Geri Dön

Spirulina platensis proteins: Functional and physicochemical properties, angiotensin-I converting enzyme inhibitory activity, bioavailability and encapsulation studies

Spirulina platensis proteinleri: Fonksiyonel ve fizikokimyasal özellikleri, anjiyotensin-I dönüştürücü enzim inhibitor aktivitesi, biyoyararlılığı ve enkapsulasyon çalışmaları

PDF İndir

  1. Tez No: 458873
  2. Yazar: AYSUN YÜCETEPE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 145

Özet

Spirulina platensis, simbiyotik, çok hücreli ve ipliksi yapıda mavi-yeşil mikroalgdir. Esansiyel amino asitler, β-karoten, fikobiliproteinler gibi pigmetler ve eikosapentaenoik asit (EPA) ve dokosaheksaenoik asit (DHA) gibi çoklu doymamış yağ asitleri gibi bazı yüksek değerli biyoaktif moleküller açısından zengindir. Ayrıca, yüksek protein içeriği ile (kuru bazda %60-70) önemli protein kaynaklarından biridir. Bu doktora tezinin amaçları; (i) yüzey-tepki metodu kullanılarak, yüksek toplam fenolik madde, antioksidan aktivite ve in vitro gastrointestinal sindirimden sonra protein sindirilebilirliğine sahip protein ektraktı elde etmek amacıyla Spirulina platensis'ten ultrases destekli protein ekstraksiyonunun optimizasyonu; (ii) iyileştirilmiş fonksiyonel özelliklere sahip protein konsantratları elde etmek için Spirulina platensis'ten ultrases destekli protein ekstraksiyonunun optimizasyonu ve optimum noktada elde edilen protein konsantratının fonksiyonel gruplarının tanımlanması, termal özelliklerinin belirlenmesi ve mikroyapı karakterizasyonu; (iii) enzimatik hidroliz ile elde edilen Spirulina platensis triptik protein hidrolizatlarının antioksidan aktivite ve anjiyotensin-I dönüştürücü enzim inhibitör aktivitesinde in vitro gastrointestinal sindirim sonrasındaki değişimin değerlendirilmesi; (iv) Spirulina platensis protein konsantratı ve kitosan arasındaki kompleks koaservasyonun üzerine protein-kitosan kütle oranı ve pH'nın etkisinin araştırılmasıdır. Tezin birinci bölümünde (Bölüm 1), bu doktora tezinin araştırma çerçevesi, amaçları ve Spirulina platensis ve ondan elde edilen proteinler/peptitler ve bir enkapsulasyon yöntemi olan koaservasyon hakkında literatür özeti sunulmuştur. Tezin ikinci kısmında (Bölüm 2), öncelikle Spirulina platensis tozunun (SPP), AOAC metotları ile kimyasal kompozisyonu ve kromatografik yöntemler ile yağ asidi ve şeker profili belirlenmiştir. Yüksek ekstraksiyon verimi, toplam fenolik madde miktarı (TPC), antioksidan aktivite (AOA) ve in vitro protein sindirilebilirliği değerleri elde etmek amacıyla tepki-yüzey yanıt metodolojisi (RSM) kullanılarak, ultrases destekli ekstraksiyon (UAE) ile SPP'den protein ekstraksiyonu optimize edilmiştir. Deneyler, üç faktörlü Box-Behnken dizaynı (BBD) ile üç seviye pH (7, 8, 9), sıcaklık (25, 35, 45 °C) ve zaman (60, 90, 120 dakika) değerlerinde gerçekleştirilmiştir. SPP, kuru bazda %65,6±0,12 protein, %14,2±0,62 lipit, %10,7 karbonhidrat ve %9,5±0,02 kül içermektedir. Gaz kromatografisi (GC) analiz sonucuna göre SPP'nin yağ asitleri; %56 palmitik asit, %19,63 linoleik asit, %17,07 linolenik asit, %2,98 oleik asit, %2,78 palmitoleik asit ve %1,49 stearik asittir. SPP'nin ultra performans likit kromatografisi (UPLC) ile belirlenen şeker profili, dört şeker molekülünden oluşmaktadır. SPP'de baskın şeker molekülü, toplam şekerin %56'sını oluşturan ramnoz iken, kalan şeker molekülleri %22 glukoz, %8 galaktoz, %5 mannoz ve %9 bilinmeyen şekerdir. Bütün ekstarksiyon koşullarında elde edilen Spirulina platensis protein konsantratlarının (SPPC) fenolik profili UPLC kullanılarak belirlenmiştir. SPPC'larında bulunan fenolik bileşenler; 3-4-dihidroksibenzoik asit, 4-hidroksibenzoik asit, kafeik asit, kafein, kateşin, klorojenik asit, ellajik asit, epikateşin, etil-3-4-dihidroksibenzoat, ferulik asit, fumarik asit, gallik asit, p-kumarik asit, kuarsetin, rutin, sinapik asit, p-kumarik asit, kuarsetin, rutin, sinapik asit, şirinjik asit, t-sinamik asit, vanilik asit, vanilindir. Kafeik asit, kafein, ferulik asit ve şirinjik asit Spirulina platensis'ta yüksek oranda bulunan fenolik bileşenlerdir. Deney verileri, sonuçları tahminlemek için kullanılan denklemlerin belirlenmesi amacıyla kullanılmıştır. Varyans analizine (ANOVA) göre ekstraksiyon verimi, TPC, kuprik iyon indirgeme antioksidan kapasite (CUPRAC) tayini ve 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) tarafından radikal yakalama deneyi ile AOA ve in vitro protein sindirilebilirliği için belirleme katsayısı (R2) değerleri sırasıyla 0,91; 0,84; 0,70; 0,46 ve 0,72 olarak bulunmuştur. CUPRAC (0,70), DPPH (0,46) ve in vitro protein sindirilebilirliği (0,72) hariç, diğer yüksek R2 değerlerine göre; polinomial modeller değişkenler arasındaki gerçek ilişkiyi temsil etmesi bakımından uygundur. RSM analizi temel alındığında, ekstraksiyon verimi (%28,45), TPC (4,84 mg kafeik asit eşdeğeri/g kuru baz), antioksida aktivite (12,23 mg Trolox eşdeğeri/g kuru baz) ve in vitro protein sindirilebilirliği (%90,09) için optimum ekstraksiyon koşulları (sıcaklık: 45 °C, pH: 8,55 ve zaman: 60 dakika) belirlenmiştir. Bu çalışmada, Spirulina platensis'in in vitro protein sindirilebilirliği ilk kez değerlendirilmiştir ve %90'ın üzerinde olduğu bulunmuştur. Bu sonuç, diğer alg ve bir ticari protein kaynağı olarak soya proteini gibi diğer bitkisel proteinlerin in vitro protein sindirilebilirliği değerinden daha yüksektir. Optimum proses koşullarını belirlemek için, modelin ürettiği optimum koşullarda deney tekrarlanmıştır. Deneysel veriler model tarafından tahminlenen değerlere oldukça yakındır ve modelin validasyonunu sağlamıştır. Tezin üçüncü kısmında (Bölüm 3), Spirulina platensis'ten iyileştirilmiş fonsiyonel özelliklere sahip proteinlerin RSM kullanılarak UAE ile optimizasyonu ve optimum noktada elde edilen protein konsantratının fizikokimyasal ve termal özelliklerinin belirlenmesi ve mikroyapı karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Deneyler, üç faktörlü BBD kullanılarak üç seviye pH (7, 8, 9), sıcaklık (25, 35, 45 °C) ve zaman (60, 90, 120 dakika) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Protein ekstraktlarının su absorpsiyon kapasitesi (WAC), yağ absorpsiyon kapasitesi (OAC), köpürme kapasitesi (FC), köpürme stabilitesi (FS), emülsiyon aktivitesi (EA) ve emülsiyon stabilitesi (ES) araştırılmıştır. Varyans analizine (ANOVA) göre; WAC, OAC, %EA, %ES, %FC ve %FS için R2 değerleri sırasıyla 0,87; 0,95; 0,57; 0,37; 0,49 ve 0,79 olarak bulunmuştur. %EA (0,57), %ES (0,37) ve %FC (0,49) hariç, diğer yüksek R2 değerlerine göre; polinomial modeller değişkenler arasındaki gerçek ilişkiyi temsil etmesi bakımından uygundur. RSM analizi temel alındığında, WAC (4,41 g su/g protein), OAC (10,13 g/g protein), FC (%300), FS (%83,94), EA (%42,99) ve ES (%92,50) için optimum ekstraksiyon koşulları (sıcaklık: 43,87 °C, pH: 7,16 ve zaman: 60 dakika) belirlenmiştir. Deney sonuçlarına göre, Spirulina platensis protein konsantratının fonksiyonel özellikleri diğer alg ve bir ticari protein kaynağı olarak soya fasulyesi gibi bitki türlerinden elde edilen proteinlerin fonksiyonel özelliklerine göre daha iyi bulunmuştur. Optimum proses koşullarını belirlemek amacıyla modelin ürettiği optimum koşullarda deney tekrarlanmıştır. Deneysel veriler model tarafından tahminlenen değerlere oldukça yakındır ve modelin validasyonunu sağlamıştır. Optimum noktada elde edilen SPPC'nin karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. pH 2'den 10'a pH aralıklarında SPPC'nin nitrojen çözünürlüğü ve zeta potansiyeli (ζ-potansiyel) belirlenmiştir. SPPC'nin çözünürlüğünün en düşük olduğu (N×6,25= %11,38 (w/w)) ve net yükün nötre (0,250 ± 0,29 mV) yakın olduğu pH ~3,0 değeri SPPC'nin izoelektrik noktasıdır. Ayrıca, pH 10'da SPPC'nin en yüksek çözünürlüğe (N×6,25= % 59,06 (w/w)) sahip olduğu görülmüştür. pH değerinin 3'ün üzerinde olduğu değerlerde SPPC'nin net yükü negatiftir. SPPC'nin ζ-potansiyel'nin pH'ya bağlılığı, amino (NH2) ve karboksil (-COOH) fonksiyonel gruplarından oluşan proteinin amfoterik yapısından kaynaklanmaktadır. SPPC'nin önemli fonksiyonel gruplarını belirlemek için kullanılan FT-IR spektra ile amid II (1533 cm-1), amid I (N-H, 1631 cm-1) ve karboksil (C=O, 2920 cm-1) bağları görülmüştür. SPPC'nin DSC termografisine göre; SPPC iki denaturasyon sıcaklığına (159,45 ve 165,72 °C) ve denaturasyon entalpisine (-3983 W/g ve -3702 W/g) sahiptir. Tezin dördüncü kısmında (Bölüm 4), tripsin enzimi ile enzimatik hidroliz sonucu elde edilen Spirulina platensis protein hidrolizatlarının (SPPH) % hidroliz derecesi (DH), toplam fenolik madde (TPC), antioksidan aktivite ve angiotensin-I dönüştürücü enzim (ACE) inhibitör aktivite üzerine hidroliz zamanının (4, 6 ve 8 saat) ve enzim:substrat oranının (1:100, 2:100 ve 3:100) etkisi araştırılmıştır. Ayrıca insan gasrointestinal (GI) sindirim sistemini simule etmesi amacıyla bir in vitro sindirim modeli kullanılarak, hidrolizatların mide ve bağırsak sindirimi sonrasındaki TPC, antioksidan aktivite ve ACE inhibitör aktiviteleri belirlenmiştir. SPPH'lerin başlangıç DH değerleri %18,57 ve %25,03 arasında değişmiştir (p < 0,05). En yüksek DH değeri (%25,03), 3:100 E/S oranında ve 8 saat hidroliz zamanında elde edilen hidrolizlarda elde edilmiştir. Triptik hidrolizatların DH değerleri E/S oranına ve hidroliz zamanına bağlıdır (p < 0,05). Pepsin sindiriminden sonra, örneklerin DH değeri %21,39±0,62-%29,22±1,48 arasında değişmiştir (p < 0,05). Diğer taraftan pankreatik sindirimden sonra örneklerin DH değeri %30,73±3,41-%43,12±0,18 olarak bulunmuştur (p < 0,05). Triptik hidrolizatların toplam fenolik madde miktarı 23,97±2,56-41,11±2,71 mg CAE/g kuru baz olarak bulunmuştur. TPC üzerine enzim/substrat oranı ve hidroliz zamanının etkisi önemli bulunmuştur (p < 0,05). Enzimatik hidroliz sırasında hidroliz zamanı arttıkça, daha fazla fenolik bileşik açığa çıkmıştır. Triptik hidrolizatların kuprik indirgeme antioksidan kapasitesi 6,33±1,54 ve 13,71±0,15 mg TE/g kuru baz olarak belirlenmiştir. Hidrolizatların gastrik ve intestinal proteazlar tarafından sindiriminden sonra antioksidan aktiviteleri genel olarak stabil kalmıştır. Triptik SPPH'ların ACE inhibitör aktivitesi %12,50±1,40 ve %21,79±1,52 arasında değişmiştir. E/S oranı ve hidroliz zamanı ile hem başlangıç örneklerin hem de GI sindirim sonrası örneklerin ACE inihibitör aktivitesinde artma söz konusu olmuştur (p < 0,05). Başlangıç SPPH'ların arasında 3:100 E/S oranı ve 8 saat hidroliz zamanında hazırlanan hidrolizatlar en yüksek ACE inhibitör aktivite göstermiştir (%21,79±1,52). Çalışmanın sonuçlarına göre; SPPH'larının ACE inhibitör aktivitesi üzerine mide sindiriminin etkisi genel olarak önemli bulunmamıştır (p > 0,05) fakat, intestine sindirimden sonra daha güçlü ACE inhibitör aktivite gösteren peptitlerin oluşmasıyla, final GI sindirim örneklerinin ACE inhibitör aktivitesi %24,85±1,01-%33,60±2,40 arasında değişmiştir (p < 0,05). Tezin beşinci kısmında (Bölüm 5), Spirulina plantensis proteini ile kitosan arasındaki kompleks koaservasyon üzerine pH (2,0, 3,0, 4,0 5,0, 6,0, 7,0, 8,0, 9,0, 10,0) ve protein:kitosan kütle oranının (1:1, 2,5:1, 5:1, 7,5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1) etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, optimize edilen koaservatların termal özelliklerinin belirlenmesi ve fonksiyonel gruplarının tanımlanması deneyleri gerçekleştirilmiştir. SPPC'nin kimyasal kompozisyonu; %78,7±0,6 protein, %5,1±0,02 mineral (kül), %9,1 karbonhidrat ve %7,1±0,3 nemden oluşmaktadır. SPPC ve kitosanın zeta potansiyeli ölçüm sonuçlarına göre; asidik pH değerlerinde negatif yüklü SPPC ile pozitif yüklü kitosan arasında güçlü bir bağlanma ve elektriksel etkileşim bulunduğu görülmüştür. pH 6,0'da SPPC-kitosan koaservatlarının zeta potansiyeli diğer pH değerlerine göre sıfıra daha yakındır. Bundan dolayı, SPPC:kitosan kütle oranının optimizasyonu için pH 6,0'da farklı SPPC:kitosan kütle oranlarındaki (1:1, 2,5:1, 5:1, 7,5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1) kompleks koaservasyonlar hazırlanmıştır. 1:1, 2,5:1, 5:1 SPPC:kitosan oranlarında hazırlanan koaservatların net yükü, negatif yüklü proteinlerin pozitif yüklü kitosan moleküllerini tamamem bağlamak için yeterli miktarda olmamasından dolayı pozitifte kalmıştır. Diğer taraftan, 7,5:1 SPPC:kitosan oranında hazırlanan koaservatlarda, stokiyometrik dengenin neredeyse sağlandığı görülmüştür. pH 6,0 ve 7,5:1 protein:kitosan oranında hazırlanan koaservatların %bulanıklık değeri ise diğer kütle oranlarında hazırlanan koaservatlar arasında en yüksek değere (p < 0,05, 100-T% = 79,00±0,19) sahip olmuştur. Daha sonra, 7,5:1 protein:kitosan kütle oranında ve pH 2,5'den 9,5'e farlı pH değerlerinde hazırlanan koservatların ileri pH optimizasyonu deneyi gerçekleştirilmiştir. 7,5:1 protein:kitosan kütle oranında ve pH 5,5'de hazırlanan koaservatların zeta potansiyeli neredeyse sıfırdır (0,79±0,41 mV) ve en yüksek bulanıklık değeri (100-T% = 76,80±0,76 p < 0,05) elde edilmiştir. Ayrıca, kompleks koaservasyonun pH'sı 9,5'den 5,5'e düştükçe koaservasyon verimi %14,56±0,02'dan %77,74±0,32'a yükselmiştir (p < 0,05). SPPC'nin FT-IR spektrumu 1631 cm-1 (amide I, C=O), 1533 cm-1, 1449 cm-1 ( amide II, C-N ve N-H bağları), ve 1228 cm-1'de (amide III, C-C, C-N ve C-O bağları) absorpsiyon bandlarında pikler sergilemiştir. Kitosanın FT-IR spektrumu 3292 cm-1 (amin N-H), 2918 cm-1 (C-H bağı vibrasyon gerilimi), 1649 cm-1 (amide I, C=O), 1565 cm-1 (amide II, C-N), 1375 cm-1 (-OH and -CH'ın birleşik vibrasyonu) ve 1150 cm-1 (C-C, C-N, C-O) absorpsiyon bandlarında pikler sergilemiştir. Koaservatın FT-IR spekturumu incelendiğinde ise SPPC ve kitosanın piklerinin bir kombinasyonu şeklinde pikler verdiği görülmüştür. SPPC:kitosan koaservatları, SPPC'nin karboksil grupları (-COO-) ve kitosanın amin grupları (-NH3+) arasındaki elektrostatik etkileşimi gösteren 1565 cm-1 (-COO-) ve 1374 cm-1 (-NH3+) bantlarında pikler sergilemiştir. SPPC, kitosan ve SPPC:kitosan koaservatlarının DSC termogramlarının sonuçlarına göre ise; kompleks koaservatın denaturasyon sıcaklığı ve denaturasyon entalpisi (Td= 209,5 °C ve ΔHd= -3,414 W/g), SPPC'nin denaturasyon sıcaklığı ve denaturasyon entalpisi değerlerinden (Td= 180,5 °C ve ΔHd= -0,877 W/g) daha yüksektir. Bu sonuçlar, koaservat yapıdaki SPPC'nin serbest SPPC'dan daha termostabil olduğunu göstermektedir. Son olarak tezin altıncı bölümünde (Bölüm 6), önceki bölümlerdeki deney sonuçları temel alınarak sonuç, tarışma ve sonraki araştırmalar için tavsiyeler verilmiştir.

Özet (Çeviri)

Spirulina platensis is symbiotic, multicellular, and filamentous blue-green microalgae. It is a rich source of some high-value bioactive molecules containing essential amino acids, pigments like β-carotene and phycobiliproteins and polyunsaturated fatty acids such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). Moreover, it is one of the important protein sources with high protein content (60-70% in dry weight). The objectives of this Ph.D. thesis were (i) to optimize ultrasound assisted extraction of protein from Spirulina platensis by using Response Surface Methodology (RSM), to obtain the protein extract with high total phenolic content and antioxidant activity, and to evaluate protein digestibility after in vitro gastrointestinal digestion; (ii) to optimize extraction conditions for extraction of protein from Spirulina platensis by RSM, to obtain protein concentrates with improved functional properties, and to identify the functional groups, to determine of thermal properties and to examine the microstructure of protein concentrate isolated at optimum point; (iii) to evaluate the changes in angiotensin-I converting enzyme (ACE) inhibitory and antioxidant activities of Spirulina platensis tryptic protein hydrolysates obtained from enzymatic hydrolysis during a simulated gastrointestinal digestion; (iv) to determine the influence of pH and protein/chitosan ratio on the complex coacervation between Spirulina platensis protein concentrate and chitosan. To achieve these goals, four different experiments (Chapters 2-5) were conducted. In the first part of the thesis (Chapter 1); research framework and objectives of this Ph.D, and a review on Spirulina platensis and protein/peptides derived from it and coacervation as an encapsulation technique are presented. In the second part of the thesis (Chapter 2); chemical composition and fatty acid and sugar profiles of Spirulina platensis powder (SPP) was determined. Later, the protein extraction of Spirulina platensis by ultrasound assisted extraction (UAE) was optimized for obtaining product with high extraction yield, total phenolic content (TPC), antioxidant activity (AOA), and in vitro protein digestibility by using response surface methodology (RSM). A three factors Box-Behnken design (BBD) of experiments were performed at three levels of pH (7, 8, 9), temperature (25, 35, 45 °C) and time (60, 90, 120 min). The analysis of composition of SPP showed that it contained 65.6±0.12% protein, 14.2±0.62% lipid, 10.7% carbohydrate and 9.5±0.02% ash in dry weight. According to the result of gas chromatography (GC) analysis; the fatty acids of SPP were palmitic acid (56%) and linoleic acid (19.63%), linolenic acid (17.07%), oleic acid (2.98%), palmitoleic acid (2.78%) and stearic acid (1.49%). The sugar profile of SPP, which was determined by ultra performance liquid chromatography (UPLC), consisted of 4 sugars: rhamnose (56%), glucose (22%), galactose (8%), mannose (5%) and unknown sugar (9%). Analysis of variance (ANOVA) indicated that the models showed coefficients of determination (R2) values were 0.91, 0.84, 0.70, 0.46 and 0.72 for extraction yield, TPC, AOA by cupric reducing antioxidant capacity (CUPRAC) and antioxidant activity by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging assay and in vitro protein digestibility, respectively. According to particularly high R2 for the models (>0.80), except antioxidant activity by CUPRAC and DPPH (0.70, 0.46) and in vitro protein digestibility (0.72), the other polynomial models were suitable to represent the real relationships between variables. Based on the RSM analysis, optimum extraction conditions (temperature: 45 °C, pH: 8.55 and time: 60 min,) were obtained for extraction yield (28.45%), TPC (4.84 mg caffeic acid equivalent/g dry weight), antioxidant activity (12.23 mg Trolox equivalent/g dry weight) and in vitro protein digestibility (90.09%). To determine the optimum process conditions, the experiment was carried out at the optimal conditions generated from the model. The experimental scores were satisfactorily close to the values predicted by the model. In the third part of the thesis (Chapter 3), the optimization of ultrasound assisted extraction of protein from Spirulina platensis to obtain product with improved functional properties by using RSM and determination of physicochemical and thermal properties and characterization of microstructure of the protein concentrate obtained at optimum point were carried out. BBD of experiments was performed at levels of pH (7, 8, 9), temperature (25, 35, 45 °C) and time (60, 90, 120 min). Water absorption capacity (WAC), oil absorption capacity (OAC), foaming capacity (FC), foaming stability (FS), emulsifying activity (EA) and emulsifying stability (ES) were investigated. Additionally, identification of functional groups, determination of thermal properties and examination of microstructure of protein concentrate isolated at optimum point were carried out. Analysis of variance of the fitted second-order polynomial model and R2 for each dependent variable were obtained. The R2 values were 0.87, 0.95, 0.57, 0.37, 0.49 and 0.79 for WAC, OAC, EA%, ES%, FC% and FS%, respectively. According to particularly high R2 for the models (>0.80), except EA % (0.57), ES % (0.37) and FC % (0.49), applied polynomial models were in accordance with experimental results. Based on the RSM analysis, at the optimum extraction conditions (time 60 min, temperature 43.87 °C and pH 7.16) the highest values for WAC (4.41g of water/g of protein), OAC (10.13g of oil/g of protein), FC (300%), FS (83.94%), EA (42.99%) and ES (92.50%) were obtained. In this study, functional properties of SPPC were found higher than other algae and plant proteins including soybean protein isolate as a commercial protein. To determine the optimum process conditions, the experiment was carried out at the optimal conditions generated from the model. The experimental scores were satisfactorily close to the values predicted by the model. Studies characterization of the SPPC obtained at the optimum point were performed. The nitrogen solubility and zeta potential (ζ-potential) of SPPC at a pH ranged from 2 to 10 were determined. The isoelectric point of SPPC was at pH ~3 where the minimum solubility (N×6.25= 11.38 % (w/w)) and nearly neutral charge (0.250 ± 0.29 mV) was observed. The maximum solubility (N×6.25= 59.06 % (w/w)) found at pH 10 among the pH range studied. At all the pH values above pH 3.0, the SPPC solutions remained negatively charged. The fourier transform infrared (FT-IR) spectra was used to determine the major functional groups in the structure illustrated interaction between amide II, amide Ι stretching (N-H) and carboxly group (C=O) for complex appeared at 1533 cm-1, 1631 cm-1 and 2920 cm-1 respectively. According to differential scanning calorimetry (DSC) thermography of SPPC, the peaks of denaturation temperatures were 159.45 and 165.72 °C and denaturation enthalpies of free SPPC were -3983 W/g and -3702 W/g. In the fourth part of the thesis (Chapter 4), the effects of hydrolysis time and enzyme to substrate ratio on the degree of hydrolysis (DH), antioxidant activity and angiotensin-I converting enzyme (ACE) inhibitory activity were determined in tryptic Spirulina platensis protein hydrolysates (SPPH). Moreover, an in vitro gastrointestinal digestion model was used to simulate the human gastrointestinal (GI) digestion system in order to investigate phenolic contents, antioxidant and ACE inhibitory activities of the digests. The initial DH of SPPHs varied between 18.57% and 25.03%. Obvious changes in initial DH were observed depending on the hydrolysis time and E/S ratio (p < 0.05). After pepsin digestion, the DH of the digests ranged from 21.39±0.62 to 29.22±1.48 (p < 0.05). On the other hand, the DH of pancreatic digests became 30.73±3.41-43.12±0.18 after intestinal digestion (p < 0.05). TPC ranged from 23.97±2.56 to 41.11±2.71 mg CAE/g dw was observed for the tryptic protein hydrolysates. The effects of hydrolysis time and enzyme to substrate ratio were found significant on TPC (p < 0.05). The cupric reducing antioxidant capacity of the tryptic SPPHs were ranged between 6.33±1.54 and 13.71±0.15 mg TE/g dw. The antioxidant activity of further digested SPPHs by gastric and intestinal proteases remained generally stable after in vitro treatment. The increase of E/S ratio and hydrolysis time resulted in an increase in the DH and in an improved ACE inhibitory activity of both initial and the GI digested samples (p < 0.05). The effect of stomach digestion on the ACE inhibitory activity of SPPHs was insignificant as a general trend (p > 0.05). However, further digestion in the intestine brought the ACE inhibitory activity of the final GI digests to 24.85±1.01-33.60±2.40 (p < 0.05), indicating that some peptides with stronger ACE inhibitory activity were produced during the simulated GI digestion. Finally, in the fifth part of the thesis (Chapter 5), the effects of pH (2.0-10.0) and protein:chitosan mass ratio (1:1, 2.5:1, 5:1, 7.5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1) were determined on the complex coacervation between SPPC and chitosan. Identification of functional groups and characterization of thermal properties of optimized coacervates were also investigated. According to ζ-potential results of individual SPPC and chitosan, the complex coacervation was formed at pH 6.0 for optimization of SPPC-chitosan mass ratio (1:1, 2.5:1, 5:1, 7.5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1). The coaservates prepared at ratio of 7.5:1 were nearly stoichiometric equivalence. Additionally, the turbidity of the complex coacervation, prepared at the SPPC-to-chitosan ratio of 7.5:1 and pH 6.0, was determined as the highest value (100-T% = 79.00±0.19, p < 0.05). Later, for further pH optimization, the coacervate mixtures were preparared with 7.5:1 ratio at pHs ranged from 2.5 to 9.5. The coacervate solution obtained at 7.5:1 ratio and pH 5.5, exhibited nearly neutral charge (0.79±0.41 mV) and the highest turbidity value (100-T% = 76.80±0.76, p < 0.05). Furthermore, the pH dependence of the yield of complex coacervate at the optimum ratio (7.5:1) was investigated. According to the results, the highest yield was obtained at pH 5.5 (77.74±0.32%). According to FT-IR spectrum of the coacervate, it had peaks of a combination of the peaks of SPPC and chitosan. The SPPC-chitosan coacervate displayed 1565 cm-1 and 1374 cm-1 attributed to –COO- and -NH3+ groups stretching vibration, indicating the electrostatic interaction between the carboxyl groups of SPPC (-COO-) and amine groups of chitosan (-NH3+). According to the DSC thermogram of SPPC-chitosan coacervate, its the peak denaturation temperature and denaturation enthalpy were 209.5 °C and -3.414 W/g, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    624962

    Probiyotik yoğurtların kalite özellikleri üzerine spirulina platensis'in etkisi

    The effect of spirulina platensis on quality characteristics of probiotic yogurt

    SIDIKA SEHER AKÇA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Besin Hijyeni ve TeknolojisiBurdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi

    Hayvansal Ürünler Hijyen ve Teknolojisi (Disiplinlerarası) Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET HULUSİ DİNÇOĞLU

  2. Tez No

    642216

    Spirulina platensis'ten elde edilen biyoaktif peptitlerin enkapsülasyonu ve antioksidan özelliklerinin belirlenmesi

    Encapsulation of bioactive peptides obtained from spirulina platensis and determination of their antioxidant properties

    EMİNE SİMGE KARLIĞA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE TOYDEMİR ŞEN

  3. Tez No

    292670

    Bazı ağır metallerin Cystoseıra barbata (Phaeophyceae), Caulerpa racemosa (Chlorophyceae), Gracilaria verrucosa (Florideophyceae) ve Spirulina platensis (Cyanophyceae) türlerinde biyosorbsiyonu

    Biosorption of some heavy metals by Cystoseira barbata (Phaeophyceae), Caulerpa racemosa (Chlorophyceae), Gracilaria verrucosa (Florideophyceae) and Spirulina platensis (Cyanophyceae)

    YELİZ CİRİK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    KimyaÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Su Ürünleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YEŞİM BÜYÜKATEŞ

  4. Tez No

    596047

    Spirulina platensis ilavesi ile fonksiyonel bisküvi ve kraker geliştirilmesi

    Improvement of functional biscuits and crackers with Spirulina platensis supplementation

    DİDEM GÜN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyolojiGaziantep Üniversitesi

    Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABUZER ÇELEKLİ

    PROF. DR. SEVİM KAYA

  5. Tez No

    713596

    Spirulina platensis ilave edilerek üretilen kefirin besin içeriğinin belirlenmesi

    Determination of nutritional content of kefir enriched with spirulina platensis

    BETÜL AKTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Beslenme ve DiyetetikSağlık Bilimleri Üniversitesi

    Beslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZLEM AYTEKİN

Geri Dön