Bitki ekstreleri nasıl üretilir?

Bitki ekstreleri nasıl üretilir konusuna değinmeden önce bu ekstreleri değerli kılan polifenolik bileşenlerle ilgili detaylı bilgi almak için Polifenolik Nedir? Dikkat Çeken 6 Faydası! başlıklı yazımızı okuyabilirsiniz.

Bitki ekstrelerini ifade etmek için bitki özü, dem, bitki özütü, bitki ekstraktı, tentür gibi farklı kelimelerde kullanılmaktadır.

Bitki ekstreleri en kısa şekli ile bitkilerde bulunan sağlığa faydalı (fonksiyonel) bileşenleri konsantre içeren ürünler olarak tanımlanabilir.

Tüm bitkiler karbonhidratlar, proteinler, yağlar gibi ana bileşenlerin dışında mikrobileşen olarak adlandırılan bir çok farklı bileşen içermektedir. Bu mikrobileşenlerin sağlık üzerine etkilerinin anlaşılması ile birlikte önemleri artmış ve bu konuda birçok bilimsel çalışma gerçekleştirilmiştir.

Daha sonra bu mikrobileşenlerin seçici olarak bitkiden alınması, gerekirse konsantre hale getirilmesi ile sıvı formda bitki ekstraktı üretilir. Bu ekstraktın çeşitli yöntemler ile kurutulması sonucu bitki ekstresi olarak adlandırılan toz ürün elde edilmiş olur.

Her ne kadar basit görülse de kaliteli bir ekstrakt için üretim şartlarının doğru şekilde seçilmesi gerekmektedir.

2.1 Ön hazırlık

Tahmin edileceği üzere bitki ekstresi üretiminin ilk aşaması bitkilerin ön hazırlık aşamasıdır. Bitkinin hasadı ile başlayan süreç, bitkinin temizlenmesi ve ayıklanmasından sonra genellikle kurutulması ile devam eder.

Ülkemizde üretilecek ve satılacak takviye edici gıdaların formülasyonunda bitki ekstrelerinin kullanımı için bitkinin Tarım ve Orman Bakanlığı tarafından ilan edilen Bitki Listesinde Pozitif olarak değerlendirilmiş olması gerekmektedir.

Bu aşamada en önemli husus bitkinin türü ve ön işlemlerin doğru şekilde gerçekleştirilmesidir. Nitekim aynı cinse ait farklı türde bitkiler çok farklı kimyasal içeriğe sahip olabilir. Ayrıca bitkilerin yaprak, sap ve tohum gibi farklı bölgeleri de farklılık gösterebilir. Bu nedenle tür tanımlanması ve ekstrenin hazırlanacağı bölgesinin diğer unsurlardan ayrılması işlemi gerçekleştirilmelidir. Bu işlemler çoğu zaman bitkinin hasat edildiği bölgede gerçekleştirilmektedir.

Sonraki aşama bitkinin kurutulmasıdır. Takviye edici gıda formülasyonlarında kullanılan bir çok bitki uluslararası ticaretle temin edilmektedir. Bu nedenle yaş olarak satılması mümkün değildir. Diğer bir husus ise kuru bitkilerin veriminin daha yüksek ve etkili olmasıdır. Ayrıca kuru bitki daha uzun süre mikrobiyolojik açıdan güvenli ve kimyasal olarak önemli bir değişime uğramadan daha uzun süre depolanabilir.

Sayılan bu nedenlerden ötürü bitkilerin uygun bir yöntemi ile kurutulması gereklidir. Bitkilerin yüzey alanının geniş olması nedeniyle kurutma geleneksel yöntemlerle (gölge ya da güneşte kurutma) hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Bitkiler ince bir tabaka halinde serilmekte ve günde birkaç kez karıştırılarak kuruması sağlanır. Ortam şartlarına bağlı olarak kuruma 1-7 gün içinde tamamlanabilmektedir.

Kurutma sırasında dikkat edilmesi gereken husus bitki üzerinde küf gelişiminin ve bu küflerin oluşturduğu zararlı toksinlerin (mikotoksinler) oluşumunun engellenmesidir. Böyle bir risk olması durumunda endüstriyel kurutma sistemleri kullanılmalıdır.

Kurutulan bitkiler ambalajlanarak depolanmakta ve ekstrakt üretiminde kullanılmaktadır. Ekstre üretimi için tesise bu ambalajlarda gelen bitkiler, çoğu zaman bu tesislerde öğütme işlemine tabi tutularak belirli büyüklüğe getirilmektedir.

2.2 Ekstraksiyon

Bitki ekstresi üretiminin en önemli aşamalarından birisidir. Bu aşamada kullanılabilecek çok farklı teknikler ve son ürünün kalitesini etkileyebilecek onlarca farklı parametre bulunmaktadır. Bu parametrelerden bazıları, çözücü, bitki/çözücü oranı, sıcaklık, karıştırma hızı, süre, enzim uygulamasıdır. Bu şartlar her bir bitkiye göre değişiklik göstermektedir. Dolayısıyla kaliteli ve etkili bir üretim uzmanlık gerektirmektedir.

Endüstriyel olarak en yaygın olarak kullanılan ekstraksiyon yöntemi çözücü ekstraksiyonudur. Bu işlemin en güzel örneklerinden birisi çay demlemedir. Kısaca özetlemek gerekirse çay demlemek için çaydanlığa (ekstraksiyon kabına) bir miktar çay (bitki) konur ve üzerine kaynar su (çözücü) eklenir. Burada çayın/kaynar suya oranı (bitki/çözücü oranı) demin rengi ve tadını etkiler. Daha sonra bir süre demlenme (ekstraksiyon) işleminin tamamlanması beklenir.

Dolayısıyla bu yöntemde ön hazırlığı tamamlanmış bitki üzerine çözücü eklenmekte ve belirli şartlar altında (sıcaklık, süre, basınç, karıştırma vb.) bir süre işlemin devam etmesi sağlanmaktadır. Bu aşamada işlemin olması gerekneden kısa olması bitkideki fonksiyonel bileşenlerin yeterli düzeyde alınamamasına neden olur. Ayrıca yüksek sıcaklıklarda işlemin gerekenden uzun süre devam ettirilmesi hem istenmeyen bileşenlerin ekstrakta geçmesi hem de ısıya hassas bileşenlerin kaybı ile sonuçlanır.

Bu işlemde kullanılan çözücüler amaca uygun şekilde seçilmelidir. Örneğin suda çözünür nitelikte bir ekstre hazırlanacak ise çözücü polar nitelikte (su, alkol, asidik su, gliserol, karışımlar vb.) olmalıdır. Yağda çözünür bir ekstre için ise apolar çözücüler (hekzan vb.) kullanılmalıdır.

Bu işlem örneğin soğuk demleme kahve ve sarı kantaron yağı üretiminde olduğu gibi sıcaklık uygulanmadan daha uzun sürede de (1-90 gün) gerçekleştirilebilir. Bitkiler ile yapılan bu işlem sonucu üretilen ürüne tentür denilmektedir.

Bazı gelişmiş ülkelerde bitki ekstraktı üretimi için süperkritik akışkan ekstraksiyonu gibi diğer yöntemler de kullanılmaktadır.

2.3 Zenginleştirme ve Standardizasyon

Bitki ekstraktları işlem şartlarına bağlı olarak belirli bir fonksiyonel bileşen kompozisyonuna sahip olur. Nitekim bu kompozisyon bitkini yetiştirildiği bölge, depolanma süresi ve ekstrak üretim koşulları gibi şartlara bağlı olarak değişim gösterebilir.

Ancak üretilecek takviye edici gıdanın etkisini iyileştirmek ve kalitesini standartlaştırmak bu şartlarda mümkün değildir. Bu sorunun önüne geçmek için bitki ekstresi üreticileri ürünlerini zenginleştirme/standardizasyon işlemlerine tabi tutarlar.

Bu işlemler sırasında bitkinin ana etken maddesinin konsantrasyonunun arttırılmasına yönelik olarak diğer bileşenlerden ayrılması gerçekleştirilir. Örnek olarak zerdeçalın ana etken maddesi kurkumindir. Bu bileşenin oranının artması ekstraktın etkisi ve değerini arttırır.

Zenginleştirme/standardizasyon amacıyla iyon değiştirme, membran filtrasyon ve seçici ekstraksiyon gibi yöntemler uygulanabilir. Bu işlemler istenen konsantrasyon sağlanıncaya kadar devam ettirilir. İşlem sonunda etken madde istenen konsantrasyona getirilir.

2.4 Kurutma

Bitki ekstresi üretiminin son aşaması ekstraktın kurutulmasıdır. Bu amaçla en fazla kullanılan yöntem püskürterek kurutma (spray kurutma)’dır.

Kurutmanın verimini arttırmak amacıyla öncelikle ekstrakta konsantrasyon işlemi uygulanır. Vakum altında etkili evaporatörlerde gerçekleştirilen bu işlem sonucunda bitki ekstresinin konsantrasyonu en az %10’a getirilir. Böylece kurutma sırasında enerji tüketimi de azaltılmış olur.

Daha sonra bu konsantre ekstrak atomize halde (sis halinde damlacıklar) sıcak hava içerisine püskürtülür. Bu sırada gerçekleşen çok hızlı buharlaşma etkisi ile ekstrakt saniyeler içerisinde toz forma dönüşür. Bu işlemde sıcaklık kullanılmasına rağmen hızlı buharlaşma etkisi bile bitki ekstresindeki değişim oldukça azdır.

Isıya çok hassas bileşenleri içeren ekstraktların kurutulmasında kullanılan diğer bir yöntem ise dondurarak kurutma'dır. Ekstre dondurulduktan sonra ısı uygulanmadan vakum altında kurutulduğu bu yöntem maliyetli ve uzun sürmektedir. Ancak diğer kurutma yöntemlerine kıyasla çok daha yüksek kalitede ürünlerin üretilmesine şmkan vermektedir.