Gıda katkı maddeleri benzoik asit ve sodyum benzoatın model hücre membranları ile etkileşmelerinin incelenmesi
Investigation of the interactions of food additives benzoicacid and sodium benzoate with model cell membranes
Yazar: SEDEF TAZE
Danışman: PROF. DR. FAZIL ÖZEN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Benzoik asit = Benzoic acid ; Differensiyel tarama kalorimetresi = Differential scanning calorimetry ; Dipalmitoylfosfotidilkolin = Dipalmitoylphosphatidylcholine ; FTIR = FTIR ; Sodyum benzoat = Sodium benzoate

Özet:
Benzoik asit (BA) (E210) ve sodyum benzoat (SB) (E211) mikrobik canlıların yaşamsal aktivitelerini durdurup paketlenmiş ve işlenmiş besinlerin biyolojik kökenli bozunmalarına karşı kullanılırlar. Değişen beslenme alışkanlıklarıyla birlikte paketlenmiş gıdaların yoğun tüketimi ile vücuda alınan BA ve SB'nin kanser, kardiyovasküler rahatsızlıklar, astım, bağırsak florasında değişiklikler ve çocuklarda hiperaktivite gibi etkileri literatürde yer almaktadır. BA ve SB'nin bu etkilerinin altında yatan hücresel seviyedeki mekanizmalar hakkında ayrıntılı bir bilgi bulunmamaktadır. Konuya katkı sağlanması açısından, BA ve SB'nin membran lipitleriyle etkileşmelerinin incelenmesi bu maddelerin güvenli kullanımı için oldukça önemlidir. Ancak biyolojik zarların karmaşık yapısı, bu tarz çalışmaları zorlaştırdığından, onların yerine yapay model membran sistemlerini kullanmak yaygın bir yaklaşımdır. 
Bu çalışmada dipalmitoilfosfatidilkolin (DPPC) lipitlerinden oluşturulmuş lipozomlar ile farklı konsantrasyonlarda (1, 10 % mol) BA ve SB'nin etkileşmeleri Diferansiyel Taramalı Kalorimetresi (DSC) ve Fourier Dönüşüm Kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi ile incelendi. Elde edilen verilerle BA ve SB'nin DPPC lipozomlarına eklenmesiyle ana faz geçiş sıcaklığında azalmaya, faz geçiş entalpi değerinde artmaya ve ana faz geçiş pikinin genişlemesine neden oldukları tespit edilirken, CH2 simetrik (2850 cm −1)  ve CH2 asimetrik (2920 cm −1)  bantların frekans değerlerinin istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde değiştirmediği gözlendi. Bu bağlamda, BA ve SB'nin DPPC lipitleri ile direkt olarak etkileşime girmeden lipit tabakalarının sulu kısımlarına lokalize olabilme, lipitlerin paketlenme dereceleri ve aralarındaki iş birliğini bozabilme kapasitelerine sahip oldukları sonucuna varıldı. BA ve SB bu özellikleri ile biyolojik zar sistemindeki lipitlerle karşılıklı etkileşimde olan membran proteinlerinin dolaylı olarak fonksiyonlarını etkileyebilme çıkarımları yapılabilir.

Abstract:
Benzoic acid (BA) (E210) and sodium benzoate (SB) (E211) are used to stop the vital activities of microbial organisms and prevent the biological degradation of foods.The effects of BA and SB, which are taken into the body through high consumption of packaged foods along with changing eating habits, such as cancer, cardiovascular disorders, asthma, changes in intestinal flora and hyperactivity in children, are included in the literature.  There is no detailed information about the mechanisms at the cellular level underlying these impacts of BA and SB. In order to contribute to this subject, the investigation of the interactions of BA and SB with membrane lipids is very crucial for the safe use of these substances.  However, since the complex structure of biological membranes makes such studies difficult, it is a common approach to use artificial model membrane systems instead.
In this study, the interactions of BA and SB at different concentrations (1, 10 mol %) with liposomes formed by dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) lipids were examined by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy. According to the data obtained, it was found that the addition of BA and SB to DPPC liposomes caused a decrease in the main phase transition temperature, an increase in the phase transition enthalpy value and a broadening of the main phase transition peak, while the CH2 symmetric (2850 cm −1) and the CH2 asymmetric (2920 cm −1) stretching frequencies did not significantly change.  In this context, it was concluded that both BA and SB have the capacity to localize to the aqueous parts of lipid layers without directly interacting with DPPC lipids, disrupting their packing degrees and cooperation degrees.  With these properties of BA and SB, it may be inferred that they can indirectly affect the functions of membrane proteins that mutually interact with lipids in the biological membrane system.