TOA58 SOYA YAĞI EKSTRAKSİYONU, YAĞIN KOMPOZİSYONU ve PROTEİN VERİMİNİN BELİRLENMESİ nde YÖNTEM KARŞILAŞTIRILMASI Nezihe AZCAN, E.Zafer HOŞGÜN, Baise GÜVENİR, M. Abdullah BERBEROĞLU, Mustafa KARA Anadolu Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, İki Eylül kampusü, 26470 Eskişehir e-posta: nazcan@anadolu.edu.tr ÖZET Bu çalışmada Türkiye de tarımı yapılması planlanan en uygun soya çeşidinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda Antalya bölgesindeki Tarımsal Araştırma Enstitüsü nün deneme sahalarından sağlanan 30 farklı çeşit soya fasulyesinin yağ verimi, yağ kompozisyonu ve protein verimi belirlenmiştir. Yapılan çalışmalarda NIR (Near Infra Red) cihazı ve standart yöntemler kullanılmış ve elde edilen sonuçlar arasında kayda değer farklılıkların olmadığı görülmüştür. NIR sonuçlarına göre yağ verimi açısından Mitchell (%19,30), protein içeriğine göre NE3399 (%35,69), yağın içermiş olduğu doymamış yağ asidi oranına göre Ata138 (%85,31) çeşitlerinin tarımının yapılmasının uygun olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Soya, Soya yağı, Near Infra Red, Protein, Yağ Asidi 1. GİRİŞ Soya fasulyesi son derece besleyici olması, çok çeşitli kullanım alanı bulunması ile günümüz tarımında önemi artan bir bitkidir [1]. Soya yağı, Dünya da en çok üretilen ve tüketilen bitkisel yağ konumundadır. Bu yağın önemi Türkiye de 1990 lı yılların başlarında fark edilmiş olup tüketimi her geçen yıl artmaktadır [3]. 2004 yılında 150 bin ton soya yağına 95 milyon dolar, 2005 yılında ise 382 bin ton yağa karşılık 182 milyon dolar değerinde dış alım yapılmıştır [2]. Soya fasulyesinin %30-40 protein, %14-24 yağ, % 5-10 nem, %26 karbonhidrat içeriğinden insan ve hayvan beslenmesinde önemli bir yere sahiptir. Ayrıca değişik sanayi kollarında yaygın olarak kullanılmaktadır [4]. Soya yağının bileşimini %50-57 linoleik, %18-26 oleik, %7-14 palmitik, %6-10 linolenik, %3-6 stearik ve eser miktarda miristik, palmitoleik oluşturmaktadır [3,9,10]. Soya yağında doymamış yağ oranı yüksektir, kolestrol sıfırdır. Soya yağı; demir B ve E vitaminleriyle kalsiyum ve çinko bakımından zengindir. Soya yağı temel yağ lerinden hem linolenik hem de linoleik leri içerir. Linoleik ise Omega-6, linolenik ise Omega-3 gruplarına ait yağ leridir. Doymamış yağ oranı ve içerdiği Omega-3 ve Omega-6 yağ leri olarak soya yağı en yüksek değere sahiptir [5]. Türkiye nin yağ ve hayvan yemi ihtiyacını gidermek amacıyla en önemli yağlı tohumlardan biri olan ve yüksek protein içerikli soya bitkisi Tarım Bakanlığı Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğünce Türkiye nin farklı bölgelerindeki deneme sahalarında tarımı gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmadaki amaç; Ülkemizde üretimi gerçekleştirilmesi planlanan soya bitkisinin yağ ve protein içeriği açısından en uygun çeşidini ve tarımı
yapılacak bölgeyi belirlemek için Antalya bölgesinde Tarımsal Araştırma Enstitüsü nün deneme sahalarından sağlanan 30 farklı çeşit soya fasulyesinin yağ verimi, yağ kompozisyonu ve protein verimini belirlemektir. Ayrıca; protein, nem ve yağ tayininde uygulanan farklı yöntemleri karşılaştırmaktır. 2. MATERYAL ve YÖNTEM Çalışmalarda kullanılan 30 çeşit soya fasulyesi Antalya Tarımsal Araştırma Enstitüsü deneme sahalarından sağlanmıştır. 30 çeşit numunenin bütün halde yağ, protein ve nem miktarlarının belirlenmesi için Buchi marka Nirflex N-500 model NIR (Near Infra Red) cihazı kullanılmıştır. Cihazın petri kaplarına öğütülmemiş soya fasulyeleri koyulup ölçümler gerçekleştirilmiştir. 400 farklı soya numunesiyle hazırlanmış olan uygulama programındaki değerlere göre kalibre edilerek materyalin içermiş olduğu nem, protein ve yağ miktarları belirlenmiştir. Daha sonra bu verimler standart yöntemlerle elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır. Standart Yöntemler Nem Tayini Numunelerin içermiş olduğu nem miktarları volumetrik nem tayin cihazı ile belirlenmiştir [6]. Protein Tayini Soya numunelerinden rastgele seçilen 19 çeşidin protein içeriği Kjehdahl yöntemi ile tayin edilmiş olup elde edilen bulgular NIR sonuçları ile karşılaştırılmıştır [7]. Yağ Tayini Gerhardt Soxtherm 2000 automatic cihazında yağ ekstraksiyonu için yaklaşık 5 g öğütülmüş numune kartuşlara konularak cihazın cam kaplarına yerleştirilmiştir. Çözücü olarak hekzan kullanılarak. belirlenen çalışma programında 2 saat süre ile materyalin içermiş olduğu yağın tamamı ekstre edilip, çözücünün tamamı uzaklaştırılıp sabit tartıma geldikten sonra yağ verimleri kuru madde bazında hesaplanmıştır. Yağların Metillenmesi Gaz kromatografisi ile yağ asidi kompozisyonlarının belirlenmesi için elde edilen yağlar yağ asidi metil esterleri formuna dönüştürülmüştür. Yöntem: 0,2 g numune üzerine 5 ml, 0,5 N metanollü NaOH çözeltisi eklenerek geri soğutucu altında, sıcak su banyosunda 15dk kaynatılmıştır. Daha sonra 5 ml %14 lük BF 3 metanol sistem açılmadan huni yardımıyla soğutucudan eklenerek 2 dakika daha kaynatıldıktan sonra 5 ml n-heptan ilave edilerek 1 dakika daha kaynatılmıştır. Sistem soğuduktan sonra üstüne doymuş NaCl çözeltisi ilave edilerek 25 ml ye tamamlanmıştır. Üstte kalan berrak faz pastör pipetle flakona alınmıştır [8]. Yağ Asidi Kompozisyonlarının Belirlenmesi Yağ asidi metil esterleri formuna dönüştürüldükten sonra yağ asidi kompozisyonları gaz kromatografi cihazı ile belirlenmiştir. Gaz Kromatografi Analiz Koşulları: HP 6890 N model gaz kromotgrafi cihazı, Agilent DB-23 capillary kolon (60m x 250µm x 0,15µm nominal). FID dedektör. Taşıyıcı gaz Helyum, taşıyıcı gaz akışı 1 ml/dak dır. Enjeksiyon sıcaklığı 250 C, kolon sıcaklığı 50 C de 1 dakika daha sonra 25 C/dak artışla 175 C ye ve daha sonra 4 C / dak artışla 230 C ye ve 230 C de 5 dakika bekletilir. Ayrıca dedektör sıcaklığı 250 C olup enjeksiyon miktarı 0,2 µl dır.
3. SONUÇ ve TARTIŞMA Türkiye de tarımı planlanan soya bitkisinin yağ ve protein içeriği açısından en uygun olanı belirlemek amacıyla Antalya yöresinde yetiştirilen 30 ayrı çeşit numunelerle yapılan çalışmaların sonuçları Çizelge 1-4 te verilmektedir. Çizelge 1 de soyaların NIR cihazı ve volümetrik yöntem ile belirlenen nem miktarları karşılaştırmalı olarak verilmektedir. Çizelge 1. Soyaların nem içerikleri SOYA NEM (%) NEM (%) SOYA NEM (%) NEM (%) ÇEŞİDİ VOLUMETRİK NIR ÇEŞİDİ VOLUMETRİK NIR Mitchell 5,50 6,14 Ata-138 8,30 7,80 A-3935 6,50 6,53 Ata-140 5,50 7,22 Ataem-6 6,00 6,15 Ata-101 8,00 6,24 Ataem-7 5,20 6,13 Ata-109 7,00 7,35 Nazlıcan 7,80 6,76 Ata-113 5,80 6,91 Ata-2 7,00 7,00 Ata-120 7,00 6,82 Ata-105 8,00 6,82 Ata-136 6,50 6,65 Ata-107 7,50 7,26 Ata-139 6,70 7,30 Ata-112 7,00 6,78 J-357 8,00 7,13 Ata-119 7,20 6,92 NE-3399 7,00 6,96 Ata-122 6,00 7,05 EX-3800 5,80 7,25 Ata-129 5,30 6,31 A-2858 7,50 6,92 Ata-134 8,00 7,08 FRS181 8,20 7,09 Ata-135 8,00 6,88 General 6,00 7,26 Ata-137 7,00 6,97 A-4595 6,50 7,17 Çizelge 1 de iki farklı yöntemle belirlenen nem miktarlarını karşılaştıracak olursak kayda değer bir farkın görülmediği ve deneysel hatalardan kaynaklandığı düşünülmektedir. Ayrıca en yüksek (Ata-138, %7,80) ve en düşük (Ataem-7, %6,13) nem içeriğine sahip olan çeşidin her iki yöntemde de aynı olması NIR cihazı ile yapılan ölçümlerin doğruluğunu belirtmektedir. Bu bağlamda NIR ile ölçülen nem miktarları temel alınarak Gerhardt cihazıyla elde edilen yağların verimleri kuru madde bazında hesaplanmıştır. Belirlenen nem değerleri literatür değerleri ile (%5-10) uyumlu olduğu görülmektedir [3,9,10]. 30 çeşidin protein içeriği NIR ile belirlendikten sonra bu numunelerden gelişigüzel seçilmiş 19 çeşidin protein içerikleri Kjeldahl metodu ile tespit edilmiş olup sonuçlar karşılaştırmalı olarak Çizelge 2. de verilmektedir.
Çizelge 2. Numunelerin Protein İçerikleri SOYA ÇEŞİDİ NIR Kjeldahl SOYA ÇEŞİDİ NIR Kjeldahl A3935 31,75 30,45 Ata113 34,48 33,00 Ataem6 35,05 34,78 Ata120 33,04 31,48 Nazlıcan 32,48 32,39 Ata139 32,56 31,29 Ata2 32,90 32,34 J357 33,38 32,39 Ata105 33,88 33,44 NE3399 35,69 35,79 Ata112 32,58 31,18 EX3800 33,79 33,36 Ata122 32,88 32,58 A2858 35,50 35,32 Ata129 32,78 32,68 General 34,59 34,82 Ata134 31,98 31,01 A4595 33,01 32,71 Ata109 35,28 34,27 FRS181 34,01 Mitchell 31,98 Ataem7 34,59 Ata107 31,84 Ata138 33,07 Ata140 33,81 Ata101 32,38 Ata109 35,28 Ata136 33,06 Ata139 32,56 Ata119 31,81 Çizelge 2 de iki farklı yöntemle belirlenen protein içerikleri karşılaştırıldığı zaman yöntemler arasında önemli bir farkın olmadığı görülmektedir. Ayrıca en yüksek (NE3399, %35,69) ve en düşük (A3935, %31,75) protein içeriğine sahip olan çeşidin her iki yöntemde de aynı olması NIR cihazı ile yapılan ölçümlerin doğruluğunu belirtmektedir. Bu nedenle; değerlendirmeler NIR sonuçlarına göre yapılmıştır. Bu değerler literatür değerleri ile (%30-40) karşılaştırıldığı zaman yakın değerler olduğu görülmektedir [3,9,10]. Soyaların NIR metodu ile yağ verimleri Çizelge 3 de verilmektedir. Çizelge 3. Numunelerin NIR Metodu ile Yağ Verimleri SOYA NIR Gerhardt SOYA NIR Gerhardt ÇEŞİDİ YAĞ % YAĞ % ÇEŞİDİ YAĞ % YAĞ % Mitchell 19,30 20,04 Ata138 18,24 19,92 A3935 17,73 18,51 Ata140 18,34 19,71 Ataem6 16,02 15,92 Ata101 18,95 18,99 Ataem7 16,46 18,2 Ata109 16,74 16,18 Nazlıcan 18,38 16,59 Ata113 18,10 17,24 Ata2 16,83 18,28 Ata120 18,01 18,05 Ata105 17,59 18,63 Ata136 18,08 19,42 Ata107 18,53 16,12 Ata139 18,39 19,57 Ata112 18,35 17,34 J357 17,58 19,87 Ata119 19,22 17,74 NE3399 16,89 19,25 Ata122 18,66 19,01 EX3800 17,10 18,35 Ata129 18,43 16,25 A2858 16,59 19,09 Ata134 18,11 18,91 FRS181 17,96 17,88 Ata135 18,13 19,17 General 17,04 18,59 Ata137 18,19 18,06 A4595 17,95 17,60 Çizelge 3 de görüldüğü gibi iki farklı yöntemle belirlenen yağ verimleri arasındaki farkın kabul edilebilir değerde olduğu ve deneysel hatalardan kaynaklandığı düşünülmektedir. NIR ve Gerhardt sonuçlarına göre sırasıyla, en yüksek (Mitchell, %19,30; 20,04) ve en düşük (Ataem-6, %16,02; 15,92) yağ verimine sahip olan çeşidin her iki yöntemde de aynı olması
NIR cihazı ile yapılan ölçümlerin doğruluğunu belirtmektedir. Bu bağlamda numunelerin yağ verimlerinin karşılaştırılmasında NIR ile ölçülen değerler kullanılmıştır. Bu değerler literatür değerleri ile (%14-24) karşılaştırıldığı zaman birbiri ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir [3,9,10]. Gerhardt yöntemi ile elde edilen yağların yağ asidi kompozisyonu Çizelge 4 de verilmektedir. Çizelge 4. Elde Edilen Yağların Yağ Asidi Kompozisyonu YAĞ ASİDİ BİLEŞENLERİ SOYA ÇEŞİDİ 16:0 palmitik 18:0 stearik 18:1 oleik 18:2 linoleik 18:3 linolenik Doymuş yağ asidi Mitchell 11,74 5,55 27,30 49,59 5,81 17,29 82,70 A3935 11,85 4,66 26,65 51,13 5,70 16,51 83,48 Ataem6 11,44 4,75 26,31 51,66 5,82 16,19 83,79 Ataem7 10,87 4,35 27,34 51,25 6,18 15,22 84,77 Nazlıcan 12,22 5,24 25,09 50,67 6,78 17,46 82,54 Ata2 11,62 4,99 24,29 53,07 6,03 16,61 83,39 Ata105 11,89 4,40 21,72 55,72 6,28 16,29 83,71 Ata107 11,15 5,02 26,65 51,61 5,57 16,17 83,83 Ata112 11,61 5,32 24,19 53,16 5,72 16,93 83,07 Ata119 12,71 5,79 23,73 51,67 6,10 18,50 81,50 Ata122 11,04 5,30 25,21 52,83 5,63 16,34 83,66 Ata129 11,20 4,58 25,60 52,46 6,16 15,78 84,22 Ata134 11,70 5,15 23,45 53,86 5,84 16,85 83,15 Ata135 10,45 4,58 24,35 54,16 6,46 15,03 84,97 Ata137 10,83 4,47 27,06 51,86 5,77 15,30 84,70 Ata138 10,51 4,18 25,76 53,59 5,95 14,69 85,31 Ata140 11,06 4,49 24,60 50,54 5,62 19,24 80,76 Ata101 12,27 4,57 24,12 50,00 5,89 19,99 80,01 Ata109 10,95 5,52 25,01 53,23 5,28 16,47 83,53 Ata113 11,15 4,99 24,01 53,75 6,10 16,14 83,86 Ata120 12,25 5,03 25,04 52,13 5,55 17,28 82,82 Ata136 11,69 4,45 23,85 53,78 6,22 16,14 83,86 Ata139 11,16 3,99 27,37 51,79 5,68 15,15 84,85 J357 11,61 5,43 25,10 52,70 5,16 17,04 82,96 NE3399 11,95 4,35 28,33 48,38 4,97 18,32 81,68 EX3800 11,00 4,61 27,00 51,45 5,94 15,61 84,39 A2858 12,10 4,83 26,72 51,19 5,16 16,93 83,07 FRS181 10,93 4,43 26,45 52,32 5,88 15,36 84,65 General 12,62 4,96 26,95 49,22 6,24 17,58 82,42 A4595 11,78 4,56 22,98 54,18 6,51 16,34 83,66 Doymamış yağ asidi Çizelge 4 e göre, elde edilen soya yağların yağ asidi kompozisyonu; linoleik (% 48,38-55,72), oleik (% 22,98-28,33), linolenik (% 4,97-6,78), palmitik (%10,45-12,71) ve stearik (3,99-5,79) içerdiği görülmektedir. Bu değerler literatürdeki değerlerle (%50-57 linoleik, %18-28 oleik, %7-14 palmitik, %6-10 linolenik, %3-6 stearik ) karşılaştırıldığı zaman değerlerin birbiri ile uyum içerisinde olduğu görülmektedir [3,9,10]. Doymamış yağ asidi oranı arttıkça yağın kalitesi artacağından, en yüksek doymamış yağ asidi oranına sahip çeşidin Ata138 (%85,31) olduğu belirlenmiştir. Diğer çeşitlerin doymamışlık oranı çok farklı olmayıp en düşük değere %80,01 oranıyla Ata 101 sahip olmaktadır.
Yapılan çalışmalar sonucunda Antalya bölgesine tarımı yapılması uygun görülen çeşitleri yağ ve protein içerikleri açısından değerlendirecek olursak (Çizelge 5,6); Çizelge 5. Yüksek yağ içerikli çeşitler Soya Çeşidi Yağ (%) Protein (%) Doymamış yağ asidi oranı (%) Mitchell 19,30 31,98 82,70 Ata 119 19,22 31,81 81,50 Ata 101 18,95 32,38 80,01 Ata 122 18,66 32,88 83,66 Çizelge 5 de görüldüğü gibi en yüksek yağ verimine sahip olan Mitchel (%19,30) in protein içeriği %31,98 dir. Yağ verimine bakılacak olursa Antalya bölgesinde Mitchel, Ata 119, Ata 101 ve Ata 122 çeşitlerinin tarımı yapılabilir. Çizelge 6. Yüksek Protein içerikli çeşitler Soya Çeşidi Protein (%) Yağ (%) Doymamış yağ asidi oranı NE3399 35,69 16,89 81,68 A2858 35,50 16,59 83,07 Ata 109 35,28 16,74 83,53 Ataem 6 35,05 16,02 83,79 General 34,59 17,04 82,42 Ataem7 34,59 16,46 84,77 Ata113 34,48 18,10 83,86 FRS181 34,01 17,96 84,65 Çizelge 6 da görüldüğü gibi en yüksek protein verimine sahip olan NE3399 (%35,69) çeşidinin protein içeriği %16,89 dur. Protein içeriği açısından değerlendirecek olursak yukarıda belirtilen 8 çeşidin tarımının uygun olduğu belirlenmiştir. Çizelgeden de görüldüğü gibi protein içeriği azalırken yağ içeriği artmaktadır. Hem protein (%34,48) hem yağ (%18,10) ve yağın doymamışlığı (%83,86) Ata 113 çeşidi Antalya bölgesinde tarıma en uygun olan soya çeşidi olarak belirlenmiştir. Elde edilen yağların yağ asidi içeriğine göre değerlendirme yapıldığı zaman, ana bileşen linoleik açısından en iyi yağa Ata105 (%55,72) numunesinin sahip olduğu görülmüştür. Yöntem karşılaştırmalarında ise NIR cihazı ile yapılan ölçümler ile standart yöntemler kullanılarak elde edilen sonuçlar arasında kayda değer fark bulunmadığı tespit edilmiştir. TEŞEKKÜR Bu çalışma Tarım Bakanlığı ve Anadolu Üniversitesinin ortaklaşa yürüttüğü DPT projesi kapsamında gerçekleştirilmiş olup madde desteklerinden dolayı Devlet Planlama Teşkilatına ve soya fasulyelerini sağlayan Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsüne ve Gaz Kromatografisi analizlerini yapan kimya mühendisi Ayşegül Danışman a teşekkür ederiz. KAYNAKLAR [1] ANAÇ, H., ERTÜRK, Y.E., 2003, Soya Fasulyesi, Tarımsal Ekonomi Araştırma Enstitüsü, Sayı:2, 1-4. [2] D.İ.E., 2006. [3] BOCKISCH, M., Fats and Oils Handsbook, AOCS press, 1998. [4] ERGÜN, Ö (Editör), Gıda Teknolojisi ve Tarım Dergisi, 2002. [5] ANONİM, Profesyonel Şefler için Mutfaklarda Sağlıklı, Kaliteli ve Ekonomik Çözümler, ASA, 2000. [6] HELRICH, K., Official Methods of Analysis of the Association of Official Anaytical Chemist, 15 th Edition, Ass.of off. Analy. Chem. Inc., Virginia, 1990. [7] Kjeldahl Kataloğu, Guideline Methodoly Method, No:GMD1, Method, No:GMVI, 1989. [8] WILLIAMS, S., Official Methods of Analysis of the Association of Official Anaytical Chemist, 503-515, Virginia, 1991. [9] O BRİEN, R.D., Fats and Oils Formulating and Processing for Applications, Technomic Public, USA,1998. [10] İİLİSU, K., Türkiye Ekonomisi Açısından Soya nın Önemi, İktisadi Araştırmalar Vakfı, İstanbul,1983.