Geri Dön

Rezene tohumundan elde edilen biyoaktif peptit yüklü nanolipozomların ultrasonik-püskürtmeli dondurarak kurutma işlemiyle üretilmesi ve karakterizasyonu

Production and characterization of bioactive peptide-loaded nanoliposomes obtained from fennel seed using ultrasonic-spray freeze drying

  1. Tez No: 1013678
  2. Yazar: İZZET TÜRKER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HİLAL İŞLEROĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışmasında, rezene tohumu protein izolatının üretimi, protein izolatından biyoaktif peptitlerin elde edilmesi, biyoaktif peptitlerin nanolipozomlara yüklenmesi ve ultrasonik püskürtmeli dondurarak kurutma (UPDK) işlemi ile toz forma dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda protein ekstraksiyonu, enzimatik hidroliz ve biyoaktif peptit yüklü nanolipozomların kurutulması işlemleri optimize edilmiş, elde edilen protein izolatları, biyoaktif peptitler, nanolipozomlar ve nanolipozom içeren toz örnekler fizikokimyasal, fonksiyonel, yapısal, morfolojik ve termal özellikleri bakımından karakterize edilmiştir. Ayrıca, enkapsüle edilmemiş yalın biyoaktif peptitler ile optimum koşullarda UPDK ve klasik dondurarak kurutma işlemleriyle elde edilen biyoaktif peptit yüklü toz nanolipozomların in vitro gastrointestinal sistem (GİS) stabilitesi, yalın biyoaktif peptitlerin, biyoaktif peptit yüklü nanolipozom süspansiyonu ve toz nanolipozomların depolama stabilitesi belirlenmiştir. Rezene tohumu proteinlerinin ekstraksiyonunda enzimatik ön işlem koşulları en yüksek protein verimi (%) ve indirgen şeker içeriğini (mg glukoz/g tohum) sağlayacak şekilde pH, sıcaklık, enzim miktarı ve süre bağımsız değişkenleri kullanılarak optimize edilmiştir. Optimum koşullar; pH 4.20, sıcaklık 48.95°C, enzim miktarı 1.91 FBGU/g tohum ve işlem süresi 2.60 saat olarak belirlenmiştir. Enzimatik ön işlemin ardından uygulanan klasik alkali ekstraksiyonla 1 saatte %92 protein verimi elde edilirken, ultrason destekli ekstraksiyon (UDE) ile 10 dakikada %93 protein verimine ulaşılmıştır. Enzimatik ön işlemin ardından UDE ile elde edilen izolatta (E+UDE) köpük özellikleri, su tutma kapasitesi, emülsiyon ve çözünürlük özellikleri bakımından daha yüksek değerler elde edilmiştir. Yapısal analiz sonuçları temel protein bantlarının ve karakteristik protein yapılarının korunduğunu, termal analiz sonuçları ise ekstraksiyon yöntemlerinin protein izolatlarının termal özelliklerini etkilediğini göstermiştir. E+UDE izolatının toplam esansiyel ve esansiyel olmayan amino asit içerikleri sırasıyla 40.86 ve 34.45 g/100 g protein olarak belirlenmiş, lizin, lösin, valin ve fenilalanin baskın esansiyel amino asitler olarak tespit edilmiştir. Biyoaktif peptit üretimi E+UDE protein izolatı kullanılarak gerçekleştirilmiş ve enzimatik hidroliz koşulları en yüksek hidroliz derecesi (%) ile DPPH inhibisyonunu (%) sağlayacak şekilde optimize edilmiştir. Optimum koşullar; alkalaz oranı %52.54, flavourzyme oranı %47.46, enzim:substrat oranı %7.04 ve hidroliz süresi 237.31 dakika olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda hidroliz derecesi %85.88, DPPH inhibisyonu ise %62.99 olarak tespit edilmiştir. Pepsin hidrolizi sonrasında hidroliz derecesi %91.76'ya, DPPH inhibisyonu ise %77.82'ye yükselmiştir. Ultrafiltrasyon ile elde edilen <10 kDa fraksiyonlar biyoaktif peptit olarak değerlendirilmiş ve bu fraksiyonların antioksidan, antihipertansif, antidiyabetik ve antimikrobiyal aktivite gösterdiği belirlenmiştir. MALDI-TOF MS analizi sonucunda farklı biyoaktif potansiyellere sahip peptit dizilimleri tespit edilmiştir. Biyoaktif peptitlerin stabilitesini artırmak amacıyla nanolipozomlara yükleme işlemi gerçekleştirilmiş ve elde edilen nanolipozomlar UPDK işlemi ile toz forma dönüştürülmüştür. Besleme debisi, lesitin konsantrasyonu ve nozul frekansı, en yüksek enkapsülasyon etkinliğini (%) sağlayacak şekilde optimize edilmiştir. Optimum koşullar; 4.27 mL/dak besleme debisi, 16.29 g/L lesitin konsantrasyonu ve 120 kHz nozul frekansı olarak belirlenmiş, bu koşullarda enkapsülasyon etkinliği %91.38 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca, nanolipozomların partikül boyutu 81.01–108.80 nm, PDI değeri 0.213–0.433 ve zeta potansiyeli −11.50 ile −8.18 mV arasında belirlenmiştir. UPDK işlemi ile elde edilen toz örnek, klasik dondurarak kurutma işlemi ile elde edilen toz örneğe kıyasla daha küçük partikül boyutu, daha homojen bir partikül boyutu dağılımı, daha yüksek porozite, daha düşük nem ve su aktivitesi değerleri göstermiştir. UPDK işlemi ile elde edilen toz örneklerin küresel ve gözenekli bir yapı sergilediği, klasik dondurarak kurutma işlemi ile elde edilen örneklerde ise düzensiz, tabakamsı ve kırık partiküllerin bulunduğu gözlenmiştir. Yapısal analiz sonuçları karakteristik bantların korunduğunu, her iki örneğin de amorf yapıda olduğunu, termal analizler ise UPDK işlemi ile elde edilen örneğin daha yüksek termal stabilite gösterdiğini ortaya koymuştur. Dağılabilirlik, çözünebilirlik ve ıslanabilirlik değerleri UPDK işlemi ile elde edilen toz örnekte sırasıyla %98.84, %99.94 ve 2.44 s, klasik dondurarak kurutma işlemi ile elde edilen toz örnekte ise sırasıyla %95.72, %96.15 ve 6.82 s olarak belirlenmiştir. UPDK işlemi ile elde edilen biyoaktif peptit yüklü nanolipozom tozlarının in vitro GİS stabilitesi değerlendirildiğinde, antioksidan, antihipertansif ve antidiyabetik aktivitelerin mide ve bağırsak safhalarında yalın biyoaktif peptitlere kıyasla daha yüksek düzeyde korunduğu belirlenmiştir. Bu sonuç, nanolipozomlara yükleme ve toz forma dönüştürme işlemlerinin biyoaktif peptitlerin GİS koşullarındaki stabilitesini artırdığını göstermiştir. Depolama stabilitesi kapsamında enkapsüle edilmemiş yalın biyoaktif peptit çözeltisi 30 gün, biyoaktif peptit yüklü nanolipozom süspansiyonu 60 gün, UPDK ve klasik dondurarak kurutma yöntemleriyle elde edilen biyoaktif peptit yüklü toz nanolipozomlar ise 120 gün süreyle 4°C ve 25°C'de depolanmıştır. Depolama süresince en yüksek aktivite korunumu UPDK işlemi ile elde edilen toz örnekte belirlenmiş, klasik dondurarak kurutma işlemi ile elde edilen toz örnek de sıvı örneklere kıyasla daha yüksek stabilite göstermiştir. Ayrıca, UPDK işlemi ile elde edilen toz örnekte enkapsülasyon etkinliği daha iyi korunmuş ve peroksit oluşumu daha düşük düzeyde gerçekleşmiştir. Sonuç olarak, rezene tohumu protein izolatından elde edilen biyoaktif peptitlerin nanolipozomlara yüklenmesi ve UPDK işlemi ile toz forma dönüştürülmesi, biyoaktif peptitlerin in vitro GİS ve depolama stabilitesini artıran etkili bir yaklaşım olarak belirlenmiştir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, it was aimed to produce fennel seed protein isolate, obtain bioactive peptides from the protein isolate, load the bioactive peptides into nanoliposomes, and convert them into powder form by ultrasonic-spray freeze drying (USFD). In this context, protein extraction, enzymatic hydrolysis, and drying processes of bioactive peptide-loaded nanoliposomes were optimized, and the obtained protein isolates, bioactive peptides, nanoliposomes, and nanoliposome-containing powder samples were characterized in terms of their physicochemical, functional, structural, morphological, and thermal properties. In addition, the in vitro gastrointestinal system (GIS) stability of non-encapsulated free bioactive peptides and bioactive peptide-loaded nanoliposome powders obtained under optimum conditions by USFD and conventional freeze drying, as well as the storage stability of free bioactive peptides, the bioactive peptide-loaded nanoliposome suspension, and the nanoliposome powders, were determined. The enzymatic pretreatment conditions for the extraction of fennel seed proteins were optimized using pH, temperature, enzyme amount, and time as independent variables to provide the highest protein yield (%) and reducing sugar content (mg glucose/g seed). The optimum conditions were determined as pH 4.20, 48.95°C, 1.91 FBGU/g seed enzyme amount, and 2.60 h treatment time. Following enzymatic pretreatment, a protein yield of 92% was obtained in 1 h by conventional alkaline extraction, whereas a protein yield of 93% was achieved in 10 min by ultrasound-assisted extraction (UAE). Higher values in terms of foaming properties, water-holding capacity, emulsifying properties, and solubility were obtained for the isolate produced by UAE following enzymatic pretreatment (E+UAE). Structural analysis results showed that the main protein bands and characteristic protein structures were preserved, while thermal analysis results showed that the extraction methods affected the thermal properties of the protein isolates. The total essential and non-essential amino acid contents of the E+UAE isolate were determined as 40.86 and 34.45 g/100 g protein, respectively, and lysine, leucine, valine, and phenylalanine were identified as the predominant essential amino acids. Bioactive peptide production was carried out using the E+UAE protein isolate, and the enzymatic hydrolysis conditions were optimized to provide the highest degree of hydrolysis (%) and DPPH inhibition (%). The optimum conditions were determined as 52.54% alcalase, 47.46% flavourzyme, 7.04% enzyme:substrate ratio, and 237.31 min hydrolysis time. Under these conditions, the degree of hydrolysis and DPPH inhibition were determined as 85.88% and 62.99%, respectively. Following pepsin hydrolysis, the degree of hydrolysis increased to 91.76%, while DPPH inhibition increased to 77.82%. The <10 kDa fractions obtained by ultrafiltration were evaluated as bioactive peptides, and these fractions were found to exhibit antioxidant, antihypertensive, antidiabetic, and antimicrobial activities. Peptide sequences with different bioactive potentials were identified by MALDI-TOF MS analysis. To improve the stability of the bioactive peptides, they were loaded into nanoliposomes, and the obtained nanoliposomes were converted into powder form by USFD. Feed flow rate, lecithin concentration, and nozzle frequency were optimized to provide the highest encapsulation efficiency (%). The optimum conditions were determined as a feed flow rate of 4.27 mL/min, a lecithin concentration of 16.29 g/L, and a nozzle frequency of 120 kHz, and the encapsulation efficiency under these conditions was determined as 91.38%. In addition, the particle size of the nanoliposomes ranged from 81.01 to 108.80 nm, the PDI value ranged from 0.213 to 0.433, and the zeta potential ranged from −11.50 to −8.18 mV. The powder sample obtained by USFD showed a smaller particle size, a more homogeneous particle size distribution, higher porosity, and lower moisture and water activity values than the powder sample obtained by conventional freeze drying. The powder samples obtained by USFD exhibited a spherical and porous structure, whereas irregular, plate-like, and fractured particles were observed in the samples obtained by conventional freeze drying. Structural analysis results showed that the characteristic bands were preserved, both samples had an amorphous structure, and thermal analyses revealed that the sample obtained by USFD exhibited higher thermal stability. The dispersibility, solubility, and wettability values were determined as 98.84%, 99.94%, and 2.44 s, respectively, in the powder sample obtained by USFD, and as 95.72%, 96.15%, and 6.82 s, respectively, in the powder sample obtained by conventional freeze drying. When the in vitro GIS stability of bioactive peptide-loaded nanoliposome powders obtained by USFD was evaluated, antioxidant, antihypertensive, and antidiabetic activities were found to be preserved at higher levels in the gastric and intestinal phases compared with free bioactive peptides. This result showed that loading into nanoliposomes and conversion into powder form improved the stability of bioactive peptides under GIS conditions. Within the scope of storage stability, the non-encapsulated free bioactive peptide solution was stored for 30 days, the bioactive peptide-loaded nanoliposome suspension for 60 days, and the bioactive peptide-loaded nanoliposome powders obtained by USFD and conventional freeze drying for 120 days at 4°C and 25°C. During storage, the highest activity retention was determined in the powder sample obtained by USFD, while the powder sample obtained by conventional freeze drying also showed higher stability than the liquid samples. In addition, encapsulation efficiency was better preserved, and peroxide formation occurred at a lower level in the powder sample obtained by USFD. In conclusion, loading bioactive peptides obtained from fennel seed protein isolate into nanoliposomes and converting them into powder form by USFD was determined to be an effective approach for improving the in vitro GIS and storage stability of bioactive peptides.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    416802

    Rezene (Foeniculum dulce Miller) uçucu yağının verimine ve bileşimine partikül boyutunun etkisi

    Effects of particul size on the yield and composition of fennel (Foeniculum dulce Miller) essential oil

    CANAN BALKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Gıda MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ BAYRAK

  2. Tez No

    599147

    Rezene (Foeniculum vulgare) tohumundan fenol oksidaz enziminin saflaştırılması ve biyokimyasal karakterizasyonu

    Purification and biochemical characterization of phenol oxidase enzyme from fennel (Foeniculum vulgare) seed

    BİNNUR YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyolojiKocaeli Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YONCA YÜZÜGÜLLÜ KARAKUŞ

  3. Tez No

    167677

    Farklı dozlarda uygulanan azot ve çinkonun rezene (Foeniculum vulgare Mill. var. dulce)`de verim ve verim ögeleri üzerine etkisi

    The effect of nitrogen and zinc applied in different dozes on yield and yield components of fennel

    NİLÜFER YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    ZiraatSelçuk Üniversitesi

    Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. YÜKSEL KAN

  4. Tez No

    356613

    Rezene (Foeniculum vulgare Mill.) uçucu yağı üzerinde araştırmalar

    Başlık çevirisi yok

    ATTİLA AKGÜL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1985

    BiyoteknolojiAtatürk Üniversitesi

    Tarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYTEN DOĞAN

  5. Tez No

    586971

    Rezene (Foeniculum vulgare miller) ve kimyon (Cuminum cyminum) uçucu yağlarının gökkuşağı alabalıklarında (Oncorhynchus mykiss) anestezik olarak etkinliğinin araştırılması

    Investigation of anesthesic effectiveness of fennel (Foeniculum vulgare miller) and cumin (Cuminum cyminum) essential oils in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)

    DENİZ UĞUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Su ÜrünleriIsparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi

    Su Ürünleri Yetiştiriciliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEÇİL METİN

Geri Dön