Evaluation on techno-functional, fatty acids and in vitro antioxidant activity of edible house cricket (Acheta domesticus)
Yenilebilir ev cırcır böceğinin (Acheta domesticus) tekno-fonksiyonel, yağ asitleri ve in vitro antioksidan aktiviteleri üzerine bir değerlendirme
- Tez No: 725993
- Danışmanlar: PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Tarih öncesi çağlardan beri böceklerin yumurta, larva, pupa ve ergin formu da dahil olmak üzere yaşamlarının her evresi insanlar tarafından yenmiştir. Bunun başlıca sebebi insanların avcılık veya çiftçilik için gerekli araçlarının olmamasıydı. Ayrıca çeşitli böceklerin daha çok sıcak bölgelerde yaşaması, insanların yaşam tercihlerini bu faktör etrafında şekillendirmesine neden olmuş ve insanlar yıl boyunca böceklere ulaşmak için de göç etmelerine sebep olmuştur. Öte yandan herhangi bir et çeşidinin olmadığı zamanlarda gene böcekler bolca tüketilmiştir. Böceklerin, bahsedildiği gibi insan tüketimi için kullanmasına Entomofaji denir. Bu kelimenin kökeni temelde Yunanca iki kelimenin birleşimidir ve bu kelimeler“böcekler”anlamına gelen“ἔντομον (éntomon)”ve“yemek”anlamına gelen“φᾰγεῖν (phagein)”dir. Taksonomik olarak en çok yenen böcek takımları sırasıyla Coleoptera, Lepidoptera, Hymenoptera, Orthoptera, Hemiptera, Isoptera, Odonata, Diptera ve diğer böcek takımlarıdır. Günümüzde entomofaji, kültürel farklılıklar ve yenilebilir böceğin erişilebilirliği gibi birçok nedenden dolayı değişiklik gösterir. Yaklaşık olarak 2000 böcek yenilebilir sayılıyor ve yüzden fazla ülkede 3000 etnik grup tarafından tüketiliyor. Entomofaji, çeşitli böcek türleri ile en çok Meksika, Çin, Tayland ve Hindistan'da görülmektedir. Dünya çapında yaklaşık 2,5 milyar insan böcek yeme eylemini gerçekleştirmektedir. Buna karşılık, Avrupa'da böcek tüketimi oldukça azdır çünkü entomofaji gelişmemiş ülkeler ve iğrençlik ile ilişkilendirilmektedir. Bu sebeple, batı ülkelerinde entomofaji hala yeteri kadar uygulanamamaktadır. Hızla artan dünya nüfusunun 2050 yılına kadar 9,8 milyara ulaşacağı düşünülmektedir. Bu sebepten ötürü, tahmin edilen nüfus miktarı için yeterli gıda arzını sağlamak adına mevcut gıda üretiminin iki katına çıkarılması gerekmektedir. Detaylandıracak olursak, kişi başı yıllık et tüketiminde 2013'ten 2050'ye kadar 40 kg'dan 51,5 kg'a, tarım ürünlerinin tüketiminde ise %60 ile %110 arasında artış olması beklenmektedir. Bu da hem toprak hem de su kaynaklarının yetersiz kalmaya başlaması anlamına gelmektedir. Bu nedenle, gelecekteki gıda taleplerini karşılamak için alternatif ve sürdürülebilir gıda arayışlarına ihtiyaç duyulacaktır. Dolayısıyla hem gelişmekte olan hem de gelişmiş ülkeler tarafından dünya çapında sürdürülebilir, çevre dostu ve aynı zamanda gelecek vadeden kaliteli protein kaynakları için bir arayış vardır. Yenilebilir böcekler bu konuda umut vadeden protein kaynaklarından biridir. Bu böcekler, hayvansal protein kaynakları yerine iyi bir alternatif olabilirler ayrıca üreme için daha az yer gereksinimi, iyi üreme oranı ve iyi yem dönüşüm oranları sayesinde çevreye zararları daha azdır. Örneğin böcekler, sera gazının %14,5'ini oluşturan diğer hayvancılık uygulamalarına göre daha az sera gazı emisyonundan sorumludur. Daha spesifik olmak gerekirse, hayvan ürünlerine göre çevre üzerinde 2 ila 5 kat daha az olumsuz etkiye sahiptir. Böcek ürünlerinin hayvan ürünlerine göre daha olumlu etkilere sahip olmasının en önemli sebeplerinden biri iyi yem dönüşüm oranıdır. Ayrıca, insan tüketimi amacıyla böcekler, mera alanlarına yer açmak için ormanların tahrip edilmesini önleyebilir. Bazı tüketicilerin gıda tüketimlerinden kaynaklanan çevresel sorunları daha fazla farkına varmaya başlamaları, artık diyetleri için böcekleri daha fazla kabul etme eğiliminde olmalarını sağlamıştır. Ek olarak vejetaryen beslenen bireyler böcek ve böcek bazlı ürünleri diyetlerinde görmeyi bazı hayvan bazlı ürünleri görmekten daha sıcak karşılayabilirler. Böcekler önemli besin kaynaklarıdır, bu nedenle hem insan gıdası hem de hayvan yemi olarak fazlasıyla ilgi çekicidirler. Böcekleri hayvanat bahçelerindeki hayvanlar için veya evcil hayvanlar için yem olarak kullanan araştırmacılar, büyük ölçüde protein, yağ, nem, kül ve ayrıca kalsiyum ve fosfor özelliklerine odaklanmışlardır. Kuru bazda, böceklerin protein kısmı %50 ila %82 arasındadır ayrıca esansiyel ve yarı esansiyel amino asitleri de onları önemli bir besin kaynağı haline getirmiştir. Çoğu araştırma, protein değerlerinin hem et hem de bitkisel kaynaklara benzer olması nedeniyle böceklerin enerji ve protein değerine odaklanmış olsa da yağ profilleri, amino asitler, mineraller ve vitamin içerikleri hakkında da birçok araştırma vardır. Böcekler kuru bazda önemli miktarda lipide sahiptir; diğer tüm lipit kaynaklarının yanı sıra bazı böcekler %75'e kadar çok yüksek miktarda yağ bulundururlar. Yenilebilir böceklerin yağı, linoleik asit ve linolenik asit de sağladıkları için önemlidir. Bu çoklu doymamış yağ asitleri genellikle bitki ve tohum yağlarında bulunur. Genellikle doymuş yağ asitlerinden çok doymamış yağ asitleri içermelerine rağmen, böcek türlerinin veya takımlarının değişmesi lipit içeriklerinde değişikliğe neden olur. Ayrıca karbonhidrat değerleri %6-16 arasındadır ve yüksek oranda glikojen ve kitin içerir. Böcekler dış iskeletin bir bileşeni olan kitin içeriği nedeniyle iyi bir lif kaynağıdır, ancak kitinazın mide sisteminin bir bileşeni olmasına rağmen sindirilemezler. Bu nedenle kitin içeriği ile protein sindirilebilirliği arasında ters bir orantı vardır. Öte yandan kitin antioksidan, anti-tümör ve antimikrobiyal gibi sağlığa yararlı özelliklerinden dolayı önemlidir. Böcekler ayrıca mikro besinler açısından iyi bir kaynaktır. Genellikle iyi miktarda mineral içerirler. Daha spesifik olmak gerekirse, bazı böceklerin demir ve kalsiyum değerleri çiftlik hayvanlarını geride bırakır ve aynı zamanda iyi miktarda çinko da içerirler. Bu nedenle, yetersiz demir ve çinko alımına bağlı bazı sorunları önlemek için gelişmekte olan ülkeler için böcek tüketimi tavsiye edilmektedir. Ayrıca böceklerde çok sayıda vitamin bulunabilir. Örneğin 100 gr tırtıl, önerilen vitamin alımının kabaca tamamını karşılar. Tenebrio molitor, B6 ve B12 gibi vitaminlerle birlikte riboflavin, folik asit, niyasin gibi vitaminleri yüksek oranda içerir. Böceklerin enerji değerleri yağ miktarlarına göre değişim gösterir. Larva veya pupa evresindeki böcekler yüksek yağ oranlarından dolayı yetişkin böceklerden daha fazla enerjiye sahiptirler. Genel olarak enerji değerleri kırmızı ete benzer, ancak domuz eti çok miktarda yağ içerdiğinden domuz etine benzemez. Gıdalardan elde edilen protein ve peptit ekstraktları, fizyolojik tepkileri indükleyerek insan sağlığı ve sağlık faktörleri üzerinde son derece olumlu etkilere sahip olabilir. Öte yandan, geleneksel ilaçlar etkili olsalar bile, fiyatları ve olumsuz etkileri nedeniyle daha az tercih edilmektedir. Geleneksel olmayan gıdalar bu nedenle gelecek vadederler ve bu gıdaların biyoyararlılık özelliklerini incelemek, onları insan tüketimine önermek için son derece önemlidir. Bu doğrultuda geleneksel ilaçlar için de alternatif olarak kullanılabilecek gıda kaynaklı protein ve peptitlere ilgi artmaktadır. Böcekler geçmiş zamanlardan beri yara, solunum ve mide problemlerine uygulanmış olup, fonksiyonel özellikleri ile ilgili az sayıda araştırma bulunmaktadır. Böcekler birçok biyoaktif materyale sahiptirler; peptitler, polisakkaritler, yağ asitleri ve fenoller gibi içeriklerinden dolayı araştırmacıların ilgisini daha çok çekmiştirler. Dahası böcek proteinlerinden elde edilen peptitlerin antihipertansif, antimikrobiyal ve antioksidan özellikler gibi sağlık açısından kullanılabilir özellikleri olduğu görülmüştür. Hatta in vivo araştırmalar, böceklerin antioksidan özelliklerinin kardiyovasküler hastalık, diyabet, kanser ve nörodejeneratif bozuklukların tedavisi ile sıklıkla ilişkili olduğunu göstermiştir. Bununla beraber, böceklerin in vitro antioksidan özellikleri, bunların protein hidrolizatlarının balık, buğday ve keten tohumu protein hidrolizatlarına benzer antioksidan özellik sergilediğini göstermiştir. Böcekler, bazı hastalık taşıyıcı patojen mikroorganizmalara sahip olabileceklerinden dolayı insan tüketimi için kullanıldıklarında bazı risk faktörlerini de beraberinde getirirler. Ayrıca, türlerinden bağımsız olarak, üretim ve depolama prosedürleri sırasında mikrobiyal kontaminasyonlar görülebilir. Ek olarak, ısıl işlemleri ve uygun depolama faktörleri, tüketime sunulmadan önce şiddetle tavsiye edilmektedir. Endüstriyel açıdan bakıldığında proteinlere, tekno-fonksiyonel özelliklerinden dolayı birçok alanda gerek duyulmaktadır. Bu doğrultuda böcek proteinleri bu gibi ihtiyaçları karşılamak amacıyla kullanılabilir. Emülsiyon kapasitesi, köpürme, su tutma, yağ tutma ve jelleşme gibi bazı fonksiyonel özellikler gıda formülasyonu için önemli özelliklerdir. Ancak unutulmamalıdır ki protein ekstraksiyon yöntemleri de bu bahsedilen fonksiyonel özellikleri etkiler. Bu tez çalışmasının da konusu olan A. domesticus, Orthoptera takımında bir böcek türüdür ve yaygın olarak bilinen adı“ev cırcır böceği”dir. A. domesticus dünyanın her yerinde bulunabilmesine rağmen, kökeni Güneybatı Asya'dır. Bu türün dokusal, besinsel ve lezzetsel yönleri bağlamında özellikle Tayland'da bireylerin diyetlerinde kullanılmak amacıyla üretilmektedir. Önceleri, ev cırcır böceği ile ilgili çalışmalar ağırlıklı olarak hayvan yemi ikameleri için yapılmaktaydı, ancak zaman değiştiğinden, artık insan gıdası için de çalışılacak daha fazla alana sahiptir. A. domesticus en çok araştırılan ikinci türdür. Laboratuvar kolonileri bakımının kolay olması ve bu türün ticari olarak büyük miktarlarda kolayca ulaşılabilir olması bu denli araştırılmasının temel sebeplerindendir. Bu tez çalışmasında A. domesticus ununun tekno-fonksiyonel özellikleri, doğrudan unda, yağı alınmış olarak unda veya undan elde edilen protein ekstraktında gözlemlenmiştir. Su ve yağ bağlama kapasitesi hem yağsız unda hem de doğrudan unda gerçekleştirilmiştir. Su bağlama kapasitesi yağsız un için 1.91 gsu/g çıkarken yağı alınmamış unda 1.41 gsu/g olarak bulunmuştur. Yağ bağlama kapasitesi yağsız un için 1.37 gyağ/g çıkarken yağı alınmamış unda 0.93 gyağ/g olarak bulunmuştur. Hem su bağlama hem yağ bağlama kapasitesinde numunelerin literatür ile benzer sonuçlar gösterdikleri gözlenmiştir. Ekstrakte edilmiş protein ve böcek ununun köpük kapasitesi sırasıyla %148.33 ve %6.67 bulunurken, köpük stabiliteleri sırasıyla %91.60 ve %97.66 önemli bir farkla bulunmuştur. Kapasite ve stabilite literatüre uygun bulunmuş hatta protein ekstraktlarının fazlasıyla iyi köpük kapasitesi gösterdiği gözlenmiştir. A. domesticus ununun protein ekstraktlarına farklı pH (3-5-7) ve farklı konsantrasyonlarda (%0.1, %0.08, %0.06, %0.04, %0.02) emülsifiye aktivitesi, stabilitesi ve kapasitesini bulmak amacıyla bakılmıştır. Bakılan sonuçlarda aktivite %0 ile %52.63 arasında değişim göstermiştir. pH 9 da bulunan bütün konsantrasyonlar aralarında belirgin bir fark olmaksızın en yüksek aktiviteyi göstermişlerdir. Buna karşılık en yüksek emülsifiye stabilitesi %85.46 ile %0.1 protein içeren pH 9 numunesinde gözlenmiştir. Emülsifiye kapasitesi ise gene en yüksek pH değerindeki numunelerde gözlemlenirken bu pH da protein konsantrasyonları ile kapasite arasında ters orantı olduğu gözlemlenmiştir. Protein çözünürlüğü ise böcek ununda farklı tuz konsantrasyonlarının (%0 ve %3) farklı pH'larında (3-5-7-9) araştırılmıştır. Sonuçlar %2.85 ve %52.32 arasında değişim göstermiştir. En yüksek çözünürlük değeri %0 tuz içeren pH 9'da bulunurken en düşük değer ise %0 tuz içeren pH 5 değerinde bulunmuştur. pH 9 değerinde tuz eklenmesi çözünürlüğü belirgin ölçüde düşürmesine rağmen diğer pH değerlerinden yüksek çözünürlük göstermeye devam etmiştir. Yağ asidi kompozisyonunu için A. domesticus unu analiz edilmiş ve en yüksek yüzdeyi %35.77 ile cis-linoleic asit (C18:2n6) göstermiştir.Bu değeri sırasıyla %26,46 ve %25,85 ile palmitik (C16:0) ve cis-oleik asit (C18:1n9) izlemiştir. Linolenik asit (C18:3n3) ve cis-linolenik asit (C18:3n6) sırasıyla %1.04 ve %0.27 olarak bulunmuştur. En düşük yağ asidi bileşimi, heptadekanoik asit (C17:0) için %0.21 olarak gözlenmiştir. Ayrıca miristik asit (C14:0), palmitik asit (16:0), palmitoleik asit (16:1), stearik asit (C18:0) ve heneikosilik asit (C21:0) gibi bazı doymuş yağ asitleri de bulunmuştur. In vitro gastrointestinal sindirimin ardından gerçekleştirilen DPPH analizi sonucunda, IC50 (mg/ml) değeri mide için 31.96 ve bağırsak için 78.27 gibi fazla yüksek değerler olarak bulunmuştur. İnhibisyon yüzdeleri mide ve bağırsak için %78.3 ve %31.96 olarak bulunurken Troloks eşdeğeri cinsinden değerler ise midede 3.62 mgTE/g, bağırsakta 1.54 mgTE/g olarak gözlenmiştir. Bu araştırmanın sonuçları açıkça belli etmiştir ki A. domesticus unu ve unundan elde edilen türevleri tekno-fonksiyonel olarak potansiyel vadetmişlerdir. Ayrıca çeşitli yağ asidi içeriği ve in vitro gastrointestinal sindirim sonucunda elde edilen antioksidan özellikleri de sağlık üzerine literatürdeki sonuçlarla benzerlik göstermiştir ve bu doğrultuda kullanılabilir olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Since prehistoric times, insects have been eaten by humans at every stage of their life, including eggs, larvae, pupae and adults. The main reason for this was that people did not have the necessary tools for hunting or farming. The use of insects for human consumption, as mentioned, is called entomophagy. The origin of this word is basically a combination of two Greek words,“ἔντομον (éntomon)”meaning“insects”and“φᾰγεῖν (phagein)”meaning“food”. Currently, approximately 2.5 billion people worldwide engage in insect-eating action. In contrast, insect consumption in Europe is very low. It is thought that the rapidly increasing world population will reach 9.8 billion by 2050. Therefore, current food production needs to be doubled to ensure adequate food supply for the estimated population. This means that both land and water resources begin to become insufficient. On a dry basis, the protein part of insects is between 50% and 82%, and essential and semi-essential amino acids have made them an important food source. They also have a significant amount of lipids on a dry basis; Some insects, among all other sources of lipids, contain very high amounts of fat, up to 75% and carbohydrate value of insects between 6-16%, which contain high levels of glycogen and chitin. They usually contain a good amount of minerals, to be more specific, some insects have iron and calcium values that surpass livestock and also contain good amounts of zinc. The energy values of insects vary according to the amount of fat. Insects in the larval or pupal stage have more energy than adult insects due to their high fat content. In general, its energy values are similar to red meat, but not similar to pork, as it contains a large amount of fat. Insects have been applied to wounds, respiratory and stomach problems since ancient times, and there is little research on their functional properties. Insects possess many bioactive materials; They have attracted more attention from researchers due to their contents such as peptides, polysaccharides, fatty acids and phenols. Moreover, peptides obtained from insect proteins have been shown to have health benefits such as antihypertensive, antimicrobial and antioxidant properties. In vitro antioxidant properties of insects have shown that their protein hydrolysates exhibit similar antioxidant properties to fish, wheat and flaxseed protein hydrolysates. On the other hand, insects bring with them some risk factors when used for human consumption, as they may have some pathogenic microorganisms that carry disease. Moreover, from an industrial point of view, proteins are needed in many areas due to their techno-functional properties. Accordingly, insect proteins can be used to meet such needs. A. domesticus is an insect species that belongs to the Orthoptera order and its common name is“house cricket”. Although A. domesticus can be found all over the world, its origin is in Southwest Asia. In the context of the textural, nutritional and taste aspects of this species, it is produced especially in Thailand for use in the diets of individuals. Previously, studies on house crickets were predominantly done for animal feed substitutes, but as times have changed, there is now more room to be studied for human food as well. In the thesis study, the techno-functional properties of A. domesticus were observed as flour, defatted flour, or protein extract obtained from flour. The water and oil binding capacity were performed in both defatted flour and flour. Water binding capacities were found 1.91 gwater/g for defatted insect flour, and 1.41 gwater/g for insect flour. While the oil binding capacity was 1.37 goil/g for defatted insect flour, and 0.93 goil/g for insect flour. The foam capacities of the extracted protein and insect flour were found to be 148.33% and 6.67%, respectively, while the foam stabilities were found to be 91.60% and 97.66%, respectively. The protein extracts of A. domesticus flour were studied at different pH (3-5-7) and different concentrations (0.1%, 0.08%, 0.06%, 0.04%, 0.02%) to find out the emulsifying activity, stability and capacity. In the results examined, the activity varied between 0% and 52.63%. All concentrations at pH 9 showed the highest activity with no significant difference between them. On the other hand, the highest emulsification stability was observed in pH 9 sample containing 85.46% and 0.1% protein. While the emulsifying capacity was observed in the samples at the highest pH value, it was observed that there was an inverse proportion between the protein concentrations and the capacity at this pH. Protein solubility was investigated on insect flour at different pH (3-5-7-9) of different salt concentrations (0% and 3%). Results varied between 2.85% and 52.32%. The highest solubility value was found at pH 9(0%) salt, while the lowest value was found at pH 5(0%). Although the addition of salt at pH 9 significantly reduced the solubility, it remained to show higher solubility than other pH values. A. domesticus flour was analyzed for its fatty acid composition, and cis-linoleic acid (C18:2n6) showed the highest fatty acid value with 35.77% it was followed by palmitic (C16:0) and cis-oleic acid (C18:1n9) with 26.46% and 25.85%, respectively. Linolenic acid (C18:3n3) and cis-linolenic acid (C18:3n6) were found to be 1.04% and 0.27%, respectively. The lowest fatty acid composition was observed as 0.21% for heptadecanoic acid (C17:0). Some saturated fatty acids were also found, such as myristic acid (C14:0), palmitic acid (C16:0), palmitoleic acid (C16:1), stearic acid (C18:0) and heneicosanoic acid (C21:0). As a result of the DPPH analysis performed after in vitro gastrointestinal digestion, the IC50 (mg/ml) value was found to be too high as 31.96 for the stomach and 78.27 for the intestine. Inhibition percentages were found as 78.3% and 31.96% for the stomach and intestines, and values in terms of Trolox equivalent were observed as 3.62 mgTE/g in the stomach and 1.54 mgTE/g in the intestine. The results of this thesis clearly showed that A. domesticus flour and its derivatives showed potential as techno-functional. In addition, various fatty acid content and moreover, antioxidant properties obtained as a result of in vitro gastrointestinal digestion were similar to the results in the literature on health and showed that it could be used in this direction.
Benzer Tezler
- Techno-functional properties of bakery products containing legume and nut flours
Baklagil ve kabuklu yemiş unu içeren unlu mamullerin tekno-fonksiyonel özellikleri
ILGIN DOĞRUER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Gıda Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BANU ÖZEN
- Probiyotik elma suyu üretimi ve tekno-fonksiyonel niteliklerinin incelenmesi
Probiotic apple juice production and determination of the techno-functional properties
ÖMER ERKİN KALFA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENES DERTLİ
- Kakaolu fındık kremasında yağsız süt tozu ikamesi olarak kullanılan nohut, kestane ve kinoa unlarının reolojik, tekstürel ve duyusal etkilerinin incelenmesi
Investigation of the rheological, textural and sensory effects of chickpea, chestnut and quinoa flours used as a milk powder substitute in cocoa hazelnut cream
IŞILAY IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLI CAN KARAÇA
- Bioactive components and protein content in black carrot leaves
Siyah havuç yapraklarında biyoaktif bileşenler ve protein içeriği
HATİCE ÇAMBEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA KAHVECİ KARINCAOĞLU
- Kentsel mekanda konut sorununa bir çözüm olarak gecekonduların değerlendirilmesi
The Evaluation of squatter settlements as a solution to housing problem in urban space
HALİL DİNÇEL