Süt proteinlerinin farklı enzimlerle hidrolizasyonu sonucu üretilen peptidlerin teknolojik ve fonksiyonel özelliklerinin belirlenmesi
Determination of technological and functional properties of peptides produced as a result of hydrolysis of milk proteins with different enzymes
Yazar: HATİCE BEKİROĞLU
Danışman: PROF. DR. OSMAN SAĞDIÇ ; DOÇ. DR. AYŞE KARADAĞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada; süt proteinin farklı fraksiyonları olan kazein, serum proteini ve her ikisinden oluşan süt proteini farklı proteolitik aktiviteye sahip dört ticari enzim (alkalaz, savinaz, subtilisin ve flavourzyme) ile hidrolizi edilmiş ve elde edilen hidrolizatların bazı teknolojik ve fonksiyonel özellikleri karakterize edilmiştir. Kullanılan enzimlerin karakterlerine (endopeptidaz-ekzopeptidaz), bağlanma bölgelerine ve özellikle de enzim substrat özgünlüğüne göre hidroliz dereceleri (HD) önemli düzeyde farklılık göstermiştir. Bütün örneklerde savinaz en yüksek flavourzyme ise en düşük enzim aktivitesi göstermiştir. SDS-PAGE jel elektroforezi ile gözlemlenen molekül ağırlığındaki değişim, ilerleyen degradasyonla birlikte hidrolizatlarda üst bantların silinmesi ve yeni alt bantların oluşması ile şekillenmiştir. Yağ bağlama kapasitesi, emülsiyon stabilite ve aktivitesi gibi teknolojik özellikler hidrolizle geliştirilmesine karşın sınırlı hidrolizle daha etkili sonuçlar elde edilmiştir. Hidroliz işlemi ile modifiye edilen teknolojik karakterlerin özellikle hidroliz derecesine göre şekillendiği ve aşırı hidroliz prosesinin bazı teknolojik karakterlerde zayıflamaya sebep olduğu tespit edilmiştir. Proteinlerin FTIR spektrumlarında özellikle de Amid I bölgesinde değişimlere sebep olan hidroliz, genel olarak proteinlerin sekonder yapılarından α-heliks tabakada azalmaya ve β-sheet tabakada artışa neden olmuştur. Biyoaktif özellikler bakımından hidroliz işleminin çok yönlü ve uygulanabilir bir modifikasyon yöntemi olduğu tespit edilmiştir. Bütün protein türleri için enzimatik hidroliz muamelesi çok daha güçlü bir antioksidan kapasitesi sağlamıştır. Antidiyabetik aktivitenin göstergesi olarak değerlendirilen α-amilaz ve α-glukozidaz enzim inhibisyonunda da hidrolizat örnekleri hidrolize olmayan fraksiyonlara göre çok daha güçlü bir etki sağlamış ve savinaz hidrolizatları bütün protein türlerinde en yüksek antidiyabetik aktiviteyi göstermiştir. Antidiyabetik aktiviteye benzer şekilde in vitro sitotoksik etki HD' nin artmasıyla daha da güçlenmiştir. MIA PaCa2 ve CaCo2 kanser hücre hatlarında en yüksek HD' ye sahip savinaz ve subtilisin hidrolizatları en düşük canlılık sağlamıştır. 

Anahtar Kelimeler: Kazein, enzimatik hidroliz, tekno-fonksiyonel özellikler, antioksidan ve antidiyabetik aktivite, sitotoksisite

Abstract:
In this study; casein, whey consisting of different fractions of milk protein and milk protein were hydrolyzed with four commercial enzymes (alcalase, savinase, subtilisin and flavourzyme) with different proteolytic activities, and some technological and functional properties of the obtained hydrolysates were characterized. Hydrolysis degrees (DH) differed significantly according to the characters of the enzymes used (endopeptidase-exopeptidase), binding sites and especially enzyme substrate specificity. Savinase showed the highest enzyme activity and flavourzyme showed the lowest enzyme activity in all samples. The change in molecular weight observed by SDS-PAGE gel electrophoresis was shaped by the deletion of the upper bands and the formation of new lower bands in hydrolysates with progressive degradation. Although technological properties such as oil binding capacity, emulsion stability and activity were improved by hydrolysis, more effective results were obtained with limited hydrolysis. It was determined that the technological characters modified by the hydrolysis process are especially shaped according to the DH and that the excessive hydrolysis process causes weakening in some technological characters. Hydrolysis, which caused changes in the FTIR spectra of the proteins, especially in the Amide I region, caused a decrease in the α-helix layer and an increase in the β-sheet layer. In terms of bioactive properties, it has been determined that hydrolysis is a versatile and applicable modification method. For all protein types, enzymatic hydrolysis treatment provided a much stronger antioxidant capacity. In inhibition of α-amylase and α-glucosidase enzymes, which are considered as indicators of antidiabetic activity, hydrolyzate samples provided a much stronger effect than non-hydrolyzed fractions, and savinase hydrolysates showed the highest antidiabetic activity in all protein types. Similar to the antidiabetic activity, the in vitro cytotoxic effect was further strengthened by increasing the DH. Savinase and subtilisin hydrolysates with the highest HD provided the lowest viability in MIA PaCa2 and CaCo2 cancer cell lines. 

Keywords: Casein, enzymatic hydrolysis, techno-functional properties, antioxidant and antidiabetic activity, cytotoxicity