Likopence zengin meyvelerde polifenol oksidaz enziminin taranması ve biyokimyasal karakterizasyonu
Screening and biochemical characterization of polyphenol oxidase enzyme in lycopene-rich fruits
Yazar: SİMGE ÇOLAK
Danışman: DOÇ. DR. YONCA YÜZÜGÜLLÜ KARAKUŞ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada likopen içeriği zengin meyveler seçilerek polifenol oksidaz (PPO) enzimi aktivitesi bakımından taranması, yüksek PPO içeriğine sahip meyveden düşük maliyette ancak yüksek verimde enzimin saflaştırılması ve biyokimyasal karakterizasyonu amaçlandı. Bu amaçla Kocaeli ve Bursa ili yerel pazarlarda yaygın olarak satılan 10 farklı meyve (karpuz, kırmızı biber, incir, nar, kan portakalı, greyfurt, kızılcık, kuşburnu, kudret narı ve karadut) seçilerek 14 farklı ekstraksiyon ortamından elde edilen ham ekstraktlar PPO aktiviteleri açısından tarandı. Çalışılan meyvelerden sadece karadut meyvesinin sodyum fosfat tamponu (100 mM, pH 7,0), askorbik asit (10 mM), PEG 6000 (%0,5, w/v) ve K2HPO4 (50 mM) içeren ekstraksiyon ortamından elde edilen özütte en yüksek PPO aktivitesi (3753 U/mL) tespit edildi. Buradan yola çıkarak, karaduttan PPO enzimi aseton çöktürme ve üçlü faz ayırma yöntemiyle %177 verimle 2,7 kat ilk kez bu çalışmada saflaştırıldı. Enzimin moleküler ağırlığı sodyum dodesil sülfat poliakrilamid jel elektroforezi ile 88,59 kDa olarak hesaplandı. Enzimin optimum sıcaklık değeri katekol için 40°C; 4-metil katekol (4MC), 4-bütil katekol (4BC) ve pirogallol için 50 °C olarak belirlendi. Optimum pH değeri 4BC için 8,0; katekol, 4MC ve pirogallol için 7,0 olarak belirlendi. Enzimin monofenolikler üzerinde etkili olmadığı ancak o-difenolik ve p-difenolik bileşikleri okside edebildiği gözlendi. Katekol için Km ve Vmax değerleri sırasıyla 17,8 mM ve 2000 µmol/mL/dk olarak bulundu. Askorbik asit, β-merkaptoetanol ve FeSO4'ün enzim aktivitesini 5 mM konsantrasyonda tamamen inhibe ettiği gözlendi. Tüm sonuçlar değerlendirildiğinde likopen içeren ve antioksidan özelliği bulunan karadutun PPO kaynağı olarak kullanılabileceği ve enzimi düşük maliyetle doğa dostu bir şekilde izole edilebileceği öngörülmektedir.

Abstract:
The aim of this study was to screen fruits with high lycopene content for the activity of the enzyme polyphenol oxidase (PPO) and to purify and biochemically characterize the enzyme from fruits with high PPO content at low cost and high yield. For this purpose, 10 different fruits (watermelon, red bell pepper, fig, pomegranate, blood orange, grapefruit, cranberry, rose hip, pomegranate and black mulberry) commonly sold in local markets in Kocaeli and Bursa provinces were selected and crude extracts from 14 different extraction media were analyzed for their PPO activity. The highest PPO activity (??? U/mL) was found only in the black mulberry fruit extract obtained from extraction media containing sodium phosphate buffer (100 mM, pH 7.0), ascorbic acid (10 mM), PEG 6000 (0.5%, w/v) and K2HPO4 (50 mM). On this basis, the PPO enzyme from black mulberry was purified 2.7-fold by acetone precipitation and three-phase separation method for the first time in this study with a yield of 177%. The molecular weight of the enzyme was determined to be 88.59 kDa by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. The optimum temperature of the enzyme was determined to be 40 °C for catechol and 50 °C for 4-methylcatechol (4MC), 4-butylcatechol (4BC) and pyrogallol. The optimum pH was determined to be 8.0 for 4BC and 7.0 for catechol, 4MC and pyrogallol. The enzyme was not effective for monophenols but was able to oxidize o-diphenolic and p-diphenolic compounds. Km and Vmax values for catechol were 17.8 mM and 2000 µmol/mL/min, respectively. Ascorbic acid, β-mercaptoethanol and FeSO4 completely inhibited the enzyme activity at 5 mM concentration. The evaluation of all results suggests that black mulberry, which contains lycopene and has antioxidant properties, can be used as a source of PPO and the enzyme can be isolated in an environmentally friendly way and at low cost.