Bitki organizmalarından elde edilen ikincil metabolitler, farmasötik, kozmetik ve gıda endüstrileri için her zaman mükemmel seçenekler olmuştur. Uçucu yağlar, sebzelerde bulunan bir tür metabolittir ve kimyasal bileşimleri çeşitlidir; ancak monoterpenler ve seskiterpenler en bol bulunan moleküllerin içindedir. Bu terpenler, karbon ve hidrojen içeren basit bir molekülden alkoller, aldehitler, ketonlar ve eterler gibi oksijenli organik gruplara sahip daha karmaşık moleküllere kadar değişen çeşitli kimyasal bileşime sahiptir.
10 ve 15 karbon atomlu bu moleküllerin birçoğu, diğerleri arasında önemli olan antimikrobiyal, antifungal, antioksidan, anti-inflamatuar, insektisit, analjezik, antikanser, sitotoksik olmak üzere özellikle önemli bir biyolojik aktiviteye sahiptir. Bu maddelerin bazıları potansiyel olarak toksiktir ve bu nedenle, özellikle saf olduklarında dikkatli kullanılmalıdırlar. Farklı yöntemlerle kolayca elde edilirler ve endüstriyel değerleri her yıl birkaç milyon dolarlık bir pazarla büyür. Bu bölüm, bilgileri bilimsel literatürde dikkate değer olan ve sağlık ve insan refahı için değeri onları son derece önemli kılanlara vurgu yaparak, bu tür biyoaktif moleküllerin daha iyi anlaşılmasını sağlamayı amaçlamaktadır.
Terpenler, polimerize edilen izoprenden, 2-metil-1,3 bütadien’den sentezlenen ve böylece doğanın en çeşitli ikincil metabolit ailelerinden birini elde eden kimyasal moleküllerdir. Terpenlerin kimyasal çeşitliliği, izoprenin polimerizasyon kapasitesi ile belirlenir; bu nedenle sınıflandırmaları, temel moleküler birime beş karbon eklenmesiyle bağlantılıdır. İzopren, dimetilalil pirofosfat (DMAPP) ve izopentenil pirofosfatın (IPP) kimyasal öncüllerinin biyosentezi, mevalonat yolu (MEV) ve 2C-Metil-D-eritirol-4-fosfat (MEP) olmak üzere iki farklı metabolik yolla üretilir.
DMAPP ve IPP hemiterpenlerdir ve terpenleri oluşturan çeşitli bileşiklerin alt sınıflarını oluşturmaktan sorumludurlar. Ek olarak, bu izopren polimerler lineer olabilir veya halkalar oluşturabilir ve yapılarına oksijen ve azot atomlarına yapışabilir. Bilinen terpenlerin yaklaşık sayısı 55.000’e yakındır. Geleneksel olarak şu şekilde sınıflandırılırlar:
• Hemiterpenler: Bunlar beş karbon atomundan oluşur ve terpenlerin temel birimleridir, en iyi bilinen örnek 2-metil-1,3 bütadien veya izoprendir.
• Monoterpenler: Bunlar, uçucu yağlarda bol miktarda bulunan iki birim izoprenin birleşmesinden kaynaklanan 10 karbon atomundan oluşur. Bazı önemli maddeler şunlardır: pinen, myrcene, limonen, thujene, vb.
• Seskiterpenler: Bunlar, üç birim izoprenin birleşmesinin sonucu olan 15 karbon atomundan oluşur, bazı örnekler şunlardır: bisabolen, zingiberene, germacrene, caryophyllene, vb.
• Diterpenler: Bunlar, 20 karbon atomu veya dört birim izoprenden oluşur; bazı önemli bileşikler retinol, taksol ve fitoldür.
• Triterpenler: 30 karbon atomu veya altı birim izopren içeren terpenler arasında skualen ve sitosterol gibi çeşitli fitosteroller öne çıkar.
• Tetraterpenler: Bunlar 40 karbon atomu ve sekiz birim izoprenden oluşur, birçoğu karoten gibi boyalardır, bunların en önemlileri karoten, likopen ve biksindir.
• Politerpenler: Bunlar 40’tan fazla karbon atomundan oluşur; genellikle çeşitli bitki türlerinin sakızlarında ve lateksinde bulunurlar.
Uçucu Yağlar
Uçucu yağlar, sebzelerde yaygın olarak bulunan ikincil metabolitlerdir. Uçucu bir yağda 10 ila 200 bileşik bulunabilir ve bunların ana özelliği, oda sıcaklığında buharlaşma yetenekleridir. Bir yağdaki kimyasal değişkenlik önemlidir; bununla birlikte bileşenleri üç büyük grupta sınıflandırılabilir.
Terpenler çoğunluk grubudur, monoterpenler ve seskiterpenler en bol bulunanlardır. Bunlar karbon ve hidrojenden oluşan hidrokarbonlar olarak mevcut olabilir veya alkoller, tiyoller, aldehitler, ketonlar ve eterler gibi çeşitli fonksiyonel gruplara sahip olabilir. İkinci önemli grup, birçoğu sinnamaldehit, timol, anetol veya karvakrol türevleri gibi önemli biyolojik aktiviteye sahip aromatik bileşiklerdir. Hidrokarbonlar, aldehitler, ketonlar, esterler vb. gibi çeşitli molekülleri gruplandıran daha düşük oranda üçüncü bir muhtelif grup vardır. Bu maddelerin örnekleri izovaleraldehit veya dodekanaldir.
Uçucu yağlar genellikle bitki organizmalarında %0,1 ila %1 arasında değişen düşük konsantrasyonlarda bulunur. Karanfil yağında olduğu gibi %10’a kadar bu değeri aşabilirler ve tüm bitki organlarında ve yapraklarında bulunurlar: mentha piperi, Origanum majorana, Timus Vulgaris; Çiçekler:Rosa damascena, Matricaria chamomilla, lavanta resmi; kaynaklanıyor:tarçın çiçeği, Ocotea quixos, Santalum albümü; kökler:kediotu resmi; meyveler: narenciye bergami; rizomlar:Zingiber officinale, Curcuma longa; ve tohumlar:Pimpinella anisum, Syzygium aromatikum ve kimyon.
Ekstraksiyon işlemleri, kullanılan bitkinin bölümüne bağlı olarak çeşitlilik gösterir; en basit ve en yaygın olanı, pahalı ekipman gerektirmeyen buhar akımı ile damıtma yoluyla ekstraksiyondur. Diğer yöntemler, narenciye perikarplan yağ elde etmek üzere esas olarak kullanılan mekanik çıkarma ekstraksiyon bileşenleri bir süper kritik CO kullanılarak yüksek sıcaklıklarda ve ekstre etkilenebilir kullanışlı olan çözücüler kullanılarak 2 moleküllerinin kimyası korurken yüksek sıcaklıklara gerek yoktur, güncel, ancak uygulanması çok pahalıdır.
Uçucu yağ üretme yeteneklerine göre yaklaşık 4000 tür araştırılmıştır, ancak yalnızca yaklaşık 30 tür dünya çapında kitlesel olarak pazarlanmaktadır; Esas kullanımları kozmetik endüstrisi ve aromaterapi içindir, ancak esanslardan elde edilen bileşiklerin birçoğu ilaç endüstrisi için değerli olabilir. Yeni sekonder metabolitlerin kaynağı olarak ilgi çekici olabilecek, kimyasal bileşimleri veya biyoaktiviteleri açısından esansiyel yağları analiz edilmemiş türler kesinlikle vardır.
Kimyasal Analiz
Uçucu metabolitler oldukları için düşük kaynama noktaları, son derece basit bir şekilde buhar olarak elde edilmelerini mümkün kılar; bu nedenle ideal analiz, GC/MS kütle spektrometrisi ile gaz kromatografisidir. Kılcal kolonların kullanımı, uçucu yağlarda 100 bileşiği aşan tanımlı ayrımlara sahip olmayı mümkün kılmıştır, genellikle kromatografik ayırma, %95 dimetilpolisiloksan içeren polar olmayan kolonlarda yapılır, çünkü bir uçucu yağın birkaç bileşeni aşağıdaki gibi polar gruplar içerir. Hidroksil (OH); ara polarite kolonları kullanılarak bu bileşenlerin gerçekleştirilmesi yapılmıştır. Her iki tahlil de moleküllerin tam bir kimyasal araştırması ile sonuçlanır ve tamamlayıcıdır. Doğru yapısal açıklama, spektrum veri tabanları ile karşılaştırma ve bileşiklerin alıkonma oranlarının teorik ve deneysel olarak belirlenmesi gibi çeşitli analizlerin birleştirilmesiyle gerçekleştirilir. Bu amaçla en çok kullanılan “Gaz kromatografisi/kütle spektrometrisi ile uçucu yağ bileşenlerinin tanımlanması” veri tabanları bulunmaktadır.
GC/MS tekniği, stereoizomerleri değerlendirmede etkisiz olduğu gerçeğiyle sınırlıdır, bu gibi durumlarda kiral kolonlar veya nükleer manyetik rezonans görüntüleme gibi tekniklerin kullanılması gerekir. Uçucu bir yağın moleküllerinin kimyasal kimliğinin daha kapsamlı bir araştırması, gaz kromatografisini nükleer manyetik rezonans görüntüleme ve kızılötesi spektroskopi gibi spektrofotometrik tekniklerle birleştiren bir ekipmanla yapılabilir. Kolon veya ince tabaka kromatografisi ile önceden izole edilmiş moleküllerdeki NMR veya IR spektrumlarını analiz etmek de mümkündür.
Terpen Toksisitesi
Uçucu yağlarda bulunan terpenlerin çoğu, çoğu durumda yağ verimi düşük olduğu için aromatik türleri doğrudan tüketirken tespit edilmeyen bir dereceye kadar toksisiteye sahiptir. Yaygın olarak kullanılan pek çok uçucu yağ bileşeni, uygulama konsantrasyonları üzerindeki kısıtlamalarla potansiyel olarak dermal tahriş edicidir. Bazı toksisitesi, bunların daha tehlikeli, karaciğer hasarı ve nöbetler [neden pulegon gibidir terpenler bulunmaktadır ve nörotoksik etki olarak demansa neden olabilir.
Terpenler üzerinde yapılan incelemeler, düşük moleküler ağırlıklı ve uçucu terpenlerin kimyasal ve biyolojik önemini göstermiştir. Bu nedenle ikincil metabolitlerin bileşenleri uçucu yağlar olarak bilinir. Sunulan bilgiler, bu metabolit ailesinde bilimsel kanıtları ve endüstriyel önemi referans olanları kapsadığından, bu moleküllerin bolluğu bu bölümde sunulandan çok daha yüksektir. Hala çok az veya hiç bilgi bulunmayan yüzlerce molekül üzerinde yapılacak çok araştırma vardır. Uçucu yağları henüz tanımlanmamış olan ve insanlar için faydalı olan yeni monoterpenler ve seskiterpenlerin kaynağı olabilecek aromatik türler hala vardır.
Kaynakça:
https://www.researchgate.net/publication/344614521_Terpenes_in_Essential_Oils_Bioactivity_and_Applications
http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-74182019000100080
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu