Narenciye Kabuklarının Endüstriyel Kullanılabilirliği

Hilal KILIÇ | 21.01.2021

Günümüzde yiyecek ve yemlerin işlenmesinde kullanılmak üzere narenciye kabuğundan bazı fonksiyonel bileşenler çıkarılabiliyor olsa da gecikmeli işleme teknolojisi ve işleme ekipmanının yanı sıra plansız çalışma düzenlemeleri nedeniyle büyük miktarda narenciye kabuğu israf edilmektedir. Hükümetlerin kullanılabilir gıda atıklarına karşı israfa gösterdiği özenin artması, toplumun bilinçlenmesini ve gıda sektörünün bu duruma kayıtsız kalmamasını sağlamıştır. Sonuç olarak narenciye kabuğunun kapsamlı bir şekilde işlenebilmesi ve kullanılmasına ilişkin yapılan çalışmalarda artış meydana gelmiş, yeni işleme teknolojileri ve yeni ekipmanlar kullanılmaya başlanmış, daha yenilikçi ve titiz çalışmalar yürürlüğe konmuştur. Özellikle biyoteknolojinin gelişmesiyle birlikte bu çalışmalara daha iyi sonuçlar veren çeşitli mühendislik ürünü bakterilerin kullanımı da eklenmiştir[1]

Dünyanın en büyük meyve ve sebze üreticilerinden biri olan Hindistan’da yenilebilir kısım tüketildikten sonra, meyve kabukları ayrılır ve belediye çöplüklerine boşaltılır. Sonuç olarak ortaya ciddi kirlilik ve bertaraf sorunları çıkar. Dolayısıyla mühendislik uygulamaları için meyve kabukları kullanımı iki amaca hizmet etmelidir: atıktan zenginlik elde etmek ve katı atık miktarını verimli olarak azaltmak. 

Yapılan bir çalışmada; muz, portakal, narenciye ve limon kabuklarının fizikokimyasal* ve yüzey aşınma özellikleri değerlendirilmiştir. Bu meyveleri karakterize etmek için gravimetrik*, titrimetrik*, potansiyometrik* ve enstrümantel yöntemler kullanılmıştır. Standart yöntemler uygulanarak morfolojik ve termal analiz yapılmıştır. Sonuçlar, meyve kabuklarının kullanımları hakkında yeni fikirler vermiş ve denenebilecek yeni prosesler için altyapı sağlamıştır. Uzun vadede düşünüldüğünde, narenciye kabuğunun dönüşümü için biyoteknolojinin uygulanması, turunçgil kabuğunun posasının verimli bir şekilde kullanılması için temel bir yöntemdir[2].

Türkiye’de gıda endüstrisi kaynaklı atıklar üzerinde biyokütle* ve biyoyakıt elde etmek için çalışmalar yapılmıştır. Meyve suyu sanayisinin işlediği başlıca 7 meyveden biri portakaldır. Narenciye meyvelerinin meyve suyuna işlenmesinden sonra ayrılan posanın büyük bir kısmını kabuk oluşturur. Selülozca zengin olan kabuk, ön işlemler yardımıyla biyoproseslerde kullanılabilir hale gelir. Portakal için verilen literatür verilerine göre 29,6 bin ton portakal posasından 31,3 kg/ton biyoetanol verimliliği sağlanır[3, 4]

Yapılan bir başka araştırmada ise 2009 yılı turunç üretiminin 2.900 ton olduğu bununla birlikte kabuk-meyve oranının %15 olduğu görülmüştür. Bu veriye göre 1 yılda yaş turunç kabuğunun 435.000 tonu kabuktur ve meyve suyu fabrikalarında üretim artığı olarak çöpe gider[5]. Bununla birlikte araştırma sonucunda bitkisel atıkların diğer evsel atıklara oranla çok yüksek meblağlarda ekonomik değerinin olduğunu ve bu doğrultuda en yüksek katma değeri elde edecek şekilde geri dönüştürülerek ekonomiye kazandırılabileceği görülmüştür. Bitkisel atıkların, özellikle tarıma dayalı sanayiye bir hammadde olması temel amaç olmalıdır[4, 5].


Narenciye Kabuklarının Özellikleri ve İçeriği

Narenciye ya da turunçgiller olarak bildiğimiz, citrus cinsi meyve ağacı türlerini de kapsayan bitki topluluğu, dünyada en büyük üretim miktarına sahip meyvelerdir. İşleme prosesleri sırasında, toplam narenciye ağırlığının yaklaşık %23-25'i kadar atık meyve kabuğu oluşur. Narenciye kabuğu sadece glikoz, fruktoz, sükroz ve amino asitler açısından zengin olmakla kalmayıp; aynı zamanda belirli miktarda tiamin, riboflavin*, vitaminler, bioflavonoidler*, karotenoidler, uçucu yağ ve diğer fizyolojik olarak aktif maddeler içerdiğinden içecek üretiminde hammadde olarak kullanılır. Narenciye kabuğunun işlevselliğinin avantaja çevrilmesi, günümüzde narenciye işleme endüstrisinin önemli bir parçası haline gelmiştir[2, 6, 7].  

Narenciye kabuğu, farklı özelliklere sahip iki tür doğal pigment içerir; yağda çözünen karotenoidler ve suda çözünür sarı pigmentler. Narenciye kabuğundan elde edilen pigment, önemli bir doğal pigmenttir. Ana bileşeni, gıda boyalarında sentetik pigmentlerin yerini alabilen bir karotenoid karışımıdır. Karotenoid içerikleri ve bileşimleri turunçgil kabuğunun renginin belirleyicileridir[6].

Narenciye kabukları işlendikten sonra karbonhidratlar, yağlar, vitaminler, amino asitler ve mineraller gibi bol besinler açısından zengin hale gelir. Brezilya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde kurutulmuş narenciye kabuğunun %40'ı her yıl pelet yem olarak işlenmektedir[7]. Bununla birlikte, turunçgil posası çok acı olmakla birlikte düşük protein içeriğine sahiptir, hayvanlar tarafından çok az emilir. Ancak kimyasal ve mikrobiyolojik yöntemler uygulanarak, yemleme etkisinin arttırılabilirliği düşünülmüş, mikrobiyolojik fermantasyon yöntemi denenmiştir[8].

Uçucu Yağ İçeriği ve Avantajları
Uçucu yağ, narenciye kabuğunun taze ağırlığının yaklaşık %0,5-2'sini oluşturan, oda sıcaklığında buharlaşma eğiliminde, aromatik, konsantre ve hidrofobik bir sıvıdır. Uçucu yağın gıda endüstrisinde aktif bir rolü vardır. Alkol ve tütün ürünlerinde, içeceklerde, çeşnilerde, şekerlemelerde ve hamur işlerinde aroma/parfümleme maddesi olarak kullanılabilir. 

Esanslar ve zirai ilaçların üretiminde de narenciye kabuğunun aktif rolü vardır. Elde edilen uçucu yağ aynı zamanda insan merkezi sinir sistemi üzerinde stresi azaltabilen ve yorgunluğu giderebilen sakinleştirici bir etkiye sahiptir. Balgam söktürücü, öksürük önleyici, ağrı kesici, safra kesesi iltihabını hafifletip ayrıca taşlarını çözen, gastrointestinal* motilite destekleyici ve sindirim suyu salgısını artırıcı etkileri vardır. İçerisindeki kumarinin* kanserojen maddelerdeki toksik fonksiyonel grupları ayrıştırarak ve kanser hücrelerinin metabolizmasını inhibe ederek antikanser etkiye sahip olduğu düşünülmektedir[1, 6, 9].

Pektin İçeriği ve Avantajları

Pektin, taze turunçgil kabuğunun kuru ağırlığının %20-30’unu oluşturur. Farklı dokuların ve turunçgil çeşitlerinin pektin içerikleri önemli ölçüde farklılık gösterir. Temel yapısı 1,4-galakturonik asit içeren bir polisakkarittir. Pektin, gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir kıvam arttırıcı ve stabilizatördür. Reçel ve meyve suyuna pektin ilavesi, nakliye sırasında reçeli stabilize eder ve tadı iyileştirir, sinerezi* azaltır. Pektin ayrıca meyve suyuna ve şuruba eklendiğinde aside direnç özelliği gösterir, bu da süspansiyon halindeki yağlı laktik asidi stabilize eder. Süt ürünlerine pektin ilavesi kazein proteininin pıhtılaşmasını önler ve asitli süt ürünlerinin raf ömrünü uzatır. 

Pektindeki diyet lifi; yüksek tansiyon, kanser, diyabet, obezite ve diğer hastalıklar üzerinde önleyici ve tedavi edici etkilere sahiptir ve sağlıklı bir vücut sürdürmek için önemli bir materyaldir. Lif içeriği sebebiyle doyurucu etkisi vardır, mide hareketliliğini ve besin emilimini arttırır. Turunçgil kabuğundan diyet lifi çıkarılmış ve pektin içeriğinin turunçgil kabuğunun toplam kuru ağırlığının %19,3’ü olarak belirlenmiştir. Yapılan bir araştırmada; limon, satsuma portakalı ve greyfurttan elde edilen kabuk ve posanın diyet lifi ve pektin içeriği analiz edilmiştir. Diyet lifi, çözünür diyet lifi (SDF) ve çözünmeyen diyet lifi olarak ikiye ayrılabilir. Pektin, ilaç endüstrisi tarafından müshil ve hemostatik* ajanlar veya plazma ikameleri üretmek için kullanılabilir. Ayrıca ağır metal iyonlarına maruz kalmayı tedavi etmek için kullanılan koruyucu bir ajan veya panzehirdir[6, 10].


Sözlük
*Fizikokimya: Maddenin moleküler ve atomik düzeydeki davranışları ve kimyasal reaksiyonların oluşumunun nasıl gerçekleştiğini inceleyen bilim dalıdır.
*Gravimetri: Kimyasal analizi yapılacak maddeyi doğrudan veya bileşik içerisinde tartma esasına dayanan bir nicel analiz yöntemidir Analit miktarının kütle ölçümüne dayanılarak tayin edildiği metotların ortak adıdır.
*Titrasyon (Titrimetrik Metot): Titrasyon, tanımlanmış bir analitin konsantrasyonunu belirlemek için yaygın olarak kullanılan kantitatif bir kimyasal analiz laboratuvar yöntemidir. Titrant veya titratör olarak adlandırılan bir reaktif, bilinen konsantrasyon ve hacimde standart bir çözelti olarak hazırlanır.
*Potansiyometrik: Polarize olmayan bir elektrot kullanarak sistemden akım geçirmeksizin elektrotlarda oluşan gerilimin ölçülmesine dayanan yöntemdir. Potansiyometrik titrasyon ile kuvvetli asit, zayıf asit ve bu asitlerin karışımdaki miktarlarını bulmak mümkündür.
*Biyokütle: Yaşayan ya da yakın zamanda yaşamış canlılardan elde edilen fosilleşmemiş tüm biyolojik malzemenin genel adıdır.
*Tiyamin: Bir diğer ismiyle B₁ vitamini, kimyasal formülü C₁₂H₁₇ClN₄OS olan renksiz bir bileşiktir. "Thio-vitamine" anlamına gelmekte olup suda çözülebilen B kompleks vitaminlerinden birisidir.
*Riboflavin: B₂ vitamini yani riboflavin, pentoz şeker olan ribitol ve lumikromdan oluşur. Görünür ve UV ışında bozulur. Göz yorgunluğu, kataraktların önlenmesi ve tedavisi için gereklidir; karbonhidrat, yağ ve protein metabolizmasına yardımcı olur.
*Flavonoid: Flavonoidler bitki ve mantar sekonder metabolitlerinin bir sınıfıdır.
*Gastrointestinal: İnsanlarda ve diğer hayvanlarda sindirim sisteminin tüm organlarını içeren ağızdan anüse giden yoldur. Ağızdan alınan yiyecekler, besinleri çıkarmak ve enerjiyi emmek için sindirilir ve atık dışkı olarak atılır.
*Kumarin: Aromatik bir organik-kimyasal bileşiktir. Molekül, iki bitişik hidrojen atomunun lakton benzeri bir zincirle [−=−−O−] değiştirildiği bir benzen molekülü olarak tanımlanabilir.
*Sinerez: Kimyada sinerez, serumun büzülen bir kan pıhtısından boşaldığı zaman bir jelden bir sıvının ekstraksiyonu veya atılmasıdır. Bir başka sinerez örneği, yoğurt yüzeyinde peynir altı suyu toplanmasıdır.
*Hemostaz: Kendi kendine olabilecek bir kanamayı önleyen veya herhangi bir nedenle başlayan bir kanamayı durduran süreçlerin tümü. Damar bütünlüğünün bozulmasına bağlı olarak meydana gelen kanamanın durmasıdır.

Kaynakça
[1] Yang Shan (2017). Comprehensive Utilization of Citrus By-Products. CHAPTER 8 Production of Biodegradable Packages Using Citrus Peel. Academic Press.
[2] Pranav D. Pathak, Sachin A. Mandavgane , Bhaskar D. Kulkarni (2017). Fruit Peel Waste: Characterization And İts Potential Uses. India. Current Scıence, Vol.113, No.3.
[3] Ebru Deniz, Gülen Yeşilören, Necla Özdemir, Aslı İşçi (2014). Türkiye'de Gıda Endüstrisi Kaynaklı Biyokütle ve Biyoyakıt Potansiyeli. Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliğİ Bölümü, Ankara.
[4] Kemal yaman (2012). Bitkisel Atıkların Değerlendirilmesi ve Ekonomik Önemi. Kastamonu Üni., Orman Fakültesi Dergisi, 12 (2): 339-348.
[5] Deveci, E. Ü. (2008). Portakal Atıklarından Aspergillus niger Filamentli Fungusu Kullanılarak Sitrik Asit Üretiminde Değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Mersin Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü. Mersin.
[6] Yang Shan (2016). Comprehensive Utilization of Citrus By-Products. CHAPTER 1 Functional Components of Citrus Peel. Academic Press. 2017.
[7] Yang Shan (2016). Comprehensive Utilization of Citrus By-Products. CHAPTER 7 Biotransformation of Citrus Peel. Academic Press. 2017.
[8] Houjiu W, Bilin J (1997). Studies on citrus peel fermented feeds. China Feed;17:37e9.
[9] Changjiang Guo, Jijun Yang, Jingyu Wei, Yunfeng Li, Jing Xu, Yugang Jiang (2003). Antioxidant activities of peel, pulp and seed fractions of common fruits. Institute of Hygiene and Environmental Medicine, Tianjin 300050, P. R. China.
[10] Yang Shan (2016). Comprehensive Utilization of Citrus By-Products. CHAPTER 6 Drying of Citrus Peel and Processing of Foods and Feeds. Academic Press. 2017.