The impact of sour cherry phenolic compounds on the functional properties and in vitro digestibility of pea protein
Vişne fenolik bileşenlerinin bezelye proteininin fonksiyonel özellikleri ve in vitro sindirilebilirliği üzerine etkisi
- Tez No: 894514
- Danışmanlar: PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN, DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLAY ÖZKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 75
Özet
Son yıllarda bitkisel kaynaklı beslenen insan sayısında önemli derecede ve sürekli bir artış gözlemlenmektedir. Özellikle Batı dünyasındaki diyet akımları, et ve hayvan kaynaklı gıdaları tamamen beslenmeden çıkartmaya, ya da en azından daha az tüketmeye yönlendirmiştir. Buna ek olarak, alerjik tepki gösteren insan sayısının artması ile beraber alerjen kaynaklı sorunlar da daha fazla ilgi görmektedir. Son olarak da, genel nüfusun daha bilinçli olması ve çevreye duyarlılığının artması sebebiyle, hem şirketler hem de bireyler karbon ayak izini azaltmaya odaklanmakta ve aktif olarak bunun üzerinde çalışmaktadır. Hayvansal ürünler, bitki bazlı ürünlere göre %75 daha fazla toprak ve su gibi doğal kaynak gerektirdiği için, bitkisel bazlı besinler bu açıdan oldukça önemlidir. Tüm bu faktörler, nihai olarak, gıda endüstrisinde kullanılmak üzere geliştirilen bitkisel bazlı, alerjen içermeyen ve sürdürülebilir gıda ürünleri ve bileşenleri sağlama ihtiyacına yol açmaktadır. Mevcut hayvansal kaynaklı hammaddelere benzer tat ve işlevsellik özellikleri sağlayan alternatiflerine yönelik talepler git gide artmaktadır. Bezelye proteini, besleyici özelliklere, işlevselliğe, düşük maliyete ve düşük alerjeniteye sahip olduğu için hem bilimsel, hem de endüstriyel açıdan ilgi çekici olmaktadır. Bezelye proteini endüstride geniş bir uygulama alanına sahip olup, emülsiyonlarda, biyoçözünür filmlerde ve gıda ürünlerinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, vişne fenolik bileşiklerinin ve bezelye proteininin etkileşiminin proteinin fonksiyonel özellikleri ve in vitro sindirilebilirliği üzerindeki etkisi incelenmiştir. 5 mg/mL bezelye protein çözeltisine 0,05, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 ve 1 mg/mL konsantrasyonlarında vişne fenolik çözeltileri ilave edilmiştir. Daha sonra elde edilen bu protein-fenolik çözeltiler, 50:50 ve 25:75 olmak üzere iki farklı yağ:su ağırlık oranında orta zincirli trigliseritler yağı kullanılarak, su içinde yağ emülsiyonları oluşturmak için kullanılmıştır. Bu çalışmanın odak noktası sadece vişne fenoliklerinden kaynaklanan değişiklikleri gözlemlemek olduğu için ayçiçek yağı ve palm yağı gibi doğal olarak fenolik bileşikler içeren yağlar yerine MCT yağı tercih edilmiştir. Fenolik ilavesinin proteinin gıda matrislerindeki çözünürlük ve diğer fonksiyonel özellikleri üzerindeki etkisi gözlemlenmek istenmiş ve ileride gıda uygulamaları için bir model oluşturmak istenilmiştir. Tek başına bezelye proteininin köpürme kapasitesi ve köpürme stabilitesi sırasıyla %36,67 ve %26,79 olarak bulunmuştur. Vişne fenoliklerinin eklenmesi genel olarak bezelye proteinin köpürme kapasitesi ve köpürme stabilitesi değerlerini azaltmıştır. Ancak artan konsantrasyonlar elde edilen bu değerlerin sürekli olarak düşmesine neden olmamıştır. Çalışılan en düşük konsantrasyonlarda vişne fenoliği eklenmesi 0,2 mg/mL vişne fenolik konsantrasyonu ilavesine kadar köpürme kapasitesi ve köpürme stabilitesini düşürmüştür ancak 0,2 mg/mL vişne fenoliği ilavesi ile bir artış gözlenmiş ve sırasıyla %33,33 ve %12,63 köpürme kapasitesi ve köpürme stabilitesi değerleri elde edilmiştir. Konsantrasyonun bu noktadan sonra artışı ise değerlerin tekrar düşmesine sebep olmuştur. Tek başına bezelye proteini çözeltisinin köpürme kapasitesi ve köpürme stabilitesi ve de fenolik ilave edilmiş çözeltiler arasında istatiksel olarak bir fark bulunmamıştır. Literatürde fenolik ilavesinin proteinin köpürme kapasitesi üzerine olumlu etkisinin olup olmadığı konusunda çelişkili sonuçlar bulunmaktadır. Bununla birlikte, genellikle olumlu etki gösteren çalışmalarda da fenolik konsantrasyonlarının tutarlı artışının köpürme kapasitesi ve stabilitesi üzerinde sürekli bir artışa yol açmadığı gözlemlenmiştir. Tüm vişne fenoliği konsantrasyonlarında her iki yağ oranı için emülsiyon kapasitesi ve emülsiyon stabilitesi değerleri ölçülmüştür. Bezelye proteininin emülsiyon kapasitesi ve emülsiyon stabilitesi değerleri, 50:50 yağ:su oranı için sırasıyla %44,29 ve %43,79 olarak bulunmuş, 25:75 yağ:su oranı için ise sırasıyla %26,60 ve %23,88 olarak bulunmuştur. Vişne fenoliği ilavesi, emülsiyon kapasitesi ve emülsiyon stabilitesi değerlerini 0,05mg/mL ve 0,2 mg/mL konsantrasyon ilaveleri aralığında yükseltmiştir. Elde edilen en yüksek sonuçlar 0,2 mg/mL konsantrasyonunda ve 50:50 yağ oranında emülsiyon kapasitesi ve emülsiyon stabilitesi için sırasıyla %47,75 ve %45,94 olarak bulunmuştur. Bundan sonraki konsantrasyon artışları için elde edilen değerler arasında istatistiksel bir fark olmaksızın emülsiyon kapasitesi ve emülsiyon stabilitesi değerleri düşüş göstermiştir. Tüm konsantrasyonlar için, 50:50 protein-fenolik ve yağ oranının emülsiyon kapasitesi ve emülsiyon stabilitesi değerleri, 25:75 oranından oldukça yüksek bulunmuştur. Yalnızca bezelye proteini ile karşılaştırıldığında, oluşturulan emülsiyonların emülsiyon kapasitesi ve emülsiyon stabilitesi değerleri, başlangıç konsantrasyonlarında fenolik eklenmesi ile hafif bir düşüş gösterse de, 0,2 mg/mL vişne fenoliği ve bezelye protein çözeltisininde yüksek bulunmuş ve bu değerler yalnızca bezelye proteini çözeltisi için ölçülen değerleri geçmiştir. Fenoliklerin bu noktadan sonra artışı emülsiyon kapasitesi ve emülsiyon stabilitesi değerlerini düşürmüş, ancak konsantrasyonların değerleri arasında istatiksel bir fark bulunmamıştır. Fenolik bileşiklerin bezelye proteinin emülsiyon kapasite ve stabilite değerleri üzerindeki etkisini daha net gözlemleyebilmek için düşük bir yağ oranı kullanmanın daha doğru olabileceği gözlemlenmiştir. Ancak kararlı emülsiyonlar oluşturmak istenildiğinde ise daha yüksek yağ oranları kullanmak daha doğru olacaktır. Karışımların mutlak zeta potansiyelleri, benzer değerlerin ölçüldüğü 0,2 ve 0,3 mg/mL'lik konsantrasyonlara kadar marjinal olarak artmıştır. Daha fazla konsantrasyon artışı zeta değerlerinde düşüşe sebep olmuştur, ancak bu değerler arasındaki farklar ihmal edilebilir düzeydedir. 50:50 yağ:su oranına sahip emülsiyonların mutlak zeta değerlerinin 25:75 yağ:su oranına göre daha yüksek olduğu istikrarlı bir şekilde gözlemlenmiştir. Yüksek mutlak zeta potansiyeli, emülsiyonlarda daha stabil kararlılığı göstermektedir, yukarıda belirtilen sonuçlarla uyumlu olarak, daha yüksek yağ oranı kullanıldığında daha stabil kararlılık sağlamıştır. 50:50 yağ:su oranında istatiksel bir fark gözlemlenmemiş, 25:75 yağ:su oranında ise yalnızca bezelye proteini ve 1 mg/mL fenolik ilavesi arasında istatiksel olarak fark bulunmuştur. Protein çözünürlüğünün artan vişne fenoliği konsantrasyonları ile arttığı gözlemlenmiştir. Bu konu ile ilgili literatürde değişken sonuçlar sunulmaktadır. Gözlemlenen artışın sebebi, fenoliklerin eklenmesi ile çözünürlüklerinin %80'in üzerinde arttığı bildirilen bezelye proteinlerinde bulunan yüksek miktarlardaki globulinlerin bir sonucu olabilir. 0,05 ile 0,2 mg/mL konsantrasyonları arasında istatiksel bir fark bulunmamıştır, fakat 0,3 mg/mL üzerindeki konsantrasyonlar ile daha düşük konsantrasyonlar arasında istatiksel olarak fark gözlemlenmiştir. In vitro sindirim, bağırsak fazındaki protein çözünürlüğünün mide fazındakinden önemli ölçüde daha yüksek olduğunu göstermiş ve bağırsak fazındaki emülsiyonlardan en yüksek sonuçlar elde edilmiştir. Toplam fenolik bileşik tayini, 3 grubun (sadece fenolik çözeltileri, protein-fenolik çözeltileri ve bunlara karşılık gelen emülsiyonlar) tümü için beklendiği gibi artan fenolik konsantrasyonları ile artmıştır. Tüm numuneler için toplam fenolik bileşik değerleri, in vitro sindirim boyunca bir artış göstermiş ve en yüksek sonuçlar bağırsak fazında elde edilmiştir. In vitro sindirim sırasında toplam fenolik bileşik artışı literatürdeki makaleler ile desteklenmiştir. Antioksidan kapasitesi, CUPRAC testi ile değerlendirilmiştir. Antioksidan kapasiteleri, toplam fenolik bileşik değerleri için elde edilen sonuçlar ile bağlantılı olarak in vitro sindirim boyunca artış göstermiş, ve bağırsak fazında en yüksek değerler gözlemlenmiştir. Grupların her birinin antioksidan kapasiteleri, kendi içlerinde artan fenolik konsantrasyonları ile artış göstermiştir. Sonuçlar, 1 mg/mL vişne fenoliği içeren grupların 3 örneğinin tümü için önemli ölçüde yüksek bulunmuş ve fenolik konsantrasyonunun antioksidan kapasite üzerinde en baskın etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bağırsak fazında elde edilen emülsiyon değerleri, protein-fenolik karışıklarına göre daha yüksek değerler göstermiştir. Sonuç olarak, protein-fenolik etkileşim mekanizmalarının, proteinlerin fonksiyonel özellikleri ve in vitro sindirilebilirliği üzerinde hem olumlu hem de olumsuz etkileri olabileceği gözlemlenmektedir. Bu etkiler, proteinin ve fenolik bileşenlerin çeşidi ve miktarına göre ve de sıcaklık, pH gibi ortam koşullarına göre farklılık gösterebilmektedir.
Özet (Çeviri)
In the last years, there has been a considerable and continuous increase in the number of people who follow plant-based diets. Especially in the Western world, diet trends are focusing on either cutting out meat and animal products completely, or at least consuming them less often. Additionally, allergenicity issues are also gaining more attention as the number of people who suffer from allergic reactions are increasing. Finally, the general population is becoming more conscious and environmentally aware, with both companies and individuals focusing on and actively working towards lowering their carbon footprint. Plant-based ingredients are important in this regard as animal based products require 75% times more resources like land and water than those that are plant based. All of these factors ultimately result in the need to provide plant-based, allergen-free, and sustainable food products and ingredients to be utilized in the food industry. There is a demand towards animal based ingredient alternatives which at the same time provide similar taste and functionality properties. Pea protein has been of interest both from a scientific and industrial point of view as it has excellent nutritional properties, functionality, low cost and low allergenicity. In this study, the impact of sour cherry phenolic compounds on the functional properties and in vitro digestibility of pea protein were investigated. Sour cherry phenolics at concentrations of 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 and 1 mg/mL were added to 5 mg/mL of pea protein. The protein-phenolic solutions were then used to form oil-in-water emulsions using medium-chain triglycerides oil at two different weight oil to water ratios of 50:50 and 25:75. MCT oil was preferred over oils such as sunflower oil and palm oil as these oils inherently contain phenolic compounds, and the focus of this study was to observe the changes resulting from sour cherry phenolics only. The foaming capacity and foaming stability of pea protein alone were found to be 36.67% and 26.79%, respectively. Addition of sour cherry phenolics overall decreased the FC and FS values of PP. However, the increasing concentrations did not result in a constant decrease of the values. Addition of SCP at the lowest concentration initially decreased FC and FS up to 0.2 mg/mL. Addition of 0.2 mg/mL of SCP yielded FC and FS values of 33.33%, and 12.63%, respectively. Concentration increases upon this point again lead to a decrease in the values. Emulsifying capacity and emulsifying stability values were measured for both oil ratios for all SCP concentrations. EC and ES of pea protein was 44.29% and 43.79% for 50:50 oil to water ratio and 26.60% and 23.88% for 25:75 oil to water ratio. The addition of SCP increased EC and ES from the concentration of 0.05mg/mL to 0.2 mg/mL, with the highest results obtained for EC and ES being 47.75% and 45.94%, respectively for 50:50 oil ratio. Concentration increase after this showed a decline in EC and ES with no statistical difference between the values between 0.3 mg/mL to 1 mg/mL. For all concentrations, the ES and EC values of the 50:50 protein-phenolic and oil to water ratio was considerably higher than that of the 75:25 ratio. Compared to PP alone, although the EC and ES of the emulsions showed a slight decrease when phenolics were initially added, the values of 0.2 mg/mL SCP+PP surpassed PP. Further increase of phenolics did lower EC and ES values, however there were no drastic differences between the concentrations. The absolute zeta potential of the mixtures marginally increased until concentrations of 0.2 and 0.3 mg/mL, of which similar values were measured. Further increase resulted in a decline in the values, however the differences between these values are negligible. A consistent observation was that the absolute zeta values of the emulsions with 50:50 oil ratio were higher than those of the 25:75. Higher absolute zeta potential indicates better stability in emulsions, in line with the abovementioned results, higher oil ratio provided improved stability. Protein solubility was found to increase with increasing concentrations of SCP. Generally in literature contradictory results have been presented. However, the increase observed could potentially be a result of the high amounts of (70-80%) of globulins present in pea proteins, whose solubilities have reported to increase over 80% with the addition of phenolics. In vitro digestion showed the protein solubility of the intestinal phase to be significantly higher than that of the gastric phase, with the emulsions at the gastric phase exhibiting the highest results. Total phenolics content was found to increase with increasing concentrations of phenolics as expected for all 3 groups: phenolics only solutions, phenolic-protein solutions and for their corresponding emulsions. The TPC values for all samples showed an increase throughout in vitro digestion, with the highest results being obtained in the intestinal phase. Increase of TPC during simulated digestion is correlated in literature. Antioxidant capacity was evaluated via the CUPRAC assay. The antioxidant capacities were found to increase throughout in vitro digestion, with the highest results observed in the intestinal phase, in correlation with the results obtained for TPC. Antioxidant capacities of each of the groups showed an increase with increasing phenolics concentrations within themselves. The results were significantly high for all 3 samples of the 1 mg/mL SCP containing groups, showing that the concentration of the phenolics had the most dominant effect on antioxidant capacity. The emulsions had higher values in the intestinal phase than their protein-phenolic counterparts. Overall it can be said that the mechanisms of protein-phenolic interactions can have both positive and negative effects on the functional properties of proteins and in vitro gastrointestinal digestibility. These can differ according to the type of protein and phenolics and their respective amounts, along with experiment conditions such as pH and temperature.
Benzer Tezler
- Extraction of dietary fiber from sour cherry (prunus cerasus l.) pomace and utilization in low-fat biscuit
Vişne (prunus cerasus l.) posasından besinsel lif ekstraksiyonu ve düşük yağlı bisküvi yapımında kullanımı
DUYGU BAŞKAYA SEZER
Doktora
İngilizce
2022
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET GÜLÜM ŞÜMNÜ
PROF. DR. SERPİL ŞAHİN
- Farklı diyet lifi türlerinin şeker ilavesiz yumuşak şekerlerin fizikokimyasal, tekstürel ve besinsel özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of different dietary fibre types on the physicochemical, textural and nutritional properties of no sugar added soft candies
DİLARA GEZİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA EBRU FIRATLIGİL
- Asitliğin azaltılması yolu ile tüketime hazır vişne suyu üretim olanağı
Production possibility of ready to drink sour cherry juiice by reducing acidity
GÜLEN YEŞİLÖREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gıda MühendisliğiAnkara ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AZİZ EKŞİ
- Biyokütle yarıkoku- kömür karışımlarının yanma davranımlarının incelenmesi
Investigation of the combustion behaviour of biomass char-coal blends
EDA YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL MERİÇBOYU
- Turunçgil gen kaynaklarının korunmasında tohum desikasyonu yöntemiyle kriyoprezervasyon olanaklarının araştırılması
Evaluation of the possibilities of cryopreservation by seed desiccation method in the conservation of citrus genetic resources
MELİKE CENGİZ