Soğuk preslenmiş çörek otu posalarından protein hidrolizatlarının üretilmesi ve hidrolizatların biyoaktif özelliklerinin değerlendirilmesi
Production of protein hydrolyzates from cold press deoiled black cumin meals and evaluation of bioactive properties of hydrolyzates
Yazar: İNCİ ZENT
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM GÜLSEREN
İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Çörek otu (Nigella sativa L.), birçok kültürde geleneksel halk tıbbında özellikle
yağının ve içindeki çözünür bileşenlerin biyoaktif özelliklerinden dolayı kullanıldığı
bir tohumdur. Bu çalışmanın amacı, gıda sanayi yan ürünü olan soğuk preslenmiş
çörek otu (Nigella sativa) posalarından protein konsantresi üretilmesi ve bu
konsantrelerin papain ve tripsin enzimleri ile farklı sürelerde (15, 30, 60, 90 ve 120
dakika) muamelesi sonucu elde edilen hidrolizatların antioksidatif ve diğer biyoaktif
özelliklerinin değerlendirilmesidir. Bu amaçla çörek otu protein konsantrelerine ve
hidrolizatlarına antioksidatif testlerden DPPH, demir şelasyon ve hidroksil radikali
tutma aktivitesi testleri; bir diğer biyoaktivite testi olan asetilkolinestraz (AChE)
inhibisyon (anti-Alzheimer aktivite belirleme) testi uygulanmıştır. 
DPPH tutma aktivitesi testinde en yüksek aktivite % 59.80 ± 2.6 oranı ile 120 dakikalık
papain hidrolizatına aitken; demir şelasyon testinde en yüksek aktivite % 59.23 ± 5.5
ile 90 dakikalık papain hidrolizatına; hidroksil radikali tutma aktivitesi testinde en
yüksek aktivite sırası ile hidroliz edilmemiş protein konsantresine (% 61.12 ± 1.5) ve
% 60.51 ± 2 oranı ile 15 dakikalık papain hidrolizatına ait olduğu bulgulanmıştır.
Antioksidatif testlerin sonuçları, en yüksek antioksidatif aktivite % 61.12 ± 1.5 oranı
ile hidroliz edilmemiş çörek otu protein konsantresinin hidroksil radikali tutma
aktivitesine aittir. Yapılan analizler sonucu daha kısa sürede optimum sonuçlar veren
hidrolizatların (30 dakikalık muamele sonucu üretilen papain ve tripsin hidrolizatları)
uygun tekniklerle fraksiyonlanmasına karar verilmiştir. Fraksiyonlama işlemleri 
v
sonucu elde edilen dört adet fraksiyona (PA, PB, PC ve PD) LC-Q-TOF/MS analizi
ve in silico analizler uygulanmıştır. Bu analizler sonucunda biyoaktif olma ihtimali,
PA fraksiyonunda (PeptideRanker değeri) > % 50 olan bir peptit
(ASADTSNTGSVSEANAQYYQQEAGKLK) ve PB fraksiyonunda (PeptideRanker
değeri) > % 50 olan 2 peptit (PICESLNILEYIDEIWPHNR ve YDLDFK)
bulunmuştur. PB fraksiyonunda bulunan ve 6 amino asitten oluşan YDLDFK peptidi,
en yüksek PeptideRanker değerine sahip olduğu asetilkolinesteraz enzimi (AChE) ile
etkileşimi şematize edilmiştir. YDLDFK peptidi anti-Alzheimer testinde kullanılan
AChE üzerinde 12 muhtemel bağlanma noktasına sahip olduğu için inhibisyona neden
olabilmektedir. Tüm bu analizler sonucunda; çörek otu protein konsantresi veya
hidrolizatlarının gıda endüstrisinde ürün kalitesinin korunması amacıyla doğal ve
bitkisel kaynaklı antioksidatif ajan olarak kullanılabileceği düşünülmektedir. Bununla
beraber, toksik olmadığı bulgulanmış olan çörek otu protein konsantresi ve
hidrolizatlarının kısmen AChE inhibitör aktivitesine sahip olduğu bulgulanmıştır.
Biyoaktif peptit içerme potansiyeline sahip olduğu öngörülen çörek otu
proteinlerinden bu bileşenleri içeren katma değerli ürünler geliştirilebileceği
öngörülmektedir. Çörek otunun doğrudan tüketiminin zor olması nedeniyle biyoaktif
peptitler yoluyla gıdaların zenginleştirilmesinin bitkinin tüketim miktarları ile
biyoaktif potansiyelini de iyileştirme potansiyelini ortaya koymaktadır.

Abstract:
Black cumin (Nigella sativa L.) is a seed that has been utilized in traditional folk
medicine in many cultures and especially due to the bioactive characteristics of black
cumin oil and therein solubilized components. The aim of this study was to evaluate
the antioxidative and bioactive properties of hydrolyzates obtained from cold press
deoiled black cumin seed (Nigella sativa) meals, a food industry waste, by product and
the treatment of the meals with papain and trypsin enzymes for varying treatment
durations (15, 30, 60, 90 and 120 minutes). Based on this purpose, black cumin seed
protein concentrates and their hydrolyzates were subjected to DPPH, iron chelation
and hydroxyl radicals retention scavenging tests for the investigation of potential
antioxidative characteristics and an anti-Alzheimer activity test based on the inhibition
of acetylcholinesterase (AChE).
The highest activity in the DPPH tests corresponded to papain hydrolysate of 120
minutes at an inhibition rate of 59.80 % ± 2.6; while the highest activity in iron
chelation test accounted for 59.23 % ± 5.5 for the 90 minute treated papain hydrolyzate
sample and the highest activity in the hydroxyl radical scavenging test was observed
for the papain hydrolyzate prepared at 15 min with an inhibition rate of 60.51 % ± 2
while the results for the unhydrolyzed protein concentrate (61.12 % ± 1.5) were
comparable. To evaluate the results of antioxidative tests, the highest antioxidative
activity belongs to the hydroxyl radicals scavenging activity of unhydrolyzed black
cumin seed protein concentrate with 61.12 % ± 1.5. Consequently, 30 min treated
hydrolyzates (i.e., 30 minute papain and trypsin hydrolysates) yielded optimum results
and were fractionated based on appropriate techniques. In addition, LC-Q--TOF/MS 
vii
analysis and in silico analysis were applied to four fractions (PA, PB, PC and PD)
obtained by fractionation. As a result of these analyzes, 1 peptide
(ASADTSNTGSVSEANAQYYQQEAGKLK) in the PA fraction was found to be
bioactive (i.e., PeptideRanker value > 50 %), and 2 peptides
(PICESLNILEYIDEIWPHNR and YDLDFK) in the PB fraction yielded similar
results. The YDLDFK peptide consisting of 6 amino acids in the PB fraction has the
highest PeptideRanker value and its interaction with AChE was schematized. The
YDLDFK peptide might have the potential to inhibit AChE and has 12 potential
binding sites on this enzyme. Consequently; we anticipate that black cumin protein
concentrates or hydrolysates can be used as antioxidative agent of natural and plant
origin in order to maintain product quality in food industry. Furthermore, black cumin
seed protein concentrates and hydrolyzates were shown to be non-toxic and have been
found to demonstrate partially AChE inhibitory activity. It is anticipated that valueadded products containing these components can be developed from black cumin seed
proteins that are considered to have the potential to contain bioactive peptides. Since
the direct consumption of black cumin seed is rather difficult, the enrichment of foods
with bioactive peptides enhances the consumption and bioactivity potential of black
cumin seeds.