Susam Tohumu Proteininin Ekstraksiyonu ve Fiziksel zelliklerinin ncelenmesi

Susam Tohumu Proteininin Ekstraksiyonu ve Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi Begüm Köysüren*, Mecit Halil Öztop*, Bekir Gökçen Mazı** ODTÜ * Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Gıda Mühendisliği, Ankara, Türkiye ** Ordu Üniversitesi, Gıda Mühendisliği, Ordu, Türkiye Özet Günümüzde bitki kökenli besin proteinleri, vegan besinlerin üretimindeki artış ve proteinlerin özelliklerinden dolayı çok popüler ve değerli hale gelmiştir. Literatürde susam tohumu proteinleri hakkında geniş kapsamlı bir çalışma olmadığı bilinen bir gerçektir, fakat susam tohumu göz ardı edilemeyecek kadar önemli miktarda protein içermektedir. Bu çalışmanın amacı, alkali yöntem kullanılarak ekstrakte edilen susam tohumu küspesi proteinlerinin karakterizasyonunu yapmaktır. Bu proteinlerin bazı fiziksel özellikleri, Kjeldahl yöntemi ile toplam protein içeriği, Lowry yöntemi ile protein çözünürlüğü, T 2 relaksasyon süresi ölçümleri aracılığıyla hidrasyon davranışı analiz edilmiştir. Ayrıca susam tohumundaki protein alt birimlerinin moleküler ağırlıklarına bakılarak ayrıştırılması için SDS-PAGE yöntemi uygulanmıştır. Protein çözünürlüğü sonuçlarına göre Alkali ekstrakt; bezelye proteini ve susam küspesine göre daha fazla suda çözünmüştür. Peyniraltı suyu proteininin en yüksek çözünürlüğe sahip oluğu görülmüştür. Ayrıca, Alkali ekstraktın en iyi hidrasyon davranışına sahip olduğu NMR yöntemiyle T 2 süreleri ölçülerek bulunmuştur. Bu çalışmada NMR relaksometre deneyinin hidrasyon davranışını incelemede etkili bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır. Giriş Bulgular ve Değerlendirmeler Sesamum indicum L. , dünyanın en eski yağlı tohum mahsullerinden biridir ve özellikle yağı için tropikal ve subtropikal bölgelerde yaygın olarak yetişir (Pusadkar, Kokiladevi, Bonde ve Mohite, 2015). Susam tohumu, salata soslarında da pek çok yiyecek ve atıştırmalık hazırlığında kullanılır. Susam tohumu genel olarak bir yağ kaynağı olarak kabul edilse de, protein açısından da zengindir ve bu onu daha da değerli bir ürün haline getirir (Araujo ve diğerleri, 2018). Simit, tahin ve helva gibi mamullerin üretimi nedeniyle susam tüketimi oldukça yüksek olduğu için Türkiye, Çin ve Japonya'dan sonra en büyük susam tohumu alıcısıdır (Önel, 2019). Susam yağı üretimi sırasında, susam tohumundan yağın organik çözücülerle veya mekanik presleme ile çıkarılmasından sonra; yan ürün olarak protein açısından zengin susam küspesi bırakılır. Susam tohumu küspesi işleme bağlı olarak% 30 -50 arasında protein içerir (Sari, Mulder, Sanders ve Bruins, 2015). Susam proteinleri çoğunlukla globülinler (% 67. 3) olarak sınıflandırılabilir ve ardından albümin (% 8. 6), prolamin (% 1. 3) ve glutelin (% 6. 9) fraksiyonları gelir (Dench, Rivas & Caygill, 1981). Susam tohumu proteinlerinin esansiyel amino asit bileşimi incelendiğinde; sülfür içeren amino asitler, özellikle metiyonin ve triptofan açısından zengin oldukları görülmüştür (Evans & Bandemer, 1967). Susam küspesi d Alkali ekstrakt Örneklerin Hazırlanması Susam tohumu küspesi 1: 10 (w / v) oranında su ile karıştırılmıştır. Susam tohumu küspesi ve su karışımının p. H'ı 12'ye ayarlanmıştır Bezelye proteini Peyniraltı suyu proteini a 0 50 % Protein çözünürlüğü (g/g) 100 Tablo 1. Proteinler ve yağ miktarları Protein çeşidi Yağ miktarı Bezelye proteini %5. 62 Susam küspesi %12. 12 Peynir altı suyu proteini %0. 78 Alkali ekstrakt %8. 34 Protein çeşidi T 2 sonuçları (ms) Susam küspesi 54. 19 ± 0. 57 b Peynir altı suyu proteini 93. 77 ± 3. 48 a Bezelye proteini 41. 25 ± 0. 09 c Alkali ekstrakt 32. 12 ± 1. 07 d Şekil 2. T 2 relaksasyon grafiği • Proteinlerin, protein konsantrasyonu veya su bağlama kapasitesi arttığında ortamdaki serbest su miktarı azalır ve T 2 süresinin kısalmasına neden olur. • Alkali ekstraktın T 2 süresinin en küçük olduğu bulunmuştur. Bu da su bağlama kapasitesinin en yüksek olmasıyla ilişkilendirilebilir. • Çözeltideki yüksek çözünürlüğü nedeniyle 4 numaralı numuneden en güçlü protein bantları elde edilmiştir. • Tuz ekstrakları hariç tüm örneklerde 40 -55 k. Da moleküler ağırlıkları arasında susam proteinine ait 7 S globulin fraksiyonu tespit edilmiştir. Ayrıca, 35 k. Da'lık moleküler ağırlık civarında, 11 S globulinlerinin asidik alt birimi tespit edilmiştir. • Alkali ekstrakt için susam proteinin beklenen bütün alt birimleri tespit edilmiştir, bu örneklerde protein denatürasyonu görülmemiştir. Yöntem ve hazırlanış Lowry yöntemi ile protein çözünürlüğü SDS-PAGE yöntemi ile protein alt yapılarının tespiti Proteinler SDS ve β-merkaptoetanole maruz bırakılarak ikincil yapıları parçalanmıştır ve %12’lik jelde yürütülerek protein alt yapıları coomassie mavisi ile boyanarak incelenmiştir. Bu sebeple Alkali işlemin protein çözünürlüğüne pozitif bir etkisi olduğu söylenebilir. Şekil 1. Susam, bezelye ve peyniraltı suyu proteinlerinin Lowry yöntemi ile çözünürlükleri Proteinler nötralize edilerek 48 saat boyunca dondurucu kurutucuda (liyofilizatör) kurutulmuştur. Lowry (1951) metodu takip edilerek %1’lik protein çözeltileri hazırlanarak 750 nm’de absorbans okunmuştur. TD-NMR yöntemi ile hidrasyon Protein örnekleri 3: 1 (g/g) suyla karıştırılarak davranışı ölçümü NMR tüplerinde 1 gün bekletilip 0. 5 Tesla Spin. Track NMR cihazında T 2 sürelerine bakılmıştır. • c Proteinleri çökeltmek için 1 M HCl kullanılmasıyla, p. H 4. 5’a (proteinlerin izoelektrik noktası) ayarlanmıştır. Deneyler Lowry sonuçlarına göre Alkali ekstrakt bezelye proteini ve susam küspesine göre daha fazla suda çözünmüştür. b Tablo 2. Peynir altı suyu proteini izolatı ve bezelye proteini konsantresine kıyasla, ekstrakte edilmiş susam proteinlerinin hidrasyon davranışı Yöntem • Şekil 3. Alkali Yöntem kullanılarak ekstrakte edilen susam proteinlerinin farklı konsantrasyonlarda SDS-PAGE jel sonucu (MW) Moleküler ağırlık standard, (1) Susam küspesi, (2) Alkali ekstrakt (%5) , (3) Alkali ekstrakt (%2), (4) Alkali ekstrakt (1%) Sonuç ve Öneriler • Alkali ekstraksiyon pratik olması ve çözünürlük ve hidrasyon davranışı gibi protein özelliklerine olan katkısı dolayısıyla endüstri tarafından tercih edilebilir bir yöntem olabilir. • NMR relaksometrenin hidrasyon davranışını incelemede etkili bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır. Referanslar Achouri, A. , & Boye, J. I. (2013). Thermal processing, salt and high-pressure treatment effects on molecular structure and antigenicity of sesame protein isolate. Food Research International, 53(1), 240– 251. https: //doi. org/10. 1016/j. foodres. 2013. 04. 016 Ahmedna, M. , Prinyawiwatkul, W. , & Rao, R. M. (1999). Solubilized wheat protein isolate: Functional properties and potential food applications. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 47(4), 1340– 1345. https: //doi. org/10. 1021/jf 981098 s Araujo, M. E. V. , Barbosa, E. G. , Gomes, F. A. , Teixeira, I. R. , Lisboa, C. F. , Araújo, R. S. L. , & Corrêa, P. C. (2018). Physical properties of sesame seeds harvested at different maturation stages and thirds of the plant. Chilean Journal of Agricultural Research, 78(4), 495– 502. https: //doi. org/10. 4067/S 0718 -58392018000400495 Dekkers, B. L. , de Kort, D. W. , Grabowska, K. J. , Tian, B. , Van As, H. , & van der Goot, A. J. (2016). A combined rheology and time domain NMR approach for determining water distributions in protein blends. Food Hydrocolloids, 60, 525– 532. https: //doi. org/10. 1016/j. foodhyd. 2016. 04. 020