Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 212, Koç Üniversitesi, İstanbul ŞERBETÇİOTU (Humulus lupus L.) YAĞININ ÇÖZÜCÜ EKSTRAKSİYONU Alev AKPINAR BORAZAN, Ecem Müge ANDOĞLU Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Kimya ve Süreç Mühendisliği Bölümü, Bilecik, 1121 alev.akpinar@bilecik.edu.tr ÖZET Bu çalışmada Türkiye deki şerbetçiotu (Humulus lupulus L.) üretiminin %9 nının yapıldığı Bilecik ilinde yetiştirilen farklı iki çeşit (E ve G kodu verildi) üzerinde farklı sokshlet ekstraksiyon koşullarında ekstraksiyon ve yağ verimleri araştırıldı. Önce numunelerin % nem, %kül, % ham protein değerleri kuru madde bazında tayin edildi. Ekstraksiyon verimlerinin belirlenmesinde farklı çözücüler (n-hekzan ve dietileter) ve farklı eksraksiyon süreleri (4 ve 6 saat) denendi. Yapılan çalışmalarda sırasıyla E ve G şerbetçiotu % nem 11,58±,2-1,72±,25; % kül 7,49±,4-9,79±,3 ve % ham protein 15,13±,15-17,6±,3 olarak elde edildi. Farklı çözücülerle, farklı sürelerde iki çeşit şerbetçiotuna uygulanan sokshlet ekstraksiyonundaki en düşük ve en yüksek ekstraksiyon verimi ile yağ verimi sırasıyla % 81,15±,31-93,99±,26; %16,2±,43-31,6±,31 değerleri arasında bulundu. Ayrıca elde edilen yağın refraktif indisi ve Briks derecesi de belirlendi. Anahtar Kelimeler: Şerbetçiotu, Humulus lupulus L, Ekstraksiyon, Yağ Verimi 1. GİRİŞ Şerbetçiotu keten ve keneviri içeren ve ısırgan otu ve ketenin yakın akrabası Kendirgiller-Cannabinaceae familyasının iki üyesinden birisidir. Şerbetçiotunun, Humulus lupulus Humulus japonicus, Humulus cordifolius olmak üzere üç türü vardır. Şerbetçiotu (Humulus lupulus L.) büyük oranda bira üretiminde kullanılır. Biracılığın yanı sıra son yıllarda ilaç ve kozmetik sanayinde de kullanılmaya başlanmıştır Bitkinin diğer kısımlarından da farklı amaçlar ile faydalanmak mümkündür. Şerbetçiotu toplanırken geride kalan kısımları organik gübre olarak kullanılabilir, bazı kısımları ise baharat özelliğine sahiptir. Şerbetçiotu gıda endüstrisinde biradan başka, diğer bazı alkollü ve alkolsüz içeceklerde, fırın ürünleri, dondurma, şekerleme gibi ürünlerde de kullanılır. Şerbetçiotunun kurutulmuş çiçekleri dövülüp elenirse, salgı tüylerinden oluşan ve lupulin denilen sarı renkli toz elde edilir. Lupulinin %1 3 olan reçinesinde anti bakteriyel etkili ve acı lezzetli etken maddeler olan lupulon ve humulon, ayrıca laktarik asit, serotik asit, seril alkol bulunur [1 4]. 28 yılında yaklaşık 144 458 ton olarak gerçekleşen dünya şerbetçiotu üretiminde birinci sırayı, % 41,8 lık payıyla (%27.5Almanya) Avrupa Birliği almıştır. AB nin ardından diğer en önemli şerbetçiotu üreticileri ise, %25,6 lik payıyla ABD ve % 6,5 lik payıyla Çin dir [5]. Ülkemizde şerbetçiotu tarımına 1965 yılında Bilecik ilinde başlanmıştır. Bugün Pazaryeri ve Merkez ilçede lokalize olmuş üretim 38 ha alanda sürdürülmekte ve 931 ton yaş ürün elde edilmektedir. Bu üretimin %75 ini Pazaryeri, %25 ini de Merkez ilçe karşılamaktadır[2,6].
Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 212, Koç Üniversitesi, İstanbul Bu çalışmada Türkiye deki şerbetçiotu üretiminin %9 nının yapıldığı Bilecik ilinde yetiştirilen iki farklı çeşit şerbetçiotunun bazı kimyasal özellikleri deneysel olarak tayin edilmiş ve farklı sokshlet ekstraksiyon koşullarında, ekstraksiyon ve yağ verimleri araştırılmıştır. 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Hammadde olarak seçilen, E ve G kodu verilen iki çeşit şerbetçiotu (Humulus lupulus L.) 21 yılı hasadından temin edildi. Şerbetçiotu kozalakları kurutulup, nem içeriği %8-12 oranına düşürüldükten sonra sıkıştırılarak balyalar halinde karanlık ve serin ortamda depolandı. Daha sonra balyalar değirmende öğütülerek pelet haline getirildi. Şerbetçiotu peletleri özel torbalarda bozulmanın önlenebilmesi için karbondioksit ve azot gazı altında vakumlanarak paketlendi. Ambalajlanan şerbetçiotu peletleri 4-5 C de soğuk muhafaza edildi. Şerbetçiotu peletlerinde nem miktarı AOAC 945.21 metoduna göre hesaplandı. Protein miktarı Kjeldahl metoduna göre tayin edildi, hesaplamada N*6.25 faktörü kullanıldı. Toplam kül tayini AOAC 923.3 metoduna göre 55 C de gravimetrik olarak belirlendi. İki çeşit Şerbetçiotundaki (E ve G) yağ miktarı sokshlet düzeneğinde AOAC 92.39 metodu kullanılarak 4 ve 6 saat n-hekzan ve 4 ve 6 saat dietileter ile ayrı ayrı ekstrakte edilerek belirlendi. Analizler için yağ örnekleri amber rengi şişelerde -18 C de muhafaza edildi. İki çeşit şerbetçiotu bitkisinden ekstre edilen yağın refraktif indeksi ve ºBriks değerleri 2 C de Abbe refraktometresi ile okundu [7-11]. Tüm analizler 3 tekrarlı olarak yapıldı. 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Şerbetçiotu örneklerinin nem miktarı çeşitler arası farklılık göstermiştir. E kodlu örnekte nem yüzdesi %11,58 olarak belirlenirken diğer G kodlu olan örnekte ise nem yüzdesi %1,72 olarak belirlenmiştir. Şerbetçiotunda yapılmış çalışmalarda nem yüzdesi farklı araştırmacılar tarafından %1 civarında saptanmıştır. Örneklerimizin nem içeriği diğer araştırmacıların saptadığı nem değerleri ile uyumlu bulunmaktadır. Kül miktarının çeşitlere göre değişimi ise E kodlu şerbetçiotu örneğinde %7,49 diğerinde ise (G Kodlu) %9,79 seviyesinde saptanmıştır. Bu farklılığın çeşit özelliği yanında toprak besin elementleri durumu ve gübrelemeden kaynaklandığı düşünülmektedir. Her iki şerbetçiotu çeşidinden KM ye göre en yüksek protein yüzdesi G kodlu şerbetçiotunda %17,6±,3 değerinde bulunmuş; diğer çeşit olan E kodlu şerbetçiotunda ise % 15,13±,15 olduğu belirlenmiştir. Her iki şerbetçiotu çeşidine ait bileşim kompozisyonu analiz sonuçları şekil 1 de verilmiştir. % K M ;Ne m, Kü l, Pr ote in 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Nem Kül Protein E kodlu G kodlu
% Yağ Verimi Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 212, Koç Üniversitesi, İstanbul Şekil 1. Şerbetçiotu genel analiz sonuçları İki çeşit şerbetçiotu bitkisinden ekstre edilen yağın refraktif indeksi sırasıyla E ve G çeşitlerinde 1,381±,1; 1,365±,2, ºBriks değerleri 3,±,71; 21,±1,6 olarak Abbe refraktometresi ile 2ºC de okunmuştur. Bu değerlerin de diğer araştırmacıların değişim sınırları içerisinde yer aldığı görülmektedir[12-13]. İki şerbetçiotu çeşidine ayrı ayrı n-hekzan ve dietileter çözücüsü ile 4 ve 6 saat olarak farklı sürelerde sokshlet ekstraksiyonu uygulanmıştır. Deney sonunda elde edilen ekstraksiyon verimleri tablo1a ve 1b de görülmektedir. Tablo 1. Farklı ekstraksiyon süresine göre Şerbetçiotu çeşitlerinin % ekstraksiyon verimleri (a)çözücü; n-hekzan % Ekstraksiyon verimi E4H 93,71±,21 E6H 93,99±,29 G4H 91,15±,6 G6H 9,26±,32 (b)çözücü; dietileter % Ekstraksiyon verimi E4DEE 81,32±,15 E6DEE 81,15±,35 G4DEE 88,18±,15 G6DEE 88,4±,8 Tablo 1 den görüldüğü gibi ekstraksiyon zamanı olarak belirlenen 4 ve 6 saatlik uygulamaların her iki şerbetçiotu çeşidi üzerinde önemli bir fark oluşturmazken seçilen çözücülere bağlı ekstraksiyon verimlerinde önemli fark oluştuğu belirlenmiştir. Şerbetçiotu çeşitlerinde 4 ve 6 saat yapılan ekstraksiyonlarda, çözücüler n-hekzan ve dietil eter olarak ayrı ayrı uygulandığında, % yağ verim değerleri şekil 2a ve 2b deki gibi elde edilmiştir. Buna göre Şerbetçiotu çeşidi ve çözücünün yağ verimi üzerinde önemli ölçüde etkisi olduğu tespit edilmiştir. 4 35 3 25 2 15 1 5 E4H E4DEE G4H G4DEE Şekil 2a. Farklı çözücülerle 4saat ekstre edilen şerbetçiotu % yağ verimleri
% Yağ Verimi Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 212, Koç Üniversitesi, İstanbul 4 35 3 25 2 15 1 5 E6H E6DEE G6H G6DEE Şekil 2b. Farklı çözücülerle 6saat ekstre edilen şerbetçiotu % yağ verimleri Yapılan çalışmalardaki sonuçların karşılaştırmasına göre sırasıyla en yüksek ortalama ekstraksiyon verimi %93,99 olarak 4saatte hekzanla yapılan, yağ verimi ise %31,6 olarak 6saatte dietil eterle yapılan çalışmalarda E kodlu şerbetçiotu çeşidinde bulunmuştur. Semboller G ; I. çeşit Şerbetçiotu (Humulus lupulus L) E ; II. çeşit Şerbetçiotu (Humulus lupulus L) G4H ; Hekzan ile 4 saat ekstre edilen I. çeşit şerbetçiotu G6H ; Hekzan ile 6 saat ekstre edilen I. çeşit şerbetçiotu E4H ; Hekzan ile 4 saat ekstre edilen II. çeşit şerbetçiotu E6H ; Hekzan ile 6 saat ekstre edilen II. çeşit şerbetçiotu G6DEE; Dietil eter ile 6 saat ekstre edilen I. çeşit şerbetçiotu E6DEE; Dietil eter ile 6 saat ekstre edilen II. çeşit şerbetçiotu TEŞEKKÜR Bu çalışma Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi 21-1- BİL.1-11 No. lu BAP Projesi kapsamında hazırlanmıştır. 4. KAYNAKLAR [1] Türker, I., Canbaş, A., Şerbetçiotu, Malt ve Bira Teknolojisi, Çukurova Üniv. Ziraat Fak. Ders Kitapları 1995 Yayın, vol. 4(2). Adana: 4-71,21. [2] Yücer,A.A., Bayaner, A., Polat, S., Şerbetçiotu, Ortak Piyasa Düzenleri Alt Çalışma Grup Raporları, T.C. Tarım Ve Köyişleri Bakanlığı Strateji Geliştirme Başkanlığı, Cilt 2, Ankara, (26), 77-13 [3] Çakıcı, H., Yener, H., Aydın, Ş., Bilecik-Pazaryeri Yöresi Şerbetçiotu Plantasyonlarının Beslenme Durumu, Ege Üniv. Ziraat. Fak. Derg., (25), 42(3):123-134, ISSN 118-88
Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 212, Koç Üniversitesi, İstanbul [4] Coşkun, F., Gıdalarda Bulunan Doğal Koruyucular, Teknolojik Araştırmalar, Tekirdağ Ziraat Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü www.teknolojikarastirmalar.org, ISSN: 136-7648, Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt 2, Tekirdağ, (26), 27-33 [5] Food And Agrıculture Organızatıon Of The Unıted Natıons, 28 Data For Selected Countries And Products, http://faostat.fao.org/site/567/default.aspx#ancor, (28) [6] Ekmen, E.M., Avrupa Birliği Ortak Piyasa Mekanizmasının Uygulanmasında Çiftçi Örgütlerinin Rolü Ve Türkiye İçin Öneriler, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, (26), Tarım Ekonomisi Anabilim Dalı [7] Wrolstad, R.E., Acree, T.E.,. Decker, E.A., Penner, M.H., Reid, D.S., Schwartz, S:J., Shoemaker, C.F., Smith, D., Sporns P., Gravimetric Determination of Water by Drying and Weighing, Measuring, Basic Protocol; Moisture Using A Convection Oven, Handbook of Food Analytical Chemistry: Water, Proteins, Enzymes, Lipids, and Carbohydrates, John Wiley & Sons Inc., USA, ( 25), 5-13 [8] Wrolstad, R.E., Acree, T.E.,. Decker, E.A., Penner, M.H., Reid, D.S., Schwartz, S:J., Shoemaker, C.F., Smith, D., Sporns P., Measurement of Protein Content, Determination of Total Nitrogen, Basic Protocol 1; Nitrogen Determination Using the Kjeldahl Method, Handbook of Food Analytical Chemistry: Water, Proteins, Enzymes, Lipids, and Carbohydrates, John Wiley & Sons Inc., USA, ( 25), 71-123 [9] Ash of Spices, Gravimetric Methods, AOAC Official Method 941.12, Official Methods of Analysis of The Association of Offıcial Analytical Chemists, 17th Ed., Editor;William Horwitz, Current Through Revision # 1, (22) [1] Wrolstad,R.E., Acree, T.E.,. Decker, E.A., Penner, M.H., Reid, D.S., Schwartz, S:J., Shoemaker, C.F., Smith, D., Sporns P., Lipid Composition, Extraction and Measurement of Total Lipids, Basic Protocol I; Solvent Extraction Of Oilseeds, Nutmeg, And Other Foods Using The Soxhlet Method, Handbook of Food Analytical Chemistry: Water, Proteins, Enzymes, Lipids, and Carbohydrates, John Wiley & Sons Inc., USA, (25), 419-437 [11] Wrolstad, R.E., Acree, T.E.,. Decker, E.A., Penner, M.H., Reid, D.S., Schwartz, S:J., Shoemaker, C.F., Smith, D., Sporns P., Gravimetric Measurements of Water, Traditional Indirect Methods for Estimation of Water Content: Measurement of Brix, Concentration Estimation by Refractometer, Handbook of Food Analytical Chemistry Water, Proteins, Enzymes, Lipids and Carbohydrates, John Wiley & Sons Inc., USA, (25), 29-35 [12] O Rourke, T., Hops and Hop Products, Technical Summary 11, The Brewer International, Vol. 3, Issue 1, www.igb.org.uk, (23), 21 25 [13] Ogu, E.O., Agu,R.C., A comparison of some chemical properties of Garcinia Kola and Hops for assessment of Garcinia Brewing value, Bioresource Technology, 54(1995)1-4 Elsevier Science Lim.Printed in Great Britain 96-8524/95