Fenolik bileşikler içeren karaçam (Pinus nigra) kabuğu ekstraktlarının incelenmesi

Günümüzde görülen sanayileşme hızındaki artış ile orantılı şekilde oluşan kimyasal kirlenme ve buna bağlı kirlenmeye maruz kalma süresi ve miktarındaki yükseliş, insan sağlığını ciddi anlamda etkilemektedir. Toksik, kanserojen, pestisit gibi kimyasalların doğaya direkt ya da dolaylı olarak karışması, konuya duyulan önemin kamuoyunda hassasiyetine neden olmaktadır. Bu çekincelerin giderilmesi ve sadece sağlığın korunması için değil; aynı zamanda vücudun zindeliği ve daha uzun yaşama çabası amacıyla yapılan çalışmalarda bitkilerden yararlanmak bilinen en temel yaklaşımdır ve bu yaklaşım insanlık tarihi kadar da eskidir. Bunun neticesinde, günümüzde gıdalara yönelik ilgi, yaşamı ve büyümeyi sürdürmek için gerekli besinleri sağlamaktan, çeşitli hastalık türlerini önlemeye veya gerçekten iyileştirmeye doğru kaymıştır. Dahası, son teknolojik gelişmeler, nüfusun yaşam tarzı değişiklikleri ve dünya çapındaki sosyo-ekonomik eğilimleri, artan sağlık yararları olan gıdalara olan ihtiyacı göstermektedir. Sağlıklı beslenmenin ötesinde sağlıksız beslenme alışkanlıkları olan insanlar için bile metabolik reaktif oksijen türlerinin zararlı etkilerini bertaraf etmek için destekleyici ürünler önerilmektedir. Kısacası, beslenmenin kısa yoldan oksidatif stresi azaltması istenmektedir. Konu dâhilinde potansiyel olarak az işlenmiş "doğal" olarak tabir edilen mamullere olan ilgi fazlası ile artmıştır. Sonuç olarak; bitkisel kaynaklı katkılar, terapatik etkileri üzerine halen çalışmalar devam etmesine rağmen, alternatif tıp olarak kabul edilip, sentetik ilaçlara kıyasla günümüzde takviye amaçlı kullanım alanı bulmuş ve bir sektör haline gelmiştir. Zamanın başlangıcından beri insanlar bitkileri sadece yiyecek ve barınak yapmak amaçlı değil, aynı zamanda içeriğindeki biyoaktif maddeler sayesinde çeşitli hastalıkları tedavi etmek amacı ile doğal tedavi yöntemi olarak da kullandılar. Çeşitli alanlarda önemli olan bu biyoaktif maddeler bitkilerde önemli metabolik süreçler sonucunda, farklı kimyasal reaksiyonlar sonucunda oluştuklarından; geniş çeşitliliğe sahiptirler ve birincil (primer) ve ikincil (seconder) metabolitler olarak sınıflandırılırlar. Bitkiler; birincil metabolizmalarda insan beslenmesinin yanı sıra bitkilerin büyümesi ve gelişmesi için gerekli olan karbonhidratlar, proteinler, lipitler ve diğer organik asitler gibi birincil metabolitleri oluştururlar. Öte yandan, bitkilerin ikincil metabolizmaları, aynı zamanda terpenler, nitrojen içeren kimyasallar ve fenolik bileşikler gibi ikincil metabolitlerin üretilmesine de katkı sağlar. Bu bileşikler, bitkinin büyümesi ve gelişmesi için doğrudan önemli değildir, ancak cezbedici, tozlayıcı ve hatta bitkileri kendilerine zarar verebilecek her şeyden koruyan ekolojik işlevleri açısından önemlidir. Ayrıca bu bileşikler özellikle fenolik bileşikler farmakolojik, kozmetik ve gıda sanayi gibi farklı alanlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Fenolik bileşikler, anti-enflamatuar, antikanser, anti-proleferatif, antidiyabetik gibi çeşitli terapötik fonksiyonları ve en önemlisi antioksidan kapasiteleri nedeniyle farmakolojik alanda aktif bir bileşen olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Fenolik bileşiklerin oksidasyona yatkın yüksek doymamış yağ asidi içeren gıda ürünlerinin korunmasında sentetik antioksidanlara alternatif olarak kullanılabilecek antioksidan kapasiteleri nedeniyle gıda endüstrisinde de kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu nedenle, biyolojik etkileri ve doğal kaynakları açısından, bu maddeler üzerinde giderek artan sayıda çalışma yapılmaktadır. Fenolik bileşikler, otlar, çalılar, ağaçlar ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli bitki türlerinde bulunur. Bunlar, sıklıkla olası fenolik bileşik kaynakları olarak kullanılan çam ağaçları gibi türleri de içerir. Fenolik bileşiklerin bolluğu açısından çok dikkat çeken bir çam ağacı türü Pinus pinaster ve Pinus maritima' dır. Bu ağacın kabuğu, büyük bir proantosiyanidin bileşikleri kaynağıdır ve ticari olarak Pycnogenol (PYC) ticari adı altında diyet takviyeleri olarak satılmaktadır. Bu çam ağacının talep görmesi ve popülaritesi ile diğer çam ağacı türleri de potansiyel bir fenolik bileşik kaynağı olarak keşfedilmiştir. Bunlardan biri Pinus nigra' dır. Türkiye' de en çok bulunan ikinci çam türü olan P. nigra, özellikle Kastamonu Küre ve Ilgaz Milli Parklarında yaygındır. Kastamonu, 4.7 milyon hektarlık bir orman alanına ve ahşap endüstrisindeki önemli çam ağacı türlerinden birine sahiptir. P. nigra, Türk geleneksel ilaçlarında solunum, mide ağrısı, sırt ağrısı ve daha pek çok rahatsızlığı tedavi etmek için hali hazırda kullanılmaktadır. Fenolik bileşikler, çeşitli bitki kısımlarında bulunabilir. Çeşitli araştırmalara göre, iğneler, kozalaklar, kökler ve özellikle kabuk gibi çam ağacı bileşenleri olası fenolik bileşik kaynakları olarak kullanılabilir. Ahşap sektöründeki atık yan ürünün % 9-15' ini oluşturan çam ağacı kabuğu, atıkların azaltılarak katma değeri yüksek fenolik bileşiklerce zengin ürün eldesi için kullanılmak adına ideal bir kaynaktır. Fenolik bileşiklerin izolasyonu için geleneksel ve geleneksel olmayan ekstraksiyon yöntemleri gibi farklı yöntemler kullanılmaktadır. Geleneksel olmayan yöntemler, daha kısa ekstraksiyon süresi, daha az solvent kullanımı ve diğer yönler açısından avantajlı olsa da, maserasyon gibi geleneksel yöntemler, basitliği ve erişilebilirliği nedeniyle günümüzde hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, P. nigra kabuğu özütleri (PNBE) fenolik bileşikleri, antioksidan aktivitesi, antibakteriyel aktivitesi ve ağır metal kompozisyonu araştırılmış ve karakterize edilmiştir. PNBE, MAC ekstraksiyonu kullanılarak ekstre edilmiştir. Ekstraksiyon prosedüründe, Toplam Fenolik İçerik (TPC) ve 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) antioksidan kapasitesi üzerindeki zaman, sıcaklık ve çözücü konsantrasyonlarının etkileri, RSM kullanılarak optimize edilmiştir. EY (%6.4 ± 0.66 d.w), difüzyon kaysayısı (Deff) (1.01 x10-12 m2/s), TPC (42.56 ± 1.13 mgGAE/100g d.w), DPPH (IC50 6.24 ± 0.04 µgAAE/ml) ve FRAP (18.42 ± 0.56 mgAAE/100g d.w) antioksidan deneyleri, sabit katı/sıvı oranı (100 g/L) ve partikül boyutu (0.250-0.500 mm) ile %60 etanol, 240 dakika ve 60°C' de optimize edilmiş parametreler. RP-HPLC-DAD analizi, 2.5 dihidroksibenzoik asit, mirsetin, kateşin, naringin ve ferulic asid' in toplamın %19.42' sini, %19.33' ünü, %16.88' ini, %11.04' ünü ve %10.15' ini temsil eden fenolik bileşime ana katkıda bulunduğunu ortaya koymuştur. Fenolik bileşiklerin nicel miktarı, diğerleri ise %10' dan azını temsil etmektedir. Uçucu organic bileşiklerin analizi için SPME-GC-MS için sırasıyla %8.30, 15.71, 19.00 ve 7.92 toplam alanla dekan, dodekan, tetradekan ve heksadekan gibi 4 temel kimyasal madde tespit edilmiştir. Eser miktarda da olsa; kadinen sekiterpen dahil olmak üzere fenol ve terpenler varlığı da belirlenmiştir. PNBE' nin antibakteriyel özellikleri de değerlendirilmiş ve antibakteriyel kapasiteye sahip olduğu, ancak bazı noktalarda bakteri gelişimini durdurma yeteneklerinin diğer türlere göre daha az etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca, PNBE' nin genel kalitesini sağlamak için ağır metal bileşimleri de değerlendirilmiştir. As, Cd, Cr, Cu ve Pb gibi ağır metaller PNBE' de sırasıyla 192 ± 3.49, 16.65 ± 0.05, 94.85 ± 0.61, 177.62 ± 1.22 ve 215.82 ± 0.53 ppb konsantrasyonlarında belirlenmiştir. Bu konsantrasyon seviyeleri Dünya Sağlık Örgütü (WHO), Avrupa Birliği (EU) ve Codex Stan 193-1995 tarafından belirlenen limit değerlerinin çok altındadır. Bu nedenle PNBE, insan sağlığını tehlikeye atabilecek ağır metal toksikolojisi açısından güvenlidir. Bu çalışmanın bulgularına dayanarak, PNBE'nin farmakolojik kullanımlar için çok önemli olan üstün bir fenolik bileşik kaynağı olduğu sonucuna varılabilir, özellikle in-vitro analizin antioksidan yeteneği hakkındaki bulgusu. Farklı miktarlarda ve farklı faktörlere bağlı olarak farklı fenolik bileşikler de PNBE üzerinde etkilidir. Tamamlanan çalışmaya göre, RSM tekniği kullanılarak PNBE' nin ekstraksiyonu için ideal koşullar elde edilmiştir. Bu optimizasyon tekniği, farklı ekstraksiyon faktörlerinin yoğunlaştırılması için etkili bir yaklaşım olarak belirlenmiştir. PNBE' de ağır metallerin varlığı, insan sağlığı için risk oluşturabilir çünkü çam türleri özleri birçok tıbbi uygulama için gereklidir. Ek olarak, PNBE'nin antibakteriyel kapasiteye sahip olduğu, ancak bazı noktalarda bakteri gelişimini durdurma yeteneklerinin diğer türlere göre daha az etkili olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak bu çalışma; kereste sanayi atığı olarak adlandırılan ağaç kabuklarının sadece maserasyon gibi basit ekstraksiyon prosesi ile; katma değer açısından yüksek mamul imalini mümkün hale getirebileceğini göstermesi açısından önemlidir. Sadece bu sayede insan organizmasında oksidatif stresin neden olduğu hasarları ve dahasını önlemek için nutrasötik ve kozmetik ürünlerde kullanılabilirliğini destekleyici ileri çalışmalar ile test edilmelidir. Son olarak bu çalışma ile ticari olarak ithal edilen ürün ikamesinin Ilgaz ve Küre milli parklarını sınırları içerisinde bulunduran Kastamonu özelinde yapılmış olması diğer bir önemli sonuçtur. ANAHTAR KELİMELER: Çam Kabuğu Özütleri, Pinus nigra, vitamin P, Fenolik Bileşik, Antioksidan, Antibakteriyel, Ağır Metaller