İzoelektrik çöktürme metodu ile elde edilen Phaseolus coccineus L. protein izolatının fizikokimyasal ve fonksiyonel özellikleri

Son zamanlarda, bilgiye kolay ulaşım nedeniyle tüketiciler yeme alışkanlıkları hakkında daha farkında ve bilinçlilerdir. Karbonhidratlar, yağlar ve proteinler dengeli bir diyet için oldukça önemlidir. Ancak protein sadece enerji vermekle kalmaz, ayrıca vücutta kas ve enzim yapımına da katkı sağlar. Eğer, insan beslenmesinde protein eksikliği belirirse bazı hastalıklar ortaya çıkabilir. Diğer yandan proteinler gıdalarda fonksiyonel ve fizikokimyasal özelliklerinden dolayı gıda teknolojisi için bir anahtar gibidir. Proteinler gıda matrisi içindeki çözücüler, iyonlar, polisakkaritler, yağlar ve diğer proteinlerle etkileşerek su, yağ tutma kapasitesi, viskozitesi köpüklenme ve köpüklenme stabilitesi, emülsüfikasyon, jelleşme gibi özellikleriyle son ürün kalitesinde rol almaktadır. Dünya nüfusu belirgin olarak artmaktadır ve gıda güvencesi zirai - gıda endüstrisinin en büyük endişelerinden biridir. Hayvansal kaynaklı proteinler pahalı ve daha çok enerji ile işçilik gerektirir. Kara bitkileri sürdürülebilir yaşam biçimi için insan beslenmesine enerji ve besin vermek üzere uzun süreden beri dâhil olmuştur. Ancak bitkisel proteinlerin, kullanım seviyesi; daha ucuz ve bol olmasına rağmen beklenenin altındadır. Baklagiller, nitelikli besinsel bileşimi nedeniyle hayvansal kaynaklı gıdalara alternatif oluşturmuş bu sebeple akademinin ilgisini önemli ölçüde kazanmıştır. Binlerce çeşit baklagiller arasından soya fasülyesi, bezelyeler, nohut, kuru bakla, mercimek ve börülce kapsamlı şekilde çalışılmıştır. Bu güne kadar Barbunya Fasülyesine(Phaseolus coccineus L) yönelik yeterince çalışmaya rastlanmamıştır. Protein izolatlarının, yeni ve sürdürülebilir yöntemlerle fonksiyonel, fizokokimyasal ve diğer özelliklerini iyileştirmek önem kazanmaktadır. Yüksek basınçla homojenizasyon veya mikroakışkanlaştırma innovatif yöntemler arasında yer alan çevre dostu uygulamadır. Mikroakışkanlaştırma yönteminin protein izolatlarının bazı fonksiyonel özelliklerini geliştirdiği raporlanmıştır. Bu çalışmanın amacı barbunya fasülyesinden (Phaseolus coccineus L.) izoelektrik çöktürme ile protein izole etmek ve elde edilen izolatları mikroakışkanlaştırma (yüksek basınçlı homojenizasyon) tekniğine tabi tutarak, izolektrik çöktürme ile elde edilen izolatın ve mikroakışkanlaştırılan örneklerin bazı fonksiyonel ve fizikokimyasal özelliklerini belirlemektir. İlk olarak, yöresel pazardan satın alınan ve Çanakkale bölgesinde yetişen Barbunya Fasulyesinin (Phaseolus coccineus L.) kimyasal kompozisyonu belirlenmiştir. Izoelektrik çöktürme metodu ile elde edilen Barbunya Fasulyesi (Phaseolus coccineus L.) izolatı dondurularak kurutulmuştur. Barbunya Fasulyesi (Phaseolus coccineus L.) unu ve elde edilen izolatın aletsel renk ölçümleri yapılmıştır. İzolatın protein miktarı belirlenmiştir. İzolatın yağ, su tutma kapasitesi, emülsüyon ve köpüklenme özellikleri test edilmiştir. Kompozisyon analizi neticesinde, Çanakkale bölgesinde yetişen Barbunya fasulyesi (Phaseolus coccineus L) kuru ağırlık üzerinden %4,8 kül, %2,86 nem, %27,01 protein ve %63,73 karbonhidrat içerdiği tespit edilmiştir. İzoelektik çöktürme yöntemi ile elde edilen Phaseolus coccineus L. protein izolatı (PCLPI) için protein değeri, %2,37'lik standart sapma ile %83,53 olarak hesaplanmıştır. Aletsel renk değeri ölçümleri, Barbunya fasulyesi (Phaseolus coccineus L.) unu ve izolatı için yapılmıştır. Barbunya fasulyesi unu için L* değeri izolata göre yüksektir, değerler ise sırası ile 89,763 ve 81,751 olarak ölçülmüştür. Diğer yandan, izolatın kırmızılık ve sarılık değeri undan fazla olarak belirlenmiş, değerler takiben izolatta a* değeri 0,253 ve b* değeri 10,783 iken unda a* değeri 0,173 ve b* değeri ise 6,907 olarak tespit edilmiştir. Dondurularak kurutulmuş Barbunya fasulyesi protein izolatı (PCPLI) için su tutma kapasitesi, kuru ağırlık üzerinden 2,63 g su/g protein olarak ölçülmüştür. Yağ tutma kapasitesi ise kuru ağırlık üzerinden 3,95 g yağ/g protein olarak belirlenmiştir. Barbunya fasulyesi (Phaseolus coccineus L) protein izolatının köpüklenme kapasitesi ve stabilitesi sırasıyla %247,000 ve %132,000 olarak ölçülmüştür. Barbunya fasulyesi (Phaseolus coccineus L) izolatının emülsiyon aktivitesi %50,957 kararlılığı ise, %100 olarak tespit edilmiştir. Yüksek basınçlı homojenizasyon uygulaması 20-Psi (İnç karede pound) 4 veya 6 çevrim ve 40- Psi (İnç karede pound) 4 veya 6 çevrim; basınç ve döngülerinde yapılmıştır. Yüksek basınç homojenizasyonun proteinler üzerindeki etkilerini incelemek için bazı fonksiyonel özellikler, bulanıklık, parçacık boyutu, ζ- (zeta) potansyeli, mikro ve ikincil yapıları araştırılmıştır. Yüksek basınçla homojenize edilen örneklerin köpüklenme kapasitesi ve stabilitesi kontrol numunesinde en düşük olarak tespit edilmiş ve değerler sırayla; %235,000 ve %88,100 olarak saptanmıştır. En yüksek değer 40 Psi- 6 Cycle uygulamasına ait olup köpüklenme kapasitesi %612,000, köpüklenme stabilitesi %82,500 olup, 40 Psi- 6 Cycle uygulamasına aittir. Emülsiyon aktiviteleri %55,06 ve %52,8 aralığındadır. Emülsiyon kararlılığı tüm örnekler için %100 olarak belirlenmiştir. Ancak, yüksek basınç homojenizasyon uygulamasının emülsiyon aktivitesi ve stabilitesi üzerinde etkisi tespit edilememiştir. Mikroakışkanlaştırılan örneklerin zeta (ζ) - potansiyeli, parçacık boyutu ve bulanıklık analizleri pH 2'den pH 10'a kadar ölçümlenmiştir. En düşük net yük, izoelektrik noktayı kapsayan pH 4'te ölçülmüştür, bu değer 0,924 mV olup 40 Psi- 6 Cycle uygulamasına aittir. En yüksek net yük ise -13,22 ve -14,25 mV ve pH 10'da olup kontrol ile diğer numunler arasında istatiksel farklılık gözlemlenmemiştir Bu çalışmada, en düşük bulanıklık değeri 0,138 nm au olarak 40 Psi-6 Cycle ait olup pH 10'da gözlemlenmiştir. En yüksek bulanıklık değeri ise 2,639 ve 2,853 nm au olup pH 5'tedir ve bu pH'da tüm numuneler istatiksel farlılık yoktur. Parçacık boyutu analizlendiğinde nötr pH ve sonrasında yüksek basınçlı homojenizasyon uygulamasının parçacık boyutunu istatiksel olarak indirgediği tespit edilmiştir. Ancak izoelektrik noktaya yakın pH değerlerinde, yüksek basınçlı homojenizasyon uygulamasının parçacıklar üzerinde kümelenme potansiyeline sebep olduğu ve parçacık boyutunda artış olduğu saptanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, en büyük çap 7920,700 nm olup, pH 4'te 40 Psi- 4 Cycle uygulamasına aittir. En düşük ortalama çap ise 40 Psi- 6 Cycle uygulaması için ve 61,138 nm olup, fakat pH 8 değerindedir. Yüksek basınçlı homojenizasyona tabi tutulan örnekler ve kontrol numunesinin mikroyapıları incelendiğinde, yüksek basınçlı homojenizasyon uygulamasının partikülleri daha küçük parçalara ayırdığı ve partiküllerin homojen dağılım gösterdiği gözlemlenmiştir. Proteinlerin ikincil yapıları, fourier dönüşümlü kizilötesi (FT-IR) spektroskopisi kullanılarak incelenmiştir. FT-IR görüntüsü Barbunya fasülyesi protein izolatı (PCPLI) için absorpsiyon bandını 1635,47 cm-1'de vermiş, bu değerin amid I bölgesinde ve β-sheet yapısında olup, enerjinin %80'i peptid bağlarındaki C=O esneklik titreşimlerindedir. Yüksek basınçla homojenizasyon işlemi Barbunya fasulyesi izolatının ikincil yapılarında değişime sebep olmamıştır. Sonuç olarak, yüksek basınçlı homojenizsayon uygulaması köpüklenme özelliklerini geliştirmiş, nötr pH ve sonrasında; partikül boyutunu ve bulanıklık değerini indirgemiş, zeta potansyelini artırmıştır. Ancak, yüksek basınçla homojenizasyon uygulamasının, farklı basınç ve çevrimlerde proteinlerin fizikokimyasal ve fonksiyonel özellikleri üzerindeki etkisi araştırılması önerilmektedir.