Mutant GTFA-R81 enzimleri ile üretilen özgün alfa-glukanların kek üretiminde fonksiyonel biyopolimer olarak kullanımı
Mutant GTFA-E81 enzimleri ile üretilen özgün alfa-glukanların kek üretiminde fonksiyonel biyopolimer olarak kullanımı
- Tez No: 967914
- Danışmanlar: PROF. DR. ENES DERTLİ, DOÇ. DR. HÜMEYRA İSPİRLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Bu tez çalışmasında, glukansükraz enzim mühendisliği yoluyla modifiye edilen mutant enzimler aracılığıyla elde edilen α-glukan yapıların, gıdalarda özellikle kek sistemlerinde fizikokimyasal, reolojik ve tekstürel özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Laktik asit bakterilerinin (LAB) starter kültür olarak kullanımına ilave olarak, ürettikleri ekzopolisakkaritlerin (EPS) fonksiyonel ve yapısal özellikleri giderek daha fazla önem kazanmakta; bu bileşenler gıda teknolojisi, tıp ve eczacılık gibi çeşitli disiplinlerde potansiyel katkı maddeleri olarak değerlendirilmektedir. Çalışmada, Lactobacillus reuteri E81 suşundan elde edilen GTFA glukansükraz enzimi referans alınarak, özgün bağ paternlerine sahip üç farklı α-glukan (GTFA-E81 (doğal alternan), R1083K mutantı ve L933I-L935F mutantı) üretilmiştir. Bu glukanlar, üç farklı konsantrasyonda (%2,5, %5, %7,5) kek formülasyonlarına ilave edilerek hem glukan varlığına hem de glukanın yapısal farklılıklarına bağlı olarak ortaya çıkan fiziksel ve kimyasal etkiler incelenmiştir. Kontrol grubu olarak glukan içermeyen kekler kullanılmıştır. Kek hamurlarının reolojik özellikleri, viskozite sabiti (K) ve akış indeksi (n) üzerinden değerlendirilmiş; nihai ürünlerin tekstürel özellikleri, özellikle kırıntı sertliği, elastikiyet ve nem tutma kapasitesi parametreleri dikkate alınarak analiz edilmiştir. Sonuçlar, glukanların kek sistemine ilavesiyle hamur viskozitesinde anlamlı artış meydana geldiğini ve pseudo-plastik akış davranışının belirginleştiğini göstermektedir. Özellikle GTFA-E81 glukanı ile hazırlanan kek hamurunda en yüksek viskozite sabiti (K: 51,27 Pa.sn) elde edilmiş; bu durum keklerin daha stabil yapıda olmasını ve pişirme sırasında daha az nem kaybı göstermesini sağlamıştır. Yapısal olarak farklı bağ oranlarına sahip glukanların kekin nihai tekstür özellikleri üzerinde belirleyici olduğu görülmüş, yüksek dallanma oranına sahip glukanların (ör. R1083K) keklerde kırıntı yumuşaklığını daha uzun süre koruduğu tespit edilmiştir. Ayrıca GTFA enzimlerinin alıcı reaksiyon kapasitesi değerlendirilerek, fonksiyonel oligosakkarit üretimi gerçekleştirilmiş ve bu yapıların potansiyel prebiyotik etkileri de tartışılmıştır. Elde edilen bulgular, yalnızca fiziksel yapı düzenleme değil, aynı zamanda sindirime dirençli, sağlık destekleyici bileşenlerin de elde edilmesine olanak sağladığını göstermektedir. Bu tez çalışması, mutasyona uğratılmış glukansükraz enzimleriyle hem özgün poli/oligosakkarit sentezinin hem de bu bileşenlerin uygulamalı gıda sistemlerinde fonksiyonel etkilerinin başarılı şekilde optimize edilebileceğini ortaya koymakta; gelecekte temiz etiketli, prebiyotik zengin fonksiyonel ürünlerin geliştirilmesi için bilimsel zemin oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the effects of α-glucan structures—produced through modified mutant glucansucrase enzymes via enzyme engineering—on the physicochemical, rheological, and textural properties of foods, particularly cake systems, were investigated. In addition to their traditional use as starter cultures, lactic acid bacteria (LAB) have gained increasing attention due to the functional and structural properties of their metabolic products, particularly exopolysaccharides (EPS), which are being evaluated as potential additives in various fields including food technology, medicine, and pharmacy. In this context, three distinct α-glucans (GTFA-E81 (natural alternan), R1083K mutant and L933I-L935F mutant) with unique linkage patterns were produced using the glucansucrase enzyme GTFA derived from Lactobacillus reuteri E81. These glucans were incorporated into cake formulations at three different concentrations (2.5%, 5%, and 7.5%) to evaluate the effects of both glucan presence and structural variations on the physical and chemical properties of the cakes. A glucan-free control group was also included. The rheological properties of the cake batters were assessed in terms of consistency index (K) and flow behavior index (n), while the final products were analyzed for textural attributes such as crumb firmness, elasticity, and moisture retention capacity. The results demonstrated that the inclusion of glucans significantly increased batter viscosity and enhanced pseudo-plastic flow behavior. In particular, the GTFA-E81 glucan yielded the highest consistency index (K = 51.27 Pa·s), contributing to more stable cake structures and reduced moisture loss during baking. Structural differences in glucan linkages were found to be critical in determining the final texture of the cakes. Highly branched glucans such as R1083K provided better retention of crumb softness over time. Additionally, the acceptor reaction capacity of GTFA enzymes was assessed for the synthesis of functional oligosaccharides, and the potential prebiotic effects of these structures were discussed. Findings indicated that these glucans serve not only as physical structure modifiers but also as health-supporting components due to their resistance to digestion. This thesis demonstrates that targeted mutation of glucansucrase enzymes enables the production of novel polysaccharides and oligosaccharides with desirable characteristics, and that their functional application in food systems can be successfully optimized. The study lays a scientific foundation for the development of next-generation clean-label, prebiotic-rich functional foods.
Benzer Tezler
- Lactobacillus reuteri E81'de kodlanan glukansükraz ve glukanotransferaz enzimlerinin biyokimyasal karakterizasyonu, bu enzimler ile özgün prebiyotikoligosakkaritlerin üretimi
Biochemical characterization of glucansucrase and glucanotransferase enzymes encoded in Lactobacillus reuteri E81, production of unique prebiotic oligosaccharides with these enzymes
HÜMEYRA İSPİRLİ
Doktora
Türkçe
2020
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. OSMAN SAĞDIÇ
DOÇ. DR. ENES DERTLİ
- Glukansükraz E81'de L933I-L935F mutasyonlarının üretilen glukan ve oligosakkaritlerin karakteristikleri üzerine etkisi
Effect of L933I-L935F mutations in glucansucrase E81 on the characteristics of produced glucans and oligosaccharides
HANDE GÖKCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENES DERTLİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜMEYRA İSPİRLİ
- Mutant proteinlere bağlı endoplazmik retikulum strese cevapta rol oynayan genlerin in vitro analizi
In vitro analysis of genes that involved in response to endoplasmic reticulum stress associated with mutant proteins
MUHAMMED ABDULVAHİD KALKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Genetikİstanbul ÜniversitesiGenetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURÇAK VURAL
DOÇ. DR. AYŞE EVRİM BAYRAK
- Proteazın üretimini arttırmak için kimyasal mutagenez (Etidyum bromid, EtBr) ve fiziksel mutagenez (UV) yoluyla bacillus subtilis E6-5'den mutant suş geliştirilmesi ve üretim ortamının optimizasyonu
Mutant strain improvement from bacillus subtilis E6-5 by physi̇cal mutagenesis (ultraviyole, UV) and chemical mutagenesis (Ethidium bromide, EtBr) for enhanced production of protease and optimization of growth medium
BÜŞRA ÖZALPAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyolojiBursa Uludağ ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELİF DEMİRKAN
- Mutant soya bitkilerinin tuzluluk stresine cevapları
Responses to salinity stress of mutant soybean plants
TÜRKAN HAZAL TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Biyolojiİstanbul Kültür ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİMEN ATAK