Limonen

Limonen, narenciye kabuk yağlarının ana bileşenidir ve portakal kokusunun taşıyıcı terpenidir (terpen, bitkilerin uçucu koku maddesi ailesi). Tatlı portakal yağının yaklaşık yüzde 95'i limonendir [1]. Gıda üreticisi onu aroma olarak, kozmetik ve parfüm üreticisi koku olarak alır. Limonen en çok kullanılan koku maddelerinden biridir [2]. Meyve suyu sanayisinin yan ürünü olarak ayrıca çıkar ve yağ çözücü olarak da satılır [3]. Aynı molekülün tersi de vardır: havayla temasta oksitlenir ve oksitlenmiş hâli sık rastlanan bir temas alerjenidir [2].

Narenciyenin neresinde, ne kadar var?

Kabukta. Kabuk meyvenin yaklaşık 40 ile 50 %'idir ve uçucu yağ kabukta toplanır [4]. Yağ kabuğun dış yüzeyindeki keseciklerden soğuk presle alınır. Tunus'ta dört narenciyede kabuk yağı verimi olgunlaşma boyunca 0,5 ile 2,7 % arasında değişmiştir [5].

Limonen neredeyse tek başınadır. İtalya'da bir sezonda üretilmiş 190 gerçek tatlı portakal yağında limonen yaklaşık 95 % bulunmuştur. Oksijenli bileşenlerin (aldehit, alkol, ester) en önemlileri oktanal ve dekanal aldehitleridir. Bileşim sezona, yağ ayırma yöntemine ve portakal türüne göre değişmiş, kan portakalı yağları daha çok terpen taşımıştır [1]. Türkiye'de iki bölgeden acı portakal kabuk yağında limonen 93,7 ile 94,3 %, mirsen 1,7 ile 1,9 %, linalil asetat 1,2 ile 1,3 %, linalool 0,3 ile 0,5 % ölçülmüştür [6]. Türk greyfurt kabuk yağında limonen 92,5 %, mirsen 2,6 %, terpenlerin toplamı 96,4 % çıkmıştır. Aynı çalışmada limon yağı bambaşkadır: limonen 61,8 %, gama-terpinen 10,6 %, beta-pinen 8,1 % [7]. Oktanal ve dekanal tatlı portakal yağının karakter belirleyici bileşenleri olarak anılır [8].

Olgunluk oranı değiştirir. Tunus'ta acı portakal kabuk yağında limonen olgunlaşma boyunca 67,9'dan 91,0 %'e çıkmış, tatlı portakalda 81,5 ile 86,4 % arasında kalmıştır [5]. İran'da acı portakalda limonen olgun meyvede 93,5 %'e ulaşmış, linalool, mirsen ve alfa-terpineol en düşük düzeye inmiştir [9]. Oran meyvenin adından değil ölçümden okunur.

Yöntem de değiştirir. Portakal ve tangor (mandalina ile portakal melezi) kabuğunda soğuk pres ile su distilasyonu karşılaştırılmıştır. Ağır ve oksijenli bileşenler soğuk prese özgü çıkmıştır. Distilasyonda ise meyve suyunda kusur kokusu sayılan iki bileşen (terpinen-4-ol ve 4-vinilguaiakol) daha çok oluşmuştur [10]. Greyfurtta laboratuvar ölçeğinde soğuk pres yağın verimi su distilasyonundan çok daha yüksek bulunmuş, limonen soğuk preste 92,8 %, distile yağda 96,1 % ölçülmüştür. Aynı çalışmada antioksidan testinde distile greyfurt yağı soğuk pres yağı geçmiştir [11]. Sanayide ise pres artıklarının buhar distilasyonuyla alınan greyfurt yağında limonen 70,9 % bulunmuştur [12].

Saf limonen meyve suyu fabrikasının yan ürünüdür. Narenciye atığından bütünleşik bir süreçte 1 ton atıktan (20 % kuru madde) 8,9 L limonen alınmıştır [13]. Piyasada "d-limonen" adıyla satılır ve meyve suyu sanayisinden gelen bu ürün yağ alma ve temizlik çözücüsü olarak piyasaya girmiştir [3].

Limonen, oktanal, limonen oksit: fark ne?

Değerler PubChem'den alınmıştır. XLogP maddenin yağa mı suya mı yakın olduğunu gösterir. Değer büyüdükçe yağı sever. Limonen 3,4 ile yağ tarafındadır ve suda çok az çözünür. Oksidasyon ürünleri (limonen oksit 2,5, karveol 2,1) daha suya yakındır. Alfa-terpineol 1,8 ile en suya yakın olanıdır.

Limonenin iki eli vardır. Aynı formüldeki iki molekül birbirinin ayna görüntüsüdür (enantiyomer, kısaca "el"). Narenciye kabuk yağının limoneni (R)-(+) elidir (CAS 5989-27-5) [2]. Rasemik (iki elin eşit karışımı) limonen ayrı bir koku maddesi olarak değerlendirilir [14]. Sekiz mikroorganizmaya karşı (R) ve (S) eli hemen aynı derişimde etkili olmuştur [15]. Model beyaz şarapta limonenin el oranını değiştirmek aromayı değiştirmemiştir [16]. Elin önemi kokuda değil kimliktedir: doğal mı sentetik mi sorusu el dağılımından okunur.

Karakteri limonen tek başına vermez. Konsantreden hazırlanan portakal suyunda en güçlü üç koku maddesi linalool, limonen ve bir meyve esteri olmuş, oktanal ve dekanal onları izlemiştir [17]. Taze sıkılmış portakal suyunda ise başı meyvemsi esterler ve dekanal çekmiştir [18]. Kabuk yağında karakteri oktanal ve dekanal taşır [8]. Beş kat konsantre portakal yağında limonen şekerli çözeltinin tatlılık algısını artırmıştır [19].

Oksidasyon ürünleri havada oluşur. Havayla temas eden limonende beş ana oksidasyon ürünü tanımlanmıştır. Karvon ve limonen oksit güçlü hassaslaştırıcı çıkmış, karveol çıkmamıştır. Bu çalışmada saf limonen hayvan testinde hassaslaştırmamış, havayla temas etmiş limonen hassaslaştırmıştır [20]. Oksidasyonda oluşan hidroperoksitler (oksijen taşıyan, deriye karşı tepkin ara maddeler) hayvan testlerinde güçlü hassaslaştırıcıdır ve egzama hastalarında yama testinde (alerjen deriye bantla yapıştırılıp tepkiye bakılan test) pozitif sonuç verir [21]. Isı ve basınç başka yola götürür: portakal suyunda yüksek basınç ve sıcaklık limoneni bozmuş, alfa-terpineol ve karvon artmıştır [22]. Su-alkol karışımında limonen ısıyla bozunmuştur [23].

Ne için kullanılıyor?

Koku olarak: evet, en çok kullanılan koku maddelerinden biri. Limonen teknik ürünlerde ve parfümde en çok kullanılan koku maddelerinden biridir [2]. Oda kokularında da öyledir: 109 oda kokusu ürününü tarayan bir çalışmada en sık kullanılan iki koku maddesi limonen ve linalool çıkmıştır. İkisi de solunum yoluyla hassaslaştırma testinde temiz bulunmuştur [24]. Kozmetik bileşen güvenlik paneli narenciye kökenli bileşenleri, ürün tahriş etmeyecek ve hassaslaştırmayacak biçimde yapıldığında güvenli bulmuştur. Panelin tek kaygısı oksitlenmiş limonen ve linalooldür [25]. Sorun limonende değil, bekletilmiş limonendedir. Taze limonen kullanılır, havada beklemiş limonen alerjen olur. Ayrıntısı "Formülde nasıl davranır?" bölümünde.

Gıda: portakal aromasının gövdesi. Portakal ve narenciye aromalarında limonen kokunun taşıyıcısıdır, karakteri ise yanındaki aldehitler verir [8]. İçecekte yağ doğrudan karışmaz, emülsiyon (yağ ile suyun karıştırıldığı ürün) olarak girer. Arap zamkı ve ksantan zamkıyla kurulan içecek emülsiyonlarında portakal yağı 6 ile 10 % arasında çalışılmıştır [26]. Saklamada aroma kayar: portakal suyu ılık ortamda dört hafta beklediğinde oktanal, dekanal ve linalool azalmış, alfa-terpineol artmıştır. Bayat koku ise başka iki bileşenden gelmiştir [27]. Plastik ambalaj limoneni emebilir, portakal suyu bu konunun en çok çalışılan örneğidir [28].

Kabuk yağı mı, konsantre mi, saf limonen mi: hangi biçim?

Uçucu yağlar çoğu zaman yenebilir bir yağ içinde seyreltilerek de satılır. Oranın neye göre verildiği, yağın kendisine mi yoksa seyreltilmiş ürüne mi, sertifikada yazmalıdır.

Rasemik limonen varken neden narenciye limoneni? Rasemik ürün iki elin eşit karışımıdır ve ayrı bir madde olarak değerlendirilir [14]. Narenciye limoneni iki şey verir. Birincisi tek el: kabuk yağının da saf izolatın da limoneni (R) elidir [2]. İkincisi doğrulanabilir köken: el dağılımı ve köken testi (izotop testi, sentetik ya da başka bitkiden katkıyı ayırır) yağın doğal olduğunu gösterir [31], [32]. Kabuk yağı saf limonene göre bir şey daha verir: portakalın karakterini taşıyan oktanal ve dekanal yalnız kabuk yağında gelir [8], [1]. Limonen bu kokuların taşıyıcısıdır.

Seçim dört soruya bağlıdır.

• Hangi narenciye, hangi karakter? Tatlı portakalda oksijenli bileşenlerin başını oktanal ve dekanal çeker [1]. Acı portakalda linalil asetat 1,2 ile 1,3 %, linalool 0,3 ile 0,5 % ölçülmüştür [6]. Greyfurt 92,5 % limonen ve 2,6 % mirsen taşır, limon 61,8 % limonenle ayrı bir profildir [7].
• Ürün sulu ya da sıcak mı? Limonen suda çok az çözünür, içeceğe emülsiyonla girer [26]. Isı ve basınç limoneni alfa-terpineol ve karvona çevirmiştir [22]. Plastik ambalaj limoneni emebilir [28].
• Ne kadar lazım? 1 ton içeceğe emülsiyonla 1 kg portakal yağı katılıyorsa (binde bir) ve yağ 95 % limonen taşıyorsa [1] içecekte 950 mg/kg limonen olur. Rakamlar örnektir.
• Fiyat. Soğuk pres portakal ve greyfurt yağında limonen 92 ile 95 % arasındadır [1], [6], [7]. Kilogram limonen fiyatı bu yüzden tek ölçüt değildir. Aldehit payı ve tazelik ölçüttür. Saf limonende ise kilogram fiyatı ve oksidasyon durumu kıyaslanır.

Analiz raporu nasıl okunur?

Yöntem. Kabuk yağı gaz kromatografisiyle (GC, uçucu karışımı bileşenlerine ayırıp her birinin payını ölçen yöntem) ölçülür. Bileşenler kütle spektrometresiyle (her maddeyi kütle parmak izinden tanıyan dedektör) tanınır. Yüzdeler çoğu zaman bileşenlerin birbirine göre payıdır (alan normalizasyonu). Limonen için bozunmayı da izleyen ayrı bir sıvı kromatografisi yöntemi vardır [23].

Ucuz yağ katkısı nasıl görünür. Pres artıklarından distile edilen ucuz yağ soğuk pres yağa katılabilir. Mandalinada 266 soğuk pres, 29 distile ve 26 karışım yağı incelenmiş, terpinen-4-ol ve dekanal gibi birkaç belirteç bileşenin oranı çoğu durumda 10 % katkıyı ele vermiş, daha düşük katkı için sınır belirlenememiştir [33]. Su distilasyonunda kusur kokulu iki bileşen soğuk prese göre daha çok oluşur [10].

El dağılımı ve köken testi. Ana bileşenlerin el dağılımı ve izotop testi birlikte narenciye yağlarının doğal olup olmadığını gösterir [31]. Mandalina yağlarında izotop testi sentetik ya da başka kaynaktan katkıyı ve coğrafi kökeni ayırt etmek için kullanılmıştır [32].

Spesifikasyon ile sonuç ayrı şeylerdir. Spesifikasyon üreticinin sözüdür, ölçülen değer o partinin sonucudur. Teknik veri formu (TDS) genel belgedir, analiz sertifikası (CoA) partiye aittir.

Kaliteyi ne gösterir?

Tazelik. Havayla temas eden limonen karvon, limonen oksit ve hidroperoksit verir [20], [21]. Hidroperoksitler ayrı bir yöntemle ölçülebilir. Aynı çalışma Avrupa kozmetik kurallarında linalool ve limonenin durulanan üründe 0,01 %, deride kalan üründe 0,001 % üstünde etiketlenmesi gerektiğini, oksidasyonla oluşan hidroperoksitlerin ise bu etikette görünmediğini yazar [34]. Sertifikada karvon, karveol ve limonen oksit satırları, ölçüm tarihi ve kabın doluluğu birlikte okunur.

Aldehit payı. Narenciye yağlarının çoğunda limonen 90 %'in üstündedir, farkı oksijenli bileşenler yapar. Aldehit payı yağ ayırma yöntemine, portakal türüne ve sezona göre değişir [1]. Distilat katkısı dekanal oranını düşürür [33]. Sertifikada aldehit satırları limonen satırından daha çok şey söyler.

Çözücü kalıntısı ve hammadde testleri. Tablodaki biçimlerin hiçbiri organik çözücü kullanmaz, kalıntı satırı yalnız çözücüyle alınan üründe anlam taşır. Kabuk, ilaçlamanın doğrudan temas ettiği kısımdır, kabuk yağının sertifikasında pestisit satırı bu yüzden okunur.

Formülde nasıl davranır?

Hava. Antioksidan oksidasyon yolunu keser: E vitamini türevi bir antioksidan içeren vazelinde limonen hidroperoksitleri büyük ölçüde parçalanmış, antioksidansız vazelinde ise buzdolabında altı hafta bozulmadan kalmıştır [35]. Alkollü parfümde limonen kararlı bulunmuştur. Dokuz ay boyunca açılıp kapanan yarı dolu şişelerde hidroperoksit saptanmamış, tüketicilerden toplanan eski parfümlerde yaklaşık 0,2 % limonen ölçülmüş ve yalnız azınlığında eser miktarda oksidasyon ürünü bulunmuştur [21]. Kapalı ve dolu kapta, serin ve karanlıkta saklanır.

Su, ısı ve asit. Limonen suda çok az çözünür, içecekte emülsiyon ister [26]. Isı ve basınç limoneni alfa-terpineol ve karvona çevirmiştir [22], sulu-etanollü çözeltide ısıyla bozunmuştur [23]. Kapsülleme dayanımı artırır: çok küçük damlacıklı emülsiyonda (mikroemülsiyon) limonenin oksitlenmeye başlama süresi dört ile sekiz kat uzamış, ama aynı emülsiyonlar 50 °C üstünde fiziksel olarak bozulmuştur [36]. Siklodekstrin (halka biçimli şeker, molekülü içine alır) taşıyıcısında çözünürlük ve ısı dayanımı artmış, salım yavaşlamıştır [37].

Ambalaj. Bazı plastikler limoneni emer ve aromayı alır [28]. Ambalaj seçimi aroma dozunun parçasıdır.

Cilt: taze limonen sorun değil, bekletilmiş limonen alerjen. Saf limonen deriyi hassaslaştırmaz. Havada bekleyip oksitlenince hassaslaştıran maddeler oluşur [20]. Bu yaygın bir sorundur. Altı ülkede 2.900 egzama hastasının 5,2 %'si deri testinde oksitlenmiş limonene tepki vermiştir [38]. Birleşik Krallık'ta 4.731 hastada oran 5,0 % çıkmıştır [39]. Etikette yazılması zorunlu 26 koku alerjeni arasında oksitlenmiş linalool birinci, oksitlenmiş limonen üçüncü sıradadır [40]. Bir de tuzak var: sıradan koku alerjisi testi bu alerjiyi her zaman yakalamaz. Bir çalışmada oksitlenmiş limonene tepki verenlerin 57 %'si sıradan koku testinde temiz çıkmıştır [2], daha eski bir çalışmada ise çoğu o teste de tepki vermiştir [3]. Bu yüzden oksitlenmiş limonen ayrıca test edilir. Formülatör için sonuç tektir: limoneni oksitlenmeden tutmak alerjen sorununu çözer. Kokunun etikette nasıl yazılacağı ürün sınıfına ve mevzuata bağlıdır.

Güvenlik belgesi. Ekstraktla çalışırken ürünün güvenlik bilgi formuna (SDS) uyulur. Taşıma ve depolama sınıfı SDS'ten okunur.