Kenevir protein izolatı üretiminin ve glikasyonunun yanıt yüzey metodu (RSM) ile optimizasyonu
Optimization of hemp protein isolate production and glycation by response surface method (RSM)
Yazar: ELVAN YÜZER
Danışman: DOÇ. DR. NACİYE KUTLU KANTAR
Bayburt Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Organik Tarım İşletmeciliği Ana Bilim Dalı / Organik Tarım İşletmeciliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Günümüzde vegan beslenme kültürü oldukça yaygınlaşmıştır. Bu nedenle bitki-bazlı protein kaynaklarına olan ilgi günden güne artmaktadır. Bitki-bazlı protein kaynaklarından biri olan, endüstriyel kenevir tohumu, yüksek miktarda kaliteli yağ, protein, karbonhidrat, çözünmeyen lif, vitamin ve mineral içermektedir. Kenevir tohumu proteininin, mükemmel sindirilebilirliği ve esansiyel amino asit içeriğinin yeterliliği nedeniyle, yumurta akı ve soya fasulyesi proteinleriyle karşılaştırılabilir besin değerine sahip olduğu bilinmektedir. Bu çalışma kapsamında, yağı alınmış kenevir tohumundan, farklı ekstraksiyon koşullarında en yüksek verimde protein izolatı eldesi için yanıt yüzey metodu (RSM) ile optimizasyon uygulanmıştır. Optimum ekstraksiyon koşulları, tuz konsantrasyonunun 0, pH değerinin 12 ve sıcaklığın 49 ºC olduğu durumda belirlenmiştir. Optimum koşullarda üretilen protein izolatı glikasyon işlemine tabii tutulmuş olup glikasyon koşulları da RSM ile optimize edilmiştir. Glikasyon için en uygun glikasyon derecesi ve esmerleşme indeksinin elde edildiği optimum koşullar ise protein:şeker (fruktoz) oranının 1.6:1, sıcaklığın 60 °C ve sürenin 90 dk olduğu durumda saptanmıştır. Bu koşullarda elde edilen glike protein izolatının, glike edilmemiş protein izolatı ile emülsifiye edici aktivite indeksi ve emülsiyon stabilite indeksi sonuçlarında istatistiksel bir fark bulunmamıştır. Toplam fenolik-flavonoid bileşik ve antioksidan aktivite miktarlarında ise şeker kompleksi bu değerlerin azalmasına neden olmuştur. Bunun yanı sıra toplam fenolik-flavonoid bileşik ve antioksidan aktivite değerleri arasında yüksek pozitif korelasyon olduğu belirlenmiştir. SEM mikrografları, kenevir protein izolatı ve şeker arasındaki ilişkilerin varlığını göstermiş ve bu etkileşimler süngerimsi üç boyutlu bir mikro yapıya yol açmıştır. FTIR sonuçlarına göre glike edilmiş olan izolatla glike edilmemiş ile karşılaştırıldığında 3300-3200 cm-1'de daha güçlü absorpsiyon gösterdiği belirlenmiştir. Bu durum polisakkarit zincirinin indirgeyici ucunun amino asitlerle kovalent olarak birleştirildiğinin göstergesidir. Sonuç olarak, bu çalışma ile monosakkaritlerin glikasyonu nasıl etkilediği konusunda fonksiyonel ve karakteristik özellikler adına önemli bulgular tespit edilmiştir.

Abstract:
Today, vegan diet culture has become quite widespread. Therefore, interest in plant-based protein sources is increasing day by day. Industrial hemp seed, one of the plant-based protein sources, contains high quality oil, protein, carbohydrate, insoluble fiber, vitamins and minerals. It is known that hemp seed protein has a nutritional value comparable to egg white and soybean proteins due to its excellent digestibility and sufficient essential amino acid content. In this study, optimization was applied with response surface method (RSM) to obtain the highest yield protein isolate from defatted hemp seed under different extraction conditions. Optimum extraction conditions were determined when salt concentration was 0, pH value was 12 and temperature was 49 ºC. Protein isolate produced under optimum conditions was subjected to glycation process and glycation conditions were also optimized with RSM. The optimum conditions for glycation, where the most suitable glycation degree and browning index were obtained, were determined as protein:sugar (fructose) ratio of 1.6:1, temperature of 60 °C and time of 90 min. Under these conditions, no statistical difference was found in emulsifying activity index and emulsion stability index results of glycated protein isolate obtained from non-glycated protein isolate. In total phenolic-flavonoid compound and antioxidant activity amounts, sugar complex caused a decrease in these values. In addition, it was determined that there was a high positive correlation between total phenolic-flavonoid compound and antioxidant activity values. SEM micrographs showed the existence of relationships between hemp protein isolate and sugar and these interactions led to a spongy three-dimensional microstructure. According to FTIR results, it was determined that glycated isolate showed stronger absorption at 3300-3200 cm-1 compared to non-glycated isolate. This is an indication that the reducing end of the polysaccharide chain is covalently combined with amino acids. As a result, this study has determined important findings in terms of functional and characteristic properties on how monosaccharides affect glycation.