Investigation of controlled modifications on glycation tendency of proteins
Kontrollü modifikasyonların proteinlerin glikasyon davranışı üzerine etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 444613
- Danışmanlar: PROF. DR. VURAL GÖKMEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Protein glikasyonu, yol açtığı olası sağlık sorunları dolayısıyla gıda bilimcileri, hekimler ve diyetisyenlerin oldukça dikkatini çekmektedir. Pek çok kronik ve dejeneratif hastalığın yanı sıra yaşlanma durumu da vücutta gerçekleşen glikasyon reaksiyonlarıyla ilişkilidir. Gıdaların işlenmesi sırasında oluşan ileri glikasyon son-ürünleri (AGEs), bu ürünlerin vücutta birikimine katkı sağlamakta ve dolayısıyla sağlık risklerini arttırmaktadır. Bu nedenle ısıtma sırasındaki glikasyon reaksiyonunun inhibisyonu konusu, gıda bilimi alanındaki araştırmalar için yükselen bir trenddir. Bu doktora tezi, kontrollü modifikasyon uygulamaları ve protein molekülünün glikasyon eğilimi arasındaki ilişkinin incelenmesini amaçlamaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde, hidrofobik ve iyonik etkileşimlerin doğal ve yüksek kayma gerilimi uygulanmış kazeinin ısıl işlem görmesi sırasındaki glikasyonu üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kazein-epikateşin ve kazein-kalsiyum kompleksleri oluşturulmuş ve 70°C' den 150 °C' ye kadar değişen sıcaklık aralığında, sulu ve kuru reaksiyon ortamında, glukoz ile ısıtılmıştır. Erken ve ileri glikasyon ürünleri olarak sırasıyla N-ε-fruktozlizin (FL)' in asit türevi olan furozin ve karboksimetillizin (CML) analiz edilmiştir. Kazein komplekslerinin sulu sistemde ısıtılması sonucu oluşan CML miktarları, kontrol model sisteme göre önemli ölçüde azalmıştır (p < 0.05). Yüksek kayma gerilimi uygulaması, 70 °C' de kuru reaksiyon ortamında meydana gelen CML miktarında daha fazla azalmaya yol açmıştır. Sonuçlar, kazeinin belirli koşullar altında ısıtılması sırasında gerçekleşen ileri glikasyonu önlemede epikateşin molekülü ve kalsiyum iyonuyla etkileşimin faydalı bir strateji olduğunu göstermektedir. İkinci bölümde, yeşil çay infüzyonu hazırlanmış ve ovalbumin bu infüzyonla alkali koşullarda muamele edilmiştir. Bu sayede polifenollerin okside olup kinon forma dönüşmesi ve oluşan kinonların proteinlerin amin rezidülerine kovalent bağla bağlanması sağlanmıştır. Modifiye edilmiş ovalbumin 90 °C' de, kuru reaksiyon ortamında, glukoz ile ısıtılmıştır. Furozin ve CML konsantrasyonları incelenmiş, interaksiyon mekanizmasının aydınlatılabilmesi için serbest lizin içerikleri ve antioksidan aktivite belirlenmiştir. Sonuçlar, ovalbuminin glukoz ile reaksiyonundan önce, yeşil çay fenolik bileşikleriyle muamele edilmesinin glikasyonu azaltıcı potansiyeli olduğunu göstermektedir. Üçüncü bölümde, Maillard reaksiyonunun erken evresindeki kinetik davranış, tersinir bimoleküler reaksiyon mekanizmasıyla incelenmiştir. Anti-glikasyon ajanlarının inhibitör aktivitesinin değerlendirilmesi için ise enzim inhibisyonu kinetiğine benzer bir analizin uygulanabilir olup olmadığı araştırılmıştır. Farklı oranlarda ovalbumin, glukoz ve anti-glikasyon ajanlarından (tannik asit ya da kalsiyum) oluşan model sistemler, 90 °C' de farklı sürelerde kuru ve sulu reaksiyon ortamında ısıtılmıştır. Kontrol model sisteme göre, kalsiyum iyonu ve tannik asit içeren sistemlerde kuru ısıtma sırasındaki furozin oluşumu önemli derecede azalmıştır (p < 0.05). Kinetik çözümleme ile, kalsiyumun ovalbumin glikasyonunu karışık yarışmasız inhibisyon (mixed type non-competitive) şeklinde, tannik asidin ise yarışmasız inhibisyon (pure non-competitive) şeklinde inhibe ettiği belirlenmiştir. Son bölümde, protein glikasyonunun izlenmesi için bir kütle spektrometrisi tekniği (ESI-Q-TOF) geliştirilmiştir. Cytochrome C, lizozim ve β-kazein kullanılarak 70 °C' de kuru ve sulu reaksiyon koşullarında glukoz ile ısıtılarak elde edilen moleküllerin tanımlanması ve analizi gerçekleştirilmiştir. Glike olmamış proteinlere ait spektrumlarda çoklu yüke sahip dağılım (m/z) gözlenmiştir. Sulu sistemdeki ısıl işlem koşullarında, proteinlerin bir molekül glukoz bağladığı gözlenmiştir. Ancak kuru sistemde gerçekleştirilen ısıtma işlemiyle birden fazla glukoz molekülünün bağlandığı ve bunun sonucunda çoklu glikoformların oluştuğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The subject of protein glycation has taken wide attention among food scientists, physicians, and nutritionists due to the probable health consequences. Several chronic and degenerative disorders, yet normal aging have been linked to glycation reactions within body. Advanced glycation end-products (AGEs) formed during food processing may contribute to the accumulation of glycation products in the body, thus increasing the health risks. Therefore, inhibition of protein glycation during heating is an emerging issue for food science investigations. This PhD thesis aimed to investigate the relations between controlled protein modifications and glycation tendency of protein molecules. In the first part of the study, the effects of hydrophobic and ionic interactions on glycation of native and high-shear treated casein during heating were investigated. Casein−epicatechin and casein−calcium complexes were formed and glycated with glucose at different temperatures ranging from 70 to 150 °C in solution and dry states. Furosine, acid derivative of N-ε-fructoselysine (FL), and N-ε-carboxymethyllysine (CML) were measured as indicators of early and advanced glycation, respectively. CML concentrations of casein complexes heated in solution were significantly lower as compared to the control (p < 0.05). Treatment by high shear microfluidization further decreased CML formation during heating at 70 °C in dry state. The results suggest that interactions with epicatechin molecule and calcium ion could be a useful strategy to limit advanced glycation of casein under certain conditions. In the second part, green tea infusion was prepared and ovalbumin was treated with that infusion at alkaline pH conditions in order to let oxidation of polyphenols to quinone forms and formation of covalent linkages between quinones and amine residues of protein. This modified ovalbumin was heated with glucose at 90 °C at dry heating conditions. Furosine and CML concentrations were monitored. Free lysine concentrations and antioxidant activity were measured in order to enlighten the interaction mechanism. Results showed that treatment of ovalbumin with green tea phenolics before reaction with glucose has a potential to limit glycation. In the third part, the kinetics of early stage of the Maillard reaction was investigated by a reversible bimolecular reaction mechanism and the inhibitory activities of protein anti-glycation agents were evaluated by a kinetic approach similar to enzyme-inhibition kinetics. Model systems composed of ovalbumin, glucose, and anti-glycation agents (tannic acid or calcium ion) at different molar ratios were heated at 90 °C for different times in dry state or in solution. Compared to control, presence of calcium ions and tannic acid decreased furosine formation significantly (p < 0.05) during heating in dry state. Evaluation of the kinetic data revealed that calcium inhibited glycation of ovalbumin by a mixed non-competitive mechanism in both dry and in solution conditions, while the mode of inhibition by tannic acid was found to be purely non-competitive in the dry state. In the last part, an electrospray ionization (ESI) quadrupole time-of-flight (Q-TOF) mass spectrometer based analytical approach was developed for evaluating protein glycation. The glycated species of cytochrome C, lysozyme, and β-casein formed during glycation with D-glucose were identified and monitored in binary systems heated at 70 °C under dry and aqueous conditions. Multiple charges were shown for proteins in their non-glycated forms. Upon heating with glucose in aqueous state, attachment of one glucose molecule to proteins was observed in each charge state. However, heating in dry state caused much more glucose attachment, leading to the formation of multiple glycoforms of proteins.
Benzer Tezler
- Poli(stiren-ko-klorometil stiren)'in trigliserid yağların modifikasyonunda kullanılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of the usage of poly(styrene-cochloromethyl styrene) in the modification of trigliserid oils
TUĞBA HAYRİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET TUNCER ERCİYES
- The investigation of the assignment of a primary path on the implementation of a feedforward active noise control system
İleri beslemeli bir aktif gürültü kontrolü sisteminin uygulanabilirliğinde birincil patika tayininin incelenmesi
KADİR KAAN AYTUĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER MURAT KOÇ
- Araç tipi klima sistemlerinde çalışma koşullarının deneysel ve teorik incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of the working of conditions in vehicle-type air conditioning systems
MUHAMMET UFUK UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRAH DENİZ
- Alümina ilavesinin Li2O-ZnOSi2 cam ve cam seramiklerinin kristalizasyon davranışı, mekaniksel ve kimyasal özellikleri üzerine etkisi
Başlık çevirisi yok
ELVAN BİLGE ÇUKUR
- Dolaşımlı soğuk akışkan yatak test sisteminde katı kütle akılarının deneysel incelenmesi
The Experimental investigation of the solid mass fluxes in a cold model circulating fluidized bed test system
BURAK ÇEKMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DURMAZ