Soğuk preslenmiş fındık posalarından enzimatik hidrolizle oluşan peptitlerin biyoaktif özelliklerinin belirlenmesi ve gıda ürünlerinde uygulanması
Determination of bioactive properties of peptides from cold pressed hazelnut meals by enzymatic hydrolysis and applications in food products
Yazar: AYŞE GÜLDEN GÖKSU
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM GÜLSEREN
İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yağ endüstrisi yan ürünü olan soğuk preslenmiş fındık (Corylus avellane L.) posası için potansiyel biyoaktif özelliklerin varlığı ve biyoaktif özellik gösteren bu bileşenlerin fonksiyonel gıda üretiminde kullanılabilirliği incelenmiştir. Çalışmanın amacı, fındık posası kullanılarak yenilikçi ve yüksek katma değerli peptit ürünlerinin üretilmesidir. Bu peptitlerin doğru teknolojik uygulamalarıyla hem insan sağlığına olumlu etkileri bulunan hem de alerjik özellikleri baskılanmış fındık bileşenleri üretilmesi hedeflenmektedir. Fındık posasından alkali ekstraksiyonu-izoelektrik çöktürme yöntemiyle fındık proteini izolatları elde edilmiştir. İzolatların enzimatik hidrolizinde papain, bromelain ve pepsin enzimleri kullanılmıştır. Hidrolizatlar, FPLC (hızlı protein sıvı kromatografisi) sistemi ile peptit fraksiyonlarına ayrılmıştır. Papain, bromelain ve pepsin enzimi ile üretilen fındık proteini izolatının hidrolizatlarına ve hidrolizatlara ait fraksiyonlara in vitro ACE (anjiyotensin dönüştürücü enzim) önleyici aktivite testi, antidiyabetik aktivite testleri (DPP-IV (dipeptidil peptidaz-IV) önleyici aktivite testi, alfa-amilaz önleyici aktivite testi, alfa-glukosidaz önleyici aktivite testi), asetilkolinesteraz önleyici aktivite testi, antioksidatif aktivite testleri (DPPH (2,2-difenil-1-pikrilhidrazil) yöntemi, demir şelasyon aktivitesi testi, FRAP (ferrik indirgeyici antioksidan gücü) yöntemi, hidroksil radikali tutma aktivitesi testi, ABTS (2,2′-azino-bis (3-etilbenzotiyazolin-6-sülfonik asit) diamonyum tuzu) yöntemi, süperoksit anyon tutma aktivitesi) uygulanmıştır. ACE aktif peptitlerin tanımlanması amacıyla, ACE aktif fraksiyonlarının LC-Q-TOF/MS (sıvı kromatografisi-uçuş zamanlı kütle spektrometresi) analizi yapılmış ve in silico yöntemlerle özellikleri değerlendirilmiştir. ACE önleyici aktivite gösteren peptit fraksiyonları yüksek miktarda toplanıp liyofilize edilerek kakaolu fındık kreması ve fındık ezmesi ürünlerine ilave edilmiştir. Biyoaktif peptitler yönünden zenginleştirilmiş ürünlerin duyusal, kimyasal ve mikrobiyolojik analizleri, ilgili firma prosedürlerine uygun olarak yapılmıştır. Hazırlanmış ürünlerde fındık proteini kaynaklı alerjik özellikler, ELISA yöntemiyle belirlenmiştir. Aktivitelerin insan vücuduna muhtemel etkilerini daha net ortaya koymak amacıyla, hazırlanmış ürünler simüle edilmiş gastrointestinal sindirimden geçirilerek sindirilmiş fraksiyonlarda da biyoaktivite testleri yapılmıştır. Biyoaktivite testlerinde, farklı fraksiyonlar değişen oranlarda olmakla beraber testlerin tamamında etkinlik göstermiştir. ACE inhibitör peptitlerden PAF8, BRF3, PEF3, PEF6 fraksiyonu için IC50 (%50 azalmaya neden olan inhibitör konsantrasyonu) değerleri sırasıyla 6,05 µg/ml, 20,79 µg/ml, 27,42 µg/ml, 1,97 µg/ml olarak hesaplanmıştır. DPP-IV inhibitör peptitlerden PAF2, BRF9 fraksiyonu için IC50 değerleri 5,58 µg/ml, 0,07 µg/ml olarak hesaplanmıştır. ACE aktif fraksiyonlarda 83 farklı peptit spektrumu bulunmuştur. Sırasıyla bromelain (FFFPGPNK), papain (SEGFEWVAFK) ve pepsin (FMRWRDRFL) muamelesi ile oluşturulan peptitler, ACE ile üzerinde sırasıyla 16, 18 ve 17 muhtemel bağlanma noktasına sahiptir. Sindirilmiş ürünlere yapılan testlerin sonuçları fraksiyonların kendisine yapılan testlerin sonuçlarıyla benzerlik göstermemiştir. Alerji testleri sonucunda ise, alerjik baskılamanın kısmen gerçekleştiği anlaşılmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, fındık posasının başta ACE inhibitör peptitler olmak üzere farklı biyoaktif özellik gösteren peptitler açısından önemli bir kaynak olarak değerlendirilebileceğini ve fındık posasının hidrolizatlarının fonksiyonel gıdaların, gıda takviyelerinin formülasyonunda kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
In this study, the existence of potential bioactive properties for cold-pressed hazelnut (Corylus avellane L.) meal, a by-product of the oil industry, and the usability of these bioactive components in functional food production were investigated. The study aims to produce innovative and high-value-added peptide products using hazelnut meals. With the correct technological applications of these peptides, it aims to produce hazelnut components with positive effects on human health and suppressed allergic properties. Hazelnut protein isolates were obtained from hazelnut meal by alkali extraction-isoelectric precipitation technique. Papain, bromelain, and pepsin enzymes were used in the enzymatic hydrolysis of isolates. Hydrolysates were separated into peptide fractions by the FPLC (fast protein liquid chromatography) system. In vitro ACE (angiotensin converting enzyme) inhibitory activity test, antidiabetic activity tests (DPP-IV (dipeptidyl peptidase-IV) inhibitory activity test, alpha-amylase inhibitory activity test, alpha-glucosidase inhibitory activity test), acetylcholinesterase inhibitory activity test, antioxidative activity tests (DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) method, iron chelation activity test, FRAP (ferric reducing antioxidant power) method, hydroxyl radical scavenging activity test, ABTS (2,2′-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt) method, superoxide anion retention activity) were applied. To identify ACE active peptides, LC-Q-TOF/MS (liquid chromatography-flight time mass spectrometry) analysis of ACE active fractions was performed and their properties were evaluated by in silico techniques. Peptide fractions showing ACE inhibitory activity were collected in high amounts, lyophilized, and added to the hazelnut spread with cocoa, and hazelnut paste with sugar products. The sensory, chemical, and microbiological analyses of the products enriched in bioactive peptides were made in accordance with the relevant company procedures. Allergic properties of hazelnut protein in the prepared products were determined by the ELISA method. To reveal the possible effects of the activities on the human body more clearly, the prepared products were simulated and bioactivity tests were performed on the digested fractions by passing through the gastrointestinal digestion. In bioactivity tests, different fractions were effective in all tests, albeit at varying rates. IC50 (half maximal inhibitory concentration) values for ACE inhibitory peptides PAF8, BRF3, PEF3, PEF6 fractions were calculated as 6,05 µg/ml, 20,79 µg/ml, 27,42 µg/ml, 1,97 µg/ml, respectively. IC50 values for DPP-IV inhibitory peptides PAF2, BRF9 fraction were calculated as 5,58 µg/ml, 0,07 µg/ml. 83 different peptide spectra were found in ACE active fractions. Peptides generated by treatment of bromelain (FFFPGPNK), papain (SEGFEWVAFK), and pepsin (FMRWRDRFL), respectively, have 16, 18, and 17 possible binding points on ACE, respectively. The results of the tests on the digested products did not resemble the results of the tests on the fractions themselves. As a result of the allergy tests, it was understood that the allergic suppression was partial. This study showed that hazelnut meal can be considered an important source of peptides with different bioactive properties, especially ACE inhibitor peptides and that hydrolysates from hazelnut meal can be used in the formulation of functional foods and food supplements.