Sağlıklı beslenmede kullanılan bazı tohumların sabit yağlarının mukayeseli fitokimyasal analizi
Comparative phytochemical oil analysis of some seeds used in healty nutrition
Yazar: ZUHAL GÜLER ÇELİK
Danışman: PROF. DR. GÜLAÇTI TOPÇU ; YRD. DOÇ. DR. ECE SEVGİ
Bezm-i Alem Vakıf Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakognozi ve Doğal Ürünler Kimyası Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Aspir = Safflower ; Beslenme incelemeleri = Nutrition surveys ; Bitki özütü = Plant extract ; Bitkisel yağlar = Plant oils ; Farmakognozi = Pharmacognosy ; Karabuğday = Buckwheat ; Ketencik = False flax ; Kinoa = Quinoa ; Kromatografi-gaz = Chromatography-gas ; Tohumlar = Seeds

Özet:
Sağlığımızın korunmasında, doğal besin desteklerinin önemi son yıllarda bazı besinlerin doğal yollardan hastalıkların önlenmesi ve tedavisindeki etkinliğinin bilimsel olarak kanıtlanmasıyla birlikte artmıştır. Bu durum da doğal sağlık ürünlerine olan talebi arttırmıştır. 
Bu çalışma; son yıllarda özellikle zayıflama, gluten hassasiyeti veya medyada çok populer olmaları gibi çeşitli sebeplerden dolayı yoğun olarak kullandığı belirlenen Chia tohumu (Salvia hispanica L.), Kinoa (Chenopodium quinoa Willd.), Karabuğday (Fagopyrum esculentum Moench) ve Amarant (Amaranthus hybridus L.) tohumlarının sabit yağlarının fitokimyasal analizlerinin incelenmesidir. Yağların genel sağlık ve özellikle de kalp ve beyin sağlığı üzerine olan etkilerini dikkate alarak yapılan bu çalışmamız ile sağlıklı beslenmeye önemli bir katkı sağlanması hedeflenmiştir. Ayrıca son yıllarda devlet tarafından desteklenen ve özellikle yağ bitkisi olarak yetiştiriciliğiyle ilgili teşviklerin olduğu belirlenen Aspir (Carthamus tinctorius L.) ve ülkemizde tohum ıslahı çalışmaları ilgili kurumlar tarafından yürütülen Ketencik (Camelina sativa (L.) Crantz) yeni seçenekler yaratabilme potansiyeline sahip olmasından dolayı çalışmamıza dahil edilmiştir. Elde edilen verilerin  son yıllarda popüler olan tohumların, yağ içeriklerini detaylı olarak belirleyip sağlık profesyonelleri tarafından doğru şekilde kullanılabilmesi için yol gösterici olması hedeflenirken yeni çalışmalar için teşvik edici olacağı düşünülmektedir.
Çalışmada kullanılan tohumlar herkesin kolayca ulaşabildiği ve aldığı zincir marketten temin edilen karabuğday (Rusya), kinoa (Kolombia), chia (Arjantin) ve amarant (Hindistan) bitkilerinin tohumlarıdır. Fakat aspir yağı satışı olmasına rağmen aspir tohumunun (Alfa Tohum/Remzibey aspir) markette henüz satışı olmaması sebebiyle çok tercih edilen bir aktardan alınmıştır. Ketencik ise yüksek erusik asit içeriği sebebiyle tüketim için uygun olmadığından satışı söz konusu değildir. Bu sebeple Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstütüsü Islah ve Genetik Bölümünde halen ıslah çalışmalarının yürütüldüğü tohumlar tercih edilmiştir. 
Yağ çıkartma işlemi n-hekzan kullanılarak Sokslet ile yapılmıştır. Ayrıca bazı tohumlar için soğuk pres yağ makinası da kullanılmıştır. Elde edilen yağlar behere alınıp ağzı parafilm ile kapatılarak ve sonrasında alüminyum folyo ile sarılarak 4-5 ℃ sıcaklıkta analiz yapılıncaya kadar buzdolabında muhafaza edilmiştir. Elde edilen yağlar metil esterlerine dönüştürülerek GC-MS (Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi) ile analiz edilmiştir. Bunun yanında gıda olarak tüketilen yağlarda önemli kabul edilen asitlik indisi ve peroksit sayısına da bakılmıştır. Ayrıca ağır metal açısında değerlendirilmesi için Cd (kadmiyum) ve Pb (kurşun) miktarları ICP-OES (İndüktif Eşleşmiş Plazma Optik Emisyon Spektroskopisi) ile analiz edilmiştir.
Çalışılan 6 tohum örneği aynı miktarda (100g) kullanılarak Sokslet ekstraksiyonu gerçekleştirilmiştir. Tohumların yağ içeriklerinin farklılığı elde edilen yağ miktarını da farklılaştırmıştır: Amarant; 3,8005g, Ketencik; 21,3364g, Aspir; 27,7628g, Kinoa; 2,9155g, Karabuğday; 1,9180g ve Chia; 13,757g şeklinde elde edilmiştir.
Çalışmamızdaki türlerin Sokslet yöntemi ile elde edilen yağ asit kompozisyonu karşılaştırmasında tohumların hepsinin linoleik asit içerdiği görülmektedir ve aspir %55,598 oranla en yüksek miktarda linoleik aside sahip olandır. Linoleik asit kinoa, amarant ve karabuğdayda sırasıyla; %37,729, %37,623 ve %35,598 şeklindedir. Chia ve ketencikde %18,206 ve %16,706 şeklinde bulunmuştur. Alfa-linolenik asit   ise amarant ve aspir hariç hepsinde bulunur. En yüksek %48,223 ile chiada bulunurken daha sonra %28,811 ile ketencikte bulunur. 
Çoklu doymamış yağ asitleri değerlendirmesine göre bu yağ asitlerinden en zengin olan %66,427 ile chia yağı, müteakiben %55,598 ile aspir yağı, %45,516 ile ketencik yağı, sonra %41,191 ile kinoa yağı ve %38,521 ile karabuğday yağıdır. 
Sadece amarant ve kinoada hidrokarbon yapısına sahip olan triterpen skualen tespit edilmiştir. Skualen amarantın yaklaşık %60'ını oluştururken kinoada yaklaşık %18 bulunmuştur. 
En yüksek oranda tespit edilemeyen yağ oranı en ise Sokslet yöntemi ile elde edilmiş chia tohumu yağıdır ve %13,680'dir. Soğuk sıkma yöntemi ile elde edilen yağ kompozisyonuna göre yüksek çıkan bu değerin sebebinin linoleik asitin ısı ile bozulmasından dolayı arttığı düşünülmektedir. Çünkü linoleik  asit miktarı da azalmıştır. 
Analiz edilen bütün yağ asitleri oleik asit içerir. En yüksek oranda içeren %30,167 ile karabuğday iken en az oranda içeren ise %5,696 ile chia tohumudur. 
Palmitik asit en fazla karabuğdayda %15,872 oranında tespit edilmiştir ve kinoada da %12,725 oranında tespit edilmiştir. 
Yağların içinde olması istenmeyen erusik asit sadece ketencikte %3,066 ve kinoada %1,683 oranında bulunmuştur. 
Çalışmada ketencik ve chia tohumlarının -3'ten zengin olmaları sebebiyle kalp sağlığının korunmasında ve depresyondan korunmada faydalı olabileceği söylenebilir. Karabuğday ve kinoa da yine -6:-3 oranının iyi olmasından dolayı benzer şekilde kalp sağlığı ve depresyodan korunmada faydalıdır denebilir.
Çalışılan yağların asitlik ve peroksit sayıları Türk Gıda Kodeksi Bitki Adı ile Anılan Yemeklik Yağlar Tebliği'ndeki referans aralığına bir kısmı uygunluk göstermiştir. Referans değere uygunluk götermeyen yağlar rafine edilmeden kullanılmamalıdır. Peroksit sayıları hepsi için standartlara uygun bulunmuştur.  
Yağ elde etme yöntemlerinde sıcaklığa bağlı bozulmalar devre dışı bırakıldığında tohumun menşei, ekim ve hasat zamanı, kültür olup olmaması, saklama koşulları gibi sebepler yağ asit içerikleri, asitlik ve peroksit değerleri arasındaki farklılıkları açıklamada daha büyük önem kazanmaktadır.
Ağır metal açısından değerlendirme için ICP-OES ile yapılan analizler sonucunda 6 tohum örneğinin de Cd içermediği belirlenmiştir.  Pb değerleri; kinoa (0,356 mg/kg), amarant (0,731 mg/kg), ketencik (0,410 mg/kg), karabuğday (0,284 mg/kg), aspir (0,450 mg/kg), ve chia (0,361mg/kg) olarak tespit edilmiştir. Bu değerlerin WHO'nun standarlarına göre yenilebilen bitkiler için verilen değerin altında olduğu görülmektedir.
Amarant bitkisinin tohumunda yüksek oranda skualen bulunması özellikle LDL kolesterolü düşürebilme etkisinden dolayı bitkisel kaynak olarak öncelikli tercih edilebilecek bir tür olduğunu çalışmamızdaki veriler de desteklemektedir. Ayrıca skualenin kozmetik sektöründe de son dönemde popularitesi artmıştır. 
Avrupa'da ketencik tohumunun gıda olarak kullanılan diğer yağlardaki yağ asitlerine kıyasla yüksek oranda çoklu doymamış yağ asidi içermesi sebebiyle kolesterol ve LDL kolesterol düzeylerinde daha fazla bir düşüşe sebep olduğu bilinmektedir. Bu durum ketenciği ıslah çalışmalarının sonuçlanmasından sonra önemli bir noktaya taşıyabilir.
İncelenen 6 türün tohumları arasında aspir %55,598 linoleik asit ile çoklu doymamış yağ asitleri bakımından en zengin tür olarak görülmektedir. Bu durum aspiri kalp sağlığının korunmasında diğer türlere göre üstün hale getirmiştir.
Kinoa tohumları beslenmede protein kaynağı olarak tercih edilen bir bitkidir. Çalışmamız sonucunda elde edilen verilere göre % 46,352 linoleik asit içeriği ile yağ asitleri bakımından da önemli bir destek sağlayabilecek kaynak olduğu görülmektedir. Bu değerler bize kinoanın da aspirsde olduğu gibi kalp sağlığının korunmasında etkili olduğunu göstermektedir.
Karabuğday tohumu yağ bitkisi olarak öncelikli olmamakla birlikte diğer içerikleri açısından tercih edilecek bir tür olduğu düşünülmektedir. Özellikle yüksek lif ve düşük kalori açısından diyette tercih edilebilir.
Chia tohumunun omega-3 yağ ve omega-6 yağ asitlerince oldukça zengin olduğu görülmektedir. Özellikle chianın -3 yağ asitleri, çalışmamızdaki diğer türlere göre ön plana çıkmaktadır. Bu da onu hipertansiyona karşı koruyucu etkisi ile dikkat çeken bir tür haline getirir.
Sonuç olarak; bu çalışmada kinoa, chia, amarant, karabuğday, aspir ve ketencik  bitkilerinin sabit yağlarının içeriği analiz edilmiş, bu 6 bitkiden karabuğday hariç diğerlerinin, özellikle de ilk üçünün sabit yağlarının omega-3 ve omega-6 yağ asitlerince zengin olduğu, buna karşın karabuğday tohumunun ise yüksek lif ve düşük kalori açısından diyette tercih edilebileceği belirlenmiştir.
Araştırılan altı tohumun farklı üstün ve zayıf yönleri vardır. Dolayısıyla her bir tohum kendi içinde değerlendirilerek her insanın kendi durumuna göre tüm parametreler göz önüne alınarak öneriler yapılmalıdır.

Abstract:
Importance of natural food supplements for protecting our health is increased by the scientific evidence of their effectiveness in prevention and treatment of desease through natural ways. This fact increased the demand to natural health products.
This study is the investigation of phytohemical analysis for Chia seed (Salvia hispanica L.), Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), Buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) and Amaranth (Amaranthus hybridus L.) which are very frequently used in recent years because of several reasons like their popularity in media, gluten sensitivity and demand for losing weigth. We aimed to have an important contributution for healthy nutrition by our study, in which we concentrated on effects of oils on general health and especially on heart and brain health. Safflower (Carthamus tinctorius L.) which is supported by government as an oil plant in recent years and Camelina (Camelina sativa (L.) Crantz) of which seed breeding studies are carried out by government are added to our study due to their potential to be new alternatives for the currently known oil plants. The results of our study are expected to become encouraging for new studies and also are aimed to be a guide for health professionals for the right way of use by investigated oil contents of the seeds which are popular in recent years.
Classification in fatty acid molecules are made with respect to the number of carbons. If number of carbon (C) in fatty acid is less than 6 then it is classified as "short chain", if it is between 6 and 10 then it is classified as "medium chain" and if it is  higher than 10 then it is classified as "long chain". Short chain fatty acids stay as liquid in room temperature. Fatty acids containing more than 8 carbons makes the oils solid when they are joined to their structure.
Fatty acids are separated into four different groups when classified according to their chain structure:
-	Substituted fatty acids
-	Fatty acids with branched chain
-	Fatty acids with ringed chain
-	Fatty acids with straight chain
o	Saturated fatty acids 
o	Unsaturated fatty acids
	Double bounded fatty acids (alken structure)
	Triple bounded fatty acids (alkin structure)

Fatty acids are separated into two basic groups according to their double-bond content:
-	Saturated fatty acids
-	Unsaturated fatty acids
Fatty acids are separated into two basic groups according to be able to be synthesized or not by human body:
-	Essential (basic) fatty acids
-	Non essential fatty acids 
24,4% of plant oils made from fatty seed derivatives in the world is being a part of international business. First row in fatty seed plant oils business is belonging to soy oil and the second is sunflower oil. Between 2010 and 2011, soy oil trade became 44,1% of total business and sunflower oil trade became 19,5% of total business.
Sunflower is the fatty seed which the biggest oil production is done in Turkey. Between 2010 and 2011 total fatty seed production is 3 million tones. 45% of this total production is sunflower, 43% is cotton seed, %4 is rape, 3% is soybean, 3% is peanut and 2% is suflower and sesame. Safflower production is 70.000 tones in 2015 and 58.000 tones in 2016.
Seeds in this study (buckwheat/Russia), quinoa (Columbia), chia seed (Argentina) and amaranth (India) are being purchased from supermarkets as anybody can reach easily. But although safflower oil is sold in supermarkets, seed of safflower (Alfa Tohum/Remzibey) can not be found in supermarkets. Therefore its seed is being purchased from a well known herbalist shop. Camelina is not sold since it is not suitable to consume due to its high erucic acid. Therefore seeds of which the breeding studies are ongoing by Ministry of Food, Agriculture and Livestock / Field Crops Central Research Institute / Breeding and Genetics Department were preferred.
Oil extraction was done by using soxhlet and n-hexane. Also for some seeds cold press oil machine were used. Extracted oils were put in beaker and closed using parafilm and afterwards wrapped with aluminum foil and kept in refrigirator at 4-5 until the analysis is done. Extracted oils were changed to methyl esters and analysed in GS-MS (Gas Chromotography – Mass Spectrometer). Besides this, acidic index and number of peroxides are determined which are accepted as important in the eaten oils. Also for heavy metal investigation quantities of Cd (Cadmium) and Pb (Lead) were determined by using ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy).
Same quantity (100g) was used in soxhlet extraction for the studied 6 different seed samples. Difference in the oil content of seeds varied the extracted oil quantity. Extractions obtained were 3.8005g for amaranth, 21.3364g for camelina, 27.7628g for sufflower, 2,9155g for quinoa, 1,9180g for buckwheat and 13.757g for chia.
When we compare the obtained fatty acids from amaranth; 37,623% was linoleic acid which is a Poly unsaturated fatty acid, 22,354% was oleic acid which is a saturated single fatty acid, 19,511% was palmitic acid which is a saturated fatty acid and 3,869% was searic acid which is also a saturated acid. And also the biggest percentage 60,723% belonging to squalene which is a triterpen and a precursor of steorids. Other unidentified part was 16,643%.
Analysis of camelina oil resulted with the following percentage of fatty acid quantities. The biggest percentage 28,811% belonged to alpha-linoleic acid and the second percentage 16,706% belonged to linoleic acid. Both are poly unsaturated fatty acids. Mono unsaturated fatty acid percentages were;  16,293% for oleic acid, 15,320% for 11-eicosanoic acid, 3,066 for erucic acid, 2,053% for 7,10,13-eicosatrienoic acid, 2,000% for 11-14-eicosadienoic acid and 1,056% for 11-octadecenoic acid. Saturated fatty acid content was 6,992% for palmitic acid, 3,456% for stearic acid and 1,729% for arachidic acid. Unidentified part was 2,518%.
Safflower oil included a high percentage of linoleic acid with a percentage of 55,598% can be mentioned as a rich source. Oleic acid which is a mono unsaturated fatty acid was 25,138% and can be mentioned as a rich source too. Saturated fatty acid percentages was 9,692% fo palmitic acid and 3,699% for searic acid. Unidentified  part was 5,873%.
Linoleic acid percentage is 64,9%. It is a raw fatty acid and it was obtained by cold press technique from safflower. Mono unsaturated fatty acid oleic acid percentage is 19,601% in second row. Saturated fatty acids percentages are 10,084% for palmitic acid and 3,501 for stearic acid. Unidentified part was 1,860%.  
Fatty acid composition of quinoa is 46,352% for linoleic acid and 4,243% for alpha-linolenic acid. Monounsaturated fatty acids have many varieties but their percentages are low. The biggest percentage 22,205% belongs to oleic acid. Others are 2,723% for 11-octadecenoic acid, 1,683% for erucic acid and 1,681% for 11-eicosanoic acid. Squalene has a meaningful percentage which is 18,463%. Saturated fatty acid percentages are 15,606% for palmitic acid, 0,838% for behenic acid and 0,715% for stearic acid. Unidentified part was 2,913%.
When the fatty acid percentages of buckwheat was compared mono and poly saturated fatty acids found to be nearly equal level. Poly saturated fatty acids have the following percentages, 35,598% for linoleic acid which is the biggest, 2,923% for alpha-linolenic acid. Oleic acid which is one of the mono unsaturated fatty acids was in the second row with a percentage of 30,167%. Other fatty acids from the same group have low percentages. 11-eicosanoic acid was found to be 1,940% and 11-octadecenoic acid was found to be 1,363%. Palmitic acid which is a saturated fatty acid is in the third raw with a percentage of 15,872. The other saturated fatty acids have low percentages which are 1,881% for stearic acid and 1,443% for behenic acid. Unidentified part had a percentage of 7,351%.
When we look at the fatty acid percentages of chia, it was seen that it is rich from poly saturated fatty acids. Especially contains a high percentage of alpha-linolenic acid which is 48,223%. At second row, linoleic acid stayed as a poly unsaturated fatty acid with a percentage of 18,204%. Saturated acids are coming after unsaturated acids in percentage. Palmitic acid percentage is 9,115% and stearic acid percentage is 3,949%. Monounsaturated fatty acid oleic acid had a percentage of 5,696% and 11-octadecenoic acid had a percentage of 1,333%. Unidentified part had a percentage of 13,680%.
When raw fatty acid percentages obtained from chia by cold press technique were compared, alpha-linolenic acid had the highest one with a percentage of 56,844%. linoleic acid is the second with a percentage of 20,722%. Third is palmitic acid with 9,518%. Afterwards, oleic acid had 6,771 and stearic acid had 3,713. Unidentified part had a percentage of 1,202%.
When we compare all the fatty acids compositions in our study by soxhlet technique, we saw that all of the seeds contain linoleic acid. Safflower contains the biggest percentage of linoleic acid which is 55,598% and amaranth comes after which is 46,352%. Linoleic acid presents in buckwheat and amaranth with a percentage of 37,729% and 37,623%. Percentages are 18,206% in chia and 16,706% in camelina. alpha-linoleic acid can be found in all seeds except amaranth and sufflower. The biggest percentage is in chia which is 48,223% and the secong is camelina which is 28,811%.
Comparison of poly unsaturated fatty acids showed that the biggest percentage is in chia which is 66,427% and following ones are safflower with 55,598%, quinoa with 53,329%, camelina with 45,516%, and buckwheat with 38,521%.
Squalene was founded only in amaranth and quinoa. Squalene had a percentage of 60% in amaranth and 18% in quinoa.
Unidentified part was mostly founded in chia seed oil which was obtained by Soxhlet technique which was 13.680%. The reason for this high unidentified part in linoleic acid was thought to be deformation because of heat, where we saw less in cold press technique. Also linoleic acid quantity was decreased.
All the fatty acids analysed contains oleic acid. The biggest content is in buckwheat which is 30,167% and the least content is in chia seed which is 5,696%.
Palmitic acid was found in buckwheat with the highest content which is 15,872% and in quinoa which is 15,606%.
Erucic acid which is not wanted to be seen in seed oils was present in camelina with 3,066% and in quinoa with 1,681% percentage.
Acid and peroxide numbers of the studied seed oils same of them were suitable to reference interval in Turkish Food Codex Notification of Vegetable Oils Observed by Plant Name. Rafination is neded for the oils that has unsuitable acid value. Peroxide numbers were found to be suitable in all seed oils.
Since the deformations due to heat in extraction methods were eliminated, reasons like origin of seed, planting and harvesting times, whether it is culturated or not, storage conditions were much important explaining the difference between fatty acid content, acidic and peroxide numbers.
Analysis for determining heavy metals by using ICP-OES resulted that all 6 of seeds did not contain Cd. Pb amount was found to be 0,356 mg/kg in quinoa, 0,731 mg/kg in amaranth, 0,410 mg/kg in camelina, 0,284 mg/kg in buckwheat, 0,450 mg/kg in sufflower and 0,361 mg/kg in chia. These contents are less than the level for edible planths which are stated in standards of WHO.
Omega-6:omega-3 (-6:-3) percentages in obtained seed oils; chia had 1:4 both for Soxhlet and cold press methods. Camelina had 1:2 and buckwheat had 7:1.   
Results obtained from our study supports primarily preference of amaranth plant as a source with decreasing effect in LDL cholesterol due to high squalene content in amaranth seed.
In Europe, camelina is known with its relatively high decreasing effect in cholesterol and in LDL cholesterol since it has high amount of poly unsaturated fatty acids than the other fatty acids in oils which are used as food. Therefore it was seen that priority should be given to this plant for nutrition. It was thought that camelina will be an important oil plant when a suitable nutritional seed form was obtained after classical breeding methods.
Safflower is the richest one in the 6 investigated seeds in terms of poly unsaturayed fatty acids with a 55,598% of linoleic acid. This result makes safflower superior than other seeds for protecting cardiovascular health.
Quinoa seeds are preferred in nutrition since they are protein sources. As a result of our study, it has been shown that quinoa will be a supporting source of fatty acids with 46,352% of linoleic acid. These results showed us that quinoa is also important for protecting cardiovascular health as it is with safflower.
Buckwheat was thought to be a preferable seed in diet rather than it is preferred as an oil plant with its high fiber content and low energy.
Chia was seen to be rich about omega-3 and omega-6 fatty acids. Especially omega-3 fatty acids are coming in front in our ahia study with respect to the other seeds. Chia is attracting interest by its protective effect against hypertension.
As a result, all seeds we used in our study have superiorities and weaknesses. When they will be recommended, not only one feature but several aspects of them should be taken into consideration.