Bala farklı oranlarda mısır şurubu katılarak yapılan tağşişin FTIR-ATR spektroskopisi ile belirlenmesi
Determination of honey adulteration by adding different rations of corn syrup using FTIR-ATR spectroscopy
Yazar: SİMGE ÇİMEN
Danışman: PROF. DR. NERİMAN BAĞDATLIOĞLU
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Bal = Honey ; FTIR = FTIR ; Kemometrik yöntem = Chemometric method ; Mısır şurubu = Corn syrup ; Yabancı madde katkısı = Adulteration

Özet:
Üretiminin zahmetli ve fiyatının yüksek olması, sahte ve tağşişli balların piyasaya arzını giderek yaygınlaştırmaktadır. Hileli ballar bal üreticileri ve balcılık sektörü açısından haksız rekabete sebep olurken, tüketiciyi de hem ekonomik hem de sağlık açısından olumsuz etkilemektedir. Bal kalitesinin tespitinde kullanılan yöntemlerin fazla kimyasal madde gerektiren, pahalı ve zaman alıcı yöntemler olmasından dolayı, sektörde hileli balların hızlıca tespiti mümkün olamamaktadır.
Ballara sıklıkla ticari mısır şurubu eklenerek hile yapıldığından dolayı, gıda sektöründen temin edilen farklı özelliklere sahip 3 çeşit ticari mısır şurubu (Yüksek Fruktozlu şurup, Glukoz-Fruktoz şurubu ve Maltoz şurubu) çalışmamızda tağşiş maddesi olarak kullanılmıştır. 72 adet saf bal örneği doğrudan bal üreticilerinden veya bal üretici birliklerinden temin edilmiştir. Saf ballarda nem miktarı, Briks, pH, serbest asitlik, renk ve şeker analizleri yapılmış ve sonuçlar TGK Bal tebliğine uygun bulunmuştur.
Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FTIR) Spektroskopisi kullanılarak bala yapılan tağşişleri belirleyebilmek amacı ile, saf ballara 3 farklı mısır şurubu farklı oranlarda (%10-20-30-40-50-70) eklenerek tağşiş yapılmıştır. Saf ve tağşişli bal örneklerinin FTIR-ATR spektroskopisinde 4000-525 cm-1 dalga sayısı aralığında spektrumları alınmıştır. Karbonhidratların özelliklerinin daha iyi gözlemlendiği Parmak izi bölgesi olan 1500-750 cm-1 spektral bant aralığında elde edilen absorbans değerleri kemometrik yöntemlerde kullanılmıştır.
FTIR verilerine Temel Bileşen Analizi (PCA), En Küçük Kareler-Diskriminant Analizi (PLS-DA) ve En Küçük Kareler Regresyon Analizi (PLS-R) analizleri uygulanarak örnekler kalitatif ve kantitatif olarak değerlendirilmiştir. PCA modeli ile saf ve tağşişli bal örneklerinin ayrımı yapılmış PC1 ve PC2'nin (ilk iki temel bileşen) toplam varyansın %87,8'ini açıkladığı gösterilmiştir. PLS-DA sonuçlarına göre saf ve ticari mısır şurubu eklenen balların sınıflandırılmasında %100 duyarlılık, özgüllük, model verimliliği ve doğru sınıflandırma oranı elde edilmiştir. Geliştirilen PCA ve PLS-DA modelleri ile saf bal ve tağşiş yapılan bal örneklerinin ayırılması ve sınıflandırılması başarıyla gerçekleşmiştir. PLS-R analizinde, tağşiş oranları kantitatif olarak belirlenebilmiştir. Yüksek Fruktozlu şurup, Glukoz-Fruktoz şurubu ve Maltoz şurubu eklenen ballarda tağşiş oranı belirlenmesinde uygulanan PLS-R modellerinin RMSEC ve RMSEP değerleri sırasıyla %2,53 ve 2,93; %2,75 ve 3,03; %3,28 ve 2,91 olarak hesaplanırken, korelasyon katsayısı (R2> 0,981) da oldukça yüksek elde edilmiştir. Bal örneklerinin HPLC ile belirlenen fruktoz ve glukoz içerikleri ile FTIR verilerine PLS-R analizi uygulanması sonucunda yüksek korelasyon (R2> 0,925) elde edilmiştir. Fruktoz içeriğinin RMSEC ve RMSEP değerleri sırasıyla %1,30, 0,97 ve glukoz içeriklerinin %1,16 ve 1,04 olduğu tespit edilmiştir. Kurulan modelde, üreticilerden toplanan 72 saf bal örneğinin safiyetleri tahminen %92-112 aralığında belirlenirken, tahmini hata değeri ise %4,24 olarak tespit edilmiştir.
FTIR-ATR spektroskopisinin kemometrik yöntemler ile kombine olarak kullanılması sonucunda, tağşiş yapılan bal örnekleri saf ballardan ayırt edilebildiği gibi farklı mısır şurubu ile tağşiş edilen ballar da ayrı olarak sınıflandırılabilmiştir. Ballara katılan şeker şurubu oranları da kantitatif olarak analiz edilebilmiştir.

Abstract:
Difficulty in production and high price make the supply of fake and adulterated honey to the market increasingly widespread. While adulterated honey causes unfair competition in terms of honey producers and the honey sector, it also negatively effects the consumer both economically and in terms of health. The methods used to determine honey quality are expensive and time consuming, requiring many chemicals. Therefore, it is not possible to quickly detect fraudulent honey in the sector. The methods used to determine honey quality are expensive and time consuming, requiring many chemicals. Therefore, it is not possible to quickly detect fraudulent honey in the industry.
Since commercial corn syrup is often adulterated by adding commercial corn syrup to honey, 3 types of commercial corn syrups (High Fructose syrup, Glucose-Fructose syrup and Maltose syrup) with different properties obtained from the food industry were used as adulteration agent in this study. 72 pure honey samples were obtained directly from honey producers or honey producer associations. Moisture content, Brix, pH, free acidity, colour and sugar analysis were applied to pure honey samples and the results were found to be in accordance with the TGK Honey Standard.
In order to determine the adulteration in honey using Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy, three different corn syrups were added to the pure honey samples at different rates (10-20-30-40-50-70%). Pure and adulterated honey samples were scanned in the range of 4000-525 cm-1 wavenumbers in FTIR-ATR spectroscopy. The absorbance values obtained in the spectral band range of 1500-750 cm-1, which is the fingerprint region where the properties of carbohydrates are better observed, were used in chemometric methods.
The FTIR data were evaluated by Principal Component Analysis (PCA), Least Squares-Discriminant Analysis (PLS-DA) and Least Squares Regression Analysis (PLS-R). Pure and adulterated honey samples were classified with the PCA model, and PC1 and PC2 (first two main components) could explain 87.8% of the total variance. According to the PLS-DA results, 100% sensitivity, specificity, model efficiency and correct classification rate were obtained in the classification of pure and commercial corn syrups added to honeys. With the developed PCA and PLS-DA models, the separation and classification of pure honey and adulterated honey samples were successfully accomplished. In the PLS-R analysis, adulteration rates could be determined quantitatively. RMSEC and RMSEP values of PLS-R models were determined for High fructose syrup, Glucose-fructose syrup and Maltose syrup as 2.53 and 2.93%, 2.75% and 3.03%, 3.28 and 2.91%, respectively. Also high correlation coefficients (R2> 0.981) were obtained for all syrups. PLS-R analysis were applied to glucose and fructose contents of honey samples determined by HPLC and FTIR data. As a result, high correlation (R2> 0.925) was obtained. RMSEC and RMSEP values of fructose content were found to be 1.30% and 0.97, and glucose contents were found to be 1.16% and 1.04%, respectively. In the established model, the purity of 72 pure honey samples collected from the producers was estimated between 92-112%, while the estimated error value was determined as 4.24%.
As a result of the use of FTIR-ATR spectroscopy in combination with chemometric methods, adulterated honey samples can be distinguished from pure honeys, and honeys adulterated with different corn syrup can be classified separately. The ratios of sugar syrup added to honey could also be analyzed quantitatively.