Gıda ürünlerinde şeker yerine kullanılan doğal ve sentetik maddelerin analizi için yeni yöntem geliştirmek
Investigation of new methods for the analysis of natural and synthetic compounds used as sugar substitutes in foods
Yazar: MUHARREM YILMAZ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN AFŞAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Dünya gıda pazarındaki rekabetin artışı, yerli tüketicilerin yüksek kaliteli ürünleri düşük fiyatlara alma beklentisi gıda kalitesinin izlenmesi için yeni yöntemlere ihtiyaç duyulmasına neden olmaktadır.Gıdalarda yapılan tağşiş ve hilenin veya yanıltıcı ilavelerin tespiti için gerek mevcut analitik yöntemlerin geliştirilmesi gerekse de hem Avrupa Birliği hem de diğer gelişmiş ülkelerce yasal düzenlemelerin yapılması adına yönetmelikler ve tüzükler sürekli güncellenmektedir. Ancak, yapılan bilimsel araştırma ve çalışmalara paralel olarak gıda sahtecileri de kabul edilen bu analitik yöntemleri bertaraf edebilecek teknikler geliştirmektedirler.Çalışmamızın ilk bölümünde, sentetik tatlandırıcılardan en yaygın olarak kullanılanlardan aspartam ve sakarinin Enstrümantal Yüksek Performanslı İnce Tabaka Kromatografisiyle (YPİTK) nitel ve nicel analizi incelenmiştir.Aspartam, HPTLC Silika Jel 60 plaka üzerinde yürütülmüş sonrasında ninhidrin çözeltisi ile türevlendirilerek 620 nm'de taratılmıştır. Bu şartlar altında aspartam kalibrasyon eğrisi 200-1200 ng arasında doğrusal olup korelasyon katsayısı (R²) değeri 0,9955'dir. 500 ng aspartam uygulamasının 10 tekrarı sonucu % kazanım 95,7-107,4 arasında tespit edilmiştir. Tespit ve tayin edilebilirlik sınırı sırasıyla 111,31 ve 36,73 ng'dir. Şekerli şurup, unlu mamul, bebek maması ve şekerli çikolata gibi farklı matriks türlerinde aspartamın % geri kazanımı 95,0-96,6 arasında tespit edilmiştir. Sonrasında plakanın çinko nitrat çözeltisine daldırılmasıyla kararlı ve belirgin aspartam lekeleri elde edilmiş ve % geri kazanım 96,5-103,0 arasında, tespit ve tayin edilebilirlik sınırı sırasıyla 16,44 ve 5,42 ng olarak bulunmuştur.Sodyum sakarin, HPTLC Silika Jel 60 F254 plaka üzerinde yürütülerek 230 nm'de taratıldığında kalibrasyon eğrisi 200-1200 ng arasında doğrusal olup korelasyon katsayısı (R²) değeri 0,9974 olarak tespit edilmiştir. 500 ng aspartam uygulamasının 10 tekrarı sonucu % kazanım 96,5-102,7 arasında bulunmuştur. Tespit ve tayin edilebilirlik sınırı sırasıyla 26,68 ve 8,81 ng'dir. Şekerli şurup, unlu mamul, bebek maması ve şekerli çikolata gibi farklı matriks türlerindeki % geri kazanımı 99,1-107,7 arasında tespit edilmiştir. Ayrıca incelenen matriks türlerinde uygulanan metotların spesifik olduğu da gözlemlenmiştir.Çalışmamızın ikinci kısmında ise gıda ürünlerine ekonomik değeri düşük tatlandırıcıların ilave edilmesi suretiyle yapılan hilenin ve elde edilen veriler ışığında ürünün coğrafik kökeni ve orijinalliğinin tespit edilebilmesine çalışılmıştır.Çalışmada incelenen pekmez ve üzüm örneklerinin fruktoz, glukoz ve sakkaroz miktarları HPLC ile tespit edilerek üçgen diyagramında yerleştirilmiş ve Türk Gıda Kodeksi Üzüm Pekmezi tebliğinde belirtilen aralıklar baz alınarak elde edilen işaretlenmiş bölge içinde olup olmadıkları kontrol edilmiştir. Eğer pekmez analizi ile bulunan sonuçlar bu bölge içinde değil ise o pekmezin hileli olma olasılığı oldukça yüksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır.Ancak pekmeze eşit miktarlarda fruktoz ve glikoz ilavesi veya invert şeker ilavesi yapılarak fruktoz/glikoz oranı doğal şıradaki gibi 0,9-1,1 arasında ayarlandı ise, bu ilaveyi kromatografik olarak tespit etmek mümkün değildir. Bu aşamada kararlı izotop analizleri önem kazanmakta ve bu analizler sonucu elde edilen verilerin kullanımıyla oluşturulan tağşiş üçgeninin kullanılmasıyla pekmezde yapılan tağşiş ve bu tağşişin hangi suretle yapıldığı tespit edilebilmektedir.Aynı bölgede yetişen pekmez ve üzüm numunelerinin SNIF-NMR sonucu elde edilen (D/H)I ve (D/H)II sonuçlarının büyük oranda örtüştüğü ve aynı zamanda bu değerlerin meteorolojik verilerle oluşturulan bölgelerle de uyumlu olduğu görülmüştür. Ayrıca, ilk olarak tarafımızca yapılan bu çalışmada pekmez ve üzüm örnekleri bölgesel olarak farklandırılmışlardır.Anahtar Kelimeler: Aspartam, sakarin, YPİTK, çinko nitrat, HPLC, tağşiş, hile, pekmez, etanol, kararlı izotop analizi, döteryum, SNIF-NMR®, karbon izotopu, IRMS, orjinallik, coğrafik köken.

Abstract:
Increasing competition in the world food market and domestic consumers? expectation of high-quality products at a low price means there is a need for new tools for monitoring food quality.Both the development of analytical methods and regulations as well as European Union and other developed countries on behalf of legal arrangements are updated continuously. However, it must be stated that, despite this ongoing research, those involved in carrying out food fraud are also continuing to develop new ways of circumventing accepted techniques for food authentication.In the first part this thesis, the qualitative and quantitative analyses of aspartame and saccharin being common synthetic sweeteners have been investigated with Instrumental High Performance Thin-Layer Chromatography.Aspartame developed on HPTLC Silica Gel 60 plates, then quantifed at 620 nm after derivitization with ninhydrine solution. The aspartam calibration plot was linear between 200 and 1200 ng/spot with a coefficient of determination (R²) of 0.9955. When 10 repetition of 500 ng/spot aspartam processed, results were found between 95.7-107.4 %. The limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) were 36.73 and 111.31 ng/spot, respectively. % Recovery was found between 95.0 and 96.6 with different types of matrix such as sugar syrup, cereals, infant food and chocolate with sugar. Then the plate immersed to zinc nitrate solution to get stable and marked aspartame spot. % Recovery was determined between 96.5 and 103.0, and LOD and LOQ were 5.42 and 16.44 ng/spot, respectively at this condition.Sodium saccharin developed on HPTLC Silica Gel 60 F254 plates, then quantifed at 230 nm. The saccharin calibration plot was linear between 200 and 1200 ng/spot with a coefficient of determination (R²) of 0.9974. When 10 repetition of 500 ng/spot aspartam processed, results were found between 96.5-102.7 %. LOD and LOQ were 8.81 and 26.68 ng/spot, respectively. % Recovery was found between 99.1 and 107.7 with different types of matrix such as sugar syrup, cereals, infant food and chocolate with sugar. However, it is observed that these methods have been specific matrix studied.In the second part of the thesis, the determination of adulteration with the addition of low cost sweeteners to foods has been studied. Moreover, the authenticity and geographical origin of samples has been tried to determine.Amounts of fructose, glucose, and sucrose in grape molasses determined with HPLC have been replaced in a triangle diagram, and it has been checked whether they have been placed shaded area created on behalf of Turkish Food Codex Grape Syrup Regulation or not. It has been concluded that if results have been placed out of shaded area, the grape molasses is a very high probability of being fraudulent.Nevertheless if grape molasses have been adulterated with addition of equal amounts of fructose and glucose or inverted sugar to arrange fructose/glucose ratio around 0.9-1.1 as natural grape concentrate, it is impossible to determine using chromatographic methods this type of adulteration. Stable isotopic analyses have been gained importance at this stage. The adulterated triangle has been created by using obtained data, and this graph provides information about whether molasses is adulterated or not even the type of sweetener in molasses evaluated as fraudulent.(D/H)I and (D/H)II results obtained from SNIF-NMR have been largely coincided with grape and grape molasses samples grown in the same region, and it is observed that these values have been compatible with region generated by us using meteorological data. Besides, grape molasses and grape samples have been differentiated regionally with this study done by us firstly.Key words: Aspartame, saccharin, HPTLC, zinc nitrate, HPLC, adulteration, fraud, grape molasses, ethanol, analysis of stable isotopes, deuterium, SNIF-NMR®, carbon isotope, IRMS, authenticity, geographical origin.