Balıklarda Renk Maddeleri ve Pigmentasyon

BALIKLARDA RENK MADDELERİ

GİRİŞ
Canlılarda pigmentasyon (renklenme), pigment denilen özel renk maddeleri tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu pigmentler de özel hücrelerde lokalize olmuşlardır. Pigment içeren bu renk hücrelerine kromatofor denilir. Pigmentler, sentez edildiği yere bağlı olarak iki gruba ayrılır.
1.Endojen Pigmentler: Sitoplazmada metabolizma artıklarıyla oluşurlar. Hemoglobinin yıkılmasıyla ortaya çıkan artık maddeler bu gruptandır. Bir çarpma sonucu deri altında toplanan kanın maviden yeşile, daha sonrada sarıya dönüşmesi hemoglobinin safra boyası denen bilirubine dönüşmesi ile gerçekleşmektedir. Siyah rengi veren melanin pigmentleri ise, proteinlerin yıkım artıklarıdır. Özel enzimlerle oksitlenerek pigmentlere dönüşürler. Bu enzimler kalıtsal şifreyle denetlendikleri için rengin oluşumu da kalıtsaldır. İlgili geni mutasyona uğrayan bazı bireylerde gerekli enzimler oluşmadığı için renk meydana gelmez ve canlı renksiz kalır. (Albinoluk)
2.Eksojen Pigmenler: Dışarıdan vücuda alınan, orada kısmen değişikliğe uğrayan veya uğramadan kalan pigmentlerdir. Karotenoyitler bu grup pigmentlerdir. Hayvanlar, dolayısıyla balıklar bu pigmentleri sentez edemezler. Bunları ancak dışarıdan almak zorundadırlar.
Balıklarda dört çeşit pigment grubu vardır: Sarı rengi veren flavin, kahverengi, gri ve siyah rengi veren melanin , metalik ışıldayan ve gümüşi rengi veren guanin, sarı ve kırmızı arası rengi veren carotenoyit grubu pigmentlerdir. Diğer renkler ise, bu pigmentlerin karışımından oluşmaktadır. Örneğin yeşil renklenme, siyah ve sarı renk pigmentlerin biraraya gelmesiyle oluşmaktadır. (DEMİRSOY ve ark. 1988)
Karotenoyitler yağda çözünebilen bileşiklerdir. A vitaminin provitami olarak iş görmesinden dolayı canlılar için büyük bir öneme sahiptir. Karotenoyitleri senteleme yetenekleri yalnızca bitki ve protistlere özgüdür. Hayvanlar bu maddeleri sentezleyemezler. Bu yüzden bunları diyetlerinden almak zorundadırlar. Karides, alabalık ve çoğu akvaryum balıkları gibi su ürünlerindeki kırmızı renk oluşumundan sorumlu olan pigmentler, karotenoyit grubundadır. Bu canlılar karotenoyit gereksinimlerini dolaylı veya dolaysız olarak ortamlarında bulunan alglerden almaktadırlar.(TORRISSEN,ve ark. 1989.)
Balıkların renk ve desenlerinin çoğu çeşitlilik göstermesi, süslenme, uyarma, gizlenme, tür ve eşey tanıma gibi farklı işlevlerin yürütülmesini sağlar. Kural olarak, littoral bölgede yaşayan balıklar renkli, pelajikde yaşayanlar ise genellikle gri, mavi ya da gümüşimsi mavidir. Kumda ve çamurda yaşayanlar ise gri ya da kum rengindedir. Bu karakterlerin çoğu doğal “Doğal seleksiyon” la kazanılmışlardır. Ancak, özellikle erkek bireylerde görülen bazı albenili renkler, canlı için bir dezavantajdır. DARWIN, (1845)’ e göre eşeyler arasında, özellikle erkeklerde görülen farklı renklenme “seksüel seleksiyon” sonucu ortaya çıkmaktadır. Bu işleyiş, dişilerin, erkekler arasında daha albenili bireyleri tercih etmesi ilkesine dayanır. Böylece seçilen renkli bireyler, özelliklerini döllerine aktarırken, seçilemeyen renksiz bireyler üreme olanağını bulamamaktadırlar. Ancak seksüel seleksiyon, olabildiğince bağımsız bir şekilde gelişemez. Bu gelişme doğal seleksiyonun denetimi altındadır; ancak, doğal seleksiyona fazla aykırı olmamak koşuluyla gelişebilir.
Balıklarda görülen renk değiştirme olaylarının, pigmentlerin niteliği ile hiçbir ilgisi yoktur. Yalnızca rengin tonunda bir değişme söz konusudur. Hücre veya dokudaki pigmentlerin yer değiştirmesi ile ilgilidir. Anlık renk değiştirme olaylarında rengin koyulaşması, pigmentlerin sitoplazmada dağılmasıyla, renk açılması ise, pigmentlerin hücre merkezinde toplanmasıyla gerçekleşmektedir. Bu işleyişin düzenlenmesi oldukça ayrıntılı olarak incelenmiş ve iki düzenleme sisteminin etkin olduğu bulunmuştur. Bunlardan birisi sinirsel, diğeri ise hormonaldır. Genel olarak adrenalin, pigmentlerin biraraya toplanmasını, intermedin ise dağılmasını sağlar. Sinirsel uyarı, renk özdeklerinin melanofor ve ksantaforlarda bir araya gelmesine, guanaforlarda ise yayılmasına neden olmaktadır. Anlık renk değiştirme olayları yukarıda anlatıldığı gibi fizyolojik özelliktedir. Daha çok balığın bulunduğu renk ortamındaki değişme, korku, panik veya hastalık gibi durumlarda balığın renk tonlarında bir değişme olmaktadır.(DEMİRSOY, 1988). Bunun yanında anlık olmayan uzun süreli fakat yine fizyolojik olan renkli değiştirme olayları da vardır. Bunlar daha çok balığın üreme olgunluğu ile ilgilidir. Çoğu balıklarda özellikle erkeklerinde üreme eylemine doğru renklenme artar. Bu durum erkeklerde daha da belirgindir. Bunun nedeni ; çeşitli dokularda biriken karotenoyitlerin, dişilerde ovaryumlara geçerken erkeklerde deriye geçmesidir. Ancak, gerçekte balığın yapısındaki pigmentlerde bir artış olmamakta, sadece renk özdeklerinin yerleri değişmektedir. (TORRISSEN ve ark.,1984)

RENK OLUŞUMU VE PİGMENTLER

Balıklarda renklenme, kısmen fiziksel olarak ışığın kırılması ve yansımasıyla oluşur; kitin maddesinin epidermis içindeki pozisyonu ve hücreler arası su ve diğer maddelerin belli şekillerde dizilmesi sonucu,güneşten gelen ışınlar çeşitli şekillerde kırılır ve yansır. Renklenmenin diğer nedeni ise, pigmentlerdir. Pigmentler normal olarak renk hücrelerinde (Kromotoforlarda ) bulunur. Kısmen hücreler arası boşluklara da geçebilir.
Bir çok balık renk değiştirme yeteneğine sahiptir. Çeşitli amaçlarda yapılan renk değiştirme, fizyolojik olup daha çok renk tonlarının koyulaşması ve açılması şeklinde oluşur. Renk koyulaşması, pigmentlerin sitoplazmada dağılmasıyla, renk açılması ise, pigmentlerin hücre merkezinde toplanmasıyla gerçekleşir.

KAROTENOYİTLERİN KİMYASAL YAPILARI VE METABOLİZMASI

Karotenoyitleri izopren artıklarının birleşmesiyle oluşmuş bir lipit türevi olan terpen grubu maddelerdir. Kimyasal yapılarına göre 5 gruba ayrılırlar:

Alifatik Karotenoyitler: En önemlileri domateste bulunan likopin ve köpek balığı karaciğerinde bulunan squaleri ‘dir.
Alkol Gruplu Alifatik Karotenoyitler : Diğer gruptan farklı olarak alkol grubu içerir. En önemlileri, yeşil bitkilerde klorofile bağlı olarak bulunan fitol’ dür.
Karboksil Gruplu Alifatik Karotenoyitler: En önemlisi a-Krosetin’ dir.
Hidroaromatik Halkalı Karotenoyitler : Bunlara karotin’ de denmektedir. Balıklardaki astaksantin, kantaksantin ve β-karoten gibi önemli pigmentler bu gruba girerler. Karbon zincirinin sonunda içerdekleri iyanon halkaları α, β veya γ formunda bulunabilmektedir.
Alkol gruplu Hidroaromatik Karotenoyitler: Balıklar için oldukça önemli pigmentleri içerirler. Kriptoksantin, zeaksantin ve lütein bu gruba girerler (ERSOY.1967).

Karotenoyitler yağda erirler. Bu yüzden aseton hegzan ve petrol eteri gibi çözücülerde çözünürler. Astaksantin ve kantaksantin gibi okside olmamış karotenoyitler, spektrofotometrede 470-480 nm dalga boylarında, lütein ve zeaksantin gibi okside olmuş karotenoyitler ise 445-450 nm dalga boylarında pik vermektedirler. Karotenoyitlere sarıdan kırmızıya kadar değişen renkleri veren faktör, taşıdıkları çifte bağdan kaynaklanmaktadır. Karotenoyitler dokularda herhangi bir bozulma olmadıktan sonra stabilitelerini korurlar. Doku dışında ise stabiliteleri oldukça düşüktür. Özellikle yüksek sıcaklık, oksijen ve ışıkta yapıları çabuk bozulur. Bu bozulmalar, lipoksidaz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Bazik ortam da ise bu enzim iş göremediği için, karotenoyitler bu ortamda stabilitelerini korurlar. Piyasa da satılan sentetik karotenoyitlerin stabiliteleri oldukça yüksektir. Hangi maddelerde stabilizasyonlarının sağlandığı gizli tutulmaktadır. Saf olarak üretilen sentetik pigmentler, piyasada saf olarak satılmazlar. Bazı katkılar yapılarak %5 - %10 premiksler halinde satılırlar. Bu katkıların içinde, ortamın bazikliğinin sağlanması için, kalsiyum karbonat veya sodyum hidroksit gibi alkali maddelerin olabileceği kuvvetli bir olasılıktır.
Karotenoyitlerin su ürünleri canlıları tarafından kullanılmasında, yapılarındaki çifte bağ ve hidroksil grubunun varlığı ve yeri oldukça önemlidir. Alabalıklar ve karidesler, yapısında çifte bağ taşıyan 4-4’ keto (oxo) yapısındak karotenoyitleri kullanırlar.Bu yapıdaki karotenoyitler astaksantin (astaxanthin) ve kantaksantin (canthaxanthin)’ dir. İkisi arasındaki tek fark, kantaksantinin antaksantinden farklı olarak bir hidroksil (OH) grubunu içermesidir. Bu farktan dolayı alabalıklar ve karidesler, astaksantini kantaksantine göre daha fazla absorbe etmektedirler. Japon balıkları ise 3-3’ hidroksi yapısındaki karotenoyitleri kullanırlar. Bu yapıdaki karotenoyitler ise lütein ve zeaksantin’ dir. Bu karotenoyitler, alabalıkların tercih etmiş oldukları astaksantin ve kantaksantinin tersine, yapılarında çifte bağ bulundurmazlar ayrıca onlardan farklı olarak iki hidroksil grubu içerirler. (TORRISSEN, 1989).
Karotenoyit pigmentlerinin absorbsiyonları, metobolik döngüleri ve birikimleri, balık türünü göre farklılıklar göstermektedir. Ancak çoğu karotenoyitler dönüşüme uğrayarak astaksantin şeklinde birikmektedirler . Bu yüzden balıklar astaksantini kullanmaları temel alınarak iki ana gruba ayrılırlar.
Birinci gruptaki balıklar, sadece astaksantin ve benzeri karotenoyitleri absorbe ederler ve bunları dokularında yine astaksantin olarak biriktirirler. Yani almş oldukları karotenoyitler önemli bir değişikliğe uğramadan olduğu gibi dokularda birikirler. Alabalıklar ve karidesler bu gruba tipik örnektir.
İkinci gruptaki balıklar ise, çeşitli karotenoyitleri absorbe ederler; ancak bunları metabolize ederek dokularında astaksantin formunda biriktirmektedirler. Bu gruba kırmızı sazan (koi) ve japon balıkları tipik örnektir. Bu balıklar, zeaksantin, az da olsa astaksantin ve kantaksantin gibi karotenoyitleri absorbe etmekte ve bunları oksidasyona uğratarak dokularında astaksantin olarak birikmektedirler. (HATA, 1971). Japon balıklarında lütein’ in de diğer pigmentler gibi astaksantine indirgendiği sanılıyordu. Fakat HATA ve HATA (1973), yaptıkları bir çalışmada, lütein’ in astaksantin dönüşmediğini bildirmişlerdir.

KAROTENOYİT KAYNAKLARI

Karotenoyitleri sentezleme yetenekleri sadece bitki ve protistlere özgüdür. Hayvanlar bu maddeleri sentezleyemezler; ancak, bunları dönüşüme uğratabilirler. Balıklar gereksinim duydukları karotenoyitleri, bitkilerden ve/veya dolaylı olarak bu bitkilerle beslenen hayvanlardan sağlarlar. (TORRISSEN ve ark. 1989).
Doğada 100 milyon ton’un üzerinde karotenoyit üretildiği sanılmaktadır. (ISLER, 1971). En fazla üretilen karotenoyit pigmentleri ise, alglerin ürettiği fucoxanthin ‘ dir. Doğada diğer yaygın olarak bulunan karotenoyitler; lütein, violaxanthini zeaxanthin ve β-caroten’ dir. Domatesteki iycopen, kırmızı biberdeki capsantin ve annota daki bixin birer karotenoyit grubu pigmentleridir.(FENNAMA. 1976).
Karotenoyitler, canlılarda serbest olarak bulunabildiği gibi kompleks halde de bulunabilirler. Şeker, protein ve yağ asitleriyle birlikte esterler oluşturabilmektedirler. Örneğin lütein’in 3-3’ lütein formu, palmitik ve linoleik asit ile birlikte sonbahar yapraklarında kompleksler oluşturmaktadırlar. Capsantin, acısız kırmızı biberde, lauric asit ile ester oluşturmaktadır.Karotenoyit esterleri, özellikle çiçek, meyva ve bakterilerde bulunmuştur. Karotenoyitlerin proteinler ile birleşmesisonucu canlıdaki renk niteliğideğişir. Örneğin, kırmızı rengi veren aksantin, istakozlarda proteinlerle ester oluşturmakta ve bunun sonucunda renk mavi olmaktadır. Keza, bazı yeşil yapraklarda karotenoyit – protein kompleksi oluşmaktadır.
En önemli primer karotenoyit kaynaklarını algler oluşturmaktadır. Özellikle Chloropycea ve Cyanaphycea üyeleri çok miktarda karotenoyit sentezlerler. Chloropycea üyeleri özellikle Microcvtis, Merismopedia, Aphanocapsa, Lyngbyacinsleri yüksek oranda astaksantin içerirler. Bunlardan bazılarılütein ve zeaksantin de içerirler. Örneğin Microcytis spp, kuru madde de 300 mg/kg. Merismopedia spp, 500 mg/kg. zeaksantin içermektedirler. Cyanaphycea üyeleri ise, astaksantin ile birlikte yoğun olarak lütein ve zeaksantin içerirler. Scenedesmus spp, kuru maddede 2500 mg/kg. lütein, 500 mg/kg zeaksantin ve 520 mg/kg. astaksantin, diğer türlerden; Ankistrodesmus braunnii 1390, Chlorella fusca 660, Chlorella zofimgiensis 1420, Haematoccus pluvialis1290 mg/kg astaksantin içermektedirler.
Kırmızı biber, yurdumuzda tarımı fazla olarak yapılan ve ucuz olan karotenoyitcezengin bitkilerimizdendir. Kırmızı biberin içerdiği karotenoyitler iki grup altında toplanırlar. Bunlardan birir; alkoloid grubuna giren lütein, zeaksantin, kapsantin ve kapsarubin, diğeri ise; Karotin ve kriptoksantin gibi A vitamininin provitamini ile diğer karotenoyitlerdir. Tavuk yumurtasıve bazı balıklarda renklenme sağlanması için kullanılmaktadır.
Yine yurdumuzda tarımı fazla oalrak yapılan ve ucuz olan yonca (Medicagosativa),ksantofiller bakımından oldukça zengindir. Toplam ksantofilin %40’ nı lütein, %34’ ünü violaxanthin, %19’ unu neoxanthin, %42 ünü cryptoxanthin ve %2’ sini zeaksantin oluştumaktadır. Bunlara ilaveten, az miktarda da isolütein, flavoxanthin ve zeinoxanthin bulunmaktadır.
Krustase’ de ana pigment, bir karotenoyit olan astaksantindir. Bu canlılarda ya serbest olarak bulunur veya ester olarak proteinlerle kompleks oluşturmuş halde bulunurlar. Alabalıklarda da ana pigment astaksantindir ve beslenme yönünden krustasean’ larla bir ilişkileri vardır. Doğada yaşayan alabalıklar beslenmelerini özellikle krustase üzerinden sürdürürler. Bu yüzden doğal alabalıkların et renkleri portakal kırmızısına yakın bir renktedir. Karotenoyit içeren önemli krustase üyelerinden Euphasia pasifica 100-130, Meganyctiphanes norvegia 46-93, Calanus finmarchicuz 39-84, Pleuroncodes planipes 100-160 mg/kg. astaksantin içermektedir.
Karotenoyitler yapay olarak üretilebilmektedir. Roche firması tarafından piyasaya sürülen CAROPHYLL-red, %10 kantaksantin; CAROPHYLL-pink, %5 astaksantin;CAROPHYLL-yellow ise %10 oranında zeaksantin içermektedir.

PİGMENTASYONU ETKİLEYEN ETKENLER

Her balık türünün (veya grubunun), kendi biyolojik özelliklerine bağlı olarak tercih ettiği bir (birkaç) Carotenoid türü vardır.
Alabalıklarda en etkin Pigmentler Astaxanthin ve Canthoxanthin ‘ dir. Bu iki pigmentin birlikte kullanılması ise, ayrı ayrı kullanılmasından, pifmentasyonda daha etkili olduğu bildirilmektedir.
Alabalıklarda iyi bir pigmentasyon (turuncu – pembe renklenme) sağlanabilmesi için; 4-6 haftalık bir sürede, 100 – 200 ppm Astaxanthin veya Canthaxanthin içeren yemlerle beslenmeleri yeterli olabilmektedir.
Dokularda biriken Carotenoid, uygulamanın bitiminden iki hafta sonra miktarı önemli oranlarda düşmektedir. Bu yüzden pazarlanacak balıkların Carotenoid uygulamasının bitiminden hemen sonra piyasaya arz edilmesi gerekir.
Japon balıklarının yetiştirildiği havuz koşulları genellikle ötrofik karakterde olup baskın florayı Chlorophycea ve Cyansphycea üyeleri oluşturmaktadır.Bu canlılar yüksek oranda karotenoyit içerdiği için japon balıklarına ayrıca ilave bir karotenoyit diyeti uygulama gereği yoktur. Ancak kapalı alanlarda, intensif olarak yetiştirilen japon balıkları, bu yem kaynaklarından yararlanamadıkları için, diyetlerinde karotenoyit pigmentlerinin olması gerekmektedir. Japon balıklarında pigmentasyon, HATA ve HATA tarafından ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu araştırıcılar yaklaşık 12 g ağırlığındaki japon balıklarında 30 gün süresince 100 mg./kg. oranında değişik karotenoyitleri denediklerini, en iyi etkiyi sırasıyla lütein, zeaksantin ve astaksantinin yaptığını bildirmişlerdir.
Kırmızı tatlı su çuprası (Oreochorimis niloticus)’ nın kırmızı renk oluşumunun sağlanmasında astaksantin, başta gelen karotenoyitler arasındadır. Yapılan bir araştırmada; astaksantince zengin doğal yem kaynaklarından karides artıkları ve mavi-yeşil alglerden Spiriluna spp.’nın balığın kırmızı renk oluşumunda önemli etkilerinin olduğu bildirilmektedir.
Karideslerde ana pigment astaksantindir. IWAMATO ve ark. 8.5 g ağırlığındaki Penaeus japonicus’da 8 hafta süresince astaksantini kantaksantin ve β-karoten ‘i uyguladıkları ve sonuçta en iyi renklenmenin astaksantinin sağladığını ve astaksantin için en uygun dozun, 200 mg/kg olduğunu bildirmişlerdir.