Bal, çiçek nektarlarından bal arıları (Apis mellifera) tarafından üretilen doğal tatlı bir maddedir. İçeriği bakımından esas olarak farklı türlerde şekerler -birincil şekerler fruktoz ve glikozdur (El Sohaimy ve ark. 2015)- su ve eser miktarda proteinden oluşmaktadır. Sağlıklı, besleyici ve faydalı bir besindir. Aynı zamanda içerisinde çeşitli enzimler, vitaminler, mineraller, organik asitler, fenolik maddeler ve flavanoidler bulundurmaktadır (Shapla ve ark. 2018, Palma-Morales ve ark. 2023). Besleyici özelliklerinin yanında tıbbi olarak da kullanılan balın antioksidan, antiinflamatuar, antibakteriyel ve antiviral özellikleri de mevcuttur (Al-Mamary ve ark. 2002). İnsan sağlığı açısından önemli bir yere sahip olmasıyla birlikte aynı zamanda bitki çaylarına eklenerek tatlandırıcı olarak da kullanılmaktadır.
Özellikle kış aylarında bitki çaylarına eklenen balın tatlandırmak için kullanılması, tercih edilen tatlı tat ile daha sağlıklı bir çay tüketimi yolu olarak önerilebileceği söylenmektedir (Toydemir ve ark. 2015). Aynı zamanda sıcak sütün içine eklenerek özellikle çocuklara daha cazip gelmektedir. Balın eklendiği demleme sıcaklığı önemli bir kriterdir. İçeriği bakımından her ne kadar zengin olsa da bazı alkaloidler, 5-hidroksimetilfurfural (HMF) ve türevleri gibi belirli bileşenlerin fazlalığı veya kimyasal olarak değişkenliği balın toksisitesine neden olabilmektedir. Bu yazımızda balın içinde bulunan HMF’nin ısıl işlem sonucunda kimyasal yapısındaki değişikliklerin sağlığa ne gibi fayda ya da zararlara yol açabileceğinden bahsedeceğiz.
Balın Kimyasal Bileşimi ve HMF Oluşumu
Bal içeriği bakımından oldukça zengin bir maddedir. Prebiyotikler, B1, B2, B3, B5, B6, C ve K vitaminleri ile demir, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve fosfor gibi mineraller, güçlü antioksidanlar olarak görev yapan fenolik asitler ve flavonoidler gibi maddeleri barındırmaktadır. Bal kristalleşme eğilimini değiştirmek veya görünümünü geciktirmek ve balı kirleten mikroorganizmaları yok etmek amacı ile ısıl işlemlere tabi tutulmaktadır. Bu işlemler sonucunda ise bal hem daha uzun raf ömrüne sahip olur hem de içeriğinin bozulmadan kalması sağlanır (Tosi ve ark. 2002). Bal ısıl işlemler sırasında içerisindeki şekerler iki farklı reaksiyon ile HMF bileşiğine dönüşmektedir; 1) Heksozun asit katalizli bozunması, 2) Maillard reaksiyonu (Sachin ve ark. 2024).
HMF oluşumu pH, serbest asit içeriği, toplam asitlik ve mineral içeriği gibi farklı kimyasal özelliklerle ilişkilidir. Glikoz ve fruktoz gibi basit şekerlerin ve birçok asitin varlığının bal üretimi için uygun olduğu rapor edilmektedir. Glikoz ve fruktoz açısından zengin olan bala benzer şekilde, şeker içeren gıdaların çoğu da HMF içerir (Huber ve ark. 2006). Bununla birlikte, HMF’nin çok düşük konsantrasyonlarda oluşmasına ve hatta hem taze balda hem de gıda ürünlerinde bulunmamasına rağmen, ısıl işlem ve/veya uzun süreli depolama koşulları HMF üretimini arttırmaktadır. Moniruzzaman ve ark. (2013), 2 ay boyunca 4–5°C’de saklanan Malezya ballarındaki ortalama HMF konsantrasyonunun 35,98 mg/kg olduğunu bildirmiştir. Khalil ve ark. (2010) ise, 25-30°C’de bir yıldan fazla saklanan Malezya balındaki HMF konsantrasyonlarının çok yüksek seviyelere (118,47–1139,95 mg/kg) ulaşabileceğini kanıtlamışlardır.
HMF Oluşumunu Etkileyen Faktörler
Balın işlenmesi ve/veya karıştırılmasından sonra HMF içeriği için maksimum değer, Codex standardı tarafından 40 mg/kg, tropik bölgelerden gelen ballar için ise 80 mg/kg tüketim için güvenli olduğu belirlenmiştir. HMF, yüksek sıcaklıklarda asidik koşullar altında ve/veya Maillard reaksiyonu sırasında heksozların bozunmasından şekerin ısıtılmasıyla doğrudan üretilmektedir. Balı özellikle 40°C’nin üzerinde ısıtmak, invertaz ve diasaz gibi önemli enzimleri yok ederek ve şeker sindirimimizi engellemektedir. Ayrıca, balın antioksidan gücünü azaltmakta ve HMF gibi bileşiklerin salınmasını potansiyel olarak arttırmaktadır (Sachin ve ark. 2024). Bal viskoz bir maddedir. Yani su gibi tamamen akışkan olmamakla beraber katran gibi aşırı katı değildir. Hatta buzdolabına konulan balın soğukluk ile viskozitesi artmaktadır. Ancak işlenme sırasında ısıtılması viskozitesini azaltır, bu da kristalleşmeyi veya fermantasyonu önleyebilir (Singh ve ark. 1988). Isıtmanın yanı sıra, fizikokimyasal özellikleri (pH, serbest asit içeriği, toplam asitliği, lakton içeriği ve mineral içeriği), su aktivitesi, metalik kapların kullanımı gibi HMF oluşumunu etkileyen diğer faktörler de bulunmaktadır. HMF, düşük pH veya asidik koşulların varlığında düşük sıcaklıklarda kolayca oluşabileceği gibi, yüksek sıcaklık ve uzun depolama süresi de konsantrasyonunu büyük ölçüde arttırmaktadır. Saflaştırma işlemleri çok basit olmasına rağmen ısı sonucu HMF oluşmaktadır (Shapla ve ark. 2018, Toydemir ve ark. 2015).
Balda ve Diğer Gıdalardaki HMF Miktarları
HMF, sadece balda değil kurutulmuş meyvelerde (>1 g/kg), karamel içeren ürünlerde, hazır kahvede (6,2 g/kg’a kadar), elma-narenciye sularında, birada, sütte, kahvaltılık gevreklerde ve pişmiş yiyeceklerde de bulunmaktadır. Yiyecekler ısıl işlemlere maruz bırakıldıktan sonra şeker ve karbonhidratlardan HMF salınır, bu da HMF’nin diyette her yerde bulunduğunu göstermektedir. HMF gıda ürünlerinde doğal olarak mevcut değildir. Bileşik, ısıl işlem sonrasında ve diğer faktörlerle kombinasyon halinde oluşmaktadır. Enzimatik olmayan Maillard reaksiyonunun bir ürünü olduğundan, farklı gıda maddelerinde sabit bir HMF konsantrasyonu yoktur.
Pişirme sıcaklığı, sakaroz bozunma hızı, indirgeyici şeker konsantrasyonu, şeker türü (glikoz, fruktoz veya diğerleri), su aktivitesi, HMF içeren tatlandırıcılar gibi diğer gıda katkı maddelerinin eklenmesi, renklendirici maddeler, karamelizasyon, saklama süresi ve sıcaklık, metalik saklama ve işleme kabının türü gibi etkenler çeşitli gıda ürünleri arasında büyük farklılıklar göstermektedir. Bu nedenle HMF içeriği gıda ürünleri arasında, hatta aynı türden olanlar arasında bile farklılık göstermektedir. Ancak bal, HMF konsantrasyonu açısından diğer işlenmiş gıda ürünlerine göre daha güvenli bir gıda olabilir. Turhan ve ark. (2008), yapmış oldukları çalışmada ilk ısıtma sıcaklığı ve süresinin baldaki HMF konsantrasyonuyla doğrudan ilişkili olmadığını göstermişlerdir. 95°C’de 90 dakika ve 90°C’de 75 dakika süreyle işlenen nektar balı ve tatlı özsu balının HMF seviyelerinin 40 mg/kg’dan düşük olduğunu göstermişlerdir. Özellikle depolama sıcaklığı ve depolama süresi, depolanan balda HMF gelişimini doğrudan etkilemektedir. Baldan farklı olarak diğer gıda maddelerinin işlenmesinde nispeten daha yüksek sıcaklıklar (pişirme, kavurma, haşlama vb.) daha uzun süreler ve farklı katkı maddeleri gerekir ve bu da gıdalardaki HMF içeriğini derinden etkilemektedir (Shapla ve ark. 2018).
HMF’nin Etkileri
Belirlenen sınırın üzerinde HMF tüketimi, insanlar için sitotoksik olup üst solunum yolu, gözler, cilt vb. mukozalarını tahriş etmektedir (Shapla ve diğerleri, 2018). Kişi başına günde 2-30 mg/kg arasında değişen dozlar insan beslenmesiyle ilişkilidir ve bunun insanlar için sağlık riski oluşturmadığı sonucuna varılmıştır. Yiyeceklerin pişirilmesi, istenilen lezzet, renk, doku gelişimi, ısıya duyarlı toksinlerin uzaklaştırılması, mikroorganizmaların yok edilmesi ve inaktivasyonu gibi birçok fayda sağlamaktadır. Ancak bu işlemlerin uzunluğu veya uzun süreli sıcaklığa maruz kalma, HMF, furan, polisiklik aromatik hidrokarbonlar ve akrilamid gibi toksinlerin oluşumundan da sorumlu olabilmektedir. HMF’nin uzun süreli ısıl işlemi sonucunda DNA’ya bağlanabilen ve mutajenik etkilere neden olabilen reaktif bir ara madde olan 5-sülfoksimetilfurfural’e (SMF) metabolize edilebilir. SMF, HMF’nin toksik ve mutajenik özelliklere sahip bir metabolitidir. Bazı çalışmalar (Svendsen ve ark. 2009), HMF ve SMF’nin sıçanlarda kolon kanserinin başlatıcısı olarak hareket edebileceğini göstermektedir (Pastoriza de la Cueva ve ark. 2017).
Sağlığa Olumlu Etkileri
HMF’nin farelerin karaciğerinde ve plazmasında oluşan oksidatif hasarı yüksek yağlı diyetle azalttığı gösterilmiştir. Bu, HMF’nin kan lipid (yağ) seviyelerini koruma ve malonaldehit ile Reaktif Oksijen Türevleri (ROS) seviyelerini azaltma yeteneği sayesinde gerçekleşmiştir. Ayrıca, HMF’nin doza bağlı olarak (0,8-6,4 mM) serbest radikal temizleme kapasitesi gösterdiği ve eritrositler üzerinde ROS kaynaklı hasara karşı önemli koruyucu etkiler sağladığı tespit edilmiştir. Bu bulgular, HMF’nin güçlü antioksidan özelliklere sahip olduğunu ve oksidatif stresle ilişkili hasarları azaltmada etkili olabileceğini göstermektedir. Antimikrobiyal Etki: HMF’nin mikroorganizmaların büyümesi üzerinde zararlı etkileri gözlemlenmiştir. Anti kanserojen etki: Kanser tedavisinde gerekli olan DNA aktivitesini inhibe eden HMF’nin aktivitesini artıran, DNA polimerazı hedef alan bazı anti-kanserojen ilaçlar görülmektedir (Choudhary ve ark. 2021).
Sağlığa Olumsuz Etkileri
Kanserojen Etki: Klinik öncesi düzeyde, HMF ve onun türevi SMF, güçlü kanserojenler olarak adlandırılmıştır (Shapla ve ark. 2004). Maillard reaksiyonunun son ürünü olan HMF, insan tümör hücrelerinin büyümesini teşvik eder ve aynı zamanda insan tümör hücrelerine karşı ters etkiye sahip olduğu da bulunmuştur (Markowicz ve ark. 2012). Genotoksisite: HMF’nin genomla ilişkili toksisitesi, karaciğer bölgesinde yaygın olarak bulunan SULT1A1 isimli enzim aracılığıyla aktivasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu enzim, HMF’nin SMF’ye dönüşümünden sorumludur. Organotoksik Etki: HMF, yüksek konsantrasyonlarda tüketildiğinde ciltte, solunum yollarında, gözlerde ve mukozalarda tahrişe neden olmakta ve sitotoksik etki göstermektedir (Choudhary ve ark. 2021).
Sonuç
HMF, yüksek sıcaklıklarda iki ana reaksiyonla gerçekleşen “Karamelizasyon ve Maillard” kimyasal bir bileşiktir. Yüksek sıcaklıkta gıda işlenmesi HMF konsantrasyonlarında ciddi bir artışa neden olduğunu bildirilen çalışmalar mevcuttur. Farklı gıda işleme yöntemleri ve depolama koşulları, HMF konsantrasyonunu etkileyebilmektedir. Bu nedenle, tüketicilere güvenli ürünler sunabilmek için, her gıda ürününün HMF konsantrasyonu açısından standardize edilmesi gerekmektedir. Bazı çalışmalar, düşük seviyelerde HMF’nin potansiyel faydalarını ortaya koymakla birlikte, yüksek konsantrasyonlarının toksik etkiler gösterebileceğini belirtmektedir. Hayvan çalışmaları, HMF’nin insan sağlığı için farklı fizyolojik işlevlere katkıda bulunabileceğini göstermiş, ancak bu etkilerin tam olarak anlaşılması için daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Yani severek yediğimiz ballı tavuklu hamburgerler veya lezzetli karamelli şekerler aslında görüldüğü kadar masum olmayabilirler.
Bilimle kalın, değerli Moletik okurları.
Kaynakça
Alimentarius C. (2001). Revised codex standard for honey, Codex Stan 12: 1982.
Al-Mamary, M., Al-Meeri, A., & Al-Habori, M. (2002). Antioxidant activities and total phenolics of different types of honey, Nutrition research, 22(9), 1041-1047.
Choudhary, A., Kumar, V., Kumar, S., Majid, I., Aggarwal, P., & Suri, S. (2021). 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) formation, occurrence and potential health concerns: Recent developments. Toxin Reviews, 40(4), 545-561.
Codex standard for honey, codex stan-12 (1981, REV 2 2001 [http://www.codexalimentarius.org/input/download/standards/310/cxs_012e.pdf].
El Sohaimy, S. A., Masry, S. H. D., & Shehata, M. G. (2015). Physicochemical characteristics of honey from different origins. Annals of Agricultural Sciences, 60(2), 279-287.
Huber G.W., Iborra S., Corma A. (2006). Synthesis of transportation fuels from biomass: chemistry, catalysts, and engineering. Chem Rev 106:4044–4098.
Khalil M.,Sulaiman S., Gan S. (2010). High 5-hydroxymethylfurfural concentrations are found in Malaysian honey samples stored for more than 1 year, Food Chem Toxicol 48: 2388–2392.
Markowicz, D.B., et al. (2012). Maillard reaction products in processed foods: pros and cons. In: Valdez B., editor. Food industrial processes-methods and equipment. Intech Open; p. 281–300.
Moniruzzaman M., Khalil M.I., Sulaiman S.A., Gan S.H. (2013). Physicochemical and antioxidant properties of Malaysian honeys produced by Apis cerana, Apis dorsata and Apis mellifera. BMC Complement Altern Med 13: 43.
Palma-Morales, M., Huertas, J. R., & Rodríguez-Pérez, C. (2023). A comprehensive review of the effect of honey on human health, Nutrients, 15(13), 3056.
Pastoriza de la Cueva S, Álvarez J, Végvári Á, Montilla-Gómez J, Cruz-López O, Delgado-Andrade C, Rufián-Henares JA. (2017). Relationship between HMF intake and SMF formation in vivo: an animal and human study, Mol Nutr Food Res 61: 1600773.
Sachin B., G., Parvana T. P., Pretty P., (2024). THE HONEY TRAP-IS HEATED HONEY REALLY THAT BAD?, EPRA International Journal of Multidisciplinary Research (IJMR), 10(1), 249-252.
Shapla, U. M., Solayman, M., Alam, N., Khalil, M. I., & Gan, S. H. (2018). 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) levels in honey and other food products: effects on bees and human health, Chemistry central journal, 12, 1-18.
Singh N, Singh S, Bawa A, Sekhon K. (1988). Honey—its food uses. Indian Food Packer 42: 15-25.
Svendsen C, HUSØY T, Glatt H, Paulsen JE, Alexander J. (2009). 5-Hydroxymethylfurfural and 5-sulfooxymethylfurfural increase adenoma and flat ACF number in the intestine of Min/+ mice, Anticancer Res 29:1921-1926.
Tosi, E., Ciappini, M., Re, E., & Lucero, H. (2002). Honey thermal treatment effects on hydroxymethylfurfural content, Food chemistry, 77(1), 71-74.
Toydemir, G., Capanoglu, E., Kamiloglu, S., Firatligil-Durmus, E., Sunay, A. E., Samanci, T., & Boyacioglu, D. (2015). Effects of honey addition on antioxidative properties of different herbal teas, Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 65(2), 127-135.
Turhan I, Tetik N, Karhan M, Gurel F, Tavukcuoglu HR. (2008). Quality of honeys influenced by thermal treatment LWT-Food, Sci Technol 41: 1396-1399.
