Buğday gluteninin enzimatik hidrolizi, fizikokimyasal, teknolojik ve biyoaktif özelliklerinin belirlenmesi
Enzymatic hydrolysis of wheat gluten, determination of its physicochemical, technological and bioactive properties
Yazar: FATİH BOZKURT
Danışman: DOÇ. DR. SALİH KARASU ; PROF. DR. OSMAN SAĞDIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Emülsiyonlar = Emulsions ; Enzimatik hidroliz = Enzymatic hydrolysis ; Glutenler = Glutens ; Hipoglisemik ajanlar = Hypoglycemic agents ; Sitotoksisite = Cytotoxicity ; Vital gluten = Vital gluten

Özet:
Bu tez çalışmasında, buğday unundan izole edilen gluten, gliadin ve glutenin olmak üzere iki alt fraksiyona ayrılmıştır. Daha sonra, gluten, gliadin ve glutenin 4 farklı proteazla (alkalaz, flavourzyme, savinaz ve subtilisin) enzimatik hidroliz işlemine tabi tutulmuştur. Enzimatik hidroliz sonucu elde edilen hidrolizatların bazı teknolojik ve biyoaktif özellikleri incelenmiştir. Gluten, glutenin ve gliadin proteinlerinin hidroliz derecesi enzim tiplerine göre önemli ölçüde farklılık göstermiştir. Enzimlerin her birinin aktivite süresi arttırıldıkça hidrolizatların hidroliz dereceleri aktivite süresine bağlı olarak artmıştır. Tüm protein türlerinde, en yüksek hidroliz derecesi (HD) savinaz ve subtilisin ile muamele edilen hidrolizatlarda saptanmıştır. En düşük değer ise alkalaz hidrolizatlarında bulunmuştur. SDS Page sonuçları, HD arttıkça bantların sayısının ve yoğunluğunun azaldığını ve savinaz ve subtisilin hidrolizatlarında en düşük moleküler ağırlıklı peptid fraksiyonlarının oluştuğunu göstermiştir. Genel olarak, düşük HD'ye sahip hidrolizatların, yüksek olanlara kıyasla üstün teknolojik özelliklere (yağ bağlama kapasitesi, yüzey hidrofobisitesi, emülsiyon aktivite vestabilite indeksi) sahip olduğu bulunmuştur. Hidrolizatların zeta potansiyel değerleri HD ile pozitif korelasyon göstermiştir. Enzimatik hidrolizden sonra, glutenin hidrolizatların β tabaka içeriği (%) artmış ve β döngü içeriği (%) kontrol örneğine göre azalmıştır. Gluten ve gliadin hidrolizatlarının rastgele sarım içeriği (%) hidrolizatların HD'si yükseldikçe artmıştır. Tüm hidrolizatlar ABTS radikal süpürücü aktivite göstermiştir. ABTS için IC50 değerleri 439,55±47,10 µg/mL ile 1201,45±80,96 µg/mL arasında değişmiştir. En düşük IC50 değeri savinazla muamele edilmiş glutenin hidrolizatında saptanırken en yüksek değer subtilisinli gliadin hidrolizatlarında bulunmuştur. Hidrolizatların antioksidan kapasitesi, enzimatik hidroliz ile önemli ölçüde artmıştır. En yüksek FRAP aktivitesi, nispeten daha yüksek HD'ye sahip savinaz ve subtilisin hidrolizatlarında bulunmuştur. Tüm hidrolizatlar, HD'ye bağlı olarak bir antidiyabetik etki sergilemiştir. Artan HD değeri ile hidrolizatın antidiyabetik aktivitesi artmıştır. Tüm protein türlerinde, en düşük antidiyabetik aktivite flavourzyme hidrolizatlarında saptanmıştır. Hidrolizat numuneleri, HEK293 sağlıklı hücre hattı üzerinde in vitro sitotoksik etki göstermezken, hidrolizatlar, MIA PaCa2 ve CaCo2 kanser hücre hattı üzerinde sitotoksik etki sergilemiştir.

Abstract:
In this thesis, gluten isolated from wheat flour was divided into two sub-fractionsas gliadin and glutenin. Then, gluten, gliadin and glutenin were subjected to enzymatic hydrolysis with 4 different proteases (alcalase, flavourzyme, savinase and subtilisin). Some technological and bioactive properties of hydrolysates obtained as a result of enzymatic hydrolysis were investigated. The degree of hydrolysis of gluten, glutenin and gliadin proteins differed significantly according
to the enzyme types. In all protein types, the highest degree of hydrolysis (DH) was detected in hydrolysates treated with savinase and subtilisin. The lowest value was found in alcalase hydrolysates. SDS Page results showed that the number and density of bands decreased as DH increased, and the lowest molecular weight peptide fractions were formed in savinase and subtilisin hydrolysates. In general, it has been found that hydrolysates with low DH have superior technological properties (oil binding capacity, surface hydrophobicity, emulsion activity and stability index) compared to high ones. The zeta potential values of the hydrolysate showed a positive correlation with DH. After enzymatic hydrolysis, the β sheet content (%) of glutenin hydrolysates increased and the βturn content (%) decreased compared to the control sample. All hydrolysates showed ABTS radical scavenging activity. IC50 values for ABTS ranged from 439,55±47,10
µg/mL to 1201,45±80,96 µg/mL. The lowest IC50 value was found in savinasetreated gluten hydrolysate, while the highest value was found in gliadin subtilisin hydrolysates. The antioxidant capacity of hydrolysates was significantly increased by enzymatic hydrolysis. The highest FRAP activity was found in savinase and subtilisin hydrolysates with relatively higher DH. All hydrolysates exhibited an antidiabetic effect basen on DH. With increasing DH value, the antidiabetic activity of the hydrolysate increased. In all protein types, the lowest antidiabetic activity was found in flavourzyme hydrolysates. Hydrolysate samples showed no cytotoxic effect on HEK293 healthy cell line, while hydrolysates showed cytotoxic effect on MIA PaCa2 and CaCo2 cancer cell line.