Metal etkisi uygulanarak yetiştirilen roka (Eruca sativa) bitkisinin antioksidan aktivitesinin belirlenmesi
Determination of antioxidant activity of arugula (Eruca sativa) plant grown with metal effect
Yazar: ESRA KOCABAY
Danışman: PROF. DR. GÜLNUR ARABACI
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Günümüz dünyasında çevre kirliliği, modern yaşamın stresli yapısı ve kullanılan çeşitli ilaçlar, sadece insanlar üzerinde değil, tüm canlılar üzerinde de olumsuz etkiler yaratmaktadır. Bu faktörler, canlı organizmaların hücrelerinde serbest radikallerin oluşumuna neden olmaktadır. Serbest radikaller, hücre bileşenlerini okside ederek zarar verir ve bu süreçte proteinler, lipitler ve nükleik asitler gibi önemli biyomoleküller hedef alınır. Bu zararlar, hücresel işlev bozukluğuna ve ciddi sağlık sorunlarına yol açabilir.
Oksidatif stres, serbest radikallerin hücrelere zarar vermesi sonucu ortaya çıkan bir durumdur. Serbest radikaller, hücrelerin doğal metabolik süreçleri sırasında oluşabilir, ancak çevresel faktörler bu oluşumu artırabilir. Oksidatif stres, DNA mutasyonlarına, protein yapılarının bozulmasına ve hücre membranlarının hasar görmesine neden olabilir. Bu durum, kanser, kalp ve damar hastalıkları, şeker ve nörodejeneratif hastalıklar gibi pek çok kronik hastalıkta etkili olduğu görülmektedir.
Antioksidanlar, serbest radikalleri nötürleyerek oksidatif stresi azaltan bileşiklerdir. Antioksidanlar, hücreleri koruyarak sağlığın sürdürülmesine yardımcı olur. Bu moleküller, hem vücut tarafından üretilen (endojen) hem de dış kaynaklı (eksojen) olabilir. Diyetle alınan antioksidanlar, bitkisel kaynaklardan gelen fenolik bileşikler, flavonoidler, vitaminler ve mineraller gibi bileşenler içerir. 
Bitkiler, doğal antioksidanlar açısından zengin kaynaklardır ve bu nedenle beslenmede önemli bir yere sahiptir. Son dönemlerde, doğal bitkisel ürünlere olan ilgi giderek artmış ve birçok bitkinin antioksidan özellikleri detaylı olarak araştırılmıştır. Bu bitkilerden biri olan roka (Eruca sativa), Brassicaeae ailesine ait olup, yüksek antioksidan özelliklere sahip flavonoidler, fenolik bileşikler, vitaminler ve karotenoidler gibi bileşikler içermektedir.
Roka, Brassicaceae (Turpgiller) familyasına ait, genellikle Akdeniz mutfağında yaygın olarak kullanılan bir bitkidir. Latince adı Eruca sativa olan bu bitki, özellikle salatalarda, garnitür olarak ve çeşitli yemeklerin içinde kullanılan aromatik ve acımsı bir tada sahiptir.
Roka bitkisi, yaklaşık 20-100 cm yüksekliğe kadar büyüyebilen, yeşil yaprakları olan ve küçük beyaz veya sarımsı çiçekler açan bir bitkidir. Yaprakları genellikle tüysüz olup, derin loblu ve saplıdır. Çiçekleri ise dört taç yapraktan oluşur ve çapraz bir yapıya sahiptir.
Roka, zengin besin içeriği ve sağlık üzerindeki olumlu etkileri nedeniyle beslenme uzmanları tarafından sıkça tavsiye edilen bir bitkidir. İçerdiği vitaminler, mineraller ve antioksidan bileşikler sayesinde sağlıklı bir beslenme düzeninin önemli bir unsuru olabilir.
Roka, A, C ve K vitaminleri açısından oldukça zengindir. Bunun yanı sıra, demir, magnezyum, potasyum ve kalsiyum gibi temel mineraller de barındırır. Bu vitaminler ve mineraller, bağışıklığın güçlenmesine katkıda bulunur ve kemik sağlığını destekler ve vücut genelinde birçok biyokimyasal işlevin düzgün çalışmasını sağlar.
Roka, flavonoidler, glukozinolatlar ve fenolik bileşikler zengin antioksidan özelliklere sahiptir. Bu bileşikler, reaktif moleküllerin neden olduğu oksidatif stresle savaşarak hücreleri korur ve kronik hastalıkların riskini azaltır.
Roka, glukozinolatlar açısından zengindir. Bu bileşikler, vücutta izotiyosiyanatlar gibi aktif bileşiklere dönüşerek kanser hücrelerinin büyümesini engelleyebilir. K vitamini içeriği sayesinde roka, kemik sağlığını destekler ve osteoporoz riskini azaltır. Yüksek A vitamini içeriği, görme sağlığında etkilidir. Makula dejenerasyonu riskini yaşa bağlı olarak düşürür. İçerdiği lif ile sindirimi düzenler ve bağırsak sağlığını korur.
Roka bitkisinin antioksidan aktiviteleri üzerine yapılan araştırmalar, bu bitkinin sağlık üzerindeki olumlu etkilerini daha da belirgin hale getirmiştir. Özellikle metal stresine maruz bırakıldığında rokanın antioksidan kapasitesinin arttığı gözlemlenmiştir. Bu durum, bitkisel antioksidanların çevresel stres faktörlerine karşı koruyucu özelliklerini ortaya koymaktadır.
Yapılan araştırmalarda, farklı metal konsantrasyonları ile yetiştirilen roka bitkilerinin antioksidan aktivitelerinin ölçülmesi, bu bitkinin adaptif savunma mekanizmalarını anlamada önemli veriler sağlamıştır. DPPH ve CUPRAC yöntemleri ile yapılan analizler, metal stresinin antioksidan aktiviteyi artırabileceğini göstermektedir.
Antioksidanların sağlık üzerindeki koruyucu etkilerine bakıldığında, bu bitkisel kaynakların diyetle alınmasının önemi bir kez daha vurgulanmaktadır. Gelecek çalışmalarda, farklı bitkilerin antioksidan aktivitelerinin ve bu aktivitelerin insan sağlığına olan etkilerinin daha derinlemesine araştırılması, yeni doğal antioksidan kaynaklarının keşfi açısından büyük önem taşımaktadır. Özellikle farklı çevresel koşullarda ve stres faktörleri altında yetiştirilen bitkilerin antioksidan kapasitelerinin incelenmesi, bu alandaki bilgi birikimini artıracaktır.
Bu çalışmada, roka bitkisinin (Eruca sativa) farklı konsantrasyonlardaki metallerle yetiştirilerek antioksidan aktiviteleri belirlenmiştir. Araştırmada, roka tohumları çeşitli metal çözeltileriyle (Pb+2, Na+, Co+2, Cd+2 Fe+3, Zn+2,) iki farklı konsantrasyonda (15 ve 50 mg/L) yetiştirilmiştir. Kontrol grubu olarak sadece su eklenerek yetiştirilen roka bitkileri kullanılmıştır. Yeterli büyüklüğe ulaşan bitkiler hasat edilip kurutulmuş ve etanol çözücüsü ile ekstrakte edilmiştir.
Ekstrakte edilen numunelerin antioksidan özellikleri, DPPH (1,1-Difenil-2-pikrilhidrazil radikali; C18H12N5O6) radikal giderim kapasitesi, CUPRAC (Bakır (II) iyonunu indirgeme ve toplam fenolik madde tayini metotları kullanılarak ölçümler yapılmıştır. Sonuçlar, DPPH inhibisyon değeri , CUPRAC ve toplam fenolik madde sonuçlarına göre değerlendirilmiştir.
Yapılan analizlerde, metal çözeltileri ile yetiştirilen roka bitkilerinin antioksidan aktivitelerinde kontrol grubuna kıyasla artış gözlemlenmiştir. DPPH inhibisyon değeri ve CUPRAC analiz sonuçları, 700 μg/ml konsantrasyonunda incelendiğinde, metalsiz kontrol grubuna oranla 15 ve 50 mg/L metal konsantrasyonlarında artış tespit edilmiştir. Farklı metal konsantrasyonları kıyaslandığında ise 15 mg/L metal konsantrasyonlarının DPPH ve CUPRAC değerlerinde artış, ancak 50 mg/L konsantrasyonunda bu değerlerin tekrar azaldığı görülmüştür. Bu veriler, roka bitkisinin metal çözeltileri ile yetiştirildiğinde antioksidan aktivitesinin strese bağlı olarak arttığını göstermektedir. Toplam fenolik madde miktarı en yüksek Co+2 50 değerinde yetiştirilen roka bitkisinde  gözlenmiştir. İkinci sırada ise Zn+2 50 değerinde ve  Fe+3 50 de ise en düşük değer tespit edilmiştir.
Roka bitkisi, sadece lezzetli bir besin kaynağı olmanın ötesinde, sağlığa olan faydaları ve zengin antioksidan içeriğiyle de bilinir. Antioksidan özelliklerinin yanında, içerdiği vitaminler ve mineraller sayesinde sağlıklı bir beslenme düzeninin olmazsa olmazıdır. Gelecekte yapılacak araştırmalar, rokanın sağlık üzerindeki etkilerini daha detaylı olarak ortaya koyabilir ve bu bitkinin terapötik potansiyelini daha iyi kavramamıza katkıda bulunabilir.

Abstract:
In today's world, environmental pollution, the stressful nature of modern life, and the use of various drugs create negative effects not only on humans but also on all living organisms. These conditions lead to the generation of free radicals in the cells of living organisms. Free radicals oxidize cellular components, targeting important biomolecules such as proteins, lipids, and nucleic acids. This damage can result in cellular dysfunction and serious health problems.
Oxidative stress is a state resulting from the damage inflicted on cells by free radicals.Free radicals can be formed during the natural metabolic processes of cells, but environmental factors can increase this formation. Oxidative stress can cause DNA mutations, protein structure degradation, and cell membrane damage. This condition contributes to the development of numerous chronic diseases, including cancer, cardiovascular diseases, diabetes, and neurodegenerative disorders.
Antioxidants are elements that neutralize free radicals and lessen oxidative stress. Antioxidants help maintain health by protecting cells. These molecules can be both endogenous (produced by the body) and exogenous (obtained from external sources). Dietary antioxidants include phenolic compounds, flavonoids, vitamins, and minerals derived from plant sources.
Plants are rich sources of natural antioxidants and thus hold an important place in nutrition. Lately, the interest in natural herbal products has surged, and the antioxidant properties of many plants have been studied in detail. One of these plants, rocket (Eruca sativa), belongs to the Brassicaceae family and contains compounds with high antioxidant properties such as flavonoids, phenolic compounds, vitamins, and carotenoids.
Rocket, a part of the Brassicaceae (Cruciferous) family, is a plant commonly used in Mediterranean cuisine. Known by its Latin name Eruca sativa, this plant is especially used in salads, as a garnish, and in various dishes due to its aromatic and slightly bitter taste.
The rocket plant can grow to a height of approximately 20-100 cm, with green leaves and small white or yellowish flowers. The leaves are generally hairless, deeply lobed, and stalked. The flowers have four petals arranged in a cross shape.
Rocket is often endorsed by nutritionists for its rich nutrient profile and beneficial health effects. Its vitamins, minerals, and antioxidant compounds make it a vital component of a healthy diet.
Rocket is particularly abundant in vitamins K, A, and C, it also comprises essential minerals like calcium, iron, potassium, and magnesium. These vitamins and minerals support the immune system, maintain bone health, and ensure the proper functioning of various biochemical processes in the body.
Rocket contains compounds with high antioxidant properties, such as flavonoids, glucosinolates, and phenolic compounds. These compounds protect cells by reducing oxidative stress attributed to reactive molecules and lower the risk of chronic diseases.
Rocket is rich in glucosinolates. These compounds can be converted into active compounds such as isothiocyanates in the body, which can inhibit the growth of cancer cells. Thanks to its vitamin K content, rocket supports bone health and reduces the risk of osteoporosis. Its high vitamin A content protects vision health and reduces the risk of age-related macular degeneration. The fiber content regulates digestion and supports gut health.
Research on the antioxidant activities of the rocket plant has further highlighted its positive effects on health. It has been observed that rocket's antioxidant capacity increases when exposed to metal stress. This situation reveals the protective properties of plant antioxidants against environmental stress factors.
Studies measuring the antioxidant activities of rocket plants grown with different metal concentrations have provided important data in understanding this plant's adaptive defense mechanisms. Analyses using DPPH and CUPRAC methods have shown that metal stress can increase antioxidant activity.
Considering the protective effects of antioxidants on health, the importance of consuming such plant sources through diet is emphasized once again. Future studies on the antioxidant activities of different plants and the effects of these activities on human health are crucial for discovering new natural antioxidant sources. Particularly, examining the antioxidant capacities of plants grown under different environmental conditions and stress factors will enhance the knowledge in this field.
In this study, the antioxidant activities of rocket (Eruca sativa) cultivated with different concentrations of metals were determined. The research involved growing rocket seeds with various metal solutions (Pb+2, Na+, Fe+3, Co+2, Zn+2, Cd+2) at two different concentrations (15, 50 mg/L). As a control group, rocket plants were grown with only water. The plants were harvested when they reached sufficient size, dried, and extracted with ethanol solvent.
The antioxidative properties of the extracted samples were assessed using the DPPH (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical) scavenging activity, CUPRAC (Cupric ion reduction capacity) methods and total phenolic content assay.The results were evaluated based on DPPH inhibition value, CUPRAC and total phenolic content assay results.
In the analyses conducted, an increase in antioxidant activities was observed in rocket plants grown with metal solutions compared to the control group. When examining the DPPH inhibition value and CUPRAC analysis results at a concentration of 700 μg/ml, an increase was detected in metal concentrations of 15 and 50 mg/L compared to the metal-free control group. Comparing different metal concentrations, it was observed that DPPH and CUPRAC values increased at 15 mg/L metal concentrations, but these values decreased again at 50 mg/L concentrations. These data indicate that the antioxidant activity of the rocket plant increases in response to stress when grown with metal solutions. The highest amount of total phenolic substances was observed in arugula plants grown at Co+2 50 values. In the second place, the lowest value was determined for Zn+2 at 50 and Fe+3 at 50.

The rocket plant stands out not only as a delicious food source but also for its health benefits and high antioxidant content. In addition to its antioxidant properties, it can be an indispensable part of a healthy diet due to its vitamins and minerals.Future research can further elucidate the health effects of rocket and help us better understand its therapeutic potential.