Fındık protein izolatı gam arabik ve sodyum aljinat konjugatlarının optimizasyonu ve karakterizasyonu
Optimization and characterization of hazelnut protein isolate gam arabic and sodium alginate conjugates
Yazar: TUBA SARI
Danışman: DOÇ. DR. İLYAS ATALAR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bitkisel proteinler, yenilenebilir kaynakları, düşük maliyetleri ve çevresel faydaları nedeniyle giderek artan bir ilgi görmektedir. Ancak, fonksiyonel özelliklerindeki sınırlamalar, bu proteinlerin gıda endüstrisindeki kullanım alanlarını kısıtlamaktadır. Bu tez çalışması, bitkisel protein kaynaklarından biri olan fındık proteinlerinin hayvansal proteinlere alternatif olarak gıda endüstrisindeki potansiyelini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Soğuk pres yöntemiyle elde edilen fındık yağı ekstraksiyon atığından fındık protein izolatı (FPİ) elde edilmiş ve fonksiyonel özellikleri geliştirmek amacıyla sodyum aljinat (SA) ve gam arabik (GA) polisakkaritleri ile farklı sıcaklık (60-90°C), süre (3-12 saat) ve protein-polisakkarit oranlarında (%25-%75) ıslak ısıtma yöntemiyle konjuge edilmiştir. Optimum koşullarda gerçekleştirilen konjugasyon işlemi sonucunda FPİ'nin çözünürlüğü %15,23'ten SA-FPİ konjugatlarında %52,12'ye, GA-FPİ konjugatlarında ise %59,82'ye yükselmiştir. Kontrol FPİ'nin 7,11 m²/g olan emülsiyon aktivite değeri, GA-FPİ'de 22,49 m²/g'ye ve SA-FPİ'de ise 31,55 m²/g'ye yükselmiştir. Emülsiyon stabilitesi kontrol FPİ'de %80,65'ten, GA-FPİ konjugatlarında %104,4'e, SA-FPİ konjugatlarında ise %95,45'e yükselmiştir. Glikasyon derecesi en yüksek %20,16 değeri ile SA-FPİ konjugatlarında tespit edilmiştir. Viskozite değerleri, GA-FPİ konjugatlarında daha yüksek bulunmuştur. SA'nın anyonik özellikleri viskoziteyi azaltırken, GA daha kararlı bir jel yapısı sağlamıştır. Yapısal analizler, konjugasyonla β-sheet oranında artış ve α-heliks oranında azalma olduğunu göstermiştir. Kontrol FPİ'ye kıyasla konjugatlarda L* (aydınlık) değeri artarken, a* (kırmızı) ve b* (sarı) değerleri azalmıştır. SA-FPİ ve GA-FPİ'nin esmerleşme indeksi kontrol FPİ'den daha düşük bulunmuştur. Glikasyon sırasında HMF miktarı GA-FPİ için 4,86 mg/kg, SA-FPİ için 3,56 mg/kg arasında bulunmuştur. Zeta potansiyel analizleri, kontrol FPİ'ye göre GA-FPİ için azalma göstererek elektrostatik itmenin azaldığını ve agregasyonu artırdığını göstermektedir. SA-FPİ ise kontrole göre daha negatif zeta potansiyeli göstermiştir. Sonuç olarak, SA-FPİ ve GA-FPİ konjugatlarının çözünürlük, jel kuvveti ve emülsiyon özelliklerini artırarak gıda endüstrisinde etkili bir şekilde kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
Plant-based proteins are gaining increasing attention due to their renewable nature, low cost, and environmental benefits. However, limitations in their functional properties restrict their application in the food industry. This thesis aims to evaluate the potential of hazelnut protein, a plant-based protein source, as an alternative to animal proteins in the food industry. Hazelnut protein isolate (HPI) was obtained from the by-product of hazelnut oil extraction using the cold press method. To enhance its functional properties, HPI was conjugated with sodium alginate (SA) and gum arabic (GA) polysaccharides using the wet-heating method under different temperature (60–90°C), time (3–12 hours), and protein-to-polysaccharide ratio conditions (25–75%). As a result of the conjugation process conducted under optimum conditions, the solubility of HPI increased from 15.23% to 52.12% in SA-HPI conjugates and 59.82% in GA-HPI conjugates. The emulsion activity of control HPI (7.11 m²/g) increased to 22.49 m²/g in GA-HPI and 31.55 m²/g in SA-HPI. Emulsion stability improved from 80.65% in control HPI to 104.4% in GA-HPI and 95.45% in SA-HPI conjugates. The highest glycation degree was observed in SA-HPI conjugates, reaching 20.16%. Viscosity values were found to be higher in GA-HPI conjugates. The anionic properties of SA reduced viscosity, whereas GA provided a more stable gel structure. Structural analyses showed an increase in β-sheet content and a decrease in α-helix content after conjugation. Compared to control HPI, L* (lightness) values increased in the conjugates, while a* (redness) and b* (yellowness) values decreased. The browning index of SA-HPI and GA-HPI conjugates was lower than that of control HPI. During glycation, the HMF content ranged between 4.86 mg/kg in GA-HPI and 3.56 mg/kg in SA-HPI. Zeta potential analysis indicated a decrease in GA-HPI compared to control HPI, signifying reduced electrostatic repulsion and increased aggregation. On the other hand, SA-HPI exhibited a more negative zeta potential than the control. In conclusion, the conjugation of HPI with SA and GA enhanced solubility, gel strength, and emulsion properties, demonstrating that these conjugates can be effectively utilized in the food industry.