Gıda emülsiyonlarının 3-kloropropan-1,2-diol esterlerinin sitotoksisitesi üzerine etkisi
Effect of food emulsions on the cytotoxicity of 3-chloropropane-1,2-diol esters
Yazar: AYŞE NUR AKPINAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CANSU EKİN BONACINA
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Emülsiyonlar = Emulsions ; Gıda güvenliği = Food safety ; Gıda işleme = Food processing ; Peynir altı suyu = Whey ; Serbest yağ asitleri = Free fatty acids ; Sindirim sistemi = Digestive system ; Sitotoksik etki = Cytotoxic effect

Özet:
3-kloropropan-1,2-diol (3-MCPD) esterleri potansiyel karsinojenik olarak bilinen gıda işleme kontaminantıdır. Gıda emülsiyonlarının biyoaktif bileşiklerin biyorarlanımını artırdığı bilinmesine rağmen insan sağlığına zararlı olabilecek bileşiklerin emilimi ve toksisitesi üzerine etkileri tam olarak bilinmemektedir. Tez çalışmasının amacı da gıda emülsiyonlarının 3-MCPD esterlerinin in vitro sindirimi sonrasındaki toksisiteleri üzerine etkilerini incelemek ve emilimlerinin azaltılması üzerine stratejiler geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda yemeklik yağların (ceviz, fındık, ayçiçek, soya, mısır ve zeytinyağı) 3- MCPD ester içerikleri belirlenmiştir. Rafine zeytinyağı en yüksek 3-MCPD ester içeriğine sahip yağ olmuştur (1.78 ± 0.13 mg/kg). Daha sonra %10 yağ ve %90 su fazından oluşan emülsiyonlar üretilmiştir. Farklı parçacık boyutlarında (ince, orta, kaba) emülsiyon elde etmek amacıyla su fazında emülgatör olarak %0.15-2 peynir altı suyu proteini izolatı ve 3 ila 10 kpsi basınç aralığındaki mikro akışkanlaştırıcı kullanılmıştır. In vitro sindirim modeli kullanılarak serbest yağ asitleri salınımı araştırılmış ve 3- MCPD biyoerişilebilirlikleri hesaplanmıştır. Toksisite testi olarak 3-(4,5-dimetiltiyazol-2-yl)-2,5-difeniltetrazolyum-bromür testi (MTT) hücre canlılık yöntemi kullanılmıştır. Her sindirim fazı sonrasında örneklerin parçacık boyutu ve zeta potansiyel ölçümleri yapılmıştır. En küçük parçacık boyutuna sahip olan ince emülsiyon (369.16 ± 3.72 nm), ince bağırsak fazında en yüksek serbest yağ asitleri salınımı göstermiştir (%85.27 ± 0.68). İnce emülsiyon aynı zamanda en yüksek 3-MCPD biyoerişilebilirliği göstermiştir (%95.03 ± 4.36). Emülsiyonların yağ fazına farklı oranlarda (%10-20-30) limon yağı eklendiğinde serbest yağ asitleri salınımı %30'a, biyoerişilebilirlik ise %45'e kadar azalmıştır. İnce emülsiyonun misel fazı fibroblast hücre hattında, orta emülsiyonun (514.17 ± 2.27 nm) misel fazı ise fibroblast ve Vero hücre hattında toksik etki göstermiştir. Emülsiyonların parçacık boyutu arttıkça ve emülsiyonların yağ fazına limon yağı eklendiğinde yüzde canlılık artmıştır. Özetle; gıda emülsiyonlarında 3-MCPD esterlerinin emilimi ya büyük parçacık boyutuna sahip emülsiyonlar üreterek ya da yağ fazına sindirilemeyen yağ ekleyerek azaltılabilir.

Abstract:
3-Chloropropane-1,2-diol (3-MCPD) esters are food processing contaminants, and are known to be potentially carcinogenic. The main purpose of this study was to determine whether the emulsion technique increases the absorption of this contaminant, and to develop strategies to reduce their absorption. 3-MCPD ester contents in edible oils (hazelnut, walnut, sunflower, soybean, corn, and olive oil) were determined. Refined olive oil contained the highest 3-MCPD ester level (1.78 ± 0.13mg/kg). Then, emulsions (fine, medium, coarse) were prepared with 10% oil and 90% aqueous phase. Aqueous phase contained 0.15-2% emulsifier (whey protein isolate) and microfludizier was used at 3-10 kpsi pressure for emulsion formation. The free fatty acid release was investigated using an in vitro digestion model, and the bioaccessibility of 3-MCPD was calculated. 3-(4,5-dimethylthiyazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium-bromide test (MTT) cell viability method was used to perform toxicity tests. The zeta potential and droplet size of the samples were measured after each digestion phase. The emulsion with the smallest particle size (369.16 ± 3.72 nm) resulted in the highest release of free fatty acid (85.27 ± 0.68%) during small intestinal phase. Fine emulsions also resulted in the highest 3-MCPD ester bioaccesibility (95.03 ± 4.36%). When an indigestible oil, such as lemon oil, was added to the oil phase of the fine emulsion (up to 30%), the release of free fatty acid decreased by up to 30% as expected and bioaccessibility decreased by up to 45%. The micelle phase of the fine and medium (514.17 ± 2.27 nm) emulsion had a toxic effect on the fibroblast cell line and the micelle phase of the medium emulsion had a toxic effect on the Vero cell line When the particle size increased and lemon oil was added to the oil phase of the emulsion, the percent viability increased. Briefly, there are two ways to reduce the absorption of 3-MCPD esters from food emulsions: producing emulsions with larger particle size, or adding indigestible oil to the oil phase.