Çay da Kafein

KAFEİN çay, kahve ve kolalı içeceklere uyarıcı niteliği sağlayan önemli bir bileşendir. Kimyasal formülü C8H10N4O2, kimyasal adı 1,3,7-trimetil  metilksantin olan  kafein; fosfodiesteraz aktivitesini engelleyen bir purin alkaloittir. Kafein ilk defa 1820’de Runge tarafından kahve çekirdeklerinden izole edilmiştir ve yapısı E. Fischer tarafından aydınlatılmıştır. Saf ve katı halde beyaz toz veya parlak görünümlü iğneler şeklinde olup, kokusuz ve kötü bir tadı vardır. Çay ve kahvede doğal olarak bulunurken, kola ve enerji içeceklerine sonradan eklenir. Dünya üzerinde kültürü yapılan veya yabani olarak yetişen birçok bitkide kafein bulunmasına rağmen, önemli doğal kafein kaynakları hala kahve, kakao, çay, mate ve guarana gibi tanınmış bitkilerdir.

Bugün kafeinin sentetik türevleri üretilmekteyse de doğal kafeine talep azalmış değil. Dünya Kafein üretiminin %45'i doğal kaynaklardan (dekafeinize kahve üretiminden ve çay atıklarından) geri kısmı ise sentetik yollardan elde edilmektedir.

Dünya kafein tüketiminin %70'e ulaşan kısmı kolalı içeceklerde, geri kalan kısmı ilaç sanayinde kullanılmaktadır.

Çizelgeden görüldüğü gibi yaprak yaşı ile ilgili olarak çay yaprağının kafein kapsamı azalmaktadır. Siyah çayın soldurma ve kıvırma aşamalarında ısıl işlem etkisiyle kafein miktarında da önemli artışlar olur. O nedenle kuru madde ilkesine göre siyah çayın kafein miktarı yeşil çay yaprağının kafein miktarından daha yüksektir. Çay bitkisinde kafein nükleik asitlerin parçalanmaları sonucu oluşmakta ve bu parçalanma soldurma aşamasında da sürdüğü için siyah çayın kafein kapsamı artmaktadır.

Çayın insanlarda yorgunluk giderici, canlılık verici etkisi, içerdiği kafein ile yakından ilgilidir. Bugünkü bilgilerimize göre; bir bardak çayın kafein içeriği özdeş miktardaki kahvenin içeriğinden yaklaşık %50 daha azdır. Kuruçay %1-5 oranında kafein içerir.

Normal şekilde yapılan demleme ile çayda bulunan kafeinin yaklaşık %80'i deme geçer. Buna göre 5-6 bardak çay içen kimse ortalama 300 mg kafein alıyor demektir. Bu miktar İngiliz Eczacılık Kodeksi'nce kabul edilen (650 mg saf kafein) günlük dozun yarısından azdır. Ancak kafeinin özel fizikokimyasal durumu nedeniyle çay içildiği zaman vücudun kafein karşı direnci daha fazla olmakta, tolerans sınırı yükselmektedir. Kafein ve kafeinden oluşan metabolik maddeler de vücutta birikmeyip ifrazat yoluyla metil ürik asit şeklinde atılırlar.

Kafein beyindeki kılcal damarların önemli derecede genişlemesine neden olur, bu kan hareketinin hızlanmasına, insanların canlılık kazanmasına ve yorgunluklarının azalmasını sağlar. Mide salgılarını çoğaltır. Kafeinin olumsuz etkilerinin çayda olumlu etkilere dönüşmesi konusu gerçekten ilginçtir. Çay içersinde bulunan ve thearubigin adı verilen bileşikler kafein ile tepkimeye girerek mide üzerindeki olumsuz etkilerini önlemektedir.

Gölge koşullarında yetişen çay bitkisinde kafein kapsamı artmaktadır.

Çay atıklarından kafein üretilmesi günümüzde de üzerinde durulan ve tartışılan bir konudur. Çay atıklarında bulunan kafein miktarları yaklaşık %1-3 arasında değişmektedir. Koşullara uygun olarak hasat edilen çayda atık madde oranı ortalama %4 iken, ülkemizde ise bu oranın  %20 civarında olduğu düşünülmektedir. Ülkemizde kafein gereksinimi tümüyle dış alım yolu ile sağlanmaktadır ve kafein başta ilaç sanayiinde olmak üzere soğuk içeceklerin üretiminde de kullanılmaktadır. Yıllık kafein dış alımımız 50 ton civarındadır (1992).

Kafein ve Sağlık

Kafein aynı zamanda önemli bir ilaç hammaddesi. Birçok ilacın ana girdisi durumunda. Saf haliyle kafein "merkez sinir sistemi" üzerine etki göstererek uyarıcı etki yapıyor. Metabolizmayı hızlandırıyor, "kalp atışlarına" ve "volümüne" etki yapıyor. Hafif "diüretik" (idrar söktürücü) etkisi de var.

Kafeinin uyku hissini azaltması, "vijilans tonüsü" denilen uyanıklık ve konsantrasyon kabiliyetini arttırması ise en önemli özelliği. Bu özelliği nedeniyle eriyebilen kahvelere bir miktar daha doğal kafein katılabiliyor. Doğal kafeinin takviye niteliğiyle en çok kullanıldığı alan ise enerji içecekleri.

Kafein tıpta daha çok ise ağrı duygusunun azaltılması ve birçok "analjezik" (ağrı giderici) ilacın formülüne girmesiyle tanınıyor. Fakat kafeinin fazla alınması da "kafeinizm" olarak bilinen ve ciddi sorunları beraberinde getiren alışkanlığa yol açıyor.

Düzenli kullanılan kafeinin kesilmesiyle ortaya çıkan ve yaygın olarak rastlanan yoksunluk belirtileri:

* Baş ağrısı

* Yorgunluk, halsizlik

* Uykusuzluk / uykulu olma hali (esneme, sersemlik)

* Konsantrasyon eksikliği

* İşte karşılaşılan zorluklar (motivasyon ve dikkat eksikliği, düşük performans)

* Huzursuzluk (mutsuzluk, can sıkıntısı, huysuzluk, diken üstünde olma)

* Depresyon (üzüntü, halsizlik, endişe, isteksizlik, küskünlük vb.)

* Sinirlilik

* Nezle ve benzeri belirtiler (mide bulantısı, kusma, eklem ağrıları vb.)

* Düşünsel aktivitede ve hafızada yavaşlık

Çay da Kafein Üretimi

*Selüloz, bitkinin  yapı materyalini oluşturur. Suda çözünmediği için kafeinin ayrılmasında sorun yaratmaz. 

Çay atıklarından kafein eldesi işlem aşamaları;

Kafein çok kademeli ekstraksiyon sistemi ile çay atıklarından elde edilebir.

*Ön işlemler: Çay atıkları, kireç ve su önceden belirlenmiş miktarda karıştırılırlar. Karıştırma işlemi sonrasında yüksek sıcaklıkta karıştırmalı pişiricide işleme devam edilir. Yüksek sıcaklık uygulaması ile kafein ekstraksiyonun verimini arttıracak dokuya ulaşmış olunur.

*Ekstraksiyon: Uygun solvent ile kafein çay atıklarından ekstrakte edilir. Ekstraksiyon sonunda sovent geri kazanılır ve tekrar sisteme geri beslenir ve sonuç olarak ham kafein elde olunur. Ekstraksiyon işlemi kontinue olarak gerçekleşir. Atıklar solvent ile paralel durumda karşılaşırlar. Kafein miselladan, solventin buharlaştırılmasıyla ham kafein olarak elde edilir. Solvent – su karışımından su ayrıldıktan sonra solvent sisteme geri beslenebilir. Kafeini ayrılmış çay atıklarına da  ısıtma işlemi uygulanarak solvent geri kazanılır.

Türkiye’de Kafein Tesisi Kurma Çalışmaları

Ülkemiz kafein ihtiyacının tamamı ithalatla karşılanmaktadır. Gerek ilaç sanayinin gelişmesi gerekse soğuk içeceklerin üretim ve tüketimindeki artışlarla ithal edilen kafein miktarı devamlı yükselme göstermektedir. Çay atıklarındaki kafeini çıkaracak bir tesisin kurulması Ülkemiz ihtiyacı olan kafeinin tamamının öz kaynaklardan üretilerek kafein ithalatına gerek kalmayacağı düşünceleri uzun yıllardan beri tartışılmaktadır.

Ülkemizde çay atıklarından kafein araştırılması 1960 yıllarına kadar gider. Çay Araştırma Enstitüsü elemanları özellikle çay sanayi ile ilgili yabancı yayınlardan elde ettikleri literatür bilgisi ile Türk çaylarında kafein miktarlarını araştırmışlardır. Enstitünün bu yıllardaki çalışmaları kafeinin çeşitli çay kısımlarında bulunma nisbetini tayin şeklindedir. Özellikle Hindistan, Japonya gibi çay atıklarından ticari olarak kafein üreten ülkelerden bilgi alışverişi yapılmış ve kafein üretimi tesisinin Türkiye'de kurulması için ön fizibilite çalışmaları bir Hindistan firması ile yapılmıştır. Çalışmalar bu safhada kalmış ve konunun üzerinde ileriki yıllarda ilgilenilmemiştir. Birçok üniversite ve fakülteler çayda kafeinin belirlenmesi araştırmalarında bulunmuşlar, fakat bu girişimler ticari olarak çay atıklarından kafein üretimini amaçlamamıştır. 1974-1975 yıllarında Hacattepe Üniversitesi Farmakoloji Bölümünden Sezik, Türk çay atıklarının kafein yönünden ticari değerlendirilmesi için araştırmal çalışmaya girmiş; proje Çay Kurumu ve Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumunca desteklenmiştir.

Proje sonucunda;

-Ülkemiz çay sanayiinde atıkların gerçek miktarının tam belirlenmiş olmadığı

-Endüstriyel kafein üretimi için pilot tesisin kurulması

-Kafein tesisinin Çay-Kur Genel Müdürlüğü tarafından kurulması gerektiğini

-Kafein üretim tesisinin kurulması ile ilaç ve meşrubat sanayinin dışa bağımlılıktan kafein yönünden kurtulabileceğini belirtmiştir.

1979-1980 yılında Marmara Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Enstitüsü ile Çay Kurumu Genel Müdürlüğü arasında yapılan sözleşme ile çay atıklarından endüstriyel ölçekte kafein eldesini gerçekleştirmek üzere proje geliştirilmiş olup; Türkiye de sentetik veya kısmi sentetik kafein üretimi, hammadde girdileri ithali nedeni ile ekonomik olmadığı,  çay tarım ve sanayi atıkları Türkiyenin ihtiyacını karşılayacak kadar kafeine haiz olup ekonomik olarak üretebileceği sonucuna varılmıştır.

1982 yılında Çay Kurumu Genel Müdürlüğü çay atıklarından kafein imal edecek yıllık 75 ton kafein üretimi yapabilecek komple bir tesisin kurulması için uluslararası bir ihale açmıştır. Bir çok yerli ve 11 adet yabancı ülke firmasının katıldığı ihaleyi Alman Buckhau Walther firması kazanır. Bilahere üç kişilik bir heyet kafein tesislerinde inceleme yapıp DPT'na rapor halinde sunar.

1982 yılındaki bu ihalede olduğu gibi kalmış, bir gelişme olmamıştır. 1992 yılında konu bir kez daha "Kafein + Doğal Gübre Üretimi Entegre Tesisleri" şeklinde masaya yatırılmıştı. Tek başına rantabil olmayan kafein tesislerinin kafein üretim atıklarının gübre olarak değerlendirilmesiyle ekonomik olacağı ifade edilmişsede hayata geçirilememiştir.

Doğal gübre üretimi entegreli kafein tesislerinin, organik çay üretimine başlanıldığı bu periyotta konunun bir kez daha ele alınacağını ve sonuçlandırılacağını beklemek niye bir hayal olsun ki?

Muammer DEMET
Ziraat Yüksek Mühendisi

Kaynaklar:

Diğer Yazılar