Alkalaz enzimatik hidrolizasyonu ile balık tip-I kolajeninden üretilen düşük molekül ağırlıklı biyoaktif peptitlerin antioksidan ve antibakteriyel etkilerinin araştırılması
Antioxidant and antibacterial effects of low molecular wei̇ght collagen hydrolysates by alcalase enzyme treatment of fish collagen type I
Yazar: KÜBRA AKGÜL
Danışman: PROF. DR. SULHATTİN YAŞAR ; DR. HÜLYA ŞEN ARSLAN
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, 55°C'de ve 7,4 pH'ta 3 saat 40 dakika boyunca %0, 1, 2, 3, 4 ve %5 (w/v) dozlarında alkalaz ile hidrolize edilmiş balık kolajen TİP I (BK1)'den düşük moleküler ağırlıklı peptitlerin (DMAP) üretimi amaçlanmıştır. Sonuçlar, tüm enzim aktivite düzeylerinin, protein geri kazanımında %34 ila 55 azalmaya, serbest α-amino gruplarında 1,0 ila 3,0 kat artışa ve karboksil gruplarında 1,7 ila 3,2 kat artışa neden olduğunu gözlenmiştir. Artan enzim aktivitesi ile hidroliz derecesi %20-30 oranları arasında değiştiği belirlenmiştir. Moleküler ağırlığın sayı ortalaması baz olarak alındığında, %0,0 doz alkalaz enziminin kullanıldığı hidrolizatta 3200 g/mol'den sırasıyla %1,0, 2,0, 3,0, 4,0 ve %5,0 doz alkalaz enziminin kullanıldığı hidrolizatlarda 1151, 1398, 1175, 1040 ve 1246 g/mol'e önemli ölçüde azalma belirlenmiştir. Antioksidan kapasitesi 2,5 ila 4,0 kat artarken, dört patojen bakterinin genel inhibisyonu miktarı 1,0 ila 3,5 log cfu/ml arasında değiştiği tespit edilmiştir. E. coli' nin en yüksek inhibisyon gösterdiği %1,0 doz alkalaz enziminin kullanıldığı hidrolizattan 2,5 log cfu/ml ve L. monocytogenes'de %5,0-4,0 doz alkalaz enziminin kullanıldığı hidrolizattan 3,5 log cfu/ml olarak tespit edilmiştir. FTIR spektroskopisi ile hem kolajen hem de kolajen DMAP'in molar emiliminde büyük değişiklikler saptanmıştır. Özellikle, kolajen molekülünün üçlü sarmalın tamamen bozunmasına ve α-heliks yapının molar soğurulmasında dikkate değer bir azalma gözlenirken, yan zincirlerin ve β-dönüş yapılarının soğurma özelliği artan alkalaz aktivitesi ile belirgin şekilde arttığı belirlenmiştir. %4,0 ve %5,0 alkalaz enzim seviyeleri, DMAP'i oluşturmak için en etkili doz olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak, DMAP artan reaktif fonksiyonel son gruplara bağlı olarak yüksek antioksidan ve antibakteriyel aktivite göstermiştir.

Abstract:
This study aimed to generate low molecular weight peptites (DMAP) from fish collagen type I hydrolysed by a 0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0% (w/v) of alcalase at 55°C and 7.4 of pH for 3 h 40 min. The results showed that all enzyme activity levels caused to 34 to 55% reductions in protein recovery, 1.0 to 3.0 folds' increase in free α-amino groups and 1.7 to 3.2 folds' increase in carboxyl groups. Degree of hydrolysis ranged from 20-30% with increasing enzyme activity. The number average molecular weight significantly reduced from 3200 g/mol in 0.0% alcalase to 1151, 1398, 1175, 1040 and 1246 g/mol in 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0% alcalase, respectively. Overall antioxidant capacity increased by 2.5- to 4.0-folds and overall inhibition of four pathogen bacteria ranged from 1.0 to 3.5 log cfu/ml. The highest inhibition of 2.5 log cfu/ml in E. coli was obtained from 1.0% alcalase and 3.5 log cfu/ml in L. monocytogenes from 5.0-4.0% alcalase.  FTIR spectroscopy detected large changes in molar absorptivity of both collagen and collagen DMAP. In particular, the collagen molecule has a complete degradation of triple helix and a remarkable decrease in molar absorptivity of α-helix whereas the absorptivity of side chains and β-turn structures markedly increased by increasing alcalase activity. The 4.0 and 5.0% levels of alcalase enzyme were found best effective to generate DMAP. In conclusion, DMAP exhibited high antioxidant and antibacterial activity due to increased reactive functional end-groups.