ZEYTİNYAĞI STEOLLEİ Kübra Şahin 1*, Aslı Yorulmaz 2, Aziz Tekin 1 1 Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Ankara 2 Balıkesir Üniversitesi, Edremit Meslek Yüksekokulu Zeytin Endüstrisi Programı, Edremit, Balıkesir * e-mail: k_sahin0@mynet.com Özet Bitki sterolleri veya fitosteroller, desmetilsteroller steroid alkoller grubuna girmekte ve bakteriler dışında tüm canlı organizmalarda bulunmaktadır. Steroller, zeytinyağındaki sabunlaşmayan maddelerin en önemli bileşenlerindendir. Serbest veya yağ asitleri ile esterleşmiş formda bulunabilirler. Zeytinyağı sterolleri dört grup altında toplanmaktadır; bunlar 4α-desmetil steroller, 4α-metil steroller, 4,4-dimetil steroller ve triterpen dialkollerdir. 4α-desmetil steroller, steroller içinde en yaygın gruptur. Zeytinyağının başlıca sterolleri; β-sitosterol, Δ-5-avenasterol ve kampesteroldür. Bunların yanında düşük miktarlarda stigmasterol, kolesterol, 24-metilen-kolesterol, Δ-7-kampesterol, Δ-5,23-stigmastadienol ve Δ-7- avenasterol bulunmaktadır. Zeytinyağı sterol toplamının % 75-90 ını β-sitosterol oluşturmaktadır. Δ-5- avenasterol ise % 5-20 arasında değişen değerler almaktadır. Kampesterol ve stigmasterol içerikleri ise sırasıyla % 1-4 ile % 0.5-2 aralığındadır. Bu çalışmada zeytinyağı sterolleri ve kimyasal yapıları açıklanmıştır. Anahtar kelimeler: Sterol, zeytinyağı Giriş Zeytinyağının sabunlaşmayan maddeler kısmı, toplam yağın % 0.5-1.5 ini oluşturmaktadır (1). Sabunlaşmayan maddelerin en önemli kısmını steroller oluşturmaktadır. Zeytinyağının sabunlaşmayan kısmının ağırlıklı bileşeni olan sterollerin yağdaki kompozisyonu ve içeriği agronomik ve iklimsel koşullara, meyvenin kalitesine, uygulanan ekstraksiyon ve rafinasyon tekniğine ve depolama şartlarına bağlı olarak değişebilir (2). Başlıca bitki sterolleri olan sitosterol ve kampesterol, kolesterole benzemekle beraber kolesterolden 24. C atomundaki yan zincirde sırası ile etil ve metil gruplarının yer alması ile ayrılmaktadır. Sterolün genel yapısı ile kolesterol, sitosterol ve kampesterolün kimyasal yapıları Şekil 1 de gösterilmektedir (3). HO Sterol genel yapısı Kolestrol Sitosterol Kampestrol Şekil 1. Sterolün genel yapısı ile kolesterol, sitosterol ve kampesterolün kimyasal yapıları (3). 46
Sitosterol, bitkisel materyallerde başlıca bulunan sterol olmasına karşın bunun 22-dehidro analoğu olan stigmasterol, kampesterol, brassika- ve avenasteroller de bazı bitki materyallerinde bulunabilmektedir (4). Zeytinyağı Sterolleri Zeytinyağının büyük bir bölümü trigliseritlerden oluşmaktadır. Bunun yanında, zeytinyağında vücutta önemli fonksiyonları olan ve yağa birçok özellik kazandıran fenoller, tokoferoller, pigmentler, lezzet bileşikleri ve steroller gibi sabunlaşmayan minör bileşikler de mevcuttur. Zeytinyağı sterollerini, 4α-desmetil steroller, 4α-metil steroller, 4,4-dimetil steroller ve triterpen dialkoller olmak üzere 4 grup altında toplamak mümkündür (5). Steroller içinde en yaygın olan, 4α-desmetil sterollerdir. Zeytinyağının başlıca sterolleri β-sitosterol, Δ-5- avenasterol ve kampesteroldür. Bunların dışında miktarca çok düşük olmakla birlikte, kolesterol, brassikasterol, stigmasterol, klerosterol, sitosterol, Δ-7-stigmastenol ve Δ-7-avenasterol de bulunmaktadır (6,7). Zeytinyağının yapısında düşük düzeyde 24-metilen-kolesterol de bulunmaktadır. Bu sterol, kampesterol sentezinde ara üründür ve zeytin pulpunun karakteristik bileşenidir. Ayrıca 24-metilen-kolesterol çeşitli varyeteler arasında olduğu gibi olgunlaşma evrelerinde de önemli farklılıkların açıkça gözlenebildiği tek steroldür (8). Zeytinyağlarında iz miktarda bulunan 4α-metil steroller, yaygın sterollerin biyosentezinde ara ürünlerdir. En yaygın olanları obtusifoliol, gramisterol, sikloeukalenol ve sitrostadienoldür ( 9, 10). β-amirin, butirospermol, sikloartenol ve 24-metilen sikloartenol ise zeytinyağında bulunan başlıca 4,4-dimetil steroller (triterpen alkoller) dir. Zeytin yağındaki iki temel triterpen dialkol eritrodiol ve uvaoldür. Eritrodiol ve uvaol miktarları zeytinyağında 1-20 mg/100g civarında iken, prina yağında 280 mg/100 g a kadar çıkabilmektedir (11). Gaz kromatografide sterollerle birlikte analiz edilen bu alkoller, zeytinyağlarında prina yağı varlığını tespit etmede kullanılırlar. Zeytin yağının sterol bileşimi; zeytin çeşidi, hasat zamanı ve işlem koşulları gibi birçok faktöre bağlıdır ve yağa işleme sırasında sterol içeriği önemli oranda azalmaktadır. İspanya da önemli bir çeşit olan Cornicabra zeytin çeşidinden elde edilen sızma zeytin yağı bileşiminin hasat dönemine göre değişiminin incelendiği bir çalışmada, olgunlaşma süresince genellikle toplam sterollerde ve β-sitosterolde azalma ve -5-avenasterolde artış olduğu tespit edilmiştir (12). Yapılan bir çalışmada, İspanya nın Cornicabra çeşidinden elde edilen sızma zeytin yağının, kampesterol içeriğinin, resmi organizasyonlarca belirlenen % 4 lük sınır değerinin üzerinde olduğu belirlenmiştir (13). Diğer taraftan, gerçek zeytinyağlarında stigmasterolün yüzdesi her zaman kampesterolden daha düşük çıkmaktadır. Ayrıca stigmasterol düzeyinin yüksek oluşu, organoleptik kalitenin düşük ve asitliğin yüksek oluşuyla ilişkilidir. Bu sterolün düşük miktarda bulunması, yağın sağlam meyvelerden elde edildiğini gösterir (8). İspanya daki yedi zeytin çeşidi (Cornezuelo, Corniche, Cacerena, Carrasquena, Morisca, Verdial de Badajoz ve Picual) üzerine yapılan çalışmada, Carrasquena, Corniche ve Verdial de Badajoz zeytin çeşitlerinden üretilen sızma zeytin yağlarında eritrodiol+uvaol içeriği yüksek (%2.6-3.3), Cornezuelo ve Morisca çeşitlerinden elde edilenlerde orta düzeyde (%2.42), Cacerena ve Picual çeşitlerinden elde edilenlerde ise düşük düzeyde bulunmuş ve olgunluk düzeyinin bu bileşim üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı yalnızca hafif bir artış meydana getirdiği belirlenmiştir (8). Zeytinyağı Sterollerinin Önemli Özellikleri Zeytinyağı sterolleri, hem tağşişin belirlenmesi hem de sağlık üzerinde önemli görevler üstlenmektedir. 47
1. Zeytinyağı sterollerinin tağşiş üzerine etkileri Zeytinyağının gerek lezzet gerekse sağlık üzerine birçok olumlu etki göstermesi Dünya pazarlarındaki değerini artırmaktadır. Her değerli gıda ürününde olduğu gibi zeytinyağında da tağşiş önemli bir problemdir. Tağşişin belirlenmesi ve önlenmesi için birçok resmi kuruluş standartlar belirlemiş ve bu standarttaki limitlere göre ticareti düzenlemişlerdir. Bu standartlarda baz alınan bileşenlerden biri de sterollerdir. Sterol bileşimi, diğer yağlar ile yapılabilecek tağşişler hakkında ipucu vermektedir. Zeytinyağları %0.5 kolesterol, %0.1 brassikasterol, % 4 kampesterol, %0.5 den fazla -7-stigmastenol içeremez. Gerçek zeytinyağının stigmasterol içeriği, kampesterol içeriğinden daha az olmalıdır. Kolesterol bitkisel yağlarda ancak iz miktarda bulunmakta ve hayvansal yağlarda yer almaktadır. Brassikasterol, kolza(kanola) dan elde edilen yağlarda yüksek düzeylerde bulunmaktadır. Soya yağı ile yapılan tağşişler stigmasterol ve kampesterol içeriğinden yararlanılarak belirlenebilir. Kampesterol soya yağında %15-24 arasında iken, zeytinyağında %4 ten küçük, stigmasterol ise soya yağında %16-19 arasında iken, zeytinyağında kampesterol değerinden daha küçüktür (14). Karma prina yağlarında brassikasterol miktarı en fazla % 0.2 olmalıdır. Zeytinyağında toplam sterol içeriği en az 1000 mg/kg olmalıdır. afine prina yağında toplam sterol içeriği en az 1800 mg/kg, karma prina yağında ise en az 1600 mg/kg olmalıdır (15, 16). Türk Gıda Kodeksinde Yemeklik Zeytinyağı ve Yemeklik Prina Yağı Hakkında Tebliğ inde ise tek farklılık rafine ve riviera zeytinyağlarında toplam sterol içeriğinin en az 900 mg/kg olmasıdır (17). Bunun yanında Uluslararası Zeytinyağı Konseyi nin standardına göre ise tek farklılık ham prina yağında toplam sterol miktarı en az 2500 mg/kg olmalıdır (16). Eritrodiol (3beta,28-dihidroksi-olean-12-en, C 30 H 50 O 2 ) ve uvaol (3beta,28-dihidroksi-urs-12-en, C 30 H 50 O 2 ) prinadan ekstrakte edilen yağlarda fazla miktarda oluşmaktadır. Böylelikle, prina yağları ile yapılan tağşişler kolaylıkla tespit edilebilmektedir. Naturel, rafine ve riviera zeytinyağları en fazla % 4.5 eritrodiol+uvaol içermesine karşın bu değerin prina yağlarında % 4.5 dan fazla olması istenir (15, 18). Türk Gıda Kodeksinde Yemeklik Zeytinyağı ve Yemeklik Prina Yağı Hakkında Tebliğ inde ise tek farklılık rafine prina yağı için bu değerin en az % 12 olmasıdır (17). Steradienler, özellikle ağartma ve deodorizasyon gibi rafinasyon işlemleri sırasında sterol yapısından 1 molekül suyun ayrılmasıyla oluşan ve naturel zeytinyağlarına rafine yağ ilavesiyle yapılan tağşişin belirlenmesinde dikkate alınan bir parametredir. Bu reaksiyonların sonucunda farklı sterollerden değişik oranlarda farklı steradienler (stigmastadien, kampestadien vb.) oluşmaktadır. Fakat zeytinyağında rafine yağ varlığının tespitinde, zeytinyağının tipik sterolü olan β-sitosterolden 1 mol su ayrılmasıyla oluşan stigmastadien oranına bakılır ve bu oran naturel zeytinyağlarında çok düşüktür. Ayrıca bu bileşik rafinasyonla oluştuğundan kodeksteki limit değerler sadece naturel zeytinyağları için verilmiştir. Zeytin yağındaki sterol esterleri fraksiyonu da zeytin yağına yapılan tağşişleri belirlemede kullanılmıştır. Zeytin yağının sterol esterleri fraksiyonundaki [ % kampesterol x (%7-stigmastenol) 2 ]/ (% 7-avenasterol) oranının tağşiş edilmemiş yağlarda 1 e eşit veya düşük olduğu bulunmuştur (19). Bu metod sonradan geliştirilerek, daha hızlı, daha az çözücü gerektiren, sterol dekompozisyonunu önleyen bir metod haline getirilmiştir. Bu yeni metodla zeytin yağına % 10 düzeyinde eklenen fındık yağı tespit edilebilmiştir (20). 2. Zeytinyağı sterollerinin sağlık üzerine etkileri 2002 Dünya Sağlık aporu verilerine göre, her yıl 12 milyondan fazla insanın kalp-damar hastalıkları nedeniyle hayatını kaybettiği bilinmektedir. Bu ölümlerin 4 milyondan fazlasının nedeni, yüksek kolesterol olarak belirlenmiştir (21). Yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar bitkisel sterollerin, kolesterol düzeyini düşürücü etkiye sahip olduklarını ortaya koymuştur. Sterol esterlerinin de kalp krizi riskini azalttığı bilinmektedir. 48
Zeytinyağı, β-sitosterolce zengin bir yağdır. Yapılan araştırmalara göre β-sitosterol, yağların sindirimi sırasında karışımdaki kolesterolün bağırsaklardaki emilimini önlemektedir. Bu özellik dikkate alındığında, zeytinyağı tüketiminin vücuttaki eksojen kolesterol düzeyinin kontrolündeki işlevi açısından önemi anlaşılmaktadır (22). Fitosteroller yeterli miktarda diyette yer aldığında (2-3 g/gün), kolesterol emilimini düşürerek serum kolesterol konsantrasyonunu azaltıcı etki gösterirler. Toplam kolesterol düzeyindeki azalma ortalama %10 iken, LDL-kolesterol için bu değer %15 tir. Buna karşın serum HDL-kolesterol ya da trigliserit konsantrasyonunda herhangi bir değişiklik meydana getirmezler (23). Yapılan in vitro ve in vivo çalışmalar fitosterollerin gelişmiş ülkelerde sıkça görülen bazı kanser tiplerini önlediğini göstermiştir. Gelişmiş ülkelerde bu sterollerin günlük tüketiminin (80 mg/gün), bu kanserlerin meydana gelme ve yine bu hastalıklardan kaynaklanan ölüm oranının daha az olduğu Asya ülkelerindeki tüketimden (400 mg/gün) daha düşük olduğu bilinmektedir. Ancak fitosterollerin bu hastalıkları önlemedeki mekanizmaları henüz tam olarak anlaşılamamıştır (24). Sonuç Zeytinyağının sterol fraksiyonunun analizi, yağın saflık derecesini ve diğer bitkisel yağların varlığını tespit etmek için kullanılan önemli bir kriterdir. Isıya dayanıklı, kokusuz ve tatsız bileşikler olan steroller, bu özelliklerinden dolayı yağ kalitesi üzerinde çok etkili değildirler. Fakat sterol kompozisyonu bitkisel yağların karakteristik özelliklerini vermektedir. Bu yüzden yağlara diğer bitkisel yağlarla tağşiş yapılıp yapılmadığının değerlendirilmesinde kullanılmaktadırlar. Bitkisel yağlar kendine özgü sterol bileşimine sahiptir. Örneğin kanola yağı 100-1100 mg/kg düzeyinde brassikasterol, zeytinyağı 683-2610 mg/kg düzeyinde β-sitosterol ve 34-266 mg/kg -5-avenasterol, aspir ve ayçiçek yağları ise sırasıyla 300-550 mg/kg, 150-500 mg/kg düzeylerinde -7-stigmastenol içermektedir. Bu bileşimler dikkate alınarak zeytinyağına yapılabilecek tağşişler belirlenebilmektedir (14). Sonuç olarak daha düşük değerli yağların karıştırılması suretiyle yapılan olası bir hileyi belirlemek için zeytinyağının sterol profili kullanılabilir. 49
Kaynaklar 1. Kiritsakis A. K. 2002. Virgin olive oil composition and its effect on human health. Inform. 13: 237-241. 2. Canabate-Diaz B, Carretero AS, Fernandez-Gutierrez A, Vega AB, Frenich AG, Vidal JLM, Martos JD. 2006. Separation and determination of sterols in olive oil by HPLC-MS. Food Chemistry. 3. Wester I. 2000. Cholestrol-lowering effect of plant sterols. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 102: 37-44. 4. Piironen V, Lindsay DG, Miettinen TA, Toivo J, Lampi AM. 2000. Plant sterols: biosynthesis, biological function and their importance to human nutrition. J Sci Food Agric 80:939-966. 5. Kochhar S. P. 1983. Influence of processing on sterols of edible vegetable oils. Prog. Lipid. es., 22: 161-188. 6. Kamm W, Dionisi F, Hischenhuber C, Engel K. 2001. Food ev. Int. 71, 249. 7. Alves M, Cunha SC, Amaral JS, Pereira JA, Oliveira MB. 2005. Anal. Chim. Acta 549, 166. 8. Casas JS, Bueno EO, Garcia AMM, Cano MM. 2004. Sterol and erythrodiol+uvaol content of virgin olive oils from cultivars of Extremadura (Spain). Food Chemistry. 87: 225 230. 9. Itoh T, Tamura T, Matsumoto T. 1973. J. Am. Oil Chem. Soc. 50, 300. 10. Boskou D, Morton ID. 1975. Changes in the sterol composition of olive oil on heating. J. Sci. Food Agric. 50,122. 11. Paganuzzi V, Leoni E. 1979. On the composition of Iranian olive oil. Journal of the American Oil Chemists Society, 56, 12. 12. Salvador MD, Aranda F, Fregapane G. 2001. Food Chem. 73, 45. 13. Alamo M, Fregapane G, Aranda F, Gomez-Alanso G, Salvador MD. 2003. Sterol and alcohol composition of Cornicabra virgin olive oil: the campesterol content exceeds the upper limit of 4% established by EU regulations. Food Chem. 84; 533-537. 14. Aparicio, and uiz. 2000. Authentication of vegetable oils by chromatographic techniques. J. of chromatog., 881; 93-104. 15. Commision egulation (EC) No. 2568/91 from 5 July, Off. J. Eur. Commun. L-248. July 1991, p. 1. 16. International Olive Oil Council. 2003. Trade standard applying to olive oil and olive-pomace oil. ES. COI/T.15/NC no.3/evision 1 (December 5). 17. Türk Gıda Kodeksi-Yemeklik Zeytinyağı ve Yemeklik Prina Yağı.25.04.1998-23323. 18. International Olive Oil Council, 08/11/2001, COI/T.15/NC No.2/ev.10. Trade Standard applying to olive oil and olive-pomace-oil. 19. Mariani C, Bellan G, Morchio G, Pellegrino A. 1999. iv. Ital. Sost. Gras. 76, 297. 20. Cercaci, L., odriquez-estrada, M.T. and Lercker, G. 2003. Solid-phase extraction-thin layer gas chromatography method for the detection of hazelnut oil in olive oils by determination of esterified sterols. Journal of Chromatography A., 985; 211-220. 21. Nutrition&Health. Vegapure. Sterol esters for cardiovascular health. www.cognis.com/ /0/vegapureFinal.pdf (08.04.2001). 22. Kayahan M, Tekin A. 2006. Sağlıklı Beslenme Açısından Zeytinyağının Önemi. Zeytinyağı Üretim Teknolojisi, pp. 131-166, Ankara. 23. Laakso P. 2005. Analysis of sterols from various food matrices. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 107, 402-410. 24. Vivancos M, Moreno JJ. 2005. β-sitosterol modulates antioxidant enzyme response in AW 264.7 macrophages. Free adical Biology&Medicine 39, 91-97. 50