Baklagillerden yeşil ekstraksiyon teknikleri kullanılarak ham protein tozu eldesi ve karakterizasyonu
Obtaining and characterization of raw protein powder from legumes using green extraction techniques
- Tez No: 1004389
- Danışmanlar: PROF. DR. ERKAN KARACABEY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, farklı teknikler kullanarak bitkisel kaynaktan elde edilecek proteinin geri kazanımını artırmak, elde edilen proteininin fonksiyonel özelliklerini geliştirmek ve gıda endüstrisine sürdürülebilir bir alternatif protein kaynağı sunmak amaçlanmıştır. Bu bağlamda bitkisel protein kaynağı olarak, yüksek protein ve dengeli amino asit içeriğine sahip, kuraklığa, yüksek sıcaklıklara, tuzluluğa karşı dayanıklı bir baklagil olan maş fasulyesi (Vigna radiata) kullanılmıştır. Maş fasulyesinden ham protein tozu üretiminde, ultrason destekli ekstraksiyon (UDE), enzim destekli ekstraksiyon (EDE), mikrodalga destekli ekstraksiyon (MDE) ve ultrason destekli enzim ekstraksiyonu (UDEE) olmak üzere dört farklı yeşil ekstraksiyon tekniğinin etkinliği test edilmiş ve geleneksel alkali ekstraksiyon yöntemi (kontrol) ile karşılaştırılmıştır. MDE, EDE ve UDE teniklerinin işlem parametrelerinin etkilerini incelemek ve optimum koşulları belirlemek amacıyla Yanıt Yüzey Yöntemi (RSM) kullanılmıştır. Ultrason ve enzimin sinerjik etkisini incelemek adına da UDE ve EDE tekniğinin yanıt yüzey analizi sonucunda belirlenen optimum koşulları kullanılarak UDEE gerçekleştirilmiş ve bütün teknikler toplam protein ve protein geri kazanımı üzerinden değerlendirilmiştir. MDE ve UDEE tekniklerinin sonuçları yetersiz görülmüş ve çalışmanın diğer aşamalarında değerlendirmeye dahil edilmemiştir. Yanıt yüzey analizi sonucunda; UDE yönteminde tüm bağımsız değişkenlerin (pH, süre, genlik) toplam protein ve geri kazanım oranı üzerinde anlamlı etkisi bulunurken, EDE yönteminde yalnızca ortam pH'sının etkili olduğu tespit edilmiştir (p>0.05). En yüksek protein içeriği (%87.59, kuru baz) ve geri kazanımı (%40.37), pH 8.5, 10 dakika ve %40 genlik koşullarında UDE ile elde edilmiştir. Ek olarak, UDE'nin alkali yönteme kıyasla protein içeriğini %27.61, protein geri kazanımını ise %6.60 oranında arttırdığı belirlenmiştir. EDE'de ise optimum koşullar; pH 2, süre 1 saat ve enzim konsantrasyonu 120 FBGU/100 g olarak belirlenmiş olup bu koşullarda gerçekleştirilen ekstraksiyon sonucunda toplam protein %69.80 (kuru baz) ve protein geri kazanımı %35.03 olarak hesaplanmıştır. UDE'nin aksine, EDE ile alkali ekstraksiyon arasında toplam protein açısından anlamlı bir farklılık tespit edilmemiştir (p<0.05). Ancak alkali ekstraksiyon yöntemine kıyasla EDE'nin proteinin bazı fonksiyonel özelliklerini belirgin bir şekilde iyileştirdiği belirlenmiştir. Sonuçlar, EDE ile elde edilen ham protein tozunun kontrol grubuna göre daha yüksek su tutma kapasitesi (STK), köpük kapasitesi (KK) ve emülsiyon aktivite indeksi (EAI) gösterdiğini ve UDE ile elde edilen ham protein tozunun daha yüksek yağ bağlama kapasitesi (YBK), STK, EAI ve emülsiyon stabilitesi indeksi (ESI) gösterdiğini ortaya koymuştur. Ek olarak, tüm örnekler benzer çözünürlük profili sergileyerek pH 4-6 aralığında minimum, pH 12'de maksimum çözünürlük göstermiştir. Optimum koşullarda üretilen ham protein tozlarının karakteristik özellikleri SDS-PAGE, SEM ve FT-IR yöntemleri ile incelenmiştir. SDS-PAGE analizi sonuçları, farklı ekstraksiyon teknikleri (UDE, EDE ve kontrol) ile elde edilen ham protein tozlarındaki proteinlerin moleküler ağırlıklarının, depolama proteinleri olan globulinlerin alt birimlerine karşılık gelen 44-19 kDa aralığında değiştiğini ve tüm örneklerde en baskın bandın 49 kDa olduğunu göstermiştir. FT-IR analizi sonuçlarına göre, ham protein tozlarının IR spektrumunda Amid I (1600-1700 cm⁻¹), Amid II (1500-1580 cm⁻¹) ve Amid III (1200-1400 cm⁻¹) bantları tespit edilmiştir. Amid I bölgesine uygulanan matematiksel dekonvolüsyon işlemi, proteinin ikincil yapı bileşenlerini (α-heliks, β-tabaka, β-dönüş ve rastgele sarmal) ortaya koymuştur. Veriler, EDE ve UDE uygulamalarının protein konformasyonunda değişikliğe yol açtığını; kontrol örneğine göre α-heliks yapısının azaldığını, buna karşın β-tabaka oranının arttığını göstermiştir. Ek olarak, bu ham protein tozlarının esansiyel amino asitler arasında fenilalanin, lösin ve lizin bakımından zengin olduğu; bunun yanı sıra esansiyel olmayan amino asitlerden arginin, glutamik asit ve aspartik asit içeriğininde yüksek olduğu belirlenmiştir. Hayvansal protein kaynaklarına alternatif olarak üretilen maş fasulyesi ham protein tozları (UDE ve EDE ile üretilen) son aşamada, gıda uygulamalarındaki potansiyelini değerlendirmek amacıyla fonksiyonel bir ürün geliştirilmek için kek üretiminde kullanılmış ve kontrol grubu ile karşılaştırılmıştır. Kontrol grubu ve maş fasulyesi ham protein tozu katkılı ürünler arasında tekstürel farklılık gözlenmemiştir. Ayrıca, katkılı ürünler duyusal açıdan tüketiciler tarafından olumlu değerlendirilmiştir. Bu bulgular, maş fasulyesi ham protein tozu üretiminde UDE ve EDE yöntemlerinin verimli protein ekstraksiyonu ve protein geri kazanımını için etkili olduğunu ve proteinin fonksiyonel özelliklerini iyileştirmek adına geleneksel yöntemlere alternatif olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir. İlaveten, maş fasulyesi ham protein tozunun fonksiyonel ve sağlığı destekleyici gıdalarda umut verici bir bileşen olarak değerlendirilebileceğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to enhance protein recovery from plant sources using different extraction techniques, improve the functional properties of the resulting proteins, and offer a sustainable alternative protein source for the food industry. In this context, mung bean (Vigna radiata), a legume with a high protein content, a well-balanced amino acid profile, and resistance to drought, high temperatures, and salinity, was used as a plant-based protein source. The effectiveness of four green extraction techniques— ultrasound-assisted extraction (UAE), enzyme-assisted extraction (EAE), microwave-assisted extraction (MAE), and ultrasound-enzyme combination (UAEE) —in producing crude protein powder from mung beans was evaluated and compared with the conventional alkaline extraction method (control). Response Surface Methodology (RSM) was applied to examine the effects of process parameters for MAE, EAE, and UAE techniques and to establish the optimum conditions. To evaluate the synergistic effect of ultrasound and enzyme, UAEE was conducted under the optimal conditions determined via response surface analyses of UAE and EAE. All techniques were evaluated based on total protein and protein recovery. The results obtained using the MDE and UDEE techniques were considered insufficient; therefore, these methods were excluded from further evaluation in the later stages of the study. As a result of the response surface analysis, in the UAE method, all independent variables (pH, time, and amplitude) significantly affected total protein and recovery rate. In contrast, in the EAE method, only the pH was found to be significant (p>0.05). The highest protein (87.59%, dry base) and recovery rate (40.37%) were obtained with UAE at pH 8.5, 10 minutes, and 40% amplitude. In addition, it was determined that the UAE enhanced the total protein by 27.61% and protein recovery by 6.60% compared to the conventional method. For EDE, the optimum conditions were identified as pH 2, an extraction time of 1 hour, and an enzyme concentration of 120 FBGU/100 g. Extraction under these conditions resulted in a total protein of 69.80% (dry base) and a protein recovery of 35.03%. Unlike the UAE, no significant difference was detected between EAE and the conventional method in terms of total protein and recovery (p<0.05). However, compared to the conventional method, EAE was found to significantly improve some functional properties of the protein. The results revealed that the crude protein powder obtained with EAE exhibited higher water holding capacity (WHC), foaming capacity (FC), and emulsion activity index (EAI) than the conventional method, while the crude protein powder obtained with UAE exhibited higher oil binding capacity (OBC), WHC, EAI, and emulsion stability index (ESI). Additionally, all samples exhibited similar solubility profiles, with minimum solubility at pH 4-6 and maximum solubility at pH 12. The characteristics of the crude protein powders produced under optimal conditions were investigated by SDS-PAGE, SEM, and FT-IR methods. The SDS-PAGE results showed that the molecular weights of proteins in the crude protein powders obtained using different extraction techniques (UAE, EAE, and control) ranged from 44 to 19 kDa, corresponding to the subunits of globulins, which are storage proteins, with the 49 kDa band being the most dominant in all samples. According to the FTIR analysis results, Amide I (1600–1700 cm⁻¹), Amide II (1500–1580 cm⁻¹), and Amide III (1200–1400 cm⁻¹) bands were detected in the IR spectra of the crude protein powders. Mathematical deconvolution applied to the Amide I region revealed the secondary structural components of the protein (α-helix, β-sheet, β-turn, and random coil). The data showed that EDE and UDE applications led to changes in the protein conformation; the α-helix content decreased, while the β-sheet ratio increased compared to the control sample. Furthermore, the crude protein powders were found to be rich in phenylalanine, leucine, and lysine among the essential amino acids, as well as arginine, glutamic acid, and aspartic acid among the non-essential ones. Mung bean crude protein powders (produced by UDE and EDE), developed as an alternative to animal protein sources, were used in cake production to obtain a functional product and to evaluate their potential in food applications. The products were compared with a control group. No significant textural differences were observed between the control and the cakes supplemented with mung bean crude protein powder. In addition, the supplemented products were positively evaluated by consumers in terms of sensory attributes. These findings demonstrate that the UDE and EDE methods are effective in achieving high protein extraction efficiency and recovery in the production of mung bean crude protein powder, and that they can be considered promising alternatives to conventional methods for enhancing protein functional properties. Additionally, it suggests that mung bean crude protein powder can be considered as a promising ingredient in functional and health-supporting foods.
Benzer Tezler
- Baklagillerden protein ve fenolik bileşenlerin inovatif yöntemlerle eldesi, nanolif üretimi, enkapsülasyon ve biyofonksiyonel özelliklerinin belirlenmesi
Extraction of protein and phenolic compounds from legumes using innovative techniques, nanofiber production encapsulation and biofunctional properties
ELİF MELTEM İŞÇİMEN
Doktora
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HAYTA
- Farklı sürelerde haşlanan baklagillerden elde edilen unların farklı oranlarda buğday ununa ilave edilmesi ve fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Adding flour made from legumes boiled in different times to wheat flour in different proportions and investigation of the physiochemical properties
SEVİLAY YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiGıda Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR GÜRBÜZ GÜNER
- Bazı bitki karışımlarının ot için ikinci ürün olarak yetiştirilmesi
Başlık çevirisi yok
ŞABAN IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
ZiraatSelçuk ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEVLÜT MÜLAYİM
- Bazı baklagil yembitkileri ve tahıl karışımlarının ikinci ürün olarak yetiştirilmesi
Mixed cropping of some leguminous and cereals as second crop
CUMADİLHAN KERİMBEK
- Kışlık baklagil yem bitkileri tahıl karışımlarından farklı ekim methotlarının verim ve verim unsurlarına etkisi
The effect of different sowing methods on yield and yield components of mixtures of winter creals and legume forage crops
NURBERDI GUMMADOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
ZiraatSelçuk ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. RAMAZAN ACAR