Susam küspesinden ultrason ve enzim destekli protein ekstraksiyonu

Abstract

Son yıllarda hayvansal gıda ağırlıklı beslenmenin sürdürülebilirlik açısından çeşitli olumsuz yönlerinden dolayı bitkisel protein üretimi önem kazanmıştır. Gıda endüstrisinde bu amaçla çeşitli hammaddeler kullanılabilmekte ve proses atıklarından bitkisel protein elde edilmesinin sürdürülebilir gıda üretimi hedefleri için oldukça uygun olduğu bilinmektedir. İyi bir bitkisel protein kaynağı olan yağlı tohumlar, bu amaçla kullanılan oldukça önemli ürünlerdir. Susam (Sesamum indicum L.), dünyadaki en önemli yağ bitkilerinden biridir. %50-60 yağ ve %25 protein içerir. Yüksek besin değeri, lezzeti, geniş kullanım alanı ve ekonomik değeri nedeniyle dünyada susam üretimi artarak devam etmektedir. Susamdan yağın uzaklaştırılması sonucunda kalan küspe, ham protein oranı açısından oldukça yüksek değerlere sahiptir. Yağ endüstrisinde atık olarak elde edilen susam küspesi, yaklaşık %40 oranında protein içermektedir. Günümüzde daha çok hayvan yemi olarak kullanılan susam küspesi, gıda katkı maddesi olarak da kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında soğuk sıkım olarak elde edilen susam küspesi kullanılmıştır. Küspeler çalışma süresi boyunca +4 oC'de muhafaza edilmiştir. Susam küspesinin dezavantajı düşük protein çözünürlüğüdür, bu amaçla enzimlerin ve ön işlemlerin, protein verimini artıracağı ve proteinlerin fonksiyonel özelliklerinin iyileştirilebileceği belirlenmiştir. Enzim ve ultrason destekli protein ekstraksiyonu, çevre dostu olması ve geleneksel yönteme göre daha yüksek verim sağlaması nedeniyle son zamanlarda tercih edilmekte ve çalışmalara konu olmaktadır. Bu yöntemleri birleştirmenin daha yüksek verim sağladığı düşünülmektedir. Susam küspesinde bulunan protein ve fenolik maddeler üzerine ultrason ve enzimatik yöntemlerin farklı dizilimlerle kombinasyonu dahil herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Protein, önce alkalin ekstraksiyonu ile elde edilmiştir. Toplam protein değeri Kjeldahl yöntemiyle belirlenip, %23,3±0,48 g protein; toplam fenolik içeriği Folin-Ciocalteu yöntemiyle 0,43±0,15 mg/ml olarak bulunmuştur. Çözünebilir protein miktarı Bradford yöntemi ile belirlenip ve %62,18 bulunmuştur. Enzim ve ultrason uygulamaları için geniş literatür taraması yapılmış, olabilecek optimum koşullar belirlenmiştir. Enzim kullanılarak yapılan ekstraksiyonda farklı enzim miktarları denenmiştir. 0,01 ml/g, 0,05 ml/g, 0,1 ml/g Alkalaz enzimi 30, 75 ve 120 dakika olarak uygulanmıştır. Enzim ekstraksiyonunda %29,0±0,39 g ile en iyi sonuç 0,05 ml/g enzim örneğinden 30 dakika işleme süresiyle elde edilmiştir. Yine aynı koşullarda enzim ile yapılan analizlerde çözünebilir protein %6,09±1,1, fenolik madde içeriği 2,30±0,3 mg/ml bulunmuştur. Ultrason destekli protein ekstraksiyonu, ultrason kullanılarak 50, 70, 90 ve 110 dakika süreyle gerçekleştirilmiştir. Ultrason wolt gücü ve uygulama sıcaklığı sabit tutulmuştur. En iyi sonuçlar 70 dakikalık ultrason uygulamasında görülmüştür. 70 dakika ultrason uygulaması sonucunda %68,21±7,19 çözünebilir protein; %0,36± 0,03 mg/ml fenolik madde ve %37,5± 0,17 g toplam protein sonuçları elde edilmiştir. Belirlenen optimum koşullar sırasıyla önce enzim, sonra ultrason ve önce ultrason, sonra enzim olarak uygulanmış ve önce ultrason uygulanan numunelerden daha yüksek protein verimi elde edilmiştir. Önce enzim uygulamasında toplam protein %43,6±0,29 g bulunurken önce ultrason uygulamasında toplam protein %48,6±0,9 g bulunmuştur. Kombine uygulamada çözünebilir protein %10,648±4,01; toplam fenolik madde ise 0,43±0,36 mg/ml bulunmuştur. Ardından elde edilen susam küspesi, protein izolatına yapılan kalite analizlerinde, çözünebilir protein oranı %1,059 olarak pH 10 iken bulunmuştur. Su tutma kapasitesi 1,765 g/g protein; yağ tutma kapasitesi 3,56 ml/g protein; emülsiyon aktivitesi 44 m2 /g; emülsiyon stabilitesi 31,6 dakika ve antioksidan aktivitesi 0,183 μmol/g olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar da uygulanan ön işlemlerin protein izolatının kalitesini düşürmediğini göstermiştir.