ii T.C. KASTAMONU ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FARKLI DOĞU KAYINI (Fagus orientalis Lipsky.) POPÜLASYONLARININ TOHUM KİMYASAL KOMPOZİSYONUNA ETKİSİ Ebru BAL Danışman Prof. Dr. Sezgin AYAN II. Danışman Dr. Öğr. Üyesi Nesrin İÇLİ Jüri Üyesi Prof. Dr. Halil Barış ÖZEL Jüri Üyesi Dr. Öğr. Üyesi Esra Nurten YER ÇELİK Jüri Üyesi Dr. Öğr. Üyesi Deren TAHMAS KAHYAOĞLU YÜKSEK LİSANS TEZİ ORMAN MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI KASTAMONU – 2020 iv ÖZET Yüksek Lisans Tezi FARKLI DOĞU KAYINI (FAGUS ORİENTALİS L.) POPÜLASYONLARININ TOHUM KİMYASAL KOMPOZİSYONUNA ETKİSİ Ebru BAL Kastamonu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Sezgin AYAN II. Danışman: Dr. Öğr. Üyesi Nesrin İÇLİ Doğu kayını (Fagus orientalis L.) Türkiye’de geniş yayılışa sahip ekolojik ve ekonomik açıdan önemli asli türümüzdür. Doğu kayını ormanları kadar tohumları da büyük bir öneme sahiptir. Tohum kimyasal bileşimi, tohum kalitesi ve tohumun bulunduğu yöre hakkında bilgiler verebilmektedir. Bu çalışmada, tohumların kimyasal bileşimini tespit etmek için analizler yapılarak yetişme ortamlarının tohum kimyasal kompozisyonuna etkileri incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada; 6 farklı popülasyondan (Sinop, Sinop-Türkeli, Sinop-Ayancık, Kastamonu-Cide, Kastamonu-Bozkurt, Kastamonu-İnebolu) toplanan doğu kayını tohumları kullanılmıştır. Tohumlarda bulunan toplam rutubet ve kuru madde miktarları, toplam mineral miktarları ve XRF cihazı ile mineral madde analizleri, toplam sabit yağ ve yağ asitleri bileşimi analizleri yapılmıştır. Ayrıca, tohumlarda protein tayinleri, şeker tayinleri, nişasta tayinleri ve antioksidan aktiviteyi belirlemek için toplam fenolik bileşikler, toplam flavonoid maddeler ve toplam antioksidan kapasite analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonucunda; en yüksek rutubet içeriği Sinop-Ayancık tohumlarında %16,33, en düşük rutubet içeriği ise %9,2 ile Sinop-Türkeli tohumlarında bulunmuştur. Kuru ağırlık üzerinden mineral madde içeriği en yüksek Sinop tohumlarında %4,76, en düşük Sinop-Ayancık tohumlarında %4,14 oranında olduğu belirlenmiştir. Kuru ağırlık üzerinden sabit yağ miktarları en yüksek Sinop- Türkeli tohumlarında %47.51, en düşük Kastamonu-İnebolu tohumlarında %42,66 oranında olduğu tespit edilmiştir. Kuru ağırlık üzerinden protein miktarı oranları en yüksek Sinop-Ayancık tohumlarında %21,75, en düşük Sinop-Türkeli tohumlarında %18,84 olduğu bulunmuştur. Tohumlarda kuru ağırlık üzerinden bulunan en yüksek ve en düşük toplam antioksidan içerikleri sırasıyla; Sinop-Türkeli popülasyonunda 2,95 mg AE/g, Kastamonu-Cide popülasyonunda 1,76 mg AE/g bulunmuştur. Kuru ağırlık üzerinden şeker miktarları en yüksek Sinop-Türkeli tohumlarında %4,22, en düşük Sinop tohumlarında %1,18 oranında bulunmuştur. Kuru ağırlık üzerinden nişasta oranları en yüksek Sinop-Türkeli ve Kastamonu-Bozkurt tohumlarında aynı çıkmış olup %0,80, en düşük ise Sinop-Ayancık tohumlarında %0,45 olduğu bulunmuştur. Elde edilen veriler doğrultusunda tohumun kimyasal bileşenlerinin yetiştiği ortama göre değişkenlik gösterdiği ve tohum özelliklerinin, farklı faktörlerin etkisi altında olduğu kanaati teyit olmuştur. Ayrıca, tohum içerisinde bulunan kimyasal maddeler doğu kayını tohumunun yağlı, protein, mineral bakımından v oldukça zengin, besleyici ve insan sağlığı için yararlı olduğu kanaatini uyandırmaktadır. Anahtar Kelimeler: Doğu kayını, tohum, rutubet, mineral, sabit yağ, protein, şeker, nişasta, antioksidan 2020, 84 sayfa Bilim Kodu: 1205 vi ABSTRACT MSc. Thesis EFFECT OF DIFFERENT EASTERN BEECH (FAGUS ORIENTALIS L.) POPULATIONS ON SEED CHEMICAL COMPOSITION Ebru BAL Kastamonu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Forest Engineering Supervisor: Prof. Dr. Sezgin AYAN Co-Supervisor: Assist. Prof. Dr. Nesrin İÇLİ Eastern beech (Fagus orientalis L.) is our ecologically and economically important primary species with a wide spread in Turkey. The seeds are as important as the beech forests. Seed chemical composition can provide information about seed quality and the region where the seed is located. In this study, it is aimed to analyze the effects of growing environments on seed chemical composition by making analysis to determine the chemical composition of seeds. Study; Eastern beech seeds collected from 6 different populations (Sinop, Sinop-Türkeli, Sinop-Ayancık, Kastamonu-Cide, Kastamonu-Bozkurt, Kastamonu-İnebolu) were used. Total moisture and dry matter content, total mineral content, and mineral substance analysis, total fixed fat and fatty acid composition analyzes were carried out with the XRF device. In addition, total phenolic compounds, total flavonoid substances and total antioxidant capacity analyzes were performed to determine protein determinations, sugar determinations, starch determinations and antioxidant activity in seeds. As a result of the study; the highest moisture content was found in the seeds originated Sinop-Ayancık with 16.33% and the lowest moisture content was found in the seeds originated Sinop-Türkeli with 9.2%. It was determined that the highest mineral substance content in dry weight was 4.76% in the seeds originated Sinop and 4.14% in lowest in seeds originated Sinop-Ayancık. On dry weight, constant oil amounts were found to be 47.51% in the highest the seeds originated Sinop-Türkeli and 42.66% in the lowest the seeds originated Kastamonu-İnebolu. The rate of protein on dry weight was found to be 21.75% in the highest the seeds originated Sinop-Ayancık and 18.84% in the lowest Sinop-Türkeli. The highest and lowest total antioxidant contents found in seeds on dry weight are; 2.95 mg AE / g was found in the Sinop-Turkeli population and 1.76 mg AE / g in the Kastamonu-Cide population. Sugar content on dry weight was found to be 4.22% in the highest the seeds originated Sinop-Türkeli and 1.18% in the lowest the seeds originated Sinop. Starch rates on dry weight were found to be the same in the highest Sinop-Türkeli and Kastamonu-Bozkurt seeds, and it was found to be 0.80%, while the lowest was in the seeds originated Sinop-Ayancık 0.45%. In the direction of the data obtained, it has been observed that the chemical components of the seed vary depending on the environment in which it is grown and the seed characteristics are under the influence vii of different factors. In addition, thanks to rich in fat, protein and mineral of the seeds, it might be suggested nutritious and beneficial for human health. Key Words: Eastern beech, seed, moisture, mineral, constant oil, protein, sugar, starch, antioxidant 2020, 84 pages Science Code: 1205 viii TEŞEKKÜR Hayatımın önemli deneyimleri arasında olan yüksek lisans sürecimin en güzel meyvesi tezimin, her aşamasında teknik deneyim ve değerli bilgi birikimleri ile bana her daim yardım eden, bütün sorularımı sabırla yanıtlayan, manevi desteğini benden hiçbir zaman esirgemeyen çok değerli tez danışmanlarım Sayın Prof. Dr. Sezgin AYAN ve Dr. Öğr. Üyesi Nesrin İÇLİ’ ye teşekkürlerimi sunarım. Çalışmalarımın her aşamasında bana yardımcı olan başta Biyolog Pınar BALOĞLU, Öğr. Gör. Şeydanur Kaya, Öğr. Gör. Fevziye Işıl KESBİÇ olmak üzere Kastamonu Üniversitesi Merkezi Laboratuvarı’nda görevli olan değerli hocalarıma tüm içtenliği ve samimiyeti ile yardımlarından dolayı teşekkür ederim. Bu süreçte fikirleri, önerileri ve yönlendirmeleri ile bana yardımcı olan değerli hocalarım Dr. Öğr. Üyesi Esra Nurten YER ÇELİK ve Arş. Gör. İlknur CESUR’a teşekkürlerimi sunarım. Tez yazım sürecimde manevi desteklerinden ve yardımlarından dolayı meslektaşlarım Orm. Yük. Müh. İlçin Özge ÇALIŞKAN KAYIKÇI, Orm. Yük. Müh. Orhan GÜLSEVEN, Orm. Yük. Müh. Eren FINDIK, Orm. Yük. Müh. Asiye DEMİRYAPAN, Orm. Yük. Müh. Ebru ÇALIŞKAN’a ve bu yolda bana bir şekilde yardımı dokunmuş herkese tüm samimiyetimle teşekkür ederim. Bu günlere gelmemde emekleri olan, hayatım boyunca bana her konuda destek veren canım annem Öznur BAL, babam Muzaffer BAL’a; daima yanımda olan biricik kardeşim Şakir BAL’a ve büyürken yanımda oldukları gibi tez sürecimde de bana yardım eden kıymetlilerim anneannem Tevhika KAYA ile babaannem Tevhika BAL’a en içten duygularımla teşekkür ederim. 2237-A kapsamında desteklenen ve katılımcı olarak yer aldığım 1059B291700280, 1059B291700323, 1059B291700839 numaralı ve Analitik Doğa – Kümeleme ve Ordinasyon Teknikleri, Biyolojik Çeşitlilik Ölçüm Süreçleri: Envanter, Veri Transferi ve Hesaplama Teknikleri, Doğal Ekosistemler İçin CBS ve Uydu Görüntüleri Kullanılarak Çevresel Altlıkların Hazırlanması başlıklı projelere destek sağlayan TÜBİTAK ve projelerde görev alan eğitmenlere teşekkür ederim. Ebru BAL 2020 ix İÇİNDEKİLER Sayfa TEZ ONAYI........................................................................................................ ii TAAHHÜTNAME .............................................................................................. iii ÖZET................................................................................................................... iv ABSTRACT ........................................................................................................ vi TEŞEKKÜR ........................................................................................................ viii İÇİNDEKİLER ................................................................................................... ix SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ ....................................................... xi ŞEKİLLER DİZİNİ ............................................................................................. xiii TABLOLAR DİZİNİ .......................................................................................... xiv GRAFİKLER DİZİNİ ......................................................................................... xv FOTOĞRAFLAR DİZİNİ .................................................................................. xvi HARİTALAR DİZİNİ ........................................................................................ xvii 1. GİRİŞ .............................................................................................................. 1 1.1. Doğu Kayının Yayılışı ............................................................................. 3 1.2. Botanik Özellikleri .................................................................................. 4 1.3. Meyve ve Tohum özellikleri ................................................................... 4 2. LİTERATÜR ÖZETİ ...................................................................................... 7 3. MATERYAL VE YÖNTEM .......................................................................... 12 3.1. Materyal ................................................................................................... 13 3.1.1. Tohumların Toplandığı Yörelerin Tanıtımı ..................................... 13 3.1.1.1. Kastamonu - Cide ilçesinin iklimi ve tohum meşceresinin yükselti, bakı özellikleri................................................................ 14 3.1.1.2. Kastamonu - Bozkurt ilçesinin iklimi ve tohum meşceresinin Yükselti, Bakı Özellikleri ............................................................. 14 3.1.1.3. Kastamonu - İnebolu ilçesinin iklimi ve tohum meşceresinin yükselti, bakı özellikleri................................................................ 15 3.1.1.4. Sinop İlinin, Sinop – Türkeli ve Sinop - Ayancık ilçelerinin iklimi ve tohum meşceresinin yükselti, bakı özellikleri ............... 15 3.1.2. Kullanılan Kimyasallar ve Cihazlar................................................. 15 3.1.2.1. Kullanılan cihazlar ........................................................................ 15 3.1.2.2. Kullanılan kimyasal maddeler ...................................................... 17 3.2. Yöntem .................................................................................................... 17 3.2.1. Rutubet Miktarı ve Toplam Kuru Madde Tayini ............................. 18 3.2.2. Toplam Kül ve Mineral Madde Tayini ............................................ 20 3.2.3. Sabit Yağ ve Yağ Asidi Bileşimi Tayini ......................................... 22 3.2.4. Protein Tayini .................................................................................. 25 3.2.5. Toplam Antioksidan Kapasite Tayini .............................................. 27 3.2.5.1. Folin metodu ile toplam fenolik bileşik tayini .............................. 28 3.2.5.2. Toplam flavonoid tayini ............................................................... 29 3.2.5.3. Toplam antioksidan kapasitenin belirlenmesi .............................. 29 3.2.6. HPLC İle Şeker Miktarı Tayini ....................................................... 29 3.2.7. Enzimatik Nişasta Tayini ................................................................. 30 3.3. İstatistiki Analizler .................................................................................. 33 4. BULGULAR ................................................................................................... 34 x 4.1. Nem Oranı ve Toplam Kuru Madde Miktarları ...................................... 34 4.2. Toplam Kül ve Mineral Madde Miktarları .............................................. 35 4.3. Sabit Yağ ve Sabit Yağ Asidi Oranı ........................................................ 41 4.4. Protein Miktarı ........................................................................................ 45 4.5. Toplam Antioksidan Kapasitesi .............................................................. 46 4.6. Tohumlarda Şeker Miktarı ...................................................................... 49 4.7. Nişasta Miktarı ........................................................................................ 52 5. SONUÇ VE TARTIŞMA ............................................................................... 54 KAYNAKLAR ................................................................................................... 63 EKLER ................................................................................................................ 71 EK 1- (Farklı doğu kayını popülasyonlarının tohumlarında kuru ağırlıklar üzerinden toplam kül, sabit yağ, protein, toplam şeker ve nişasta oranları) ................................................................................................... 73 EK 2- (Tohumlardaki mineral maddeler (27 adet)) ........................................ 74 EK 3- (Kastamonu ili genel 10 yıllık iklim verileri (MGM,2019)) ............... 75 EK 4- (Sinop ili genel 10 yıllık iklim verileri (MGM, 2019)) ....................... 76 EK 5- (De Martonne’a (Anonim, 2004) ve Eric’e (Anonim, 2016) göre Türkiye iklim sınıflandırması) ................................................................ 77 ÖZGEÇMİŞ ........................................................................................................ 78 xi SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ Simgeler Al Alüminyum AlCl3 Alüminyumklorür Ba Baryum Ca Kalsiyum Cu Bakır Cl Klor (C2H5)2O Diethylether Fe Demir K Potasyum Kncd3-1 İnce ve orta ağaçlık çağında, tam kapalı, saf kayın meşceresi KnKscd3 İnce ve orta ağaçlık çağında, tam kapalı, kayın-kestane karışık meşceresi Knd2 Orta ağaçlık çağında, orta kapalı saf kayın meşceresi KnA Saf yaşlı seçme kayın ormanı Knc3 İnce ağaçlık çağında saf kayın meşceresi Knc3/Kna Alt tabakasında kapalılığı oluşmamış gençlik bulunun ince ağaçlık çağındaki saf kayın meşceresi KOH Potasyum hidroksit Na Sodyum Mg Magnezyum Mn Mangan P Fosfor Rb Rubidyum Si Silisyum S Kükürt Sr Stronsiyum H₂SO₄ Sülfirik Asit (NH4)2SO4 Amonyumsülfat Na2CO3 Sodyum Karbonat NH₃ Amonyak Na2HPO4. 12H2O2 Sodium phosphate dibasic (seyreltilmiş) NaDP Nikotinamid adenin dinükleotit fosfat ATP Adenozin trifosfat Hk/G6P-DH Hexokinas/Glikoz-6-fosfat dehidrojen süspansiyonu °C Santigrat derece mg/L Miligram/litree mL Mililitre µl Mikrolitre nm Nanometre m Metre mg Miligram g Gram xii dk Dakika N Normalite ppm mg/kg % Yüzde pH -log[H+] kPa Kilopaskal rpm 1 dakikadaki devir sayısı (revolution periot/munit) Zn Çinko Kısaltmalar FAO Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (Food and Agriculture Organization) FRA Küresel Orman Kaynakları Değerlendirmesi (Global Forest Resources Assessment) OGM Orman Genel Müdürlüğü MEB Milli Eğitim Bakanlığı OMGİ Otomatik Meteoroloji Gözlem İstasyonu TSE Türk Standartları Enstitüsü Uluslararası Standartlar Teşkilatı HDL Yüksek Yoğunluklu Lipoproteinler DNA Deoksiribo Nükleik Asit HPLC Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (High Performance Liquid Chromatography) XRF X-Işınları Floresans Spektrometresi GC-MS Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi GAE Gallik Asit Eş Değeri QE Kuersetin Asit Eş Değeri AE Askorbik Asit Eş Değeri KB Kuru Ağırlık Bazında xiii ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa Şekil 3.1. Kjeldahl’ın protein tayin düzeneği...................................................... 26 xiv TABLOLAR DİZİNİ Sayfa Tablo 3.1. Tohumların toplandığı lokasyonlara ait bilgiler .............................. 14 Tablo 3.2. HPLC cihazı izokratik metot koşulları ............................................ 30 Tablo 4.1. Tohumlarda bulunan nem yüzdeleri ................................................ 34 Tablo 4.2. Tohumlarda toplam mineral madde oranı (%) ................................. 36 Tablo 4.3. Doğu kayın tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler (ppm) ................................................................................................ 38 Tablo 4.4. Tohumlarda bulunan sabit yağ yüzdeleri ......................................... 42 Tablo 4.5. Tohumların içerdiği yağ asitleri ....................................................... 44 Tablo 4.6. Tohumlarda protein yüzdeleri .......................................................... 45 Tablo 4.7. Tohumlarda bulunan flavanoid madde miktarları ........................... 46 Tablo 4.8. Tohumlarda bulunan fenolik bileşik madde miktarları.................... 47 Tablo 4.9. Tohumların toplam antioksidan kapasite miktarları ........................ 49 Tablo 4.10. Tohumlarda bulunan toplam şeker miktarı (%) ............................... 50 Tablo 4.11. Tohumlarda bulunan şeker miktarları .............................................. 51 Tablo 4.12. Tohumlarda nişasta miktarları ......................................................... 52 Tablo 5.1. Tohumların fenolik madde kıyaslamaları ........................................ 58 xv GRAFİKLER DİZİNİ Sayfa Grafik 4.1. Tohumlarda bulunan toplam kuru madde miktarları ...................... 35 Grafik 4.2. Tohumlarda bulunan nem miktarları .............................................. 35 Grafik 4.3. Tohumlara ait kül miktarlarında bulunan toplam mineral madde miktarları ........................................................................................ 37 Grafik 4.4. Sinop tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler .............. 39 Grafik 4.5. Sinop-Türkeli tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler . 39 Grafik 4.6. Kastamonu – Bozkurt tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler ....................................................................................... 40 Grafik 4.7. Kastamonu – İnebolu tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler ....................................................................................... 40 Grafik 4.8. Sinop – Ayancık tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler ....................................................................................... 41 Grafik 4.9. Kastamonu – Cide tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler ....................................................................................... 41 Grafik 4.10. Tohumlarda toplam sabit yağ asidi yüzdeleri ................................. 42 Grafik 4.11. Tohumlarda bulunan nişasta miktarları .......................................... 46 Grafik 4.12. Tohumlarda bulunan flavanoid madde miktarları .......................... 47 Grafik 4.13. Tohumlardaki toplam fenolik bileşik madde miktarı ..................... 48 Grafik 4.14. Tohumların antioksidan kapasitesi ................................................. 49 Grafik 4.15. Tohumlardaki fruktoz, glikoz, sakkaroz miktarları ........................ 51 Grafik 4.16. Tohumlardaki nişasta miktarları ..................................................... 53 xvi FOTOĞRAFLAR DİZİNİ Sayfa Fotoğraf 1.1. Kupulalı doğu kayını tohumlarının dış görünümleri (Foto: Ebru BAL) ................................................................................... 5 Fotoğraf 1.2. Kupulasından çıkartılmış kabuklu doğu kayın- tohumları (Foto: Ebru BAL) ................................................................................... 5 Fotoğraf 1.3. Doğu kayını tohumu yan kesitinin görüntüsü. Dıştan içe doğru; tohum kabuğu (perikarp), tohum gömleği (testa), yağlı kayın tohumu. (Foto: Ebru BAL) .......................................................... 6 Fotoğraf 3.1. Kabuklarından temizlendikten sonra öğütülmüş tohumlar ......... 18 Fotoğraf 3.2. Öğütülen tohumların tartılması ................................................... 19 Fotoğraf 3.3. Etüv fırınında alüminyum kaplarda kurutulmaya bırakılan tohumlar ...................................................................................... 19 Fotoğraf 3.4. Etüvde kurutulduktan sonra soğutulmuş tohumlar ...................... 20 Fotoğraf 3.5. Kül fırınında yanan tohumların görüntüsü .................................. 21 Fotoğraf 3.6. Tohumların soğumuş külleri ....................................................... 22 Fotoğraf 3.7. Soxhelet ekstraksiyon cihazı ....................................................... 23 Fotoğraf 3.8. Tohumlardan çıkan sabit yağlar .................................................. 23 Fotoğraf 3.9. GC-MS cihazı ile yağ asidi tayini ............................................... 24 Fotoğraf 3.10. Numunelerin hazırlığı.................................................................. 26 Fotoğraf 3.11. Yakma işlemi (katalizör) ............................................................. 27 Fotoğraf 3.12. Damıtma (a) ve titrasyon (b) işlemleri. ....................................... 27 Fotoğraf 3.13. Ön işlem uygulanan öğütülmüş kayın tohumları ........................ 28 Fotoğraf 3.14. Şeker analizi için yapılan carezler ............................................... 30 Fotoğraf 3.15. İşlem görmüş numuneler ............................................................. 31 Fotoğraf 3.16. Numunelerde pH ayarlanması ..................................................... 31 Fotoğraf 3.17. Numunelerin su banyosunda çalkalanma işlemi ......................... 32 xvii HARİTALAR DİZİNİ Sayfa Harita 1.1. Doğu Kayını Yayılış Haritası (Orman Atlası, 2015) ...................... 3 Harita 3.1. Sinop ilinin ve ilçelerinin Türkiye üzerinde yerini gösteren harita (Kaynak: https://www.google.com/maps) ...................................... 12 Harita 3.2. Kastamonu ilinin ve ilçelerinin Türkiye üzerinde yerini gösteren harita (Kaynak: https://www.google.com/maps). .......................... 13 1 1. GİRİŞ Dünya genelinde gelişmiş bitki örtüsüne sahip olan ormanlar, insanların doyumsuz faydalanmaları ve bilinçsiz müdahaleleri neticesinde gün geçtikçe azalmaktadır. Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütünün (FAO) yayımladığı Küresel Orman Kaynakları Değerlendirme (FRA) raporundan alınan verilere göre, dünya orman varlığı 2000 yılında 4.036 milyar hektar iken, 2015 yılında 3,983 milyar hektara düşmüştür. Bu veriler, yıllar içerisinde Dünya orman varlığının %1,31 oranında azaldığını göstermektedir. 2015 yılı verilerine göre en fazla orman varlığı 1,015 milyar hektar ile Avrupa kıtasında iken en az orman varlığı ise 0,593 milyar hektar ile Asya kıtasındadır (Ünal ve Birben, 2017). Orman Genel Müdürlüğünün son envanterlerine göre; Türkiye’de bulunan toplam orman alanı 22.342.935 ha olup, ülke genelinin %28,6’sını oluşturmaktadır. Azalmakta olan Dünya orman varlığı içerisinde Türkiye son 40 yılda alansal olarak artmıştır. Ormanlarımızda son 42 yılda yaklaşık 2,1 milyon ha artış olduğu yapılan çalışmalar sonucunda tespit edilmiştir (OGM, 2015). Doğu kayını, Milli Ağaç Islahı Programı içerisinde yer alan geniş yapraklı asli ağaç türümüzdür (Saatçioğlu, 1969; Atay, 1987; Atalay, 1992; Turfan vd., 2016). Türkiye ormanları içerisinde doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky.) 1.899.929 ha’lık alanı kaplamaktadır. Doğu kayın ormanlarımızın alansal bazda %20’si bozuk (verimsiz) meşcerelerdir (OGM, 2015). Türkiye’deki Kayın ormanlarının çoğu antropojen etkiler ve işletme hataları nedeniyle sürgün kökenli bireylerden oluşmaktadır. Bu durum, odun kalitesini olumsuz yönde etkilemekte, genetik tabanın daralmasına neden olmakta ve genetik yenilenmeyi engellemektedir (Çalıkoğlu ve Kavgacı, 2001). Kayın generasyonlarının tohumdan sağlıklı bir şekilde oluşturulabilmesi için tohum materyalinin iyi tanınması gerekmektedir (Yılmaz, 2005). 2 Tohum kalitesi, plantasyon ormancılığının başarısı için hayati öneme sahiptir. Tohum kimyasal içeriği ise en önemli kalite unsurudur (Güney vd., 2013). Tohum, bir bireyin yetişme ortamı hakkında kimyasal madde oranlarına göre bilgiler verebilmektedir (Bal vd., 2017). Doğu kayınının oluşturduğu ormanlar kadar tohumları da büyük öneme sahiptir. Orman köylüleri, ormandan odun, üretim ve istihdam sağlamasının yanında odun dışı orman ürünlerinden de yararlanmaktadırlar. Odun dışı orman ürünleri gıda, eczacılık, tıp, kimya gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Örneğin; geçmişten günümüze kadar besleyici özelliği ile bilinen kayın tohumu birçok hayvanın besin kaynağı olma özelliğine sahiptir (Yıldırım, 2012). Ormancılıkta hasat zamanı, tohumların olgunlaşma evresine bağlıdır. Tohumların olgunlaşma süreleri her ağaç türüne göre değişiklik gösterir. Tohumlar tercihen bol tohum yıllarının tekerrürlerinde toplanır. Doğu kayınının diğer ağaç türlerine göre zengin-bol tohum yılları daha seyrektir. Doğu kayınında kaliteli tohum verme yaşı 60'dır. Üstün ağaç yaşı ise 90'dır. Doğu kayını tohumu verimi üzerine az sayıda çalışma yapılmıştır (OGM, 2014). Doğu kayınında tohumlar altı ayda olgunlaştığı için bol tohum yılının tespiti sonbahar donlarından hemen sonra alanda bulunan üstün ağaçlardaki sağlıklı tohumların toplanması ile belirlenir (Genç, 2006). Tosun (1992)’un Bolu yöresinde yaptığı 11 yıllık çalışmada; Doğu kayını doğal gençleştirmelerinde bol ve iyi (kısmen yararlanabilir) tohum yılları tekrarlarını 4-6 yıl olarak tespit etmiştir. Bu çalışmada bol tohum yıllarında toplanan farklı doğu kayını popülasyonlarına ait tohumların kimyasal kompozisyonları incelenmiştir. Tohum kimyasal kompozisyonları belirlemek amacı ile rutubet miktarı ve toplam kuru madde miktarı, toplam mineral madde ve mineral madde miktarları, toplam sabit yağ ve yağ asitleri, protein, şeker, nişasta, toplam antioksidan kapasiteleri analiz edilmiştir. Elde edilen veriler lokasyon düzeyinde mukayese edilmiştir. Ayrıca, doğu kayını tohumu kimyasal içeriğinin insan sağlığı üzerindeki etkileri ve besleyici özelliklerinin bulgular ışığında yorumlanması amaçlanmıştır. 3 1.1. Doğu Kayının Yayılışı Fagus cinsinin ilk tanımlaması C. Linnaeus tarafından yapılmıştır. Spermatophyta bölümünün ikinci alt bölümü olan Angiopermae bitkileri bölümünde bulunan Magnoliopsida sınıfının Hamamelidae alt sınıfında yer alan Fagales takımının Fagacea ailesi Türkiye ve Avrupa’da en önemli yapraklı ağaçları barındırmaktadır. Fagacea familyasının dünyada 600’den fazla taksonu bulunmaktadır. Bu familyanın Türkiye’deki yapraklı ormanlarının çoğunluğunu doğu kayın ile meşe türlerinden müteşekkil ormanlar oluşturmaktadır. Fagacea mensubu olan Fagus cinsinin Türkiye’de iki türü bulunmaktadır. Bu türler; Fagus orientalis Lipsky., Doğu kayını ve Fagus sylvatica Lipsky., Avrupa kayını olup, ülkemizdeki en yaygın türü ise doğu kayınıdır (Anşin ve Özkan, 1997). Doğu kayını, Bulgaristan’da bulunan Doğu Balkan Dağları’nın güney yamaçlarından başlayarak Trakya’daki Tekirdağ ve Istranca Dağları ile bağlanarak İstanbul üzerinden Kocaeli yarımadasına geçiş yapar. Buradan kuzey kenar dağları ile Kafkasya ve Kırım’a kadar yayılış yapar. Marmara’nın güneyine ve Ege havzasına kadar sarkar. Hatay, Seyhan ve Kahramanmaraş yörelerinde 1500 m yüksekliğin üzerinde izole bir yayılış gösterir. Asıl yayılışını dağların denize dönük yamaçlarında yapmaktadır (Harita 1.1.) (Kayacık, 1976; Atalay, 1992; Orman Atlası, 2015; Demirci, 2016). Harita 1.1. Doğu Kayını Yayılış Haritası (Orman Atlası, 2015) 4 1.2. Botanik Özellikleri 30-40 m’ye kadar boylanabilen doğu kayını 1 m’den daha fazla çap geliştirebilen, açık gri renginde düzgün ve dolgun gövdeli birinci sınıf orman ağacıdır. Gövdesi çatlamaz ve pürüzsüzdür. Boylarının uzun, gövdesinin düzgün olmasından dolayı Bartın yöresinde olduğu gibi Kastamonu ve Sinop yörelerinde de bir adı “Gökçe Ağaç” diğer bir adı ise kabuğunun üzerindeki açık gri-beyaz bulutları anımsatan lekelerinden dolayı “Bulut Ağacı” olarak bilinmektedir (Gökmen, 1973; Anonim, 1985; Yaltırık, 1993). 1.3. Meyve ve Tohum Özellikleri Spermatophyta’larda tohum, tohumu koruyan Testa, tohumun çimlenmesini sağlayan farklı genişlik ve kökendeki besi dokular Perisperma ve Endosperma, döllenmeden sonra olgunlaşarak gelişen ovulum ve içerisinde meydana gelmiş embriyodan oluşmaktadır (Gerçek, 2010). Birtakım bitkiler için tohum ile meyve tanımlarında ikilemde kalınmaktadır. Doğu kayını bu tarz bitkiler arasında yer almaktadır. Kayın tohumları ilk bakışta tohum sınıfına alınsa da morfolojik açıdan meyve olarak nitelendirilir. Kayın tohumu botanikte meyve kategorisi içerisinde “nus (nuks)” meyve özelliğini taşımaktadır (Küçüker, 1998). Bu tez çalışmasında kayın tohumu ibaresi kullanılmıştır. Doğu kayını tohumu, dış kısmında bulunan ve tohumu dış etkenlerden koruyan, dört brahtecikten oluşan, sert olmayan dikenli kupula ile örtülüdür (Fotoğraf 1.1). Kupulanın iç kısmında bulunan tohumların her biri kendilerine ait tohum kabukları (pericarp) ile kaplıdır (Fotoğraf 1.2). Tohumun tohum kabuğunun içinde tohum gömleği (testa) ve tohum gömleğinin koruduğu embriyo bulunur. Embriyonun içinde ise endosperm bulunmaktadır (Fotoğraf 1.3). Embriyo, iki adet çenek yaprak (kotiledon) ve embriyo ekseninden (embryo axis) oluşmaktadır. Embriyo ekseninde de çimlenme tomurcuğu (plumula), hipokotil ve kökçük (radicula) bulunur (Yalıtırık, 1998). 5 Fotoğraf 1.1. Kupulalı doğu kayını tohumlarının dış görünümleri (Foto: Ebru BAL). Fotoğraf 1.2. Kupulasından çıkartılmış kabuklu doğu kayın- tohumları (Foto: Ebru BAL) 6 Fotoğraf 1.3. Doğu kayını tohumu yan kesitinin görüntüsü. Dıştan içe doğru; tohum kabuğu (perikarp), tohum gömleği (testa), yağlı kayın tohumu. (Foto: Ebru BAL) 7 2. LİTERATÜR ÖZETİ Geçmişten günümüze ağaç tohumları sağlıklı bir yaşam tarzına katkıda bulunmuş ve küresel olarak insanların ve hayvanların önemli besin kaynakları arasında yer almıştır. Ağaç tohumları, içeriğinde yağ, protein, karbonhidrat ve mikro elementler (mineraller ve vitaminler), esansiyel yağlar, alkoloidler, fenolikler, flavonoidler ve antioksidanlar gibi maddeler içermeleri açısından oldukça besleyicidirler (Alasavar ve Shahidi, 2009). Kozlowski ve Pallardy (2002) bitki ile tohum arasındaki madde iletiminin duraksayarak tohumun en yüksek kuru ağırlığa eriştiği ve fizyolojik olgunluğa ulaştığı zamanı, en uygun tohum toplama vakti olarak belirtmektedir. Ürgenç (1998), embriyoyu besleyen endospermin karbonhidrat, yağ ve proteinlere dönüşen depo maddelerinin olması gereken düzeyde birikimini tamamlayabilmesi için kaliteli tohumların olgunlaşması ile çimlenmeden daha iyi bir verim alabilmek için bu olgunlaşma süresini beklemek gerektiğini belirtmiştir. Ertekin, Kırdar ve Ayan (2015), doğu kayını tohumlarının ihtiva ettiği nem içeriği ile tohum çimlenmesinin toplandığı yörenin yüksekliğinden önemli derecede etkilendiğini belirtmişlerdir. Tohum içerikleri genellikle su ve katı madde olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Tohum içeriğinden suyun uzaklaştırılması ile elde edilen kısma toplam kuru madde adı verilmektedir (MEB, 2011a). Tohumlarda katı maddeler içerisinde bulunan lipitler ve karbonhidratlar embriyo büyümesi ve yapılan tüm sentezler için karbon iskeletleri için enerji sağlar (Bradbeer, 1988). Çözünebilir şekerler; fotosentez, nitrat asimilasyonu ve nişasta ile lipitlerin depolanması gibi fizyolojik ve gelişimsel süreçlerde yer alan birçok genin düzenlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır (Graham, 1996; Koch, 1996; Smeekens ve Rook, 1997). Sakkaroz ve glikoz gibi şekerler; çimlenme ve fide oluşumunda gelişimsel olarak düzenlenmiş gen ekspresyonunu engelleyebilirler (Brusslan ve Tobin, 1992). Nomura vd. (1994) 8 kestaneler üzerindeki çalışmasında ortam şartlarının ve saklama koşullarının şeker oranlarının bilhassa sakkaroz oranının değiştirdiğini tespit etmişlerdir. Tohumların içeriğinde bulunan karbonhidratların depo maddesi nişastadır (Ricard vd., 1998; Guglielminetti vd., 2000). Nişasta içeriğinde amiloz ve amilopektinden oluşmaktadır. Amiloz doğrusal moleküler yapıya sahipken, amilopektin dallı yapıya sahiptir. Birçok bitki yaklaşık % 20-25 amiloz içermektedir (Dostálová vd., 2009). Bitkilerde bulunan toplam yağların fiziksel ve kimyasal özelliklerini, içeriğinde bulunan yağ asitlerinin oranları, formüllerindeki dizilimleri ve bağ sayılarının belirlediğini belirtmektedir (Karaca ve Aytaç, 2007). Gıdalarda bulunan yağların içeriğinde genellikle doymuş yağ asitleri olarak palmitik asit (C 16:0) ve stearik (C 18:0) asit doymamış yağ asitleri olarak linoleik asit (C18:2), linolenik asit (C 18:3) ve oleik (C 18:1) asit bulunmaktadır. Tekli doymamış yağ asitlerinden çoğunlukla bulunan yağ asidi oleik asit ve çoklu doymamış yağ asitlerinden de yaygın olanı linoleik asittir (Li vd., 2010). Bitkisel yağların yağ asitleri kompozisyonları genellikle bitkilerin besin değerlerini ve kalite derecelerini ortaya koymaktadır (Zheljazkov vd., 2011). Örneğin, yapısında yüksek oleik asit içeren yağların insan sağlığı üzerinde yararlı etkileri vardır. Oleik asitin damar sertliği (ateroskleroz) yapmamasının yanında kandaki iyi huylu kolesterolün (yüksek yoğunluklu lipoprotein, HDL) yapısına dahil olarak mevcut ateresklerozu azalttığı da bilinmektedir (Morlok, 2010). Oleik asit oranı bitkilerde bulunan yağ kalitesinin yükselmesi açısından önemli rol oynamaktadır (Duru ve Konuşkan, 2014). Lewis vd. (2000), gıdalarda bulunan linoleik asit ve oleik asit gibi omega yağ asitlerinin beyin aktiviteleri, vücut direncinin artırılması, koroner kalp rahatsızlıklarının önlenmesi gibi insan sağlığı üzerinde birçok faydası bulunduğunu belirtmiştir. Ayrıca bu yağ asitlerinin eksikliğinde insanlarda deri rahatsızlıkları, astım, artritis, büyümede gerileme, şeker ve kanserin bazı türlerine yol açarken öğrenme zorluklarının görüldüğünü bildirmiştir. 9 Tohumların içeriğinde bulunan makro elementler arasında bulunan; potasyum (K), bitkilerde hastalıklara karşı direncini artırarak tohumların olgunlaşmasını etkilemekte ve bitkinin su almasını sağlamaktadır. Fosforun (P) tohum gelişiminde erken olgunlaşmayı yavaşlatarak tohum zararını önlediği belirtilmiştir (Foth, 1984; Brady, 1990; Boşgelmez vd., 2001; McCauley vd., 2009; Kacar ve Katkat, 2010; Atasoy ve Haskan Atasoy, 2019). Bitkilerin ve ürünlerinin çözünür şeker analizi, farklı analitik teknikler (polarimetrik, kolorimetrik, titrasyon, enzimatik, mikrobiyolojik elektroforetik ve kromatografik) kullanılarak gerçekleştirilebilir. Yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) (Churms, 1990; Doyon vd., 1991; Falque-Lopez ve Fernandez-Gomez, 1996) ve gaz kromatografisi son yıllarda, bitkilerde çözünür şeker analizi için en faydalı teknikler haline gelmiştir. HPLC; türevlendirme gerektirmediğinden ve bileşiklerin bireysel miktarları için büyük doğruluk sağladığından gıdalarda şeker analizi için hızlı ve kolay bir tekniktir (Güney vd., 2013). Bir atom veya molekül orbitalinde eşlenmemiş bir elektron içeren yüksek derecede reaktif kimyasal ürünler; serbest radikaller olarak adlandırılırlar. Bu radikaller biyotik ve abiyotik orijinli faktörlerin oluşturduğu oksidatif stresten kaynaklanırlar. Yapısındaki dengesizlikler nedeniyle reaktif olan serbest radikaller, ömürleri kısa olsa bile hücrenin tüm bileşenleriyle etkileşime girerek yararlı biyomoleküllerin işlev kaybına neden olurlar (Inglett vd., 2011). Oksidatif stres; enzimlerin inaktivasyonu ve aktivasyonu, lipid peroksidasyonu, arteroskleroz, kardiyovasküler hastalıklar, nörodejeneratif hastalıklar, böbrek hasarı, immün yetmezlik, katarakt, DNA hasarı, kanser ve yaşlanma gibi birçok zararlı etkiye neden olur (Halliwell, 1997). Antioksidanlar; serbest radikallerin etkilerini ortadan kaldıran sistemlerdir. Reaktif oksijen türlerine karşı bitki kaynakları oldukça yararlıdır (Halvorsen vd, 2002). Meyve ve sebzelerin bu etkileri askorbik asit (C vitamini), α-tokoferol (E vitamini), karotenoidler, glutatyon, flavonoidler ve fenolik asitler gibi doğal bileşiklerden kaynaklanmaktadır. Fenolik bileşiklerin antioksidan vitaminlerden daha etkili olduğuna dair çok fazla kanıt bulunmaktadır (Bravo, 1998). 10 Halka içinde en az bir aromatik halka ve çok sayıda hidroksil grubu içeren bileşiklerin hepsi fenolik bileşikler olarak anılırlar. Fenolik bileşikler ve flavonoidler olarak iki gruba ayrılırlar. Flavanoidler, bitkisel çaylar, meyveler ve sebzelerin doğal yapılarında bulunan polifenolik antioksidanlardır (Naczk ve Shahidi, 2004). Flavonoidler ve sinamik asitler en önemli antioksidanlar, serbest radikal süpürücüler, zincir kırıcılar olarak bilinirler (Shahidi ve Naczk, 1995). Yılmaz (2008) doğu kayın tohumlarının kimyasal bileşiminin, tohumların fizyolojisi hakkında ipuçları verdiğini söylemiştir. Dört farklı orijinden aldığı tohumlarda; yağ, protein, nişasta ve kül analizlerini yapmış, protein içeriğinin oldukça zengin, %3,16 oranında nişasta içeriğine sahip olduğunu tespit etmiştir. Ayrıca, kuru ağırlığının yaklaşık olarak yarısını yağların oluşturduğunu ve bileşimindeki yağ asitlerinin içerisinde oleik asit ile linoleik asitlerin daha yüksek oranda olduğunu tespit etmiştir. Güney vd. (2013) ise doğu kayını tohumlarında HPLC ile şeker analizi yapmış ve früktoz, sakkaroz, glikoz gibi çözünebilir şekerlerinin olduğunu tespit etmiştir. Demirbaş (2009)’ın doğu kayın tohumlarında yaptığı farklı bir çalışmada da, tohumların yağ içeriğinin %16 ile %23 arasında olduğu belirtilmiştir. Küçüköner ve Yurt (2003), antep fıstığının protein, yağ içeriklerinin yanında mineral analizinde; Mg, P, Na ve Cu minerallerinin belirgin olduğunu tespit etmiştir. Çağlar vd. (2017) ise antep fıstığı tohumları üzerindeki çalışmasında; tohumların, protein, yağ, mineral ve fenolik bileşikler bakımından zengin olduğunu, yüksek antioksidan aktivitesi olduğunu tespit etmiş ve antepfıstığı tüketiminin hipertansiyon, kanser, diyabet gibi hastalıklar üzerinde pozitif yönde etkilerinin olduğunu da belirlemişlerdir. Wank (2019), badem tohumlarının içeriğinde belirgin olarak oleik ve linoleik yağ asitlerinn, protein, fruktoz, glukoz, sukroz, maltoz ve laktoz çözünebilir şekerlerinin olduğunu belirlemiştir. Al-Suhaibani ve Al-Kuraieef (2019), ceviz tohumları üzerine yaptıkları kimyasal analizlerde ceviz tohumlarının K, Mg, Ca ve fenolik bileşiklere ek olarak yağ, protein ve karbonhidratlar bakımından zengin olduğunu belirtmişlerdir. 11 Yauzbachi vd. (2012), Kıbrıs akasyası (Acacia cyanophylla Lipsky.) tohumlarında linoleik asit, oleik asit ve palmitik asit gibi yağ asitlerine rastlamış ve toplam antioksidan kapasitesinin de yüksek olduğunu belirtmişlerdir. 12 3. MATERYAL VE YÖNTEM Bu çalışmada; Kastamonu ve Sinop illerinin farklı ilçelerindeki (Harita 3.1. ve 3.2.) doğu kayını meşcerelerinden bol tohum yılı olan 2015 yılında toplanan ve Kastamonu Orman Bölge Müdürlüğü, Daday Orman Fidanlığı soğuk hava deposunda muhafaza edilen tohumlar kullanılmıştır. Harita 3.1. Sinop ilinin ve ilçelerinin Türkiye üzerinde yerini gösteren harita (Kaynak: https://www.google.com.tr/maps ). 13 Harita 3.2. Kastamonu ilinin ve ilçelerinin Türkiye üzerinde yerini gösteren harita (Kaynak: https://www.google.com.tr/maps). 3.1. Materyal Tohumlar fidanlıktan getirildikten sonra analiz başlangıç aşamasına kadar yapısal bozulmaları önlemek amacı ile Kastamonu Üniversitesi Prof. Dr. Mehmet Hakan AKYILDIZ Merkezi Araştırma Laboratuvarı Uygulama ve Araştırma Merkezindeki soğuk hava deposunda -12°C ile -15°C arasında muhafaza edilmiştir. 3.1.1. Tohumların Toplandığı Yörelerin Tanıtımı Bu çalışmada kullanılan altı farklı doğu kayını popülasyonuna ait tohumların toplandığı lokasyonlara ait detay bilgiler Tablo 3.1’de verilmiştir. 14 Tablo 3.1. Tohumların toplandığı lokasyonlara ait bilgiler Populasyon Koordinatlar Yükselti (m) Bakı Meşcere Tipi Enlem Boylam Sinop 41°93'11" 34°53'75" 300-400 K u ze y Knc3 Sinop-Türkeli 41°81'23" 33°57'57" 300-400 Knc3 Kastamonu-Bozkurt 41°95'80" 33°92'02" 500-600 KnKsbc3 Kastamonu-İnebolu 41°98'47" 34°49'66" 200-400 Knd2 Sinop-Ayancık 41°92'60" 34°52'35" 300-400 Knc3/Kna Kastamonu-Cide 41°91'70" 33°15'52" 300-400 Kncd3 3.1.1.1. Kastamonu - Cide İlçesinin İklimi ve Tohum Meşceresinin Yükselti, Bakı Özellikleri Kastamonu’nun Cide ilçesinde bulunan iki tane meteoroloji istasyonundan (Otomatik Meteoroloji Gözlem İstasyonu- OMGİ) alınan 10 yıllık iklim verilerine göre Cide’de Erinç’e (Anonim 2016) göre; “Çok Nemli” ve De Martonne’ye (Anonim 2004) göre “Nemli” iklim özelliği görülmektedir. Kışları serin (5,91 °C) ve yazları ılık (22,98 °C) geçmektedir (Köppen-Trewartha İklim Sınıflandırması). Thornthwaite iklim sınıflandırmasına göre ise su noksanı olmayan yörelerdendir (URL-2, 2018). Bu yöreden toplanan tohumlar, Soğucak Köyü, Kavaklı Devlet Ormanından 300 ile 400 m yükseltili kuzey bakıda bulunan saf kayın (Kncd3-1) meşceresinden toplanmıştır. 3.1.1.2. Kastamonu - Bozkurt ilçesinin iklimi ve tohum meşceresinin yükselti, bakı özellikleri Kastamonu’nun kıyı ilçelerinden olan Bozkurt meteoroloji istasyonundan (OMGİ) alınan veriler ışığında; bu yörede Erinç’e (Anonim 2016) göre; “Çok Nemli” ve De Martonne’ye (Anonim, 2004) göre ise “Nemli” iklim özelliği görülmektedir. Kışları serin (5,12 °C) ve yazları ılık (21,99 °C) geçmektedir. Thornthwaite iklim sınıflandırmasına göre ise su noksanı olmayan yörelerdendir (URL-2, 2018). Tohumlar, Beldeğirmeni Köyü sınırları içinde bulunan Beldeğirmeni Devlet Ormanı içerisindeki 500 m ile 600 m yükseltiler arasındaki kuzey bakıda yer alan doğu kayını kestane karışık meşceresinden (KnKscd3) toplanmıştır. 15 3.1.1.3. Kastamonu - İnebolu İlçesinin iklimi ve tohum meşceresinin yükselti, bakı özellikleri Kastamonu’nun sahil kesiminde yer alan İnebolu ilçesindeki meteoroloji istasyonu (OMGİ) verilere göre İnebolu “Çok Nemli” (Erinç’e (Anonim 20016) göre) ve “Nemli” (De Martonne’ye (Anonim 2004) göre) iklim tipine sahiptir. Kış ayları serin (5,41 °C), yaz ayları (22,05 °C) ılıktır. Thornthwaite’a göre; yaz aylarında su eksikliği ise orta derecededir (URL-2, 2018). Tohumlar, İnebolu ilçesi Çakal Yavrusu mevkiindeki 200 m ile 400 m yükseltileri arasında bulunan kuzey bakılı saf kayın (Knd2) meşceresinden toplanmıştır. 3.1.1.4. Sinop İlinin, Sinop – Türkeli ve Sinop - Ayancık ilçelerinin iklimi ve tohum meşceresinin yükselti, bakı özellikleri Sinop ili meteoroloji istasyonundan (OMGİ) alınan son 10 yıllık iklim verilerine bakıldığında; Sinop ili Erinç’e (Anonim 20016) göre “Nemli” ve De Martonne’ye (Anonim 2004) göre “Yarı Nemli” iklim özellikleri göstermektedir. Köppen- Trewartha iklim sınıflandırmasına göre ise kışları serin (6,31 °C), yazları sıcak (23,50 °C) geçmektedir (Ek 4 - Ek 5). Yaz aylarındaki su noksanlığı miktarı ise Thornthwaite’a göre orta derecededir (URL-2, 2018). Sinop popülasyonu tohumları, Ortalık Köyü - Serçedüzü Mevkiinden 300 ile 400 m yükseltide bulunan kuzey bakıdaki saf kayın (KnA) meşceresinden toplanmıştır. Sinop – Türkeli ilçesinden toplanan tohumlar ise Köstekçiler Devlet Ormanından 300 ile 400 m yükseltide bulunan kuzey bakıdaki saf kayın (Knc3) meşceresinden toplanmıştır. Sinop – Ayancık ilçesinden toplanan tohumlar; Karakavak Mevkiinden 300 ile 400 m yükseltide bulunan kuzey bakılardaki saf kayın (Knc3/Kna) meşceresinden toplanmıştır. 3.1.2. Kullanılan Kimyasallar ve Cihazlar 3.1.2.1. Kullanılan Cihazlar 16 Tohumlar üzerinde yapılan farklı analizlerde kullanılan cihazlar aşağıda sunulmuştur. Cihaz Adı Markası Etüv Fırını : Protech – PLF/PKD Serisi / Norveç Kül Fırını : Proterm – PLF 110/6 Model / Norveç X-Işınları Floresans Spektrometresi (XRF) : Spectro Xepos II Model / Çekya Soxhelet Ekstaksiyon Cihazı : Isotex ısıtıcılı 6’lı set / İtalya Gaz Kromatografisi- Kütle Spektrometresi (GC-MS) Cihazı : Shimadzu – GC-MS QP 2010 Ultra / Japonya Kjeldahl Cihazı : Buchı – Speed Digester K-425, Distilation Unit K-355 / İsviçre Çalkalama Su Banyosu : Nüve ST-30 / Türkiye Saf Su Cihazı : Human Power II Scholar – UV / Kore Spektrofotometre Cihazı : Shimadzu – UV Pharmaspec 1700 Model – UV-VIS / Japonya 17 Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (HPLC) Cihazı : Shimadzu LC20A Prominence / Japonya pH Metre : ISOLAB – Laborgerate GmbH / Almanya Hassas Terazi : Kern 0,1 mg Hassasiyetli / Almanya 3.1.2.2. Kullanılan kimyasal maddeler Bu tez çalışmasında petrol eteri ((C2H5)2O), hidrojen sülfat (H2SO4), hidroklorik asit (HCl), metanol (CH3OH), Folin Ciocalteu, sodyum karbonat (Na2CO3), gallik asit (C7H6O5), alüminyum klorat (AlCl3), Kuersetin (C15H10O7), di bazik sodyum fosfat (Na2HPO4), askorbik asit (C6H8O6), amonyum molibdat ((NH4)6Mo6O24), çinko asetat di hidrat (Zn(CH3COOH)2.2H2O) kullanılmıştır. Ayrıca, potasyum ferro siyanür (K4Fe(CN)6.3H2O), sodyum hidroksit (NaOH), glasiyel asetik asit (CH3COOH), amiloglikozidaz enzimi, trietanolamin (C6H15NO3), Nikotinamid adenin dinükleotit fosfat (NaDP), di sodyum tuzu (ATP), Hexokinas/Glikoz-6-fosfat dehidrojen süspansiyonu (HK/G5p-DH) kullanılmıştır. Bu kimyasal maddeler Sigma Aldrich / ABD ve Merck KGaA / Almanya markalarından temin edilmiştir. 3.2. Yöntem Bu çalışmada aşağıda belirtilen değişkenlerin tespiti için analizler gerçekleştirilmiştir. ➢ Tohum rutubet miktarı ve toplam kuru madde, ➢ Toplam kül ve küldeki mineral madde tayini, ➢ Toplam sabit yağ ve yağ asidi bileşimi, ➢ Protein tayini, ➢ Toplam antioksidan kapasitesi, 18 ➢ HPLC cihazı ile şeker tayini, ➢ Enzimatik nişasta tayini Çalışmalar, Kastamonu Üniversitesi Prof. Dr. Mehmet Hakan AKYILDIZ Merkezi Araştırma ve Laboratuvarı ile K. Ü. Fazıl Boyner Sağlık Bilimleri Fakültesi Besin Kimyası ve Analizleri Laboratuvarında, önceden toplanmış olan ve Daday Fidanlığından temin edilen altı farklı doğu kayını popülasyonu tohumları üzerinde yapılmıştır. 3.2.1. Rutubet Miktarı ve Toplam Kuru Madde Tayini Doğu kayını tohumları analizlere başlanmadan önce ön işlem olarak kabuklarından soyularak öğütülmüştür (Fotoğraf 3.1). Akabinde tohumunun bir etüvde, atmosferik basınç altında, yaklaşık olarak sabit sıcaklığa gelinceye kadar, 105⁰C’de kurutulması sonucunda elde edilen rutubet miktarları hesaplanmıştır (MEB, 2011). Öğütülmüş tohumlar önceden daraları alınan alüminyum nem kaplarına yaklaşık 5’er gr olacak şekilde konularak tohumlarda bulunan nemlerin kolayca uzaklaşması için kapların tabanına genişçe yayılmıştır (Fotoğraf 3.2 ve 3.3). Fotoğraf 3.1. Kabuklarından temizlendikten sonra öğütülmüş tohumlar 19 Fotoğraf 3.2. Öğütülen tohumların tartılması Fotoğraf 3.3. Etüv fırınında alüminyum kaplarda kurutulmaya bırakılan tohumlar 105 ⁰C‘de önceden ısıtılmış etüve altı populasyonu temsil eden numuneler yerleştirilerek (Fotoğraf 3.3), 2 saat bekletilmiştir. Etüvden alınan numuneler, kapakları kapalı olarak desikatörde 1 saat soğumaya bırakılmıştır. Soğuyan numuneler (Fotoğraf 3.4.) kapaklı kapları ile birlikte tartılarak, etüvlenmiş son tartım 20 halleri bulunmuştur. Nem yüzdeleri miktarlarını hesaplamak için denklem 3.1’deki formül kullanılmıştır. Fotoğraf 3.4. Etüvde kurutulduktan sonra soğutulmuş tohumlar 3.2.2. Toplam Kül ve Mineral Madde Tayini Besin içeriklerinde birçok madde barındırdığı bilinmektedir. Bu maddelerin oldukça önem arz eden bir grubunu mineraller oluşturur. Gıdalardaki organik maddelerin yakılması sonucu kalan inorganik özellikteki mineral maddelerin toplamı külü oluşturur (Avcı, 2014). Mineral madde analizi için öncelikle temizlenen ve öğütülen tohumlardan 60 gr alınarak önceden daraları alınan kül krozelerine konulmuş ve Buharlaşan Su Miktarı = Kabın Numune ile Etüvlenmiş Ağırlığı – [ Dolu Kap Ağırlığı + Numune Ağırlığı ] % Nem = Buharlaşan Su Miktarı X 100 Tartılan Numune Ağırlığı (3.1) 21 tartılmıştır. Önceden ısıtılmış olan kül fırınına kül krozeleri dikkatlice yerleştirilerek 550 ⁰C de 4 saat yanmaya bırakılmıştır (Fotoğraf 3.5). Dört saat sonunda krozeler dikkatlice fırından alınarak desikatörde 1 saat soğumaya bırakılmıştır (Fotoğraf 3.6) Soğuyan küller teker teker tartılmıştır. Tartım sonuçları denklem 3.2’de yerlerine konularak toplam kül miktarları hesaplanmıştır. Kütleleri hesaplanan küllerin içerdiği minerallerin bileşimi ve miktarları Kastamonu Üniversitesi Merkezi Laboratuvarı bünyesinde bulunan XRF cihazında tespit edilmiştir. Tohumların içerdiği elementel kompozisyonu tayin etmek için, elde edilen küllerin XRF ile analizi yapılmıştır. X-ışınları kaynağından çıkan ışınlar (fotonlar) tohum külleri üzerine gönderilmiştir. Tohum külleri atomları ile etkileşen fotonlar, yeterli kinetik enerjiyi toplamaları durumunda, atomun iç kabuğundan bir elektronu yerinden çıkartıp, atomu temel durumdan yüksek enerji seviyesine getirir. Uyarılan elektronlar ilk enerji düzeylerine döndüklerinde kazanmış oldukları enerjiyi floresans ışıma adı verilen ikincil x-ışınları yayımlarak geri verirler. Bu karakteristik ışınların dalga boyları sabittir ancak, farklı noktalarda verdikleri pik değerleri ile elementin karakteristiğini belirlenmektedir. Böylece tohum küllerinin kimyasal analizinin yapılması sağlanmıştır. XRF ile tohum küllerinde periyodik tabloda Na (11) ile U (92) arasında yer alan bütün elementler taranmış ve tohumlarda bulunan elementler tayin edilmiştir. Fotoğraf 3.5. Kül fırınında yanan tohumların görüntüsü 22 % Toplam Kül Miktarı (g/100g) = Kül Ağırlığı (g) Tohum Ağırlığı (g) X 100 (3.2) Fotoğraf 3.6.Tohumların soğumuş külleri 3.2.3 Sabit Yağ ve Yağ Asidi Bileşimi Tayini Öğütülen tohumlardan 5 g tartılarak, soxhelet kartuşlarının içerisine alınmıştır. Kartuşlar içerisinde bulunan numuneler üzerine çözücü damlatılıp selüloz süzgeç kağıdı ile kartuşlar tıkanmış ve numunelerin kartuştan çıkmaması sağlanmıştır. Kartuşlar soxhelet ekstraksiyon cihazına yerleştirilmiş ve sabit yağın eldesi için aşağıdaki işlemler yapılmıştır (TS 1632 EN ISO 665, 2001). Önceden etüvlenmiş daraları alınmış cam balon kaplara 80-100 ml petrol eteri ((C2H5)2O) çözücüsü ilave edilerek balonlar, ekstraktör ve soğutucu birbirine bağlanmıştır (Fotoğraf 3.7). Birbirine bağlanan balonlar, ekstraktör ve soğutucu, ısıtıcılı tabla üzerine yerleştirilerek çözücü yavaş yavaş kaynayacak şekilde ısıtıcının sıcaklığı ayarlanmıştır. 3 saat uygulanan ekstrasyon sonucunda cam balonlar içerisinde kalan çözücünün uzaklaştırılması için cam balonlar etüvde bekletildikten 23 sonra desikatörde bir saat süreyle soğutulmuş ve balonlar 1 mg duyarlılıkta hassas terazide tartılmıştır. Fotoğraf 3.7. Soxhelet ekstraksiyon cihazı Fotoğraf 3.8. Tohumlardan çıkan sabit yağlar 24 Balonun son ağırlığı kaydedildikten sonra içindeki tohumlarda bulunan sabit yağ yüzdeleri denklem 3.3’e göre hesaplanmıştır. % Toplam Yağ Miktarı (g/100) = Balondaki Toplam Yağ Miktarı Tohum Ağırlığı X 100 (3.3) Elde edilen sabit yağlarda Kastamonu Üniversitesi Merkezi Laboratuvarı’nda bulunan GC-MS cihazında (Fotoğraf 3.9) analiz yapılarak yağ asidi bileşimi tespit edilmiştir (TS EN ISO 17059, 2010). Fotoğraf 3.9. GC-MS cihazı ile yağ asidi tayini Yağ asitleri tayini için ön işlem olarak metil esterlerine türevlendirilmeleri için 0,1 g numune 15 ml’lik bir cam tüp içinde 10 ml n-hekzan ile muamele edilip, 0,5 ml 2N metanollü KOH çözeltisi eklenmiştir ve şiddetle 1 dk çalkalandıktan sonra faz ayrılması için 5 dk beklenilmiştir. Faz ayrımının ardından tüpün üst kısmında bulunan fazdan 1 ml alınarak viallere aktarılmış ve vialler cihazın örnekleyicisine yerleştirilerek analiz edilmiştir. Her numune için 250°C enjeksiyon sıcaklığında enjeksiyon hacmi, 2 µl olacak şekildedir. 90 kPa basınç altında 90°C’de sabit olarak 5 dk işlem gören numuneye 90°C’den 250°C’ye kadar, dakikada 4 derece artacak 25 şekilde ısısı yükseltilir. Sıvı çözeltisi 200°C’de iyonlaştırılmış ve taşıyıcı gaz olan helyum yardımıyla çözelti cihaz içerisinde yer alan kolonda ayrıldıktan sonra detektörler tarafından algılanıp elde edilen kromatogram MS kütüphanesinde taratılarak yağ asitleri ve % oranları belirlenmiştir. 3.2.4. Protein Tayini Protein tayininde en çok kullanılan yöntem Danimarkalı kimyacı Johan Kjeldahl’ın 1883 yılında geliştirdiği Kjeldahl yöntemidir (TS ISO 1871, 2015) (Şekil 3.1.). Bir katalizör yardımı ile öğütülmüş tohumlar H₂SO₄ ile yakılarak içeriğinde bulunan tüm azotun (NH₄)₂SO₄’a dönüştürülmesi sağlanmıştır (Fotoğraf 3.10 - Fotoğraf 3.11). Çözeltinin bazikleştirilmesi ile açığa çıkan NH₃’ın damıtılıp pH’ı belli olan standart bir asit çözeltisi içinde toplanması sağlanmıştır. Daha sonra NH₃’tan kaynaklı pH artışı standart asit çözeltisi ile titrasyon yapılarak tekrar reaksiyon ortamı başlangıç pH’ına düşürülmüştür. NH₃’ü nötrleştiren bu asit sarfiyatı kaydedilerek yapılan hesapla azot miktarı tespit edilmiştir (Fotoğraf 3.12). Tespit edilen azot miktarı, yağlı tohumlar için belirlenen protein faktörü ile çarpılarak tohumda bulunan protein miktarları denklem 3.4’deki gibi hesaplanmıştır (TS ISO 1871, 2015). % Protein Miktarı = Azot Miktarı X Protein Faktörü X 100 (3.4) 26 Şekil 3.1. Kjeldahl’ın 1883’te kurduğu protein tayin düzeneği Fotoğraf 3.10. Numunelerin hazırlığı 27 Fotoğraf 3.11. Yakma işlemi (katalizör) Fotoğraf 3.12. Damıtma (a) ve titrasyon (b) işlemleri. 3.2.5. Toplam Antioksidan Kapasite Tayini Doğu kayını tohumlarında antioksidan aktiviteyi belirlemek için toplam fenolik bileşikler, toplam flavonoid maddeler ve toplam antioksidan kapasite analizleri 28 yapılmıştır. İşlemlere başlanmadan önce her bir numune (9.00 g) homojenleştirilerek metanol (1 M HCl, % 80 Metanol içinde) içinde bir ultrasonik banyoda 30 dakika ekstrakte edilmiştir. Bu işlem 3 kez tekrarlanmıştır. Birleştirilen ekstreler 15 dakika 8000 xg'de santrifüj edilerek -20°C'de saklanmıştır (Meng vd., 2011). Böylelikle tohumlarda ekstraksiyon işlemi gerçekleştirilmiştir (Fotoğraf 3.13). Fotoğraf 3.13. Ön işlem uygulanan öğütülmüş kayın tohumları 3.2.5.1. Folin metodu ile toplam fenolik bileşik tayini Standart olarak kullanılacak olan gallik asitten 100 mg/L'de bir stok çözeltisi hazırlanmış ve bu konsantrasyondan seyreltilerek beş farklı konsantrasyon elde edilmiştir. Ekstrelerin her birinin 200 µl'si test tüplerine alınarak, her bir tüpe 1 ml Folin- Ciocalteu reaktifi ilave edilmiştir. Her bir numune tüpüne 2 ml %7,5’luk Na2C03 çözeltisi ilave edilmiş ve toplam hacim 7 ml’ye saf su ile tamamlanmıştır. Elde edilen karışımlar karanlıkta 2 saat oda sıcaklığında bekletildikten sonra 765 nm'de absorbans okumaları yapılmıştır. Bütün bunlar standart gallik asit için de yapılmıştır. 29 Ekstraktların fenolik içeriği gallik asit eşdeğeri (mg GAE/g) olarak verilmiştir (Slinkard and Singleton, 1977). 3.2.5.2. Toplam flavonoid tayini Kuersetin stok çözeltisi, 200 mg/L'lik bir konsantrasyonda hazırlandıktan sonra bu konsantrasyondan seyreltilerek beş farklı konsantrasyonda standartlar elde edilmiştir. Ekstraktlar (1 mL) oda sıcaklığında 10 dakika aynı miktarda % 2'lik AlCl3 ile karıştırılmıştır. Numunelerin absorbansı 415 nm'de ölçülmüştür. Aynı uygulamalar, standart olarak kuersetin için de yapılmış ve örneklerin flavonoid içerikleri, kuersetin eşdeğeri (mg QE/g) olarak hesaplanmıştır (Arvouet-Grand vd., 1994). 3.2.5.3. Toplam antioksidan kapasitenin belirlenmesi Mo(VI)’nın Mo(V)’e indirgenmesi ve asidik ortamda yeşil renkli fosfat/Mo(V) kompleksinin oluşumu metodun esasını oluşturmaktadır. 500 mg/L askorbik asit standart stok çözeltisi hazırlanarak 5 farklı konsantrasyona seyreltilmiştir. Sonra 28 mM Na2HPO4.12H2O çözeltisi, 0.6 M H2SO4 çözeltisi, 4 mM Amonyum molibdat çözeltileri de hazırlanıp bunların 25’er mL’leri karıştırılarak reaktif çözeltisi olarak kullanılmıştır. Ekstrelerden 0.3 ml bir tüpe alınıp üzerlerine reaktif çözeltisinden 3 ml eklenmiştir. Tüpler iyice karıştırılarak 95°C’de 90 dakika bekletilerek çözeltilerin absorbansı 695 nm’de ölçülmüştür. Tüm bu işlemler standart antioksidan olarak kullanılan askorbik asit için de yapılmıştır. Antioksidan aktivite askorbik asit eşdeğeri (mg AE/g) olarak hesaplanmıştır (Prieto vd., 1999). 3.2.6. HPLC İle Şeker Miktarı Tayini Öğütülen tohumlarından 2,5 g erlenlere alınarak üzerine 90 ml saf su eklenerek, 60°C’de su banyosunda 15–20 dk bekletilmiştir. Bekleme süresinin sonunda numunelerin üzerine 0,5 ml carez çözeltileri eklenmiş ve süzülmüştür (Fotoğraf 3.12). Süzüntü 0,45 µm’lik mikro filtreden geçirilerek HPLC cihazında izokratik metot ile şeker analizi yapılmıştır (Eser ve Dinçel, 2018). 30 Tablo 3.2. HPLC cihazı izokratik metot koşulları Ekipman : Shimadzu LC20A Prominence Degazör : DGU-20 A 5R Prominence Pompa : LC-20 AT Prominence Kontrol Ünitesi : CBM-20A Prominence Dedektör : RID Otomatik Örnek Enjeksiyon Ünitesi : SIL-20AC HT Kolon Fırını : CTO-10AS VP Kolon : NH2 Kolon, 5um 4,6x250mm Akış Hızı : 1,3 mL/dk Mobil Faz : ACN:ddH2O, 80:20 Analiz Süresi : 20 dk Fotoğraf 3.14. Şeker analizi için yapılan karezler 31 3.2.7. Enzimatik Nişasta Tayini Öğütülmüş tohumlarından 1’er gram ve buğday unundan 0,1 gram balonlara konularak üzerlerine 50 ml 5N derişimli NaOH eklenmiştir. Hazırlanan çözeltiler (Fotoğraf 3.14) 60°C’de, 90 rpm çalkalama hızına ayarlanan su banyosunda 30 dk çalkalanmıştır. Fotoğraf 3.15. İşlem görmüş numuneler Su banyosundan çıkartılan balonların üzerine damla damla %96’lık glasial asetik asit damlatılarak pH derecesi 4.7’ye (4.6-4.8 arasında) ayarlanmıştır (Fotoğraf 3.15.). Fotoğraf 3.16. Numunelerde pH ayarlanması 32 Nişastayı glikoza parçalamak amacı ile her bir numuneye önceden hazırlanan 1’er ml amiloglikozidaz çözeltisi eklenmiştir. Balonlar tekrardan 60°C’deki su banyosuna alınarak 90 rpm hızında 30 dk çalkalanmıştır (Fotoğraf 3.17). Çalkalama sonucunda soğutulduktan sonra balonlardaki bulunan numuneler distile su ile 250 ml’ye tamamlanmıştır. Son olarak balonlardaki numuneler filtreden süzülerek cam tüplere alınmıştır. Fotoğraf 3.17. Numunelerin su banyosunda çalkalanma işlemi Tüplerdeki numuneler kuvars küvetlere aktarılarak her birinin üzerlerine önceden hazırlanmış olan 1 ml Trietanolamin tampon çözeltisi eklenmiştir. Üzerine distile suda seyreltilmiş olan nikotinamid adenin dinükleotit fosfat (NaDP) çözeltisinden 0,1 ml, önceden hazırlanmış olan adenozin trifosfat (ATP) çözeltisinden 0,1 ml ve yine önceden hazırlanmış HK/G6P-DH süspansiyonundan 0,02 ml eklenmiştir. Küvetler teker teker spektrometreye yerleştirilerek 340 nm’de 3’er tekrarlı okumaları 33 yapılmıştır. Okumalar sonucunda tohumlarda bulunan nişasta yüzdeleri denklem 3. 5’de yerine konularak hesaplanmıştır. Nişasta Glikoz Dönüşüm Faktörü: 0,9 Glikoz faktörü: 0,921 ∆E: Kullanılan reaktifin absorbans okuması – Numunenin absorbans okuması 3.3. İstatistiki Analizler Tezde kullanılan istatistik analizleri IBM SPSS istatistik 23.0 programı kullanılarak Aritmetik ortalama, standart sapma, maksimum ve minimum gibi basit istatistiki parametreler yapılmıştır. Bu parametrelerin normal dağılım gösterdikten sonra %95 güven düzeyi ile homojen gruplar arasında anlamlı bir farklılık olup olmadığını gözlemlemek amacıyla One-Way, Anova parametrik testi uygulanmış ve farklılık gözlenen grupların (P ≤ 0,05) ayrımı için Duncan testi yapılmıştır. Duncan testi sonucunda birbirinden anlamlı farklılık göstermeyen sonuçlar alfabetik sıralanarak aynı harf ile farklılık gösterenler farklı harf ile gösterilmiştir. % Toplam Nişasta (g/100) = (100 x (0,9)).(0,921 x ∆E) Tohum Ağırlığı x Dilüsyon Faktörü (4) X 100 (3.5) 34 4. BULGULAR 4.1. Nem Oranı ve Toplam Kuru Madde Miktarları Farklı doğu kayını popülasyonlarının tohumlarına ait toplam nem tayini miktarları, varyans analizi sonucu ile çoklu test sonuçları tablo 4.1.’de verilmiştir. Tablo 4.1. Tohumlarında bulunan nem yüzdeleri Populasyon Nem (%) F P Kuru Madde (%) F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 14,80 ± 0,25 b 420,97 0,00*** 85,20 ± 1,14 c 10,92 0,00*** Sinop – Türkeli 09,20 ± 0,05 e 90,80 ± 0,81 a Kastamonu – Bozkurt 11,45 ± 0,05 d 88,55 ± 0,54 ab Kastamonu – İnebolu 11,61 ± 0,06 d 88,38 ± 0,58 b Sinop – Ayancık 16,33 ± 0,02 a 83,67 ± 0,70 c Kastamonu – Cide 12,10 ± 0,14 c 87,90 ± 0,70 b Nem ve kuru madde yüzdeleri için ortalama ve standart hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0) Varyans analizi sonuçlarına göre; toplam nem yüzdesi üzerine popülasyon farklılığı istatistiki anlamda önemli farklılık oluşturmuştur. Uygulanan Duncan testi sonuçlarına göre; Sinop-Ayancık popülasyonu en yüksek nem oranına sahipken, Sinop-Türkeli popülasyonuna ait tohumlarda nem düzeyi en düşük olarak tespit edilmiştir. Toplam nem yüzdelerinin orijinlere göre dağılımı Grafik 4.1’de ve toplam kuru maddeleri Grafik 4.2’de verilmiştir. 35 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu - Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop - Ayancık Kastamonu - Cide 85,2 90,8 88,55 88,38 83,67 87,9 Toplam Kuru Madde (%) Grafik 4.1. Tohumlarda bulunan toplam kuru madde miktarları 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu - Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop - Ayancık Kastamonu - Cide 14,8 9,2 11,45 11,62 16,33 12,1 Nem (%) Grafik 4.2. Tohumlarda bulunan nem miktarları 4.2. Toplam Kül ve Mineral Madde Miktarları Tohumlarda yapılan kuru bazda toplam mineral madde (kül) tayinindeki tespitler, Tablo 4.2’de verilmiştir. XRF cihazında yapılan mineral analizi sonucunda elde edilen veriler ışığında ise 27 tane element tespit edilmiş olup, bunların içinde yaklaşık 15 tanesinin makro element olduğu görülmüştür (Tablo 4.3.). 36 Tablo 4. 2. Tohumlarda toplam mineral madde oranı (%) Populasyon % Kül F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 4,76 ± 0,118a 3,21 0,02* Sinop – Türkeli 4,37 ± 0,10bc Kastamonu – Bozkurt 4,50 ± 0,057abc Kastamonu – İnebolu 4,46 ± 0,084abc Sinop – Ayancık 4,13 ± 0,234c Kastamonu – Cide 4,64 ± 0,317ab Kül yüzdeleri için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0) Toplam kül yüzdeleri üzerine popülasyon farklılığının etkisinin irdelendiği varyans analizi sonucunda; populasyonlar arasında anlamlı bir farklılık gözlenmiş ve Duncan testi uygulanmıştır. Duncan testi sonuçlarına göre; en yüksek kül oranı Sinop, Kastamonu – Cide, Kastamonu – Bozkurt ve Kastamonu – İnebolu popülasyonlarında, en düşük kül oranı ise Sinop – Türkeli popülasyonunda tespit edilmiştir. Toplam kül yüzdelerinin popülasyonlara göre dağılımı Grafik 4.3’de verilmiştir. 37 3,80 4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu - Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop - Ayancık Kastamonu - Cide 4,76 4,37 4,50 4,46 4,13 4,64 Toplam Kül (%) Grafik 4.3. Tohumlara ait kül miktarlarında bulunan toplam mineral madde miktarları Farklı popülasyonlara ait tohumlardan elde edilen küller XRF cihazında elementel analize tabii tutulmuş ve elde edilen sonuçlar tohumdaki miktarlarına dönüştürülerek (Eşitlik 6) tohumdaki mineral miktarları Tablo 4.3’de verilmiştir. Her bir elemente ait ortalama ve standart hata gibi basit istatistikler verilmiştir. Uygulanan varyans analizi sonuçlarına göre; popülasyon farklılığı Mg, Al, P, S, K, Ca, Mn ve Ba elementleri üzerinde istatistiki anlamda önemli farklılığa sebebiyet verirken, Si, Cl, Fe, Cu, Zn, Rb ve Sr element miktarları üzerinde ise popülasyon farklılığının istatistiki anlamda etkisi görülmemiştir (Tablo 4.3.). Duncan testi sonuçlarına göre; en yüksek Ca ve Mn Sinop popülasyonunda; Mg elementi Sinop ve Sinop-Türkeli popülasyonlarında; K elementi Kastamonu-İnebolu popülasyonunda; S elementi ise Sinop, Kastamonu-İnebolu ve Kastamonu Cide popülasyonlarında görülürken, Al elementi Kastamonu-Bozkurt; P elementi Sinop ve Ba elementi Sinop-Ayancık popülasyonlarında en düşük miktarda saptanmıştır. Populasyonlara göre element miktarlarının dağılımları Grafik 4.4’de, 4.5’de, 4.6’de, 4.7’de, 4.8’de ve 4.9’de verilmiştir. 38 Tablo 4.3. Doğu kayın tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler (g/100g) Element Sinop Sinop – Türkeli Kastamonu- Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop – Ayancık Kastamonu – Cide F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) K 1,079 ± 0,005d 1,004 ± 0,002e 1,253 ± 0,009b 1,307 ± 0,005a 0,953 ± 0,004f 1,129 ± 0,009c 507,963 0,000*** Ca 0,709 ± 0,006a 0,532 ± 0,008d 0,573 ± 0,006c 0,523 ±0,003d 0,472 ± 0,006e 0,658 ± 0,015b 224,389 0,000*** Mg 0,659 ± 0,005a 0,656 ± 0,011a 0,507 ± 0,002d 0,487 ± 0,003e 0,622 ± 0,004b 0,604 ± 0,001c 179,073 0,000*** P 0,455 ± 0,009c 0,500 ± 0,018a 0,490 ± 0,0012ab 0,480 ± 0,0055abc 0,478 ± 0,0034abc 0,467 ± 0,0031bc 3,019 0,030** Mn 0,155 ± 0,008a 0,064 ± 0,007d 0,091 ± 0,004c 0,057 ± 0,0003d 0,057 ± 0,004d 0,122 ± 0,004b 49,285 0,000*** S 0,083 ± 0,004ab 0,068 ± 0,006b 0,076 ± 0,005b 0,095 ± 0,002a 0,076 ± 0,0076b 0,082 ± 0,002ab 3,927 0,010** Cl 0,019 ± 0,004 0,015 ± 0,003 0,012 ± 0,002 0,013 ± 0,002 0,014 ± 0,002 0,013 ± 0,002 1,15 0,362ns Si 0,011 ± 0,001 0,012 ± 0,0015 0,009 ± 0,001 0,012 ± 0,0015 0,012 ± 0,0013 0,012 ± 0,0012 1,2 0,339ns Ba 0,004 ± 0,0007ab 0,003 ± 0,0009ab 0,004 ± 0,0007a 0,004 ± 0,0005a 0,002 ± 0,0002b 0,003 ± 0,0003ab 2,044 0,10* Fe 0,004 ± 0,0009 0,003 ± 0,0009 0,004 ± 0,0010 0,004 ± 0,0009 0,003 ± 0,0007 0,005 ± 0,0001 0,625 0,683ns Zn 0,003 ± 0,0005 0,002 ± 0,0006 0,003 ± 0,0007 0,003 ± 0,0009 0,002 ± 0,0004 0,003 ± 0,0006 0,339 0,884ns Al 0,002 ± 0,0005ab 0,004 ± 0,0007a 0,001 ± 0,0002b 0,003 ± 0,0005ab 0,004 ± 0,0007a 0,003 ± 0,0005ab 2,962 0,032** Cu 0,002 ± 0,0007 0,001 ±0,0002 0,002 ± 0,0009 0,002 ± 0,0003 0,001 ± 0,0002 0,002 ±0,0002 0,81 0,554ns Rb 0,002 ± 0,0008 0,002 ±0,0008 0,001 ± 0,0002 0,001 ± 0,0004 0,001 ± 0,0002 0,002 ± 0,0004 1,1 0,386ns Sr 0,002 ± 0,0005 0,002 ± 0,0008 0,001 ± 0,199 0,001 ± 0,0002 0,002 ± 0,0002 0,002 ± 0,0006 0,993 0,443ns Elemenler için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0), ns (non-significant) 39 Grafik 4. 4. Sinop tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler Grafik 4. 5. Sinop-Türkeli tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler 40 Grafik 4. 6. Kastamonu – Bozkurt tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler Grafik 4. 7. Kastamonu – İnebolu tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler 41 Grafik 4. 8. Sinop – Ayancık tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler Grafik 4. 9. Kastamonu – Cide tohumlarında bulunan makro ve mikro elementler 4.3. Sabit Yağ ve Sabit Yağ Asidi Oranı Tohumların içerdiği sabit yağlar Soxhelet ekstraksiyon cihazı ile çıkartılmış olup, GC-MS analizi ile belirlenen tohumdaki yağ asidi bileşimleri ve miktarları Tablo 4.4’de verilmiştir. 42 Tablo 4.4. Tohumlarda bulunan sabit yağ yüzdeleri Toplam yağ yüzdeleri için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0), ns (non significant) Kuru bazda toplam sabit yağ yüzdeleri değişkeni için yapılan varyans analizi sonucunda, populasyonlar arasında anlamlı bir farklılık gözlenmemiştir. Toplam sabit yağ yüzdelerinin orijinlere göre dağılımı Grafik 4.9’da verilmiştir. Grafik 4. 10. Tohumlarda toplam sabit yağ asidi yüzdeleri Populasyon % Toplam Yağ F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 44,89 ± 0,08 0,61 0,69ns Sinop – Türkeli 47,51 ± 0,09 Kastamonu – Bozkurt 43,50 ± 0,07 Kastamonu – İnebolu 42,66 ± 0,05 Sinop – Ayancık 45,06 ± 0,05 Kastamonu – Cide 47,06 ± 0,08 43 Tohumlardaki yağ asidi bileşimlerine bakıldığında en yüksek çıkan yağ asitleri 9,12- Okta dekadienoik asit (C18:2) ile 9-Okta dekenoik asit (C18:1) oldukları görülmüştür (Tablo 4.5) 44 Tablo 4. 5. Tohumların içerdiği yağ asitleri % Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu - Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop - Ayancık Kastamonu - Cide Ortalama % 9-Hexadekenoik asit (C16:1) TE 0,15 0,18 0,19 0,12 0,14 0,16 Hexadekanoik asit (C16:0) 4,36 7,26 8,29 8,31 5,71 6,70 6,77 Heptadekanoik asit C17:0) TE 0,03 0,04 0,04 TE TE 0,04 9,12-Oktadekadienoik asit (C18:2) 33,26 34,20 34,14 33,58 32,03 33,35 33,43 9-Oktadekenoik asit (C18:1) 47,45 39,31 38,47 40,36 45,03 42,24 42,14 9,12,15-Oktadekatrienoik asit (18:3) TE 0,09 0,06 0,06 TE 0,05 0,07 cis-11,14-Eikosadienoik asit (C20:2) 8,59 0,24 0,24 0,22 0,31 0,23 1,64 11-Eikosenoik asit (C20:1) TE 10,71 10,66 9,94 8,43 9,87 9,92 Eikosanoik asit (C20:0) TE 0,69 0,67 0,63 0,49 0,62 0,62 13-Dokosenoik asit (C22:1) 1,86 2,14 2,00 1,65 1,66 1,97 1,88 Tetradekanoik asit (C14:0) TE TE 0,07 0,07 0,06 0,07 0,07 cis-10-Heptadekenoik asit (C17:1) TE TE 0,03 0,02 TE TE 0,03 Diğer Maddeler 4,48 5,18 5,15 4,93 6,16 4,76 5,11 Toplam 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 TE: Tespit edilmedi. 45 4.4. Protein Miktarı Tohumların içerdiği protein miktarları oranı Kjeldahl cihazı ile belirlenmiştir. Tespit edilen protein miktarlarının oranları populasyonlara göre değişimi Tablo 4.6’da verilmiştir. Tablo 4. 6. Tohumlarda protein yüzdeleri Protein yüzdeleri için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0) Protein düzeyi üzerinde popülasyon farklılığının istatistiki olarak önemli farklılık oluşturduğu varyans analizi ile ortaya konmuştur. Duncan testi sonuçlarına göre; Sinop-Ayancık popülasyonunda en yüksek protein düzeyi tespit edilirken, Sinop- Türkeli popülasyonunda en düşük protein düzeyi saptanmıştır. Protein yüzdelerinin orijinlere göre dağılımı Grafik 4.10’da verilmiştir. Populasyon % Protein Miktarı F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 21,53 ± 0,02c 544,06 0,00*** Sinop – Türkeli 18,84 ± 0,03f Kastamonu – Bozkurt 20,46 ± 0,05e Kastamonu – İnebolu 20,79 ± 0,05d Sinop – Ayancık 20,71 ± 0,02a Kastamonu – Cide 21,24 ± 0,05b 46 Grafik 4.11. Tohumlardaki protein miktarı düzeyleri 4.5. Toplam Antioksidan Kapasitesi Tohumlardaki kuru bazda flavanoid madde miktarları popülasyonlara göre farklılığının istatistiki olarak önemli farklılık oluşturmadığı varyans analizi ile ortaya konmuş ve elde edilen veriler Tablo 4.7 ile Grafik 4.11’de verilmiştir. En yüksek antioksidan flavanoid madde miktarı Sinop – Ayancık popülasyonunda, en düşük flavanoid madde miktarı Kastamonu – Cide popülasyonunda olduğu tespit edilmiştir. Tablo 4.7. Tohumlarda bulunan flavanoid madde miktarları Populasyon QE/g F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 0,58 ± 0,02 2,28 0,11ns Sinop - Türkeli 0,57 ± 0,05 Kastamonu - Bozkurt 0,55 ± 0,02 Kastamonu - İnebolu 0,53 ± 0,14 Sinop - Ayancık 0,59 ± 0,02 Kastamonu - Cide 0,50 ± 0,08 17,50 18,00 18,50 19,00 19,50 20,00 20,50 21,00 21,50 22,00 Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu - Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop - Ayancık Kastamonu - Cide 21,53 18,84 20,46 20,79 20,71 21,24 Protein (%) 47 Flavanoid madde miktarları için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0), ns (non-significant) 0,44 0,46 0,48 0,5 0,52 0,54 0,56 0,58 0,6 Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu - Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop - Ayancık Kastamonu - Cide 0,58 0,57 0,55 0,53 0,59 0,5 Toplam Flavanoid Madde (%) Grafik 4.12. Tohumlarda bulunan flavanoid madde miktarları Tohumlardaki kuru bazda fenolik bileşik madde miktarları popülasyonlara göre farklılığının istatistiki olarak önemli farklılık oluşturmadığı varyans analizi ile ortaya konmuş ve elde edilen veriler Tablo 4.8 ile Grafik 4.12’de verilmiştir. En yüksek antioksidan fenolik bileşik madde miktarı Kastamonu – Bozkurt popülasyonunda, en düşük fenolik bileşik madde miktarı Kastamonu – Cide popülasyonunda olduğu tespit edilmiştir. Tablo 4.8. Tohumlarda bulunan fenolik bileşik madde miktarları Populasyon GAE/g F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 2,02 ± 0,14 0,76 0,60ns Sinop - Türkeli 2,27 ± 0,25 Kastamonu - Bozkurt 2,49 ± 0,13 Kastamonu - İnebolu 1,96 ± 0,21 Sinop - Ayancık 2,40 ± 0,14 Kastamonu - Cide 1,52 ± 0,30 48 Fenolik bileşik madde miktarları için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0), ns (non-significant) Grafik 4.13. Tohumlardaki toplam fenolik bileşik madde miktarı Tohumlardaki toplam antioksidan kapasite miktarları üzerinde popülasyon farklılığının istatistiki olarak önemli farklılık oluşturduğu varyans analizi ile ortaya konmuştur. Duncan testi sonuçlarına göre; Sinop – Türkeli popülasyonunda en yüksek protein düzeyi tespit edilirken Kastamonu – Cide popülasyonunda en düşük toplam antioksidan kapasite miktarları saptanmıştır. Toplam antioksidan kapasite miktarları yüzdelerinin orijinlere göre dağılımı Tablo 4.9 ve Grafik 4.13’da verilmiştir. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu - Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop - Ayancık Kastamonu - Cide 2,02 2,27 2,49 1,96 2,4 1,52 Toplam Fenolik Bileşik (%) 49 Tablo 4.9. Tohumları toplam antioksidan kapasite miktarları Populasyon AE/g (KB) F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 2.00 ± 0,57 bc 3,48 0,04* Sinop - Türkeli 2,95 ± 0,08 a Kastamonu - Bozkurt 2,75 ± 0,02 ab Kastamonu - İnebolu 2,46 ± 0,03 abc Sinop - Ayancık 2,36 ± 0,02 abc Kastamonu - Cide 1,76 ± 0,02 c Antioksidan madde miktarları için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0), ns (non-significant) Grafik 4.14. Tohumların antioksidan kapasiteleri 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu - Bozkurt Kastamonu - İnebolu Sinop - Ayancık Kastamonu - Cide 2 2,95 2,75 2,46 2,36 1,76 Toplam Antioksidan Kapasitesi (%) 50 4.6. Tohumlarda Şeker Miktarı HP-LC cihazı ile her bir popülasyona ait tohumların toplam şeker miktarları ve farklı şeker grupları tayin edilmiştir. Elde edilen toplam şeker miktarları ve toplam şeker miktarları üzerine uygulanan varyans analiz sonuçları tablo 4.10’da verilmiştir. Farklı şeker gruplarına ait değerler Tablo 4.11 ve Grafik 4.15’de verilmiştir. Tablo 4.10. Tohumlarda bulunan toplam şeker miktarı (%) Populasyon Toplam Şeker (mg) F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 1,33 ± 0,11 b 10,88 0,00*** Sinop – Türkeli 5,04 ± 0,08 a Kastamonu – Bozkurt 4,36 ± 0,49 a Kastamonu – İnebolu 4,69 ± 0,36 a Sinop – Ayancık 3,98 ± 0,30 a Kastamonu – Cide 3,76 ± 0,48 a Toplam şeker miktarları için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0), ns (non-significant) Toplam kuru bazda şeker miktarları üzerine yapılan varyans analizi sonucunda; populasyonlar arasında anlamlı bir farklılık gözlenmiş ve Duncan Testi uygulanmıştır. Duncan Testi sonuçlarına göre; Sinop-Türkeli, Kastamonu-Bozkurt ve Kastamonu-İnebolu popülasyonları en yüksek şeker miktarına, Sinop popülasyonu ise en düşük toplam şeker miktarına sahip olduğu saptanmıştır. Toplam şeker miktarlarının populasyonlara göre dağılımı Grafik 4.14’de verilmiştir. 51 Tablo 4.11. Tohumlarında bulunan şeker miktarları Şeker miktarları için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0), ns (non-significant) Grafik 4.15. Tohumlardaki fruktoz, glikoz, sakkaroz miktarları Populasyon Fruktoz (mg) F P Glikoz (mg) F P Sakkaroz (mg) F P Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Ortalama ve Standart Hata (X ± SX) Sinop 0,345 ± 0,14 0,56 0,74ns 0,343 ± 0,08 2,97 0,06ns 0,488 ± 0,86 0,00 1,0ns Sinop- Türkeli 0,702 ± 0,13 0,478 ± 0,07 3,040 ± 0,41 Kastamonu- Bozkurt 0,240 ± 0,14 0,620 ± 0,06 3,099 ± 0,85 Kastamonu- İnebolu 0,429 ± 0,13 0,598 ± 0,08 3,094 ± 0,87 Sinop- yancık 0,543 ± 0,15 0,862 ± 0,07 1,986 ± 0,42 Kastamonu- Cide 0,873 ± 0,1 0,718 ± 0,06 1,736 ± 0,42 52 4.7. Nişasta Miktarı Populasyonlara ait kuru bazda toplam nişasta miktarları tayin edilerek, ortalama, standart hata ve varyans analizler sonuçları Tablo 4.12’de verilmiştir. Tablo 4.12. Tohumlarda nişasta miktarları Populasyon Toplam Nişasta F P Sinop 0,41 ± 0,09 ab 6,64 0,00*** Sinop – Türkeli 0,73 ± 0,03 a Kastamonu – Bozkurt 0,71 ± 0,05 a Kastamonu – İnebolu 0,58 ± 0,04 ab Sinop – Ayancık 0,37 ± 0,06 b Kastamonu – Cide 0,68 ± 0,09 b Nişasta miktarları için ortalama ve std. hata değerleri ile birlikte verilen harflendirmeler (a, b, c) örnekler arasındaki önem düzeyini ifade etmektedir. * (0,05>P>0,01), ** (0,01>P>0), *** (P=0), ns (non-significant) Varyans analizi sonuçlarına göre; Toplam nişasta miktarları üzerine populasyon faktörü önemli düzeyde farklılığa sebebiyet vermiştir. Duncan Testi sonuçlarına göre Sinop-Türkeli, Kastamonu-Bozkurt, Kastamonu-İnebolu ve Kastamonu-Cide popülasyonları Sinop ve Sinop-Ayancık popülasyonlarına göre daha yüksek nişasta miktarına sahip olduğu tespit edilmiştir. Toplam nişasta miktarlarının populasyonlara göre değişimi Grafik 4.16’da verilmiştir. 53 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 Sinop Sinop - Türkeli Kastamonu- Bozkurt Kastamonu- İnebolu Sinop- Ayancık Kastamonu- Cide 0,49 0,80 0,80 0,66 0,45 0,78 Nişasta (%) Grafik 4.16. Tohumlardaki nişasta miktarları 54 5. SONUÇ VE TARTIŞMA Orman ekosisteminin önemli bir parçası olan ağaçlar ve tohumları, bütün dünyada gün geçtikçe organik beslenmenin önemli ögeleri arasında yer almaya başlamıştır. Günümüzde beslenmenin büyük bir kısmı doğrudan veya dolaylı olarak tohum kaynaklı ürünlerden oluşmaktadır. Tohumlar aynı zamanda ormanda yaşayan yaban hayatının temel besin kaynaklarını oluşturmaktadırlar. Bu çalışmada doğu kayını tohumlarının kimyasal özelliklerini ortaya koymak suretiyle temel ve mukayeseli teorik ve pratik somut hususlar ortaya konulmaya çalışılmıştır. Ayrıca, bu çalışmanın gelecekte yapılabilecek çalışmalara referans olması ve literatüre katkı sağlaması amaçlanmıştır. Tohumlarda etüv kullanılarak yapılan rutubet ve kuru madde tayinleri ışığında en yüksek rutubet içeriği; Sinop-Ayancık tohumlarında %16,33 bulunmuştur. En düşük rutubet içeriği ise %9,2 ile Sinop-Türkeli tohumlarında olduğu belirlenmiştir. Yılmaz (2008) ise çalışmasında; Doğu kayını tohumlarının % 5.93 nem ihtiva ettiği ve yine bu çalışmada Haller (1932)’e atfen Avrupa kayını (Fagus sylvatica Lipsky.) tohumlarındaki nem miktarının %9,09 olarak bulunduğu belirtilmiştir. Dolayısıyla bu çalışmada tespit edilen nem değerlerinin Yılmaz (2008)’in doğu kayını çalışmasındaki değerlerden yüksek, Haller (1932)’in Avrupa kayını üzerinde yürüttüğü çalışma değerleriyle hem örtüşen ve hem de daha yüksek değerler elde edilmiştir. Alsuhaibani ve Al Kuraieef1 (2018) cevizler üzerinde yürüttükleri çalışmada; bulunan nem miktarının %5,08 olduğunu belirtmişlerdir. Ayrıca, Küçüköner ve Yurt (2003)’un antep fıstıklarıyla yapmış oldukları çalışmada tohumların nem miktarını %3,29 olarak tespit etmişlerdir. Yılmaz ve Özel doğu kayını tohumları üzerinde yapmış oldukları çalışmada; tohum nemliliklerinin canlılığın korunabilmesi için optimal %6 - %8 aralığında olması gerektiğini belirtmişlerdir. Bu çalışmada minimum rutubet miktarının %9,09 olması ve istenilen değer aralıklarından daha 55 fazla nem ihtiva etmesinin temel sebebi popülasyon farklılığı ve muhtemel tohum toplama zamanları arasındaki farklılığa dayandırılabilir. Tohumlarda bulunan toplam mineral madde tayinlerinde kuru ağırlık üzerinden ise en yüksek mineral madde içeriği Sinop tohumlarında %4,76 oranında olduğu belirlenmiştir. En düşük mineral madde miktarları Sinop – Ayancık tohumlarında % 4,14 oranında olduğu belirlenmiştir. XRF cihazı ile yapılan analizlerin sonucundaki bulgulara göre tohumlarda 49 farklı element tespit edilmiş, toplam mineral madde oranın % 4,14 ile % 4,76 arasında değiştiği, bu minerallerin arasında yüksek miktarlarda bulunanların ise sırasıyla; K, Mg, Ca, P, Mn ve S olduğu tespit edilmiştir. Popülasyon farklılığı Mg, Al, P, S, K, Ca, Mn ve Ba elementleri üzerinde istatistiki anlamda önemli farklılığa sebebiyet verirken, Si, Cl, Fe, Cu, Zn, Rb ve Sr element miktarları üzerinde ise popülasyon farklılığının istatistiki anlamda etkisi görülmemiştir. Tohumlarda bulunan en yüksek mineral madde; K olup, 1,30 ppm ile Kastamonu-İnebolu’da, en düşük K minerali ise Sinop-Ayancık popülasyonu tohumlarında tespit edilmiştir. Wang vd. (2019) yabani badem tohumlarında yaptıkları analizlerde; tohumlarda %2,5 toplam mineral madde olduğunu ve bu maddelerin büyük çoğunluğunu P, Se, Cu, Zn, Mg, Fe, Mn, K, Na ve Ca minerallerinin oluşturduğunu tespit etmiştir. Küçüköner ve Yurt (2003) Antep fıstığının tohumlarında; %2,59 mineral madde olduğunu, ayrıca, bu mineral maddelerin K, Mg, Na ve Cu mineralleri olduğunu ve bunların içerisinde en fazla potasyum mineralinin bulunduğunu belirtmişlerdir. Çağlar vd. (2017) Antep fıstıkları üzerine yaptığı bir diğer çalışmada ise Ca, Fe, Mg, P, K, Na, Zn, Cu, Mn ve Se minerallerini tespit etmiştir. Bu minerallerin insan sağlığı açısından oldukça önemli etkileri vardır. Potasyum mineralinin görevi vücutta asit-baz dengesini korurken vücut su dengesini ayarlayarak kasların düzgün işlemesinde rol oynarlar. Ayrıca sinir iletim sistemi, dolaşım sistemi gibi birçok hayati olaylarda görev almaktadırlar. Vücudun günlük K ihtiyacı 2-6 g/gün arasında olurken ortalama 3,5 g/gün’dür (Gürdöl & Ademoğlu, 56 2010). Bulduğumuz veriler sonucunda 100 gram doğu kayını tohumu yendiğinde günlük K gereksiniminin %32 sini karşıladığı görülmektedir. İskelet sistemi için en önemli minerallerden birisi de kalsiyumdur. Kalsiyum döngüsel olarak kemiklerden uzaklaştırılır ve kemiklere tekrar geri dönmektedir. Bu yaşamsal döngü doğumdan olgunluğa, 35 yaşına kadar devam etmektedir (Tayfur, 1991). Kalsiyumun günlük vücuttaki gereksinimi çocukluk döneminde (9-18 yaş) 1300 mg/gün, yetişkinlerde (19-50 yaş) 1000 mg/gün, yaşlılarda (51 yaş ve üstü) 1200 mg/gün olarak tespit edilmiştir (Mahan vd., 2012). Kayın tohumlarında 100 g yendiğinde günlük kalsiyum ihtiyacının çocukluk döneminde %44, yetişkinlerde yaklaşık %58’i, yaşlılarda %48’i karşılanmaktadır. Dişler ile kemiklerin oluşumunda görev alan magnezyum,- kas ve sinir sisteminde de oldukça etkili olmaktadır. Eksikliği ise şeker hastalığı (diyabet), kalp hastalığı ve depresyon gibi hastalıklara sebep olmaktadır (Bayraktar, 1990). Magnezyumun günlük alınması gereken kullanımı kadınlarda 310 mg/gün, erkeklerde 400 mg/gün olduğu belirlenmiştir (Evrensel, 2017). Günlük magnezyum minerali ihtiyacı için 100 g kayın tohumu kadınlarda %190 oranında yani yaklaşık iki katı kadarına karşılık gelirken erkeklerde %147 oranında karşılandığı tespit edilmiştir. Fosfor tıpkı kalsiyum gibi kemik ve dişlerde rol oynayarak vücutta birçok fizyolojik olayların gerçekleşmesini sağlayarak insan sağlığı için yararlı olmaktadır. Günlük alınması gereken fosfor ihtiyacı çocuklarda 800 mg/gün, gençlerde 1200 mg/gün ve yaşlılarda 800 mg/gün olduğu tespit edilmiştir (Samur, 2008). 100 g kayın tohumu yendiğinde günlük fosfor ihtiyacının yetişkin ve yaşlılarda yaklaşık %60’ına, gençlerde %40’ına tekabül ettiği belirlenmiştir. Vücutta bazı enzimlerin yapısında bulunan manganın günlük alım miktarı 2,5 – 5 mg/gün olduğu belirtilmiştir (Petterson vd., 1984). 100 g kayın tohumu yendiğinde günlük mangan alımının kat kat fazlası karşılandığı tespit edilmiştir. Klor mineralinin vücuttaki görevi vücuttaki su dengesini düzenlerken asit-baz dengesini yapmaktadır. Günlük vücudun ihtiyacı olan klor miktarı 1,7-5,1 g/gün 57 arasında olduğu bilinmektedir (Demirci, 2016). 100 g doğu kayını günlük klor ihtiyacının % 210’unu karşılamaktadır. Kanda kırmızı rengi oluşturan hemoglobinin en önemli maddesi olan demir minerali insan sağlığı için büyük öneme sahiptir (Şahin ve Akbaş, 2001). Demir kullanımının günlük gereksinim miktarı kadınlarda 15 – 18 mg/gün, erkeklerde 10 mg/gün olduğu önerilmektedir (Samur, 2008). Vücudun ihtiyacı olan günlük demir mineralinin 100 g doğu kayını tohumu yendiğinde kadınlarda %23’ünü, erkelerde %38’ini karşıladığı tespit edilmiştir. Vücutta hastalıklara direnç kazanmada, açık yaraların iyileşmesinin süresinde ve fiziksel büyüme gibi fonksiyonlarda çinko insanlar için önemli minerallerdendir. Çinko için günlük alınması gereken miktarı kadınlarda 12 mg/gün, erkeklerde 15 mg/gün, çocuklarda 10 mg/gün olarak belirtilmektedir (Erden ve Tanyeri, 2004). 100 g kayın tohumu yendiğinde vücudun çinko ihtiyacının kadınlarda %22’sini, erkeklerde ise %17’sini karşılamaktadır. Bakır vücutta bazı enzim ve proteinlerin yapısında bulunarak bazı tepkimelere girmektedir. İskelet bağlarında, vasküler ve kardiyak yapılarda etkili olmaktadır (Onat vd., 2006). Günlük alınması gereken en yüksek alım miktarı 0.5 mg/kg vücut ağırlığı (60 kg bir kişi için günde 30 mg/gün) olduğu tespit edilmiştir (DSÖ, 1982). 100 g kayın tohumu yetişkinlerde bakır ihtiyacının yaklaşık %70’ini karşılayabilmektedir. Tohumlarda minerallerin yanı sıra insan sağlığı için önemli olan antiosidan bileşikleri içerisindeki toplam fenolik içeriği kuru bazda en yüksek ve en düşük sırasıyla; Kastamonu-Bozkurt popülasyonunda 2,49 mg GAE/g, Kastamonu-Cide 1,52 mg GAE/g bulunmuştur. Tohumlarda kuru bazda bulunan toplam flavanoid madde en yüksek Sinop-Ayancık popülasyonunda (0,59 mg QE/g) ve en düşük Kastamonu-Cide popülasyonunda (0,50 mg QE/g ) bulunmuştur. 58 Tohumlarda kuru bazda bulunan en yüksek ve en düşük toplam antioksidan içerikleri sırasıyla; Sinop-Turkeli popülasyonunda 2,95 mg AE/g, Kastamonu-Cide popülasyonunda 1,76 mg AE/g bulunmuştur. Bu sonuçlar yüksek fenolik madde içerikli tohumların diğerlerine göre daha fazla çevresel strese maruz kalmış olabileceğini ortaya koymaktadır. Elde edilen sonuçlar literatürdeki diğer yağlı tohumlarla Tablo 5.1’de karşılaştırılmıştır. Tablo 5.2 incelendiğinde doğu kayını tohumlarının toplam fenolik bileşik içeriği pikan cevizi ve cevizden belirgin bir şekilde daha az iken, Himalaya fıstık çamı ve antep fıstığında daha fazla olduğu ayrıca badem, brezilya fındığı ve kaju ile de benzerlik gösterdiği bulunmuştur. Tablo 5.1. Tohumların fenolik madde kıyaslamaları Tohumlar Toplam Fenolik Bileşikleri Kaynak Birezilya Fındığı (Bertholletia excelsa L.) 2.6 mg GAE/g YB John ve Shahidi, 2010. Himalaya Fıstık Çamı (Pinus gerardiana L.) 0.1572 mg GAE/g KB Mao vd,. 2015. Antep Fıstığı (Pistachia vera L.) 1.65 mg GAE/g YB Rodriguez- Bencomo vd., 2015. Kaju (Anacardium accidentale L.) 2.8 mg GAE/g YB Borges vd., 2014. Ceviz (Juglans regia L.) 6.1–10.9 mg GAE/g YB Slatnar vd, 2015. Pikan Cevizi (Carya illinoinensis L.) 19.4 mg GAE/g KB Yang vd., 2015. Badem (Prunus dulcis L.) 0,58-1,59 mg GAE/g YB Bradley vd., 2010 Türk Fındığı (Corylus avellana L.) 2.6 mg GAE/g YB Locatelli vd., 2015. Doğu Kayını Tohumları (Fagus orientalis L.) 1.34-2.1 mg GAE/g YB 1.52-2.49 mg GAE/g KB Bu çalışma 59 Şeker analizleri sonucunda; kuru bazda en yüksek Sinop – Türkeli tohumlarında % 5,22 oranında olduğu tespit edilmiştir. En düşük toplam şeker oranı kuru bazda Sinop tohumlarında %1,33 oranında olduğu tespit edilmiştir. En yüksek fruktoz, glikoz ve sakkaroz sırası ile Kastamonu – Cide 0,873 mg, Sinop – Ayancık 0,862 mg ve Kastamonu – Bozkurt 3,099 mg olduğu bulunmuştur. En düşük fruktoz, glikoz ve sakkaroz sırası ile Kastamonu – Bozkurt 0,240 mg, Sinop 0,343 mg ve Sinop 0,488 mg oldupu tespit edilmiştir. Bademlerde yapılan başka bir çalışmada fruktoz 0.29 mg, glikoz 0,99 mg, sakaroz 4.04 mg bulunmuş olup kayın tohumlarının fruktoz ve glikoz miktarı bademlere yakın hatta fazla olduğu görülmektedir. Sakkaroz miktarları bademe göre düşük olduğu saptanmıştır. Kayın tohumlarındaki şeker içerikleri farklılıkları önceki çalışmalardaki çeşitlilik, çevresel faktörler, olgunluk, büyüme mevsimleri, saklama koşulları (Nomura vd., 1994) ve zaman gibi çeşitli faktörlerin tohumların şeker içeriğini etkileyebileceğini ileri sürdüğü tezi doğrular niteliktedir (Alsavar & Shahidi, 2008). Ayrıca çözünebilir şekerler; fotosentez, nitrat asimilasyonu ve nişasta ile lipitlerin depolanması gibi fizyolojik ve gelişimsel süreçlerde yer alan birçok genin düzenlenmesinde önemli bir rol oynadığı bilinmektedir. (Graham, 1996; Koch, 1996; Smeekens ve Rook, 1997). Ormancılık açısından ise kayın tohumlarıdna bulunan sakkaroz ve glikoz gibi şekerler; çimlenme ve fide oluşumunda gelişimsel olarak düzenlenmiş gen ekspresyonunu engelleyebilmektedirler. (Brusslan ve Tobin, 1992). Toplam nişasta analizleri sonucunda kuru bazda en yüksek Sinop–Türkeli (%0,80) ve Kastamonu–Bozkurt (%0,80) olduğu belirlenmiştir. En düşük nişasta miktarları kuru bazda en düşük Sinop – Ayancık tohumlarında %0,45 oranında bulunduğu tespit edilmiştir (Ek1). Nişasta diyabet hastalığının kontrolü ile kan şekerinin artması durumunda normal seviyeye düzenlemede etkilidir (Wijngaard, & Arendt, 2006). Kayın tohumlarında bulunan nişasta sindirimi kolay, beslenme ve kan şekerini kontrol altında tutma yönünde sağlık için oldukça önemlidir. 60 Yağ analizleri sonucundaki; kuru bazda tohumlarda en yüksek yağ oranı Sinop- Türkeli’den toplanan tohumlarda %47,51 olarak tespit edilmiştir. En düşük toplam yağ oranı ise kuru bazda Kastamonu-İnebolu tohumlarında % 42,66 olarak bulunmuştur. GC-MS cihazı ile yapılan analizlerin sonuçlarına göre; yağ asitleri arasında en yüksek miktarda bulunan yağ asidi; 9-Oktadekenoik asit (Oleik asit) (C18:1) olup, Sinop popülasyonunda %47,45 oranında bulunduğu tespit edilmiş ve en düşük miktarda tespit edilen yağ asidi cis-10-Heptadekenoik asit (C17:1) ise Kastamonu- İnebolu popülasyonunda %0,02 oranında bulunduğu belirlenmiştir. Yılmaz (2008), doğu kayını tohumlarında ortalama %48,69 yağ olduğunu ve bu yağın bileşiminin oleik asit (%40,42), linoleik asit (%34,98), eyikosanoik asit (% 7,30), palmitik asit (%7,11), linolenik asit (%3,69), stearik asit (%2,97), erusik asitten oluştuğunu (% 1,38) bulmuştur. Prasad ve Gülz (1989), Avrupa kayını üzerinde yürüttükleri bir çalışmada ise kuru ağırlık bazında tohumlarda %40,7 oranında toplam yağ bulunduğunu saptanmıştır. Bu yüksek değerler nedeniyle bu tohumların yiyecek ve endüstriyel kullanımlar için iyi bir kaynak olduğu vurgulanmıştır. Siger vd., (2017), Avrupa kayını soğuk preslenmiş tohumları üzerindeki çalışmasında; türün göreceli olarak yüksek oranda yağ (%27,25) içermesinden dolayı geleneksel olmayan yağlı tohum bitkileri olarak kabul edileceği belirtilmektedir. Analizi yapılan Avrupa kayını tohumu yağı %76 oranında oleik-linoleik asit toplamına sahip olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, doğu kayını tohum yağına göre biraz yüksek olmakla birlikte her iki kayın ağacı türünde en yüksek oranda mevcut olan yağ oleik asittir. Kayın tohumlarında bulunan omega 3 (alfa-linolenik asit), Omega 6 (linoleik asit) ve Omega 9 (oleik asit) omega yağ asitlerinin beyin aktiviteleri, vücut direncinin artırılması, koroner kalp rahatsızlıklarının önlenmesi gibi insan sağlığı üzerinde bir çok faydası bulunmaktadır. Ayrıca bu yağ asitlerinin eksikliğinde insanlarda deri rahatsızlıkları, astım, artritis, büyümede gerileme, şeker ve kanserin bazı türlerine yol açarken öğrenme zorluklarının görüldüğü bilinmektedir (Lewis vd., 2000). 61 Yağ asitleri doymuş ve doymamış yağ asidi olarak iki kategoriye ayrılmaktadır. Kayın tohumlarındaki palmitik asit (C16:0), arşidik asit (C20:0) ve Milistik asit (C14:0) yağ asitleri doymamış yağ asitleri sınıfında yer almaktadır. Tohumlardaki doymamış yağ asitleri içerisinde bulunan en önemlileri palmitoleik asit (C16:1), oleik asit (C18:1), lineloik asit (C18:2) ve linolenik asit (C18:3) yağ asitleridir. Çoklu doymamış yağ asitleri kandaki yağ asitleri miktarını düşürerek tromnosis ve damar tıkanıklığını engellediği ve kalp sağlığını da koruduğu bilinmektedir (Açkurt vd., 1999). Çoklu doymamış yağ asitlerinden olan Omega 9 yağ asidinin en önemlilerinden olan oleik asit esansiyel yağ asididir. Vücut tarafından sentezlenemediğinden dolayı dışarıdan alınması zorunludur (Reaven & Witztum, 1996). Oleik asidin HDL kolestrolü ve trigliserit seviyesini düşürmektedir (Paniagua vd., 2007). Yüksek tansiyonu düşürürken etkisi olduğu bilinmektedir (Solfrizzi vd., 2006). Hücredeki lipoproteinleri ve hücre zarını oksidadif strese karşı koruyarak hücrenin dayanıklılığını sağlamaktadır (Barberger-Gateau vd., 2007). Bir çok kanserin oluşum riskini azalttığı ve insülin seviyesini azalttığı bilinmektedir (Lopez vd., 2008). Kayın tohumlarında ortalama %42,14 omega 9 ve %33,43 omega 6 yağ asitleri bulunduğu ve tohumların insan sağlığı için oldukça yararlı olduğu görülmektedir. Tohumların protein değerleri kuru bazda en yüksek Sinop popülasyonunda %21,53 olduğu tespit edilmiştir. En düşük protein içeriği kuru bazda Sinop – Türkeli’den toplanan tohumlarda %18,84 oranında olduğu tespit edilmiştir. Yılmaz (2008) doğu kayınında %29,04 oranında protein olduğunu belirtmiştir. Başka bir çalışmada ise antep fıstıklarında bulunan protein miktarı %21,97 olarak belirlenmiştir (Küçüköner ve Yurt, 2003). Bir diğer antep fıstıkları üzerine yapılan çalışmada ise %21.05 protein olduğu belirlenmiştir (Çağlar vd., 2017). Ceviz tohumlarında yapılan çalışmada ise %13.15 protein olduğu tespit edilmiştir (Al-suhaibani ve Al‑Kuraieef, 2018). Veriler ışığında en yüksek protein içeriği Sinop tohumlarında çıkmasının sebebinin o yörenin toprak özelliklerinin farklı olabileceğini söyleyebiliriz. Ayrıca doğu kayını tohumu diğer oranlarla kıyaslandığında yüksek orand