Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 747 MENTHA PIPERITA (TIBBI NANE)'DE KURUTMA HAVASI SICAKLIĞININ RENK VE TOPLAM KLOROFİL DEĞİŞİMİ ÜZERİNE ETKİSİ Effects of Drying Air Temperature on the Colour and the Total Chlorophyll of Mentha piperita Yurtsever SOYSAL 1 Serdar ÖZTEKİN 2 ÖZET Tıbbi ve aromatik bitkilerde kurutma işleminin ekonomisi önemli oranda kurutma havası sıcaklığına bağlıdır. Bu bitkiler için önerilen kurutma havası sıcaklığı 40-60 C'dir. Daha yüksek sıcaklıklarda kurutma, bitkinin aroma, eterik yağ ve renk özelliklerini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu araştırmada, tıbbi nanede (Mentha piperita) kurutma havası sıcaklığının renk ve toplam klorofil değişimi üzerine olan etkileri istatiksel olarak incelenmiştir. İnce tabaka halindeki tıbbi nane yaprakları etüvde %10 (y.b.) nem içeriğine kadar kurutulmuştur. Kurutma havası sıcaklığı 30 ile 60 C arasında değiştirilmiştir. Kurutma havası sıcaklığının arttırılmasıyla tıbbi nanenin parlaklık, doygunluk ve renk tonu gibi renksel özelliklerindeki meydana gelen değişimlerin istatiksel olarak önemli olduğu belirlenmiştir (P<0.01). Farklı sıcaklıklarda kurutulan bitkilerde toplam klorofil içeriğindeki değişim istatiksel olarak önemli bulunmamıştır (P<0.05). Ayrıca 30 C yerine 50 C'de kurutma yapılması durumunda kurutucu kapasitesinin 10 kat arttırılabileceği ve enerji kullanımının önemli oranda azaltılabileceği belirlenmiştir. ABSTRACT The economy of medicinal and aromatic plant drying is determined considerably by drying air temperature. Suggested drying air temperature for these crops is 40-60 C. Higher temperature would result in loss of flavor, color, essential oil content and composition of these crops. In this research, effects of drying air temperature on the color change and the total chlorophyll content of Mentha piperita were determined statistically. Thin layers of Mentha piperita leaves were dried until reach at the moisture content of 10 % (wet basis). Drying air temperature was varied between 30 and 60 C. Increasing the drying air temperature causes the significant changes of brightness, saturation, and hue properties of M. piperita (P<0.01). Total chlorophyll content of the dried crops was not effected significantly from the drying air temperature (P<0.05). By working at 50 C instead of 30 C, the capacity of a dryer can be increased 10-fold, also the energy input can be reduced significantly. 1 Araş. Gör., Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, ADANA 2 Doç.Dr., Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, ADANA
748 Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 1.GİRİŞ Gıda, ilaç ve kozmetik sanayilerine hammadde kaynağı oluşturan tıbbi ve aromatik bitkilerin kullanımı günümüzden 4000 yıl öncesine kadar uzanmaktadır. Bu bitkilerden elde edilen bileşiklerin sentetik olarak üretimi yapılabilmesine rağmen, doğal olanları tüketiciler tarafından daha fazla tercih edilmektedir (1, 2). Tıbbi ve aromatik bitkiler genellikle çok yüksek düzeyde nem ve mikroorganizma içerdiklerinden hasattan sonra hemen kurutulmaları gerekmektedir. Mikroorganizma içeriğinin yüksek olmasının iki ana nedeni vardır. Bunlardan birincisi hasat, yıkama ve genellikle arazide ilkel koşullarda güneş altında yapılan kurutma işlemi; ikincisi ise bu işlemlerin ardından yapılan sınıflandırma, temizleme ve öğütme işlemleridir. Tıbbi ve aromatik bitkilerde toplam üretim maliyetinin yaklaşık %60 ını kurutma maliyeti oluşturmaktadır (3). Bu bitkilerin kurutulmasında önerilen sıcaklıklar 40 ile 60 C arasındadır. Sıcaklığının arttırılması ile kurutma süresi kısaltılabilmekte ve kurutucunun kapasitesi önemli oranda arttırılabilmektedir. Ancak yüksek sıcaklıklarda kurutma sonucunda bitkinin renk, aroma profili, eterik yağ içeriği ve kompozisyonunda önemli değişikler ve kayıplar meydana gelmektedir. Bu nedenle bitki bazında uygulanması gerekli kurutma sıcaklığının belirlenmesi elde edilen son ürün kalitesi bakımından son derece önemlidir. Bu çalışmada, Mentha piperita (tıbbi nane) de kurutma havası sıcaklığının renk ve toplam klorofil değişimi üzerine etkileri incelenmiştir. 2.MATERYAL VE YÖNTEM Tıbbi nane bitkisinde dalından ayrılan yapraklar ince tabaka halinde kurutulmuştur. Aynı marka ve özellikteki 3 etüvde eş zamanlı olarak başlatılan denemelerde kurutma havası sıcaklıkları 30, 45 ve 60 C olarak seçilmiş ve %10 (y.b.) nem içeriğine kadar kurutmaya devam edilmiştir., Üründen alınan örnekler etüvde 70 C de 48 saat bekletilerek yaş baza göre ürün başlangıç nemi hesaplanmıştır. Ürün sonuç nemleri ise tartım yöntemiyle kütle kaybından gidilerek belirlenmiştir. Renk değişimi Minolta CR100 marka renkölçerle uluslararası Lab-sistemine göre belirlenmiştir (3). Tıbbi nane bitkisi yaprağının ön ve arka yüzlerinin farklı renk tonlarında olması nedeniyle ölçümler yaprak ön ve arka yüzeylerinden olmak üzere 23 tekrarlı olarak yapılmıştır. Toplam klorofil ölçümü taze ve kurutulan ürün yapraklarında kuru kütle yöntemine göre yapılmıştır (4). Analiz için taze ve kurutulan yapraklardan her sıcaklık düzeyinde 3 adet 100 mg örnek alınmıştır. Bu örnekler daha sonra 100 ml lik porselen havanda %80 lik asetonun 1-2 ml si ile yapraktan tüm klorofil alınıncaya kadar homojenize edilmiştir. Hazırlanan ekstrakt, mavi band süzgeç kağıdından süzülerek cam tüplere konulmuştur. Aseton uçucu olduğundan, önceden asetonla 10 ml skalası belirlenmiş, 10 ml lik cam tüpe göre %80 lik asetonla toplam hacim 10 ml ye seyreltilmiştir. Tüplerin ağzı kapatıldıktan sonra 15 dakika santrifüj edilmiş ve spektrofotometrede (Hitachi U-2000) toplam klorofil ölçümü yapılmıştır. Toplam klorofil miktarı aşağıdaki eşitliğe göre belirlenmiştir. Burada elde edilen konsantrasyonun birimi mg/g kuru kütledir. Toplam Klorofil = A 652 *27.8* m
Renk tonu (, ), Parlaklık (L,%), Doygunluk (C) Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 749 Burada; A 652-652 nm dalga boyundaki absorbans değeri, (boyutsuz) - Örnek hacmi (ml), m- Örnek kütlesi (mg) dır. Tesadüf parselleri deneme planına göre kurulan bu araştırmadan elde edilen veriler Duncan Çoklu Karşılaştırma testine göre değerlendirilmiştir. 3. BULGULAR VE TARTIŞMA Şekil 1'de farklı sıcaklıklarda kurutulan tıbbi nane bitkisinin renk özelliklerindeki değişim grafiksel olarak verilmiştir. Yapılan istatistiksel analiz sonucunda %1 önem seviyesinde tıbbi nane bitkisinin renk tonu, renk parlaklığı ve renk doygunluğu özelliklerinin sıcaklıktan önemli oranda etkilendiği belirlenmiştir. Kurutma havası sıcaklığı arttıkça renk tonu, renk parlaklığı ve renk doygunluğu özelliklerinde önemli oranda azalmalar olduğu belirlenmiştir. Renk özelliklerindeki bu değişim görsel olarak da farkedilebilmektedir. 140 120 100 80 L C 60 40 20 0 30 45 60 Kuruma Havası Sıcaklığı, C Şekil 1 Tıbbi nanede kurutma havası sıcaklığına bağlı olarak renk özelliklerinin değişimi Uygulanan üç farklı kurutma havası sıcaklığında renk tonu değeri yeşil bölgeye en yakın olan yapraklar 30 C de kurutulan ürün yapraklarıdır. Bunu sırasıyla 45 ve 60 C de kurutulan yapraklara ilişkin renk tonu değerleri izlemektedir. Uygulanan kurutma havası sıcaklığı arttıkça bitkinin kurutulmadan önce sahip olduğu renk tonu değeri (128 ) önemli derecede azalmaktadır (P<0.01). Renk tonundaki bu azalış CIE-Lab skalasına göre ürün renk tonunun sarı bölgeye yaklaşması anlamındadır. Yani kurutma havası sıcaklığı arttıkça ürün renk tonu sarıya dönüşmektedir. Kurutulan ürünlerde renk parlaklığı ve renk doygunluğu değerleri de uygulanan sıcaklığa bağlı olarak önemli oranda azalmıştır. Kurutulan ürünlerden renk parlaklığı ve renk doygunluğu en az olan ürün 60 C de kurutulan yapraklar olup bunu sırasıyla 45 ve 30 C de kurutulan ürünler izlemektedir. Renk parlaklığı ve renk doygunluğunun azalması insan gözü tarafından algılanan rengin daha koyu hatta kararmış görülmesine yolaçmaktadır. Nitekim kurutulan ürün yapraklarında görsel olarak yapılan değerlendirmelerde de bu durum doğrulanmıştır. Sıcaklık 30 C den 60 C ye doğru yükseltildiğinde üründe yer yer kararmalar gözlenmekte ve ürün rengi koyulaşmaktadır.
Toplam Klorofil, mg/g 750 Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ Kurutulan ürünlerin toplam klorofil içeriğine bakıldığında uygulanan sıcaklığa bağlı olarak toplam klorofil içeriğinde de küçük azalmalar görülmektedir. Ancak yapılan istatistiksel değerlendirme sonucunda %5 önem seviyesinde bu azalmanın önemli olmadığı belirlenmiştir (Şekil 2). 2,5 2 1,5 1 0,5 0 30 45 60 Kuruma Havası Sıcaklığı, C Şekil 2 Tıbbi nanede kurutma havası sıcaklığına bağlı olarak toplam klorofil içeriği değişimi Çizelge 1'de taze ürüne kıyasla farklı sıcaklıklarda kurutulan yaprakların renk özelliklerindeki ve toplam klorofil içeriklerindeki ortalama yüzde değişim verilmiştir. Renk özelliklerinde en az değişme olan ürün 30 C'de kurutulan üründür. Buna karşılık 45 C'de kurutulan üründe parlaklık ve renk doygunluğundaki değişim ürün renginin koyulaşmaya başladığına işaret etmektedir. Ancak bu sıcaklıkta ürün renk tonu yeşil bölgeye oldukça yakındır. 60 C de kurutulan ürün renk özelliklerinden her üçünde de oldukça büyük değişimler olduğu görülmektedir. Bu sıcaklıkta kurutulan ürünlerde yer yer kararmalar ve yanmalar oluşmaktadır. Bu durum ürün renk tonunun sarıya dönüşmesinden ve ürünün parlaklık ve doygunluğunda meydana gelen büyük azalmalardan kaynaklanmaktadır. Taze ürünle kurutulan ürünlerde toplam klorofil içeriğindeki değişim açısından yapılan karşılaştırmada toplam klorofil içeriğindeki değişiminin oldukça büyük olduğu görülmektedir. Ancak bu değişim temel olarak bitkinin hasadından hemen sonra klorofilin çok hızlı bir şekilde parçalanmasından kaynaklanmaktadır. Yapılan istatiksel analiz sonucunda da toplam klorofil içeriğinin sıcaklıktan önemli oranda etkilenmediği belirlenmiştir (P<0.05). Çizelge 1 Taze Ürüne Kıyasla Kurutulan Ürünlerde Renk ve Toplam Klorofil İçeriğindeki Ortalama Değişim Sıcaklık Renk Değişimi (%) Toplam Klorofil C Parlaklık Doygunluk Ton Değişimi (%) 30 1 2 6 83 45 12 21 9 83 60 21 37 15 86
Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 751 Diğer taraftan sıcaklığa bağlı olarak kuruma süreleri incelendiğinde 60 C de kurutulan ürünlerin %10 y.b. neme ulaşması için gerekli süre 8 saat bulunurken 30 C de kurutulan ürünün aynı nem düzeyine ulaşması için gereken süre 108 saat gibi oldukça uzun bir süre almıştır. Yani uygulanan kurutma havası sıcaklığının attırılmasıyla birlikte kuruma süresi kısalmıştır. Bu noktada 30 C yerine 50 C sıcaklıkta kurutma yapılması durumunda kurutucu kapasitesini yaklaşık 10 kat arttırmanın olanaklı olduğu söylenebilir. Ancak aynı miktardaki ürün farklı sıcaklıklarda kurutulması durumunda kullanılan ısı enerjisi miktarı da değişecektir. Yüksek sıcaklıklarda kurutma yapılması durumunda harcanılan enerjiden daha etkin olarak yararlanılabilir ve enerji etkinliği arttırılabilir. 4. SONUÇ Bu çalışmada elde edilen sonuçlar aşağıda maddeler halinde verilmiştir. 1) Tıbbi nanede yaprakları ile 30 C, 45 ve 60 C sıcaklıklarda yapılan kurutma denemelerinde uygulanan kurutma sıcaklığına bağlı olarak ürün renk özelliklerinde önemli değişmeler meydana geldiği belirlenmiştir (P<0.01). 2) Renk özelliklerinde en az değişim olan ürünlerin 30 C de kurutulan ürünler olduğu bunu sırasıyla 45 ve 60 C de kurutulan ürünlerin izlediği belirlenmiştir. 3) Renk doygunluğu ve parlaklığı sıcaklıktan en fazla etkilenen renk özellikleridir. Bu özelliklerin değişimi 60 C kurutma sıcaklığında en üst düzeye ulaşmış ve gözle görüldüğü şekliyle ürün renginde koyulaşmalar ve yer yer kararmalar gözlenmiştir. 4) Kurutma sıcaklığının yükseltilmesine bağlı olarak ürün renk tonunun yeşil bölgeden sarısal yeşil bölgeye doğru değiştiği belirlenmiştir. Renk tonundaki bu değişikliğe paralel olarak parlaklık ve doygunluk özelliklerinde meydana gelen önemli azalmalar ürün renginin koyulaşmasına yolaçmıştır. 5) Sıcaklığın yükseltilmesiyle %10 y.b nem içeriğine kadar kurutma için gerekli süre oldukça kısalırken ürün renk özelliklerinin değişimi hızlanmıştır. 6) Yapılan toplam klorofil analizi sonucunda bitkilere yeşil rengi veren bu maddenin kurutulan ürünlerde taze ürüne kıyasla %83-86 oranında azaldığı ve istatistiksel anlamda %5 önem seviyesinde toplam klorofil içeriğindeki bu azalma üzerinde kurutma havası sıcaklığının önemli bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. 7) Denemelerde kullanılan ürünün %10 y.b. ürün nemine ulaşması için gerekli süre 30 C de 108 saat 45 C de 42 saat ve 60 C de 8 saat olarak belirlenmiştir. Bu durumda 30 C yerine 50 C de kurutma yapılırsa kurutucu kapasitesinin yaklaşık olarak 10 kat arttırılabileceği ve enerji giderlerinin önemli oranda azaltılabileceği söylenebilir. 5. KAYNAKLAR 1. POKORNY, J. Natural Antioksidants for Food Use. Trends Food Sci. Technol. No: 2, S (223-226), 1991. 2. YAYLAYAN, V. A. Flavor Technology: Recent Trends and Future Perspectives. Can. Ins. Food Sci. Technol. J. No: 24, S (2-5), 1991.
752 Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 3. SOYSAL, Y. Bazı Tarım Ürünlerinin Kurutulmasında Dolgulu Yataklı Güneş Toplaçlı Bir Ürün Kurutucunun Kullanılma Olanakları. Ç.Ü.Z.F. Tarım Makinaları Bölümü Yüksek Lisans Tezi, S (72), 1996. 4. ARNON, D. I. Copper Enzymes in Isolated chloroplast. Polyphenoloxidase in Beta Vulgaris. Plant Physiol. 24, S (1-15), 1949.