BİTKİSEL YAĞLARIN DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY (DSC) ve FOURİER TRANSFORM INFRARED (FTIR) SPECTROSCOPY ALTINDA İNCELENMESİ
Transcript Of Diferansiyel Taramalı Kalorimetre
DSC (Differantial Scanning Calorimetry) örnek ısıtılırken, soğutulurken yada sabit bir sıcaklıkta tutulurken soğurulan yada salıverilen enerji miktarını ölçer.
Bu teknikte, referans ile örnekten gelen yada uzaklaşan ısı farkı sıcaklığa veya zamana bağlı olarak gösterilir.
Uygulama Alanları:
DSC’nin temel uygulama alanları ekzotermik ve endotermik ayrışma gibi faz değişimleri üzerindeki çalışmalardır. DSC, özgül ısı kapasitesi, faz (hal) değişimi ısısı, faz değişimi sıcaklığı ve tepkime ısısı gibi ısıl değişikliklerin ölçümünde kullanılır. Bu geçişler enerji değişimi veya ısı kapasitesi değişimleri içerir ve DSC tarafından ölçülebilir.
Çalışma Prensibi:
Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) malzemelerin ısıl analizi için kullanılan termoanalitik bir yöntemdir.DSC, örnek ısıtılırken, soğutulurken yada sabit bir sıcaklıkta tutulurken soğurulan yada salıverilen enerji miktarını ölçer bu teknikte referans ile örnekten gelen yada uzaklaşan ısı farkı sıcaklığa veya zamana bağlı olarak gösterilir. DSC, DTA (Termogravimetrik Analiz Cihazı) ile aynı ölçüm prensiplerini kullanır. Her ikisinde de örnek veya referans örneği bulunur. Farklı olarak DSC de örnek sıcaklığı ile referans örnek sıcaklığı aynı tutulur. Eğer örnek ile referans arasında bir sıcaklık farkı saptanırsa, sıcaklığı aynı tutmak için örneğe verilen güç miktarı değiştirilir.
Bu yolla örnekteki faz değişimi sırasındaki ısı transferi miktarı saptanabilir.
ISI AKIŞI ISI AKIŞI
SICAKLIK SICAKLIK SICAKLIK
DSC Yağ Analizlerinde Kullanımı
-Termal Stabilite SuO (Ayçiçek)
-Oksidatif Stabilite SoO (Soya)
-Yapı Belirlenmesi
-Orjin Belirlenmesi
Yağ Asidi Yüzdesi (%)
Örnek sFA MUFA PUFA
SuO 16.9 ± 0.1⁹ 23.6 ± 0.1 ʹ 59.5 ± 0.1 ͩ
SoO 12.8 ± 0.8 ͪ 17.8 ± 0.0 ͥ 69.4 ± 0.2 ͨ
sFA :Doymuş yağ asidi
MUFA: Tekli doymuş yağ asidi
PUFA: Çoklu doymamış yağ asidi
Fourier Dönüşüm Kızılötesi (FTIR) Spektroskopisi
Bu yöntem ile, moleküler bağ karakterizasyonu yapılarak; katı, sıvı, gaz veya çözelti halindeki organik bileşiklerin yapısındaki fonksiyonel gruplar, iki bileşiğin aynı olup olmadığı, yapıdaki bağların durumu, bağlanma yerleri ve yapının aromatik yada alifatik olup olmadığı belirlenebilir. Ayrıca biyokimyasal olarak; karbonhidrat, fosfolipit, aminoasit ve proteinlerin yapı analizlerinde belirleyicidir. Bir Fourier transformasyonu (matematiksel metot) uygulanarak veriyi zaman alanından frekans alanına aktarır. Veri değişik frekanslarda oluşan absorbasyonlar grafiğe dökülür.
Molekülde fonksiyonel grupların belirlenmesi daha önceden bu gruplara ait infrared bantlarının hangi dalga boyu aralıklarında gözlenebileceği gösteren ve korelasyon tablosu adı verilen tablolar incelenerek tamamlanmalı ve şüphelenilen moleküllerin spektrumları için kataloglara başvurulmalıdır.
Fonksiyonel grup tablosu
4000cm-1 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 Grup
O-H ger
NH ger
COO-H
=C-H ger
Csp3-H
=C-H
-(C=O)-H
C ≡ N
C ≡ C
C=O
-C=N
-C=C
phenyl
C-O
C-N
C-X
AYÇİÇEK YAĞI
Ayçiçek yağı ayçiçeği bitkisinin çekirdeklerinden diğer bir değişle tohumlarından elde edilen açık sarı renkli ve hafif tadı olan bitkisel bir yağdır. Yapısında bol miktarda doymamış yağ asitlerini barındırır ve genel itibarıyla besin amaçlı kullanılır. Bunun yanında Biyodizel yapımında ve ilaç sanayinde kullanılmaktadır. Ayçiçek yağı dünyada en çok üretilen dört bitkisel yağdan birisidir.
Özellikleri
Soğuk presleme yöntemiyle elde edilmiş ayçiçek yağı genel itibarıyla açık sarı renginde olur. Bunun yanında sıcak presleme yoluyla elde edilmişi ise kırmızımsı renkte olur. Preslemeden sonra uygulanan ekstraksiyon ve arıtma işlemlerin uygulanmasıyla yağın rengi tekrar sarımsı ve açık bir rengi alır. Ayçiçek yağı neredeyse kokusuzdur. Eğer iyi bir şekilde koklanırsa hafif aromatik yağ kokusu ya da daha çok fıstık fındık kokusuna benzeyen bir kokuya sahip olduğu görülür. Tadıysa genel itibarıyla hafiftir.
Kulllanım Alanları
Yemeklik bir yağ olarak kullanılmasının yanı sıra ilaç sanayinde ve endüstiriyel amaçlar içinde kullanılmaktadır. Bitkisel yağlar genel itibarıyla yemeksel yağların en değerlileridir. Çünkü hem pişirmek için kullanıla bildiği gibi bazı pişirilmeyen yiyeceklerin tadını artırmak için de kullanılmaktadır. Yüksek oleik ayçiçeğinden elde edilmiş yağlar yüksek sıcaklıklara daha dayanıklı olduklarından, genel itibarıyla kızartmalarda tercih edilmektedir.
Endüstriyel alanda ise daha çok boya sanayisinde kullanılmaktadır. Bunlara evlerimizi boyalamak için kullanılan yağlı boyaları ve sanatçıların resim çizmek için kullandıkları boyaları örnek olarak verebiliriz. Bunun yanında deri endüstrisinde ve gıda sanayisinde de kullanılmaktadır. Bu saydığımız kullanım alanların dışında bazı Avrupa birliği ülkelerinde ekolojik yakıt olarak da kullanılmaktadır. Avrupa’da 2007 yılında üretilen ayçiçek yağının %10’na yakını ekolojik yakıt olarak araçlarda kullanılmıştır.
Kimyasal Yapısı
Ayçiçek yağının içinde bulunan yağ asitleri genel itibarıyla tohumdan tohuma değişiklik göstermektedir. Geleneksel tohumlarda elde edilmiş olan yağın yapısında % 48 -74 arasında doymamış yağ asitlerinin ihtiva eder. Yalnız buradaki tekli veya çoklu doymamış yağ asitleri mahsulden mahsule farklı oranlarda olabilmektedir. Bunun yanında ‘’Yüksek oleik ayçiçeği’’ denilen ayçiçeklerin çekirdeklerinden elde edilmiş yağın yapısında doymamış yağ asitlerin oranı geleneksel ayçiçeğinden elde edilmiş yağın oranına göre daha düşüktü. Yüksek oleik ayçiçeğinden elde edilmiş yağın %10 civarında doymamış yağ asiti bulunmaktadır. Bununla sıcağa karşı dayanıklılığı artmaktadır.
Genel itibarıyla bitkisel yağların yağ asitleri büyük oranda Trigliserit’e bağlanmış Gliserin’den oluşmaktadır. Ayçiçek yağının yapısında ki serbest yağ asitlerinin miktarı %1,8’in altındadır. Buna karşılık yapısında yüksek oranda E Vitamini bulunmaktadır. Bu özelliğinden dolayı depolama için daha elverişli bir hale almaktadır.
Ayçiçek yağının genel kimyasal formülü. Burada R1, R2 ve R3 olarak işaretlenenler ya Alkil ya da Alken kalıntılarıdır ve bu kalıntılar genellikle tekli bir karbon atomu sayısına sahiptirler.
Tablo 2. Ayçiçek yağının özellikleri verilmiştir. [3]
Ayçiçek Yağınnın Özellikleri
Yoğunluğu 0,93kg/l
Erime Noktası -16 bis -18 oC
Dumanlanma Sıcaklığı 209-213 oC
Tutuşma Sıcaklığı 316 oC
İyot Değeri 118-144
Besin Değeri 37,1 MJ/kg
Akmazlık 68,9 mm2/s
MISIRÖZÜ YAĞI
Mısırözü yağı, Graminae familyasından Zea mays mısır tanelerinin rüşeyminden elde edilen bir yağdır. Nişasta ve glukoz şurubu üretimi sırasında yan ürün olarak rüşeymden mısırözü yağı da elde edilmektedir. Türkiye’de mısırözü yağı tüketimi toplam sıvıyağ pazarı içinde yaklaşık %12-14’lük pay ile ayçiçeği ve zeytinyağından sonra üçüncü sırada yer almaktadır. Özellikle son yıllarda bitkisel kaynaklı sıvı yağlar arasında talebi en hızlı artan yağ da mısırözü yağıdır. Mısırözü yağı tüketiminin %80’i kentsel nüfus tarafından gerçekleştirilmektedir.
Tablo 1. Mısır rüşeyminin kimyasal bileşimi (Yazıcıoğlu, Karaali 1983)
Su % 11,9
Protein % 12,0
Yağ % 17,0
Azotsuz ekstrat % 48,8
Ham lifler % 5,5
Kül % 5,0
Tablo 2. Mısırözü yağının bazı karakteristik özellikleri.
Analizler Değerler
Özgül ağarlık, 25 oC 0,915 – 0,920
Kırılma indeksi, 25 oC 1,470 – 1,474
İyot sayısı 103 – 128
Sabunlaşma sayısı 187 – 193
Sabunlaşmayan madde sayısı % % 1,1 – 2,0
Mısırözü yağı, %19-49 arasında değişen oleik asit, %34-62 arasında değişen linoleik asit içeriği ile oleik-linoleik grubu yağlar arasında yer almaktadır. Başlıca doymuş yağ asidi ise yaklaşık %10 ile palmitik asittir (Tablo 3).
Mısırözü yağının trigliserid yapısının önemli kısmını ise 40, 42, 44, 46 ve 48 karbonlu trigliseridler oluşturmaktadır. Ham mısırözü yağı diğer bitkisel kaynaklı yağlarla karşılaştırıldığında önemli miktarda fosfatidleri (%1-3), sterolleri (en az %1) ve serbest yağ asitlerini (en az %1.5) içermektedir. Oksidatif stabilitesi yüksek olan mısırözü yağının sabunlaşmayan maddeleri arasında yer alan önemli bir bileşen ise tokoferollerdir (%0.1). Tokoferollerin büyük kısmını 60.3 mg/100g yağ ile x-tokoferol oluşturmaktadır.
SOYA YAĞI
Soya yağı, Leguminosae familyasından Glycine max türlerinin tohumlarından elde edilir. Soya ziraatinin yaygın olarak yapıldığı başlıca ülkeler Amerika, Brezilya, Arjkantin, Çin ve Japonya\’dır. Soya yağının ülkemizde ayçiçeği yağının liderliğinin sürdüğü sıvı yağ pazarı içindeki payı ise yüzde \’den daha düşüktür. Soya tohumunun protein içeriği (yüzde 40) yüksek olan küspesi için ekimi yapılan soya tohumunda yüzde 18-20 oranında yağ bulunmaktadır. Sıvı olarak ya da margarin hammaddesi olarak katı yağ üretiminde kullanılır. Soya yağı yüzde 4-11 linolenik, yüzde 44-62 linoleik asit içeriği ile linolenik grubu yağlar arasında yer almaktadır. Soya yağının toplam doymuş yağ asidi içeriği ise yüzde 9-20 arasında değişmektedir. Soya yağı triterpenler, steroller ve tokoferoller gibi yağın sabunlaşmayan bileşenlerini değişik oranlarda içermektedir. Nötr soya yağının yüzde 0.06 triterpenleri ve yüzde 0.42 sterolleri içerdiği, rafine soya yağının toplam tokoferol içeriğinin ise 600-1000 mg/kg yağ olduğu belirtilmektedir. Ancak yüksek orandaki tokoferol içeriğine rağmen, yüzde 4-11 arasında değişen linolenik asit miktarı soya yağının oksidatif stabilitesini düşürmektedir. Rafine soya yağının indüksiyon periyodu (AOM) 5.5 saat olarak belirlenmiştir. Ham soya yağının oksidatif stabilitesi ise daha yüksektir.
Tablo 3. Soya yağı fiziksel ve kimyasal özellikleri
Analizler Değerler
Görünüş Sıvı, akışkan, açık sarı renkli, berrak.
Renk < 3,5 Gardner
Özgüll ağarlığı 0,91 – 0,93
Suda çözünürlüğü Çözünmez
Kinematik Vizkosite (100°C) 7,6
Parlama noktası 325°C
Asit indisi Max 0,8 mgr.KOH/gr.
İyot indisi 124 – 139 gr.İyot/100gr.
Sabunlaşma indisi 189 – 195 mgr.KOH/gr.
Kırılma İndisi (40°C) 1.46 – 1.47
Tablo 4. Soya yağı majör yağ asitleri bileşimi(%)
Palmitik asit 8,0-13,5
Stearik asit 2,0-5,4
Oleik asit 17,0-30,0
Linoleik asit 48,0-59,0
Linolenik asit 4,5-11,0
KANOLA YAĞI
Kanola bitkisinin tohumlarından elde edilen kanola yağı, yüksek oranda içerdiği doymamış yağ asidi oranı, E vitamini ve düşük doymuş yağ oranı ile sağlıklı beslenmeye önem verenlerin tercih ettiği yağdır. Kolesterol seviyesini düşürür, bağışıklık sistemini güçlendirir damar tıkanıklıklarını önler. Diğer sıvı yağlara oranla yüksek kaynama noktasına sahip olmasından dolayı kızartmalarda uzun süreli kullanılabilmektedir. Hafif tadı ve kokusu ile tüm yemeklerde, kızartmalarda, salatalarda kullanılır.
Kanola Yağı ve Üstünlükleri
Kanola yağı, erusik asit (% 2\’den az) ve glukosinolatları (yağsız küspenin gramı başına 30 mikromolekülden daha az) düşük olan bir yağ olarak tanımlanır. Ayrıca, sık kullanılan bitkisel yağlar arasında en az doymuş yağ asitleri oranına sahip olan bu yağın, elde edildiği genetik olarak geliştirilmiş bazı varyetelerin tohumlarındaki % yağ oranlanrı Tablo 1\’de verilmiştir.
Kanola Yağının Özellikleri
Özgül ağırlık, D20 0,91-0,92
Kırılma İndisi, ND 40°C 1,46-1,47
Sabunlaşma Sayısı 182-193
İyot Sayısı 105-126
FINDIK YAĞI
Fındık içerdiği besin elemanları ile sağlıklı beslenme açısından büyük önem taşır. 100 g fındık 634 kalorilik enerji verir. Fındıktaki kuru madde miktarının % 2.8-7.9\’ u toplam şekerdir. Toplam şekerin % 90\’ ını sakaroz oluşturur. Glikoz ve fruktoz ise % 1\’ lik bir paya sahiptir. Kuru madde miktarının % 1-3.6\’ sını nişasta oluşturmaktadır. Fındıkta organik asit olarak en çok malik asit bulunmaktadır. Selülozik bileşikler ve pektin ise fındıkta % 1-3 oranında yer almaktadır. İç fındığın protein içeriği % 10-24 arasında değişmektedir. 100 g iç fındık, bir insanın günlük protein ihtiyacının % 22\’ sini karşılamaktadır. Fındık içerdiği yüksek orandaki doymamış yağ asitleri nedeniyle, kalp ve damar sistemini olumlu yönde etkilemekte ve kandaki kolesterol yükselmesini önleyerek, kalp ve damar hastalıklarına karşı koruyucu etki yapmaktadır. Yağ asidi olarak en fazla oleik ve linoleik asit bulunmaktadır. Oleik asit kandaki kolesterol düzeyini azaltıcı, linoleik asit ise damar içi daralmasını engelleyici etkiye sahiptir. Fındık yağının bir diğer özelliği de, kolesterolü absorbe ederek bağırsaktaki emilimini azaltmasıdır. Mineral maddelerce (Fe, Mg, Cu, Mn, K, P, Zn ve Ca) zengin olan fındık, kemik gelişimi ve sağlığı açısından da oldukça önemli bir besindir.Fındık vitamin B1, B6 ve doğal antioksidan olan vitamin E içeriği açısından, diğer bitkisel yağlardan sonra en iyi ikinci kaynaktır. 100 g fındık tüketimi ile günlük vitamin B1 ihtiyacının % 33\’ ü, vitamin B6\’ nın % 35\’ i ve vitamin E\’ nin %24\’ ü karşılanabilir. Ayrıca fındık amino asitlerce de zengin bir meyve türüdür. Dengeli ve sağlıklı beslenmek için, günde 100 g fındık tüketimi oldukça yararlıdır.
ASPİR YAĞI
Yağlı tohumlu bitkilerden biri olan aspir, Compositae (Asteraceae) familyasından tek yıllık bir bitki olup kışlık ve yazlık olarak ekilebilmektedir.Bu bitkinin eski çeşitlerinde yaklaşık %25-27 yağ bulunmaktadır. Yeni çeşitlerin geliştirilmesiyle bu oran %46-47’ye kadar yükseltilmiştir (Şakir ve Başalma, 2005). Açık renkli olan yağı, daha çok doymamış yağ asitlerinden linoleik asit bulundurması nedeniyle yağ bitkileri arasında önemli bir yere sahiptir (Metcalfe ve Elkins, 1980). Düşük tohum verimi nedeniyle aynı koşullarda yetişen diğer birçok kültür bitkisiyle anılabilmesi için, bir taraftan modern yetiştiricilik yöntemlerinin geliştirilmesi ve diğer taraftan da ileri ıslah metotları kullanılarak genetik verim potansiyeli yüksek yeni çeşitlerin elde edilmesi gerekmektedir (Aydın, 2012). Aspir bitkisi iklim ve toprak istekleri yönünden diğer yağ bitkilerine göre daha az seçici olması; değişik koşullarda üretim imkânını ortaya koymuştur. Ekolojik faktörler dikkate alındığında aspir bitkisinin Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgelerinde yetiştirilerek buğday ile ekim nöbetine girebilme imkânı vardır.
Yağ asidi kompozisyonları
Uzun zincirli hidrokarbonların karboksilik asit türevleridir
Yağ asidi Aspir yağı Soya yağı Ayçiçek yağı Kanola yağı Fındık yağı Mısır yağı
C10:0 – – – – –
C12:0 – – – – –
C14:0 0.08 0.1 – 0.1 –
C16:0 6.1 10.8 6.2 3.6 10.9
C18:0 1.6 4.0 4.7 1.5 1.8
C20:0 0.3 – 0.2 0.6 –
C22:0 – – 0.1 0.3 –
C24:0 – – 0.1 0.2 –
Doymuş 8.08 14.9 11.3 6.3 12.7
C16:1 0.09 0.3 0.2 0.2 –
C18:1 10.54 23.8 20.4 61.6 24.2
C20:1 0.15 0.2 – 1.4 –
C22:1 – – – 0.2 –
MUFA 10.78 24.3 20.2 62.4 24.2
C18:2n-6 81.0 53.3 68.8 21.7 58.0
C18:3n-3 0.11 7.6 – 9.6 0.7
C18:3n-6 – – – – –
PUFA 81.11 60.8 68.8 31.3 58.7
Sterol içeriği(mg/100g)
Sterol Mısır yağı Soya yağı Ayçiçek yağı Fındık yağı Kanola yagı Aspir yağı
Desmetilstearoller
Kolesterol – – –
Campesterol 269 74 31
Stigmasterol 70 72 31
β-Sitosterol 772 191 235
5-Avenasterol
47 11 16
7-Stigmastenol
12 11 59
7-Avenasterol
– 4 16
Diğerleri – – 4
4-Monomethylsterols
Obtusifoliol 4 5 34
Gramisterol 4 16 22
Citrostadienol 4 35 35
Diğerlerib – 8 20
4,4-Dimetilsteroller
Sikloartenol tr. – –
β- Amirin tr. 13 5
Butirrospermol 5 14 –
Sikloartenol – 17 29
α-Amirin – – –
24-Methylenecycloartenol – 23 12
Siklobanol 7 8 16
Sikloaudenol – – 6
Diğerleri – – –
Total 1194 502 571
KAYNAKLAR
• Chiavaro E, Vittadini E, Rodriguez – Estrada, MT , Cerretani L , Bonoli M, Bendini A, Lercker G (2007) Monovarieral extra virgin olive oils : correlation between thermal properties and chemical composition. J Agric Food Chem 55: 10779-10786.
• Chiavaro E, Rodrigurz – Estradab MT , Barbana C , Vittadini E , Cerretani L, Bendini , A(2008) Differential scanning calorimetry : A potential tool for discrimination of olive oil commercial categories.Analytica Chimica Acta 625: 215-226.
• Chivaro E , Rodriguez-Estradab MT , Bendini A ,Cerratani , L (2010) Correlation between thermal properties and chemical composition of Italian virgin olive oils.Eur J Lip Sci Tech 112: 580-592.
• Ilyasoglu H , Ozcelik B (2011) Determination of seasonal changes in olive oil by using differential scanning calorimetry heating termagrams.J Am Oil Chem Soc 88: 907-913
Aspir Yağı için Kaynaklar
1. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi 1(1): 85–90, 2014
2. Aspir yağının bileşimi, kullanım alanları ve besin değeri Yrd. Doç. Dr. Fahri YEMİŞÇİOĞLU, Ege Üniverstesi
Kanola Yağı icin Kaynakça
1. Dala Yağ sanayii bitkisel ve yemeklik yağ analizleri
2. Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, Farmakognozi Anabilim Dalı (Alev TOSUN ve Nazire ÖZKAL)
3. Erciyes Yağ Sanayii A.Ş.
4. Ulusal Gıda Kompozisyon Veri Tabanı
Mısırözü icin Kaynakça
1. Bitkisel yağ sanayicileri derneği
Ayçiçek icin Kaynakça
1. Siegfried Graser, N. Jack, S. Pantoulier (Hrsg.): Agrarmärkte 2007. Schriftenreihe der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft. Bd 4. Freising-Weihenstephan 2008, S. 83-85. ISSN 1611-4159.
2. Alman Beslenme, Tarım ve Tüketici koruma bakanlığı (2008 bilgilendirme eki)
3. Alman Biyo Enerji Bilgileri
4. Landesanstalt für Entwicklung der Landwirtschaft und der ländlichen Räume und Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, 2009: Agrarmärkte. Jahresheft 2008. S. 49-50.