Polen Fermentasyonunun Fenolik Bileşiklerin Biyoyararlılığı Ve Profilleri Üzerindeki Etkisi

Abstract

Arı poleni içerdiği protein, yağ, vitamin ve polifenol içeriğine göre sahip olduğu besin ve biyoaktif değerleriyle iyi bilenen bir arı ürünüdür. Sahip olduğu besinsel özellikler ve sağlık etkileri sebebiyle geleneksel tıpta, alternatif diyetlerde ve ilave besinlerde uzun yıllardır kullanılmaktadır. Polen arıların büyüyüp gelişmelerini tamamlayabilmeleri ve salgı bezlerinin gelişmesi için gerekli olan başlıca protein kaynağıdır. Polen yokluğunda koloninin yavru üretip koloninin devamlılığının sağlanması mümkün değildir. Polen aynı zamanda insan metabolizması için çok değerli besin maddelerini içermektedir. Esas olarak yüksek derecede protein ve karbonhidrat kaynağı olmakla birlikte zengin vitamin ve mineral madde deposudur. Polen insan vücudu için gerekli olan aminoasitlerin de tamamını içermektedir. Polen yüksek besin değerine sahip olmasına rağmen, yapılan çalışmalar sonucu elde edilen veriler göstermiştir ki; polen insanın sindirim sistemine girdiğinde eksin (polenin dış kabuğu) tabakasından dolayı sindirimi yetersiz kalmaktadır. Polenin dış duvarı eksin olarak adlandırılır. Bu tabaka çok nadir olarak bulunan ve çok dayanıklı olan sporopollenin denilen bir yapıdan oluşmaktadır. İç tabaka ise selülozdan yapılmış olup tipik bitki hücre duvarının yapısındadır. Toplanan arı poleni, bal ve arı tükürüğü arılar tarafından arı ekmeği üretilmek üzere peteklerdeki hücrelerin içerisinde karıştılır ve laktik asit bakterilerinin yardımıyla laktik asit fermentasyonu gerçekleşerek arı poleni arı ekmeğine dönüştürülür. Arı poleni arı ekmeğine dönüştürüldüğünde insan sindirim sisteminde daha kolay sindirilebilir hale gelir bunun sebebi fermentasyonun etkisiyle polenin eksin tabakasında kısmen bir parçalanma olmasıdır. Ayrıca, arı ekmeği arı poleni ile karşılatırıldığında yeni besin madddelerinin polene eklenmesiyle daha zengin hale gelir. Yüksek laktik asit içeriği ve diğer metabolitler arı ekmeğini küflerin diğer mikroorganizmaların sebep olduğu bozunmalara karşı korur. Arı ekmeğinin içerdiği protein, yağ, mineral, vitamin, flavonoidler ve gerekli aminoasitler ile birlikte arılar ve insanlar için çok önemli bir besin kaynağı olduğu bilinmektedir. Arı ekmeğinin başlıca temel bileşenleri yaklaşık olarak %20 protein, %3 yağlar, %24-53 oranında k.hidratlardır. Bunlara ek olarak, arı ekmeği 25’in üzerinde demir, kalsiyum, fosfor, potasyum, bakır, çinko ve magnesyum gibi farklı makro ve mikro elementleri içerir. Arı ekmeği kansızlık, hepatit diyabet ve mide-bağırsak problemlerinde gibi sağlık sorunları tedavi etmek amacıyla kullanılmaktadır. Bununla birlikte, arı ekmeği antimikrobiyal, antioksidan ve antiradyasyon aktiviteye sahiptir. Biyoyararlılık, alınan besinin normal fizyolojik fonksiyonlarda kullanılmak ve depolanmak için erişilebilir durumdaki kısmıdır. Flavonoidlerin sindirim kanalından girişinden sonra emilim işlemi ince bağırsakta gerçekleşmektedir. Emilim derecesi pek çok faktörden etkilenmekte olup flavonoidlerin alt sınıflarında da farklılıklar göstermektedir ve polarite gibi kimyasal özellikler ile ilişkilidir. Ayrıca, alınan dozun ve alım şeklinin, beslenmenin, cinsiyet farklılıklarının, genetik özelliklerin, kolondaki mikrobiyal populasyonun ve tüketilen gıdada mevcut diğer bileşenlerin de emilim ve biyoyararlılığı etkilediği tespit edilmiştir. Bu çalışmada, eksin tabakasını parçalayarak polenin sindirimini arttırmak için Türkiye’nin 3 farklı ilinden (Afyon, İzmit, ve Sivas) toplanan polen örnekleri fermente edilmiştir. Polen fermentasyonuna başlamadan önce Türkiye’nin 5 faklı ilinden (Antalya, Afyon, Bursa, İzmit and Sivas) toplanan 6 adet farklı polen örneği üzerinde toplam fenolik içeriği, flavonoid içeriği ve toplam antioksidan kapasitesi deneyleri yapılmıştır. Yapılan deneylerin sonuçlarına göre fermentasyon proses için Afyon, İzmit ve Sivas yaz örnekleri seçilmiştir. Fermentasyon prosesi için maya kültürü olarak Lactococcus lactis subsp. Lactis ya da ticari arı ekmeği kullanılmıştır. Polenin arı ekmeğinde dönüşmesinde bir çok mikroorganizma görev alır. Bakteriler ve mayalar salgıladıkları enzimleri ile eksinin kısmi parçalanmasını sağlayarak arı ekmeğinin sindirimi kolaylaştırır ve biyoyararlılığını arttırır. Yapılan araştırmalar bal arısının midesinde, arı poleninde ve arı ekmeğinde birbirine benzer mikroorganizmaların etkin olduğunu göstermiştir. Yapılan çalışmalarda Lactobacillus, Bifidobacterium ve Pasteurelaceae bakteri türleri izole edilirken, maya olarak Candida spp. ve Torulopsis spp türleri izole edilmiştir. Bacilllus türleri esterases, lipases, proteases, aminopeptidases, phosphatases, ve glycosidases enzimlerini salgılarken, Candida Türleri proteases and phospholipases enzimlerini salgılayarak fermentasyona katkı sağlamaktadır. Ticari arı ekmeği, fermente edilmemiş ve fermente edilmiş arı poleni örnekleri için insan mide-bağırsak sisteminde (ağızda, midede ve ince bağırsakta) sindirim boyunca meydana gelen fizyolojik koşulları taklit etmek amacıyla laboratuvar ortamında mide-bağırsak sindirim modeli uygulanmıştır. Ticari arı ekmeği ile fermente edilmemiş ve fermente edilmiş arı poleni örneklerinin sindirilmemiş ve sindirilmiş örnekleri üzerinde toplam fenolik içeriği, toplam flavonoid içeriği and toplam antioksidan kapasitesi analizleri (DPPH, ABTS, CUPRAC ve FRAP yöntemlerine bağlı olarak) yapılmıştır. Gıdaların farklı antioksidan içeriklerinden dolayı, hücre içinde de birbirinden farklı tepkimeler oluşmaktadır. Bundan dolayı gıdaların toplam antioksidan kapasitesinin belirlenmesinde tek bir yöntem değil çok sayıda yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemlerle belirlenen kısaca, standart bir antioksidan maddeye göre gıdanın serbest radikali bağlama veya oksidasyonu durdurma gücüdür. Fermentasyon sonucundan elde edilen sonuçlara göre başarılı fermentasyon sadece Afyon örneğinde gözlenmiştir. Bunun sebebi Laktik asit bakterisinin yüksek aktivesinin etkisiyle pH değerinin 4.59’dan 3.87-3.82 değerlerine düşmesidir. Fermentasyon sonrasında fermente olmuş İzmit örneklerinin pH değerleri 4.09-4.14 ölçülürken, fermente olmuş Sivas örneklerinin pH değerleri 4.05-4.15 olarak ölçülmüştür. Fermente olmuş Afyon örneklerinin hiçbirinde maya üremesi gözlenmemiştir. Bunun sebebi mayaların en iyi 4-6 pH aralığında yüksek üreme kabiliyetine sahip olmalarıdır. Bununla birlikte fermente olmuş İzmit ve Sivas örneklerinde maya üremesi gözlenmiştir. Fermentasyonun etkisiyle fermente edilmiş Afyon polen örneklerinde Laksit asit bakterilerinin üremesinde 3 logluk artış gözlenirken, fermente edilmiş İzmit ve Sivas örneklerinde sırasıyla 0.5 ve 1 logluk artş gözlenmiştir. Ticari arı ekmeğinde laktik asit bakterisi, maya ve toplam aerobik mezofilik bakteri üremesi gözlenmemiştir. Fermentasyonun etkisiyle fermente edilmemiş örneklerin toplam fenolik içeriğinde ve toplam flavonoid içeriğinde düşüş gözlenmiştir. Alınan toplam fenolik içeriği sonuçlarına göre, fermente edilmiş Afyon örneklerinde (%29), İzmit örneklerinde (%20) ve Sivas örneklerinde (%50) düşüş gözlendi. Alınan toplam flavonoid içeriği sonuçlarına göre, fermente edilmiş Afyon örneklerinde (%32), İzmit örneklerinde (%42) ve Sivas örneklerinde (%48) düşüş gözlendi. Buna ek olarak, DPPH ve CUPRAC deneylerinden elde edilen sonuçlara göre fermente edilmiş polen örnekleri fermente edilmemiş polen örneklerine göre önemli derecede yüksek antioksidan aktivitesine sahiptir. DPPH methoduna göre alınan toplam antioksidan kapasitesi sonuçlarına göre, fermente edilmiş Afyon örneklerinde (%52), İzmit örneklerinde (%44) ve Sivas örneklerinde (%210) artış gözlenmiştir. CUPRAC yöntemine göre, fermente edilmiş Afyon örneklerinde (%38), İzmit örneklerinde (%58) ve Sivas örneklerinde (%26) artış gözlendi. Bununla birlikte, ABTS ve FRAP metodlarından alınan sonuçlara göre arı poleninin toplam antioksidan kapasitesi üzerinde fermentasyonun etkisi gözlemlenmemiştir. Alınan sindirim deneyleri sonuçlarına göre; bütün fermente edilmiş polen örneklerinde fermente edilmemiş polen örneklerine kıyasla bütün sindirim fazlarında daha yüksek toplam fenolik içeriği ve toplam flavonoid içeriği gözlenmiştir. Bütün fermente olmuş polen örneklerinde toplam fenolik içeriği ve toplam flavonoid içeriği değerleri kademeli olarak ağızdan ince bağırsağa doğru artmıştır. İnce bağırsak fazından alınan biyoyararlılık sonuçları fermente edilmiş polen örneklerinin fermente edilmemiş polen örneklerine kıyasla daha yüksek fenolik ve flavonoid bileşen biyoyararlılığına sahip olduğunu göstermiştir. Toplam antioksidan kapasitesi için alınan sindirim deneyleri sonuçlarına göre; bütün fermente edilmiş polen örneklerinde fermente edilmemiş polen örneklerine kıyasla bütün sindirim fazlarında daha yüksek antioksidan kapasitesi gözlenmiştir. Bütün fermente olmuş polen örneklerinde antioksidan kapasitesi değerlerinin kademeli olarak ağızdan ince bağırsağa doğru arttığı gözlenmiştir. Fermentasyon öncesinde ve sonrasında yapılan mikroskobik analiz sonuçlarına göre; fermentasyondan sonra her üç polen örneği(Afyon, İzmit ve Sivas) için de eksin tabakasında kısmi bir parçalanma olduğu gözlemlenmiştir. Eksinin kısmi parçalanması ile fermente olmuş polenin sindirimi kolaylaşmış ve insan vücudunda biyoyararlılığı artış göstermiştir. Sivas örneğinin eksin tabakası diğer örneklere kıyasla daha dikenli bir yapıya sahiptir, bu durum eksinin parçalanmasını zorlaştırmaktadır. Fermentasyon öncesinde yapılan toplam antioksidan kapasitesi ve toplam fenolik madde kapasitesi deneylerinde de Sivas yaz örneğinin en düşük değerlere sahip olmasının eksin tabakasının dikenli oluşunun etkisi büyüktür. Bu yüksek lisans tezinin birinci bölümünde giriş bilgileri; ikinci bölümünde literatür özeti; üçüncü bölümünde kullanılan malzeme ve yöntemler; dördüncü bölümünde çalışmadan elde edilen sonuçlar ve beşinci bölümde ise sonuç ve öneriler konularında bilgi verilecektir.

Bee-pollen is well-known by its nutritional and bioactive value in regard to protein, lipids, vitamins or polyphenols. In traditional medicine, alternative diets and supplementary nutrition, bee pollen has been used for many years due to its nutritional properties and health benefits. Reports indicate that pollen is insufficiently digested when entering the human digestive system due to its exine layer. However pollen has a high nutritional value. In this study, fermentation was done with pollen samples collected from local bee producers of three different cities (Afyon, Izmit, and Sivas) in Turkey to increase its digestibility by the degradation of exine layer. As starter culture Lactococcus lactis subsp. Lactis or commercial bee bread was used for the fermentation experiment. An in-vitro gastrointestinal digestion method was done for commercial bee bread, unfermented and fermented bee pollen samples. Total phenolic content, total flavonoid content and total antioxidant capacity analyses (based on the DPPH, ABTS, CUPRAC and FRAP methods) were performed on the unfermented and fermented, either or not digested pollen samples and commercial bee bread. Successful fermentation result was obtained only in Afyon bee pollen sample because of the high reduction of pH from 4.59 to 3.87-3.82 by the higher activity of LAB. It was seen that the total phenolic and total flavonoid content of unfermented samples decreased due to the fermentation. According to obtained total phenolic content results, decreasing was observed in Afyon fermented bee pollen samples (29%), İzmit fermented bee pollen samples (20%) and Sivas fermented bee pollen samples (50%) on average. In addition to this, according to obtained total flavonoid content results, decreasing was observed in Afyon fermented bee pollen samples (32%), İzmit fermented bee pollen samples (42%) and Sivas fermented bee pollen samples (48%) on average. In addition to this, fermented pollen samples had a significantly higher antioxidant activity compared to their unfermented sample according to the DPPH and CUPRAC methods. Moreover, according to obtained total antioxidant capacity results based on DPPH method, increasing was observed in Afyon fermented bee pollen samples (52%), İzmit fermented bee pollen samples (44%) and Sivas fermented bee pollen samples (210%) on average. In addition to this, According to obtained total antioxidant capacity results based on CUPRAC method, increasing was observed in Afyon fermented bee pollen samples (36%), İzmit fermented bee pollen samples (58%) and Sivas fermented bee pollen samples (26%) on average. Moreover, the effect of fermentation was not observed on the total antioxidant capacity of the bee pollen based on ABTS and FRAP methods. A higher total phenolic content, total flavonoid content and total antioxidant capacity were observed compared to unfermented bee pollen samples in all fermented bee pollen samples in all digestion phases according to digestion experiments results. Obtained bioaccessibility results from intestinal phase showed that fermented pollen samples had a higher phenolic and flavonoid compound bioaccessibility compared to their unfermented samples.