FERMANTASYON OLAYININ TEORİK TEMELLERİ

FERMANTASYON HAKKINDA İLERİ SÜRÜLEN TEORİLER

Bilindiği gibi kurutulduktan sonra tütün yaprakları mamul yapıtlarında kullanıma elverişli değillerdir. Ancak tütünler fermantasyondan sonra fabrikasyona uygun ve içici tarafından arzu edilen nihai olgunluğa erişirler. Böylece de tütün endüstri hammadde haline gelmiştir. Yani bundan önceki kurutma işlemleri hangi tarzda olursa olsun tütün yaprıağı kullanılabilmesi için son etap olan fermantasyonu geçirmek zorundadır. Çünkü hasattan ve kurutulmadan sonra yaprak canlı hücre fonksiyonlarını yitirmiştir. Fakat bundan sonraki dönemlerde yani fermantasyon esnasında, fiziko-biyokimyasal olaylar zuhur eder, yaprağın yapısında bulunan karmaşık organik bileşiklerin çözünmesi ve daha basit yapıda bileşiklere dönüşmesi başlar. Fermantasyon sonucunda başlıca yaprak tütünlerin organoloptip görünümünde iyileşmeler görülür. Örneğin yaprakta başlıca yeşil renkler kaybolur ve çeşide tipe has olan renge bürünür. Elastikiyeti artar. Yaprağın parlaklık özelliği ve cilası yükselir. Yanma niteliği artar.

Su alma ve tutma kabiliyeti higroskopisitesi sabitleşir. Bilhassa sevk ve bakım işlerinde arızalara dayanıklı vasıfları yükselir. Diğer taraftan tütünün içim özellikleri tadı, koku ve aroması artarak kalite nitelikleri önemli ölçüde ıslah olur.

Tabi tütün yaprağındaki bu değişmelerin neticesinde kalite için yükselliği her zaman görülen bir vasıftır. Fakat geçmiş zamanlarda bu değişmelere neden olan etki yapan fiziko-kimyasal faktörler bilinmiyordu.

Fermantasyon sadece tütünün kendi kendine sıcaklığını arttırarak nemlendiği ve sonunda çevreye aroma maddeleri yaydığı bir olay olarak algılanıyordu. Fermantasyon sonu da tütün sıcaklığının ili çevre sıcaklığı takdirde denkleştiği olayın sonu olduğu kanısı hakimdi.

Dönem içinde uygulanan yöntemler tamamen tecrübeler doğrultusunda çok kez farklıydı ve bilim anlayışından çok uzaktı.

Fermantasyonda tütün yaprağında meydana gelen değişmelerle ilgili ilk araştırma çalışmaları, biyokimya ve mikrobiyoloji ana bilim dallarının gelişmesiyle 19.asrın son yıllarında başlamıştır. Bu tarihi gelişmelere göz attığımızda tütün fermantasyonun açıklanmasında birkaç teorinin ortaya atıldığını görmekteyiz. Bazı yazarlar fermantasyon olayını hakiki bir kimyasal olaydan başka bir olay olmadığını kabul ediyor, ikincileri, bir mikrobiyotik olaydan bahsediyor, üçüncüleri ise fermantasyon değişimlerini enzimlerin faaliyetlerine bağlıyor. Zaman içinde fermantasyonları ile iç içe benzeri daha pek çok teoriler ve fikirler gündeme geliyor. Şimdi bazı teorilerin esas ilkelerini açıklamaya çalışacağız.

FERMANTASYON TEORİLERİ

A-KİMYASAL FERMANTASYON TEORİSİ

Bu tütün fermantasyonunu konu olarak ele alan ilk teoridir. Araştırmacılar kimyasal teorilerinde tütün fermantasyonunda değişimlerin alelade kimyasal reaksiyonlar olduğunu, oksidatif olaylarında basit kimyasal katalizler tarafından kataliz edildiğini ileri sürmüşlerdir.

Kimyasal teori, ilk defa 1867 de Fransız kimyager Nessler ve Schlöesing tarafından ortaya atılmıştır. Teori zamanında Fransız kimya ekolünün önemli bir keşfi sayılmıştır. Düşünürlerin görüşlerine göre fermantasyonda meydana gelen tüm olaylar oksidasyon tipinden saf kimyasal karakterde olduğu doğrultusundadır. Olayda yani fermantasyon sonucu değişimlerde mikroorganizma faaliyetleri ve diğer faktörlerin etkileri hiçe sayılarak reddedilmektedir.

1909 yıllarında Hollandalı alimleri Boeckhond ve Oto De Vries tütün yaprağındaki fermantasyonun oksidasyon olayı olduğunu ve inorganik katalizatörlerin özellikle demir ve mangan tuzların starten katalitik etkisi yardımıyla gerçekleştiğini bildirmişlerdir. Böylece, kimyasal fermantasyon teori kısa zaman içinde olsa hakim olabilmiş ve diğer bilim adamları tarafından da kabul edilmiştir. fakat bir müddet sonra tütün fermantasyonunun sadece saf bir kimyasal oksidasyon olmadığı tam aksine çoğunlukla karmaşık biyokimyasal olayların seyrinden ibaret olduğu görülmüş ve teori doğruluğunu muhafaza edemeyerek geçerliliğini yitirmiştir.

B-MİKROBİYOLOJİK FERMANTASYON TEORİSİ

Bu teori sonraki yüzyılda ortaya atılmıştır. Gerçeği söylemek gerekiyorsa bu teori tütün fermantasyonu teorileri arasında en fazla onaylanan kabul gören ve teori durumunu uzun yıllar sürdürmüş teoridir. Buna neden de ünlü Fransız alimi Louis Pastör’ün klasik çalışmaları olmuştur. O, bilindiği gibi mikroorganizmaların yapıları ve faaliyetleri hakkında çok yararlı çalışmalar yapmıştır.

Sonra da çalışmalarının ağırlığını mikroorganizmaların çeşitli maddelerin kimyasal değişimlerdeki fizyolojik fonksiyonlarına ve mikroorganizmaların etmenliğini izah etmeye yöneltmiştir. Bu hususta elde ettiği bulgular tütün fermantasyonu mikrobiyolojik teorisine ışık tutmuştur.

Teori ilk defa 1891 yılında Alman mikrobiyoloji alimi Suchland tarafından ileri sürülmüştür. Onun savunduğu mikrobiyolojik fermantasyon teorisine göre, tütünün fermantasyonunda meydana gelen tüm biyokimyasal olaylar mikrobiyolojik kaynaklıdır. Hatta bu araştırıcı ayrı ayrı tütün tiplerinde fermantasyonunda özel mikrop türlerinin rol oynadığını dile getirmiş ve teorinin de Küba’da uygulanan betünaj tretmanı ile uygunluk halinde olduğu görülmüştür. Araştırıcı, alelade sıradan kaliteli tütünleri asil tütünlerden elde edilen mikrop sosları ile aşılıyarak düzeltmesini önermiştir. Bu yolda bazı denemeler de yapılmıştır. Halen de bazı yerlerde purolukların fermantasyonunda betünaj tatbik edilmektedir. Bu teorinin onaylanması da Alman bilim adamı Belirens de dahil olmasıyla pek çok ülkede araştırıcılar tarafından doğru bulunmuş hatta son yıllarda dahi bazı uygulamalarda hala geçerliliğini korumaktadır. Fakat daha sonra Havana’nın asil tütünlerinden elde edilen “Betün’ün” Kentucky tütünleri fermantasyonunda da kullanılması sırasında hiçbir düzenli etkili söylemediği görülünce bu teori üzerine ilk gölge düşürülmüştür.

Daha sonra görülmüştür ki teorinin yaratıcıları ve savunucuların tütün fermantasyonunda gerçekleşen mikrobiyolojik olayları detaylı olarak araştırmayıp daha ziyade çayır otunun kendiliğinden ısınması ve yeşil hayvan yemi-salaşın hazırlanışı gibi olaylardan esinlenerek teorilerini oluşturmuşlardır.

Açıklamamızın biraz ilerisinde de belirttiğimiz üzere son yıllarda bu teorinin geçerliliğini koruduğunu dile getirmiştik. Günümüzde bazı Amerika, İtalya, İspanya vb. ülkelerin araştırmacıları iri kıtalı esmer renkli puroluk tütünlerin fermantasyonu esnasında üreyen bazı mikroorganizmaların olumlu etkilerine istinaden halen bu teoriye desteğini vermektedirler.

Daha sonra oğul Schöesingin tütün fermantasonuna dair temel görüşlerini ve deney özetlerini içeren eseri yayınlamıştır. O eserinde, tütün fermantasyonunu önceden bir mikrobiyolojik olay olarak başlayan ve sonra da metal katalizatörlerin ektiksiyle kimyasal projelere dönüşen bir olay olarak nitelenmektedir. Ona göre, tütünün kendiliğinden yeni fermantasyonun başlaması mikropların etkisiyle gelişmekte, daha sonra ise dönüşümler metal katalizörler tarafından tamamlanmaktadır. Böylece oğul Schöesing tarafından ortaya koyulan teoride mikrobiyolojik fermantasyon teorisi önceki kimyasal teoriyle birleştirilmektedir.

C-ENZİM TEORİSİ

Tütünün mikrobiyolojik fermantasyon teorisine 1899-1901 yıllarında ilk karşı çıkan ve bu teoriyi çürüten Amerikan biyokimyager Oskar Löy olmuştur, tütünün fermantasyonunu gerçekleştiren mikroplar değil, tütünlerin vejetasyonları esnasında üreyen ve yaprakta biriken, hatta hasat sonrası kurutulma dönemlerinden sonra bile vitalitelerini yitirmeyen oksidadif fermentler olduğunu iddia ederek mikrobiyolojik teoriyi yargılamıştır. Löv enzim (ferment) teorisini kanıtlamak için iki bulguyu delil (argument) olarak ortaya atmıştır. Birincisi, tütün yaprağı üzerinde çok az sayıda mikroorganizmaların bulunduğunu ve bunların normal bir fermantasyon için yeterli olmadığını göstermiştir. İkinci argumentle de sigaralık tütünler üzerinde yaptığı dönem çalışmalarıyla düşük tavlı tütünlerin 53-59 0C ısıda gerçekleşen fermantasyonunda mikroorganizma etkinliğinin ve faaliyetinin tamamen yok olduğunu belirlemiştir.

Löv’e göre, fermantasyon olayında tütün yaprağında husule gelen değişmeler tamamen, oksidas, peroksidas ve katalos gibi oksidatif fermentler tarafından sağlanır. Bu olayda oksidas fermentinin önemi en büyüktür. Hatta fermantasyon dönemi öncesi tütünlerde oksidas ferment birikim miktarlarının az veya herhangi bir sebeple oluşları durumlarda kendi kendilerini ısıtmaları zor olmakta ve fermantasyonlarını sakin, ılımlı bir şekilde daha uzun bir süre içinde gerçekleştirdiklerini saptanmıştır. Katalas fermenti ilk defa bu araştırıcı tarafından keşfedilmiş ve oksidatin ferment olarak düşünülmüştür.

Böylece Oskar Löv enzimatik fermantasyon teorisini ilk keşfeden olmuştur. Teori, gerçek bulgulara dayandığı nedeniyle hemen ağırlık kazanmış ve benimsenmiştir.

Daha sonraki araştırmalara da ışık yakmıştır. Teori halen geçerliliğini muhafaza etmektedir. Çünkü daha sonraki çalışmalar kolenen (1913) yılında fermantasyon olayında mikroorganizmaların hiçbir rolü olmadığını keşfetmiştir. Lakin bu deneylere dayanan daha çok argumentlerin olmayışı mikrobiyotik tütün fermantasyonu teorisini tamamen çürütmeye yeterli gelmemiştir. Buna ancak daha sonraki yıllarda (1927) Filistinli kimyagerler Fodor ve Rifenberk muvaffak olmuştur. Ünlü Rus biyokimyageri Smiznofun fermantasyon olayı esaslarını içeren buluşları da yayınlanınca emrimatik fermantasyon teorisi tamamen geçerlilik kazanmıştır. O da bu olayın sadece tütün yaprağında bulunan fermentler tarafından sağlandığını açık seçik pek çok sayıdaki bulgularıyla kanıtlamış ve bulgularının ışığında teorinin esas kavramını tamamlamıştır.

Örneğin, Smznof, fermantasyon sürecinde tütünlerin ısınması, mikroorganizmalara bağlı olmadığını ve bu ısınmanın tütünün atmosferden oksijen apserve ederek biyokimya ve olayların gelişmesine neden olduğunu tesbit etmiştir. Diğer taraftan mikroorganizmaların tütün fermantasyonu olayı içinde pozitif etkinlikleri şöyle dursun hatta tütün kalitesinin bozulmasına neden teşkil ettiği ortaya çıkmıştır.

Örneğin Smiznof geniş kapsamlı deneyleri sırasında pek çok çeşitli antiseptikler ve kloroform kullanarak hiçbir şekilde mikroorganizma aktivitesi, hayatiyeti ve etkinliği mümkün olmayan bir ortamda normal fermantasyon gerçekleştirmeyi başarmıştır. Böyle bir ortamda dahi bir müddet sonra tütünlerde kendi kendisine ısınma meydana geldiği tespit edilmiştir. bu ısınmanın da mikroorganizma aktivitesinden değil tütün yaprağındaki enzimlerin oksidasyonundan kaynaklandığı görülmüştür.

Başka bir deneyle bu görüş açıkça daha da bekinleşmiştir. Örneğin: tütün fermantasyonları esnasında hava alış verişi dinamizması olayında çevreden oksijen yukarlar ve havaya karbondioksit atarlar. Tabi solunum gerek mikroorganizmalar, gerekse enzimler için de geçerlidir. Fakat yapılan deneylerden alınan sonuçlara bakılırsa antiseptik bir ortama bırakılan tütünlerin belirli bir zaman içinde çevreye attığı CO2 miktarı, normal fermantasyon şartlarından birkaç kez daha azdır. Bu da fermantasyon olayının enzim oksidasyonu olduğunu bir defa daha kanıtlamıştır.

Smiznof, fermantasyon sırasında meydana gelen farklı reaksiyonların ve aksiyonların akışını incelerken enzimatik fermantasyona dayanan olayda reaksiyonun asitli olduğunu diğer dönüşümlerin ise tütünlere alkale karakter kazandırdıklarını tespit etmiştir.

Açıklamalarımızdan da anlaşılacağı gibi günümüzde enzimatik tütün fermantasyonu teorisi, çok daha çağdaş ve zengin bulgulara dayanan bir teoridir. Osgar Löv’ün düşünceleri ışığı altında ortaya çıkan bu teori Smiznof’un başarılı deneyleri ve bulgularıyla pekinleşmiş ve bu nedenle de teorik herkes tarafından Amerikan ve Rus ekolünün eseri olarak benimsenmiştir.

D-KONBİNE TEORİ

Görülüyor ki, açıklamalarını yaptığımız teoriler fermantasyon amillerinin rollerini henüz iyice aydınlatmış değiller. Bir çok tartışmaya açık boşluklar mevcut. Bu yüzden son yıllarda bazı araştırmacılar M. Covanozi, Algaris Miza, Pyriki gibi, tütün fermantasyonu olayında her üç amilin enzimlerin, mikropları ve kimyasal reaksiyonların iştiraki olduğu görüşlerine bir konbine tütün fermantasyonu teorisi başlığı altında ortaya koymuşlardır. Teoriye göre böylece fermantasyon olayda her üç faktöre de şans tanınmaktadır.

Yazarlara göre, fermantasyonun hangi yönde nasıl gerçekleşeceği o anda dominant ağılıkta durumda bulunan koşulların, tabi şartların, fermantasyonu şeklinin kendi lehine koyduğu ağırlık derecesine bağlıdır. Bu teoriye göre fermantasyonun yönü ve karakteri tütün yaprağının içerdiği mikroskopite su oranına bağlıdır. Bu itibarla tütün tavının en önemli fermantasyon amili olduğu ve dönüşümleri belirlediği düşünülmektedir. Genelde sigaralık tütünlerin doğan fermantasyonunda müşaade edildiği gibi mütedil şiddetli fermantasyonda enzimlerin etkisi hakimdir. Diğer taraftan şiddetli cereyan eden fermantasyonlarda enzimik etki her ne kadar önemli olsa da bilhassa % 27’den yüksek başlangıç rutubet ile fermantasyona giren tütünlerde mikropların etkisi enzimik etkiyi bastırmaktadır. Dolayısıyla olayın akışında mikroorganizmaların yaşamasına çoğalmasına aktivitelerinin artmasına ve etkinliklerine uygun bu optimum koşullarda fermantasyon olayı mikrobiyolojik karaktere dönüşmektedir. Nitekim diyebiliriz ki fermentlerin aktivitesini ve etkinliğini sağlayan optimum koşullarda fermantasyon olayı ferment karakterlidir. Bu her iki çeşit koşulların bulunmadığı durumlarda ise tütünde husule gelen reaksiyonlar kimyasal yolla gerçekleşenlerdir.

Fermantasyon olayı kimyasal karakterlidir. Görüldüğü gibi konbine fermantasyon teorisinde mevcut koşulların dahilinde üç faktörün etkinliği de kabul edilmektedir. Ancak bu koşulların tütünün içerdiği higroskopik miktarı da bağlı olarak seyrettiği aşikardır. Böylece saftoliz olayda göründü mikrobiyolojik ve kimyasal olay olabilir. Örneğin: tütünde enzimatik etkenlerden kaynaklanan oftoliz olayı başlıca tütünde su içeriğinin % 27’yi geçmediği durumlarda gerçekleşir. Mikrobiyolojik olay ise % 27’nin üzerinde su içeren aşırı tavlı tütünlerin fermantasyonunda görülür. Tabi aftoliz olayların gelişmesine tütünlerde bulunan bazı mikroorganizmalar veya bu mikroorganizmaların ürettiği fermentler de olabilir. O halde bu fermentler mikroorganizmalar tarafından meydana getirildi ise, fermantasyon olayının da mikrobiyolojik menşeli olması söz konusudur.

Kimyasal olaylar yaki kimyasal aftoliz fermantasyon düşük oranda su içeren tütünlerden meydana gelmektedir. Bu olay sırasında fermen veya mikrobiyolojik faaliyet çok düşük derecededir. Buna rağmen yine de enzimlerin ve mikrobiyolojik etkenlerin olumlu yönde değişmeler neden oldukları şeklindedir.

Kobine fermantasyon teorisi hakkında kesin ve yeterli bulgular bulunmamaktadır. Birçok görüşler halen araştırma safhasındadır. O halde şu anda fermantasyon seçeneğimiz en geçerli enzim teorisidir. Anımsanacağı gibi enzimlerde tütün fermantasyon olayının ayrı ayrı safhalarında sağlanması gereken koşulların normları, Smiznof tarafından belirlenmiştir. Günümüzde hala bu normlardan yararlanarak fermantasyon olayı istenilen yönde yürütülmektedir.

Böylece tütün fermantasyonu üzerindeki teori çeşitleri mevcuatını, Smiznof’un “her teori doğruluğunu, uygulama ve tatbikat sonunda elde edilen başarılarla kanıtlar” ifadesini buraya aktararak noktalıyoruz.