42 brendi örneği üzerine yaptıkları araştırmada yıllandırmayla bu ketonların konsantrasyonlarının arttığını ve 2-heptanonun en yüksek konsantrasyonlara sahip metilketon olduğunu belirtmişlerdir. Brendide metilketonların toplam konsantrasyonlarının 21-328 µg/l olduğunu tespit edilmiştir. Ledauphin ve ark. (2004), yeni damıtılmış calvados (elma brendisi) ve brendi üzerine yaptıkları çalışmada toplam 331 bileşik tayin etmişlerdir. Bu bileşiklerin 162 si iz miktarda bulunmuştur. 39 tanesi ise ortak bileşik olarak belirlenmiştir. Ancak 93 tanesi elma brendisine özgü bulunmuş ve bunların genelde doymamış alkoller, fenolik maddeler ve doymamış aldehitler olduğu tespit edilmiştir. Araştırmacılar brendiye özgü belirlenen uçucu bileşik sayısının ise 30 olduğunu, bunların ise hekzenil esterleri, norizopronoidler ve bazı terpen bileşiklerinden oluştuğunu belirtmişlerdir. Üzüm brendisinde toplam 139 uçucu bileşik belirlemişlerdir. Aynı araştırmacılar brendide, furanoid, vitispirane, linalool, β- sitronellol, β -damassenon, myrsenol, β-terpineol, γ-terpineol, farnesol gibi terpen bileşiklerini belirlemişlerdir. Damassenon un, norizoprenoid yapıda farklı bir bileşik olduğunu, düşük algılanma eşiği (%23 lük alkolde 0.04 µg/l), çiçeksi ve meyvemsi kokuya sahip olduğunu belirtmişlerdir. Brendide belirlenen miktarı ise 0.14 mg/l dir. Ayrıca etil-3-(metiltio) propanat, metionol, 5-metil-2-tiophenkarboksaldehit ve metiltiobenzen gibi kükürtlü bileşikleri de tespit etmişlerdir. 16
3. MATERYAL VE METOT Başak BİÇER 3. MATERYAL VE METOT 3.1. Materyal 3.1.1. Hammadde Araştırmada materyal olarak ülkemizde özel bir firma tarafından üretilen "Truva Kanyak", "Tabii Kanyak", "Ihlara Brendi" markalarıyla satışa sunulan brendiler ile Fransa nın "Cognac" bölgesinde üretilen ve ithal edilerek ülkemizde satışa sunulan "Remy Martin" markalı brendi kullanılmıştır. Araştırmada Fransız konyağı referans olarak alınmıştır. Örnekler piyasadan değişik zamanlarda her bir örnek için 2 farklı partiden olmak üzere alınmış ve analizler 2 kez tekrarlanarak yapılmıştır. 3.1.2. Uçucu Bileşik Standartları Analizlerde tanımlama ve kalibrasyon için kullanılan asetaldehit, asetal, etil asetat, metil asetat, izobütil asetat, etil bütirat, izoamil asetat, etil hekzanoat, metanol, n-propanol, 2-bütanol, izobütanol, n- bütanol, 2-metil-1-bütanol, 3-metil-1bütanol ve iç standart olarak kullanılan 3-pentanol Merck, Sigma ve Fluka firmalarından temin edilmiştir. Kullanılan standartların bazı özellikleri Çizelge 3.1 de verilmiştir. 17
3. MATERYAL VE METOT Başak BİÇER Çizelge 3.1. Standartların özellikleri Standart Adı Saflık (%) Molekül Ağırlığı (g/mol) Yoğunluk 3 (g/cm ) CAS No Asetaldehit 99.5 44.05 0.78 75-07-0 Asetal 98 118.18 0.93 105-57-7 Etil Asetat 99.5 88.11 0.90 141-78-6 Metil Asetat 99 74.08 0.93 79-20-9 İzobütil asetat 99.8 116.16 0.871 110-19-0 Etil bütirat 98 116.16 0.878 105-54-4 İzoamil asetat 98 130.18 0.87 123-92-2 Etil hekzanoat 97 144.21 0.870 123-66-0 Metanol 99.5 32.04 0.791 67-56-1 n-propanol 99.5 60.10 0.80 71-23-8 İzobütanol 99.5 74.12 0.803 78-83-1 n-bütanol 99 74.12 0.808 71-36-3 2-metil-1- bütanol 3-metil-1- bütanol 98 88.15 0.82 137-32-6 98 88.15 0.81 123-51-3 3-pentanol 98.5 88.15 0.82 71-41-0 18
3. MATERYAL VE METOT Başak BİÇER 3.1.3 Analizlerde Kullanılan Araç ve Gereçler Uçucu bileşiklerin analizi alev iyonlaşma dedektörlü (FID) Shimadzu GC- 14B marka gaz kromotogrofisinde, kapiler fused-slica, VARIAN marka CP- WAX 57CB (uzunluk: 60m x iç çap: 0.25mm, film kalınlığı: 0, 4μm) kolon ile yapılmıştır. Piknometrik analizler sertifikalı ve ayarlı Brand marka piknometrelerde gerçekleştirilmiştir. Kromotografik analizlerde kullanılan ultra saf su üretiminde millipore marka, simplicity 185 model ultra saf su cihazından yararlanılmıştır. 3.1.4. Kimyasal Maddeler Kullanılan kimyasal maddeler % 98 saflıktadır. Anilin, sodyum hidroksit, etil alkol ile fenol kırmızısı ve indigo karmin belirteçleri Merck firmasından temin edilmiştir. 3.2. Metot 3.2.1. Genel Analizler 3.2.1.1. Yoğunluk Brendilerde yoğunluk tayini 20 o C de piknometrik yöntem ile yapılmıştır. Sonuçlar 20 o C de g/cm 3 olarak verilmiştir (Anonim, 1990). 3.2.1.2. Alkol Alkol miktarı, damıtma sonucu elde edilen alkollü sıvının, piknometre ile bulunan yoğunluğundan özel çizelgeler yardımıyla % hacim (h/h) olarak saptanmıştır (Ough ve Amerine, 1988). 19
3. MATERYAL VE METOT Başak BİÇER 3.2.1.3. Uçar Asit Uçar asit, damıtma sonucu elde edilen alkollü sıvıya indigo karmin çözeltisi ve fenol kırmızısı belirteci ilave edilip 0.01 N sodyum hidroksit ile titrasyonu sonucu elde edilen sarfiyattan aşağıdaki formüle göre asetik asit cinsinden g/hl ma olarak hesaplanmıştır (Mağden 1987). Uçar Asit = V x 0.6 x 100 / T V: Titrasyonda harcanan 0.01 mol/l lik NaOH miktarı. T: Analiz edilen örnekteki % hacim alkol miktarı. 3.2.1.4. Furfural Furfural tayini Avrurupa Birliği yöntemine göre örneklere asetik asit ve anilin ilave edilip renk değişiminin gözlenmesi şeklinde yapılmıştır (Anonim, 2003). 3.2.2. Gaz Kromotografisi ile Metanol ve Uçucu Bileşiklerin Analizi Brendilerde alkol fermantasyonu ve damıtmadan kaynaklanan uçucu bileşikler (etil alkol hariç) asetaldehit, asetal, etil asetat, metil asetat, izobütil asetat, etil bütirat, izoamil asetat, etil hekzanoat, metanol, n-propanol, 2-bütanol, izobütanol (2-metil-1- propanol), n- bütanol, 2-metil-1-bütanol (aktif amil alkol) ve 3-metil-1bütanol (izoamil alkol) Kelly ve ark. (1999) ve Avrupa Birliği referans yöntemine (Anonim, 2002) göre analiz edilmiştir. Yöntemde brendi örnekleri gaz kromotogrofisine doğrudan enjekte edilerek uçucu bileşikler belirlenmiştir. Enjeksiyondan önce örneklere iç standart (3-pentanol) ilave edilmiş ve uçucu bileşikler uygun bir kolon ve sıcaklık programıyla birbirinden ayrılmış ve alev iyonlaşma dedektöründe yakalanmıştır. Her bir uçucu bileşiğin miktarı iç standarda göre kalibrasyonla elde edilen cevap faktörleri de dikkate alınarak hesaplanmıştır. Sonuçlar örneğin litresinde mg olarak ve her örnekteki alkol miktarı önceden belirlenerek, 100 litre (1 hektolitre) mutlak alkolde (ma) gram olarak verilmiştir. 20
3. MATERYAL VE METOT Başak BİÇER 3.2.2.1. Gaz Kromotografisi Koşulları Uçucu bileşiklerin belirlenmesinde kullanılan Shimadzu marka GC-14B model gaz kromotografisinin çalışma koşulları aşağıda verilmiştir. -Enjektör : Split mode (1:50) -Dedektör : Alev iyonlaşma dedektörü (FID) -Kolon : Kapiler Fused-slica, VARIAN marka CP-WAX 57CB (uzunluk: 60m x iç çap: 0.25mm x film kalınlığı: 0.4μm) -Enjeksiyon sıcaklığı : 160 C -Dedektör sıcaklığı : 180 C -Taşıyıcı gaz : Helyum (172 kpa veya 1.3ml/dak. akış hızı) -Enjeksiyon miktarı : 1 μl -Sıcaklık programı : 40 C de 4 dakika beklemeden sonra, 40 C den 94 C ye dakikada 1.8 C ve 94 C den 180 C ye dakikada 30 C artacak ve 180 C de 4 dakika sabit kalacak şekilde ayarlanmıştır (Erten, 1997). Her bir örnek için gaz kromotogrofisine 3 enjeksiyon yapılmıştır. 3.2.2.2. Uçucu Bileşiklerin Alıkonma Zamanlarının Belirlenmesi Uçucu bileşiklerin alıkonma zamanları önce her bir bileşiğin belirli konsantrasyondaki standart çözeltisi gaz kromotografisine tek tek enjekte edilerek, daha sonra da tüm standartların belirli konsantrasyondaki çözeltisinden 3 kez enjekte edilerek belirlenmiştir (Ek Şekil 1). Alıkonma zamanları Çizelge 3.2 de verilmiştir. 21
3. MATERYAL VE METOT Başak BİÇER Çizelge 3.2. Uçucu bileşiklerin alıkonma zamanları Pik Numarası Bileşik Adı Alıkonma Zamanı (dk.) 1 Asetaldehit 5.768 2 Metil Asetat 7.908 3 Etil Asetat 9.666 4 Asetal 9.860 5 Metanol 10.645 6 İzobütil asetat 15.505 7 Etil bütirat 16.905 8 n-propanol 18.011 9 İzobütanol 21.624 10 İzoamil asetat 22.20 11 3-pentanol(iç standart) 22.664 12 n-bütanol 25.306 13 2-metil-1-bütanol 29.575 14 3-metil-1-bütanol 29.753 15 Etil hekzanoat 30.499 3.2.2.3. Kalibrasyon Çözeltilerinin Hazırlanması Örneklerdeki uçucu bileşiklerin miktarı iç standart yöntemiyle belirlenmiştir. Standart çözeltilerin hazırlanmasında % 40 lık etil alkol kullanılmıştır. İç standart olarak 3-pentanol kullanılmış ve 3 ml 3-pentanol alınıp hassas terazide tartıldıktan sonra % 40 lık etil alkolle 100 ml ye tamamlanarak iç standart stok çözeltisi hazırlanmıştır. Daha sonra analizi yapılacak uçucu bileşik standartlarından 3 er ml alınmış, her biri hassas terazide tartılmış ve % 40 lık etil alkolle 100 ml ye tamamlanmıştır. Bu şekilde stok kalibrasyon çözeltisi hazırlanmıştır. 5 farklı 22
3. MATERYAL VE METOT Başak BİÇER konsantrasyonda kalibrasyon çözeltisi hazırlamak amacıyla, bu stok çözeltiden 0, 0.1, 0.5, 1, 2 ml alınıp her birine 1/10 oranında seyreltilmiş olan stok iç standart çözeltiden (3-pentanol) 1 ml ilave edilerek % 40 lık alkolle 100 ml ye tamamlanmıştır. 5 farklı konsantrasyondaki kalibrasyon çözeltileri gaz kromotografisine 3 kez tekrarlanarak enjekte edilmiş ve elde edilen piklerin alanları temel alınarak her bir bileşik için cevap faktörü hesaplanmıştır (Anonim, 2002). Kalibrasyon grafiklerinin değerlendirilmesiyle elde edilen veriler Çizelge 3.3 de verilmiştir. Çizelge 3.3. Uçucu bileşiklerin kalibrasyon verileri Uçucu Bileşikler Korelasyon Standart Sapma Doğrusal Kalibrasyon Grafiği Asetaldehit 0.99986 0.00699 y=0.51668x-0.00298 Metil Asetat 0.99995 0.00414 y=0.41450x-0.00373 Etil Asetat 0.99999 0.00301 y=0.53813x-0.00323 Asetal 0.99018 0.05984 y=0.43533x-0.01493 Metanol 0.99999 0.00196 y=0.45179x-0.00036 İzobütil Asetat 0.99997 0.00545 y=0.43221x-0.00120 Etil bütirat 0.99998 0.00354 y=0.52654x-0.00256 n-propanol 0.99998 0.00541 y=0.82445x-0.00333 izobütanol 0.99997 0.00688 y=0.97429x-0.00819 izoamil asetat 0.99996 0.00467 y=0.45345x-0.00352 n-bütanol 0.99998 0.00537 y=0.92014x-0.00355 2-metil-1-bütanol 0.99997 0.00711 y=1.00417x-0.00599 3-metil-1-bütanol 0.99997 0.00709 y=1.01908x-0.00060 Etil hekzanoat 0.99998 0.00478 y=0.34278x-0.00675 23
3. MATERYAL VE METOT Başak BİÇER 3.2.2.4. Hesaplama Cevap Faktörünün Hesaplanması Her bir uçucu bileşik için cevap faktörü aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanmıştır (Anonim, 2002). CF = Standardın Pik Alanı Bileşiğin Pik Alanı X BileşiğinKonsantrasyonu İç Standartın Konsantrasyonu Uçucu Bileşiklerin Miktarlarının Hesaplanması Örneklerin uçucu bileşik konsantrasyonları aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanmış, sonuçlar mg/l ve g/hl mutlak alkol (ma) cinsinden verilmiştir (Kelly ve ark., 1999). C = (A / A ) x C x CF x10 B B st st C B :Bileşiğin konsantrasyonu (mg/l). A B : Bileşiğin pik alanı. A St : İç standardın pik alanı. C St : İç standardın konsantrasyonu. CF : Cevap faktörü. C BmA = C B x100 / Örneğin Alkol Derecesi C B : Bileşiğin örnekteki konsantrasyonu (g/hl). C BmA : Bileşiğin mutlak alkol üzerinden konsantrasyonu (g/hl ma). 3.2.3. Duyusal Analizler Brendiler duyusal açıdan lezzet profil analizi ve tercih testi analizi yapılarak değerlendirilmiştir. Lezzet profil analizinde brendilerin renk, aroma ve koku, tat ve genel izlenim özellikleri 9 kişiden oluşan uzman panelist grubu tarafından Şekil 24