Bir bitkisel gıda atığı olarak vişne çekirdeğinden elde edilen proteinlerin fizikokimyasal ve fonksiyonel özelliklerinin belirlenmesi

Vişne meyvesi yüksek oranda antioksidan madde bulundurması sebebiyle fonksiyonel gıdalar arasında önemli bir yer tutmaktadır. C, B1, B2, B3, ve B6 vitaminleri gibi suda çözünen vitaminler yönünden zengindir. Bunun yanı sıra, gallotanin, melatonin ve diğer düşük moleküler ağırlıklı fenolik maddeler de vişnenin suda çözünen antioksidan aktivitesinin yüksek olmasına yol açar. Vişne meyvesinde bulunan antosiyaninlerin, hidroksisinamikasitlerin, izoramnetin rutinosit ve kuersetin gibi flovanoidlerin hareket modlarına ve hedef bölgelere bağlı olarak çeşitli fitoterapik aktiviteler gösterdikleri rapor edilmiştir. Vişnede bulunan fenolikler hakkında çeşitli kaynaklar farklı bilgiler vermektedir. Bunun sebebi vişne türleri arasındaki farklılık, antioksidanlar arasında sinerjik etkiye yol açan fitokimyasal etkileşimler, meyveye uygulanan proses koşullarının farklılığı olabilmektedir. Genel itibariyle vişnede antosiyanin türü olarak siyanidin 3-glikozit, siyanidin 3- rutinozit, siyanidin 3- glikozil rutinozit; flavonoid olarak kuersetin 3- glikozit, kuersetin 3- rutinozit; ayrıca kateşin ve epikateşin bulunmaktadır. Vişne meyvesinin fonsiyonel özellikleri arasında antioksidan, antienflamatuar, antikarsinojen, antidiabetik, antinörodejeneratif aktiviteler ve dolaylı yoldan ortaya çıkan sinerjik etkileşimler sayılabilir. Vişnenin kütlece % 65.9‟nu etli yenebilir kısım, %15.3‟ni posa, %6.8‟ni çekirdek oluşturmaktadır. 100 g çekirdeği alınmış vişnede 86.1 g su, 12.2 g karbonhidrat (1.6g diyet lifi), 1g protein, 0.3 g yağ, ve 0.3 g kül bulunur. Vişne çekirdeğinin ise kütlece %76.5‟ini sert kabuk, %23.5‟ini yenebilir çekirdek içi oluşturur. Türkiye vişne üretiminde Polonya, Rusya,ve Ukrayna ile birlikte dünyadaki ilk dört ülkeden biridir. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Tarım Ġstatistikleri Servisi‟nin belirttiğine göre dünya çapında her yıl üretilen yaklaşık 1.4 milyon ton vişne meyvesinin %99‟u reçel, meyve suyu ve konserve gibi bir proses ürününe dönüştürülmektedir. Türkiye‟de ise yıllık üretilen vişnenin %40‟ı tüketici tercihlerinden dolayı meyve suyu olarak işlenmektedir. Tüm bu prosesler sırasında, sert çekirdek kabuğunun yenilebilir olmaması ve mevzuatta çekirdeğe izin verilmemesi sebebiyle vişne çekirdeğinin kabuğundan mekanik yollarla ayrılması gerekmektedir. Üretim miktarı ve proses koşulları göz önünde bulundurulduğunda her yıl azımsanmayacak miktarda vişne çekirdeği atığının ortaya çıktığı ve bu durumun atık yönetimi açısından ciddi sorunlar oluşturduğu görülmektedir. Yakın zamanda vişne çekirdeğinin gıda haricindeki alanlarda değerlendirilmesiyle ilgili çeşitli araştırmalar yapılmıştır. Bunların arasında hayvan yemi üretimi, biyoyakıt üretimi, endüstriyel atıksu arıtımında kullanılmak üzere aktif karbon üretimi sayılabilir. Ancak, bu çalışmaların besleyici yönü bulunmayan sert çekirdek kabukları gibi yan ürünlerle değerlendirilmesi daha isabetli olacaktır. Zira vişne xxiv suyunda proses etkisini araştıran çalışmalar vişne çekirdeğinin içinin besin ögesi potansiyelini ortaya çıkarmıştır. Bunun yanısıra bazı araştırmacılar tarafından vişne çekirdeği toksik olmayan makul fiyatlı bitkisel gıda maddesi olarak tanımlanmıştır. 100g kabuklu vişne çekirdeği 76.5g sert kabuk ve 23.5g yenebilir çekirdek içi ihtiva eder. Vişne çekirdeğinin kimyasal kompozisyonu yapılan araştırmalarda kütlece %46.6 toplam karbonhidrat, %29.3 protein, %17 toplam yağ, %3.9 nem, ve %3.1 kül olarak tesbit edilmiştir. Diyet lifinin % 30.25 olarak bulunması ve şeker oranının %2.91 gibi düşük bir seviyede olması dikkat çekmiştir. Böylece, kabuksuz vişne çekirdeğinin atık olarak değerlendirilebileceği ve kendisinden zengin protein, yağ ve diyet lifi bileşenleri yönünden faydalanılabileceği anlaşılmıştır. Vişne meyvesi gibi vişne çekirdeği de sayısız fonksiyonel özelliğe sahiptir. Bunların bir kısmıyla ilgili araştırmalar hala sürmektedir. Pek çok fonksiyonel özellik arasında dermoprotektif, kardioprotektif, antienflamatuar, antidiabetik, antioksidan, ve tedavi edici etkileri gıda ve ilaç sektörü nazarında önemli atfedilir. Bitkisel proteinler insan beslenmesinde, bilhassa gelişmekte olan ülkelerde ortalama protein alımının zaruri olan miktarın altına düşmesiyle, oldukça önemli yer tutmaktadır. Gıda proteinlerinin dünya nüfusunun ihtiyacını karşılacayacak düzeyde yeterli miktarda bulunmaması, yeni protein kaynağı olarak fonksiyonel gıda bileşeni ve ek besin halinde kullanılmak üzere, bitki kaynaklı proteinlere olan yönelimi artırmıştır. Proteinler içerdikleri besin ögelerinin yanı sıra eklendikleri gıdaya kazandırdıkları yararlı özelliklerle fonksiyonel gıda olarak kullanılma potansiyeline sahiptirler. Bir gıda yan ürününü protein kaynağı olarak değerlendirebilmek için dengeli esansiyel aminoasitler nazarında yüksek miktarda ve değerde (kalitede) protein içermesi; ayrıca alerjen ve toksik maddeler bulundurmaması, bulundurduğu takdirde etkili bir ön işlemle bu alerjen ya da toksik maddelerden arındırılmış olması gerekmektedir. Ġçerdiği protein miktarıyla ilişkili olarak, un, konsantre ya da izolat gibi farklı türde protein ürünleri, fonksiyonel özelliklerini geliştirmek maksadıyla gıda maddelerine katılabilmektedir. Vişne çekirdeği proteini toksik olmayan, bunun yanında glutamik asit, arginin, aspartik asit, ve serin gibi şartlı esansiyel aminoasitler yönünden zengin olan bir bitkisel gıda proteinidir. Pek çok tahılın mahrum olduğu esansiyel aminoasit: lisin ve fenil alanin gibi esansiyel aminoasitleri de hatrı sayılır miktarda bulundurur. Vişne çekirdeğinin aminoasit kompozisyonu bir çalışmada kütlece şöyle tesbit edilmiştir: % 27. 96 Glutamik asit, % 9.30 arginin, %8.25 prolin, %7.55 aspartik asit, %7.05 fenil alanin, % 6.52 glisin, %5.28 lisin, %4.57 alanin, ve %4.4.9 serin. Vişne çekirdeği ununun protein bileşeni dolayısıyla ortaya koyduğu fonksiyonel özellikleri inceleyen çalışmalar mevcut olmakla beraber, araştırdığımız kadarıyla, salt protein bileşeni (29.3%) ve özellikleri daha önce incelenmemiştir. Vişne çekirdeği proteinlerini analizlemek ve bir bitkisel gıda atığı olarak değerlendirilmesine katkı sağlamak faydalı olacaktır. Dolayısıyla, bu çalışmada vişne çekirdeği proteinini optimum koşullarda ekstrakt ettikten sonra fizyokimyasal ve fonksiyonel özelliklerini belirlemek ve değerlendirmek amaçlanmıştır. Sıvı azotla öğütülmüş vişne çekirdeği unlarının yağları ekstraksiyon öncesi toplu olarak ayrılmıştır. Suda çözündürülmüş yağsız vişne çekirdeği ununun ısıl özelliklerine diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) cihazı ile bakılmış; vişne çekirdeği ununun protein denaturasyonu sıcaklığı endotermik pik olarak 80.750C‟ de gözlemlenmiştir. Yağsız vişne çekirdeği ununun kapsamlı yüzey yükü suyla xxv hazırlanan kütlece % 0.01‟lik çözeltiden pH 2-11 arasında alınan elektroforetik hareketlilik (UE) ölçümü ile hesaplanmıştır. Zeta potansiyelinin sıfır olduğu nokta olan izoelektrik çökme noktası, % 0.01‟lik çözeltiden pH 2-11 arasında anlık zeta potansiyeli ölçümü yapılarak, pH 4.2 „de bulunmuştur. Daha sonra Tepki Yüzeyi Metodolojisi (RSM)‟nin Box-Benkhen deneme deseni aracılığıyla belirlenen pH, katı madde /çözelti oranı, ekstraksiyon süresi gibi parametrelerle izoelektrik çökelme yöntemi kullanılarak vişne çekirdeği proteini ekstrakt edilmiştir. Deneylerin ilk setinde RSM „de vişne çekirdeğinden protein ekstraksiyonu için en yüksek verimi veren kombinasyonu bulmak maksadıyla üç seviyede üç degişkenin etkisi incelenmiştir. Bunlar: X1 (pH, 8 to 11), X2 (katı madde/ çözelti oranı, 1:30 to 1:10 g:100 mL), X3 (ekstraksiyon süresi, 1-3s) dir. Toplam 17 deneme deseni (12 faktoriyel nokta ve 5 merkezi nokta) üç faktörlü deney için kullanılmıştır. Merkezi noktadaki tekrarlar muhtemel saf hatayı tahmin etmek için uygulanmıştır. Ayrıca, protein verimi bağımsız değişken kombinasyonlarına tepki değişkeni olarak seçilmiştir. En yüksek protein verimi (% 79.64), X1 (pH) : 9.5, X2 (katı madde/ çözelti oranı): 1/ 30 g/mL, ve X3 (süre):3s olduğu deney koşullarında elde edilmiştir. Ekstraksiyonlardan elde edilen datalar ANOVA azalan kübik modelince RSM‟e uygun bulunmuştur (p<0.05). RSM modeli Design-Expert® 8.0.5 programı tarafından deneme koşul setlerinin optimum verimini belirlemek için kullanılmıştır. Ġkinci aşamada yazılım programından elde edilen optimum koşullarda doğrulama deneyi gerçekleştirilmiştir. Optimum koşullarda elde edilen deneysel veri %95 güven aralığı içinde olduğu için tahmini verim değeri (%62.28) ile deneysel verim değeri (%63.76) birbiriyle tutarlı bulunmuştur. Doğrulanma işleminin ardından yeniden optimum koşullarda ekstrakte edilen protein izolatları çeşitli fizyokimyasal ve fonksiyonel özelliklerini belirlemek üzere incelenmiştir. In vitro protein sindirilmesi ve çözünürlüğün yanısıra su ve yağ tutma kapasitesi ve stabilitesi, emülsifikasyon ve köpük oluşturma kapasitesi ve stabilitesi gibi fonksiyonel özellikler de incelenmiştir. Vişne çekirdeğine duyusal analiz yapılmamış olmakla birlikte Hunter parametrelerinden elde edilen sarımtırak rengi ve kekremsi tadı dolayısıyla kayısı çekirdeğine oldukça benzediği gözlemlenmiştir. Vişne çekirdeği protein izolatı, gıda sektöründe yaygın olarak kullanılan soya proteini başta olmak üzere diğer bitkisel kaynaklı atık proteinlerinlerine (kayısı çekirdeği, domates posası ve çekirdeği, karpuz çekirdeği, nar posası ve çekirdeği gibi) benzer fonksiyonel özelliklere sahiptir. Vişne çekirdeği protein izolatı, bilhassa düşük asgari jelleşme konsantrasyonu, yüksek köpük oluşturma potansiyeli, ve yüksek yağ tutma kapasitesiyle (sırasıyla 6.0g/100g protein, 375%, ve 3.56g/g protein), soya proteininden üstün bulunmuştur. Diğer yandan soya proteinine kıyasla suda daha iyi çözünen ve in vitro sindirilebilirliği yüksek (95.72%) bir bitkisel proteindir. Bu veriler ışığında, gıda sektöründe ürünün duyusal özelliklerini değiştirmeyecek küçük miktarlarda fırıncılık ve süt ürünleri sahasında, dondurma ve puding, şekerleme ve bisküvi gibi ürünlerde tekstür artırıcı ve fonksiyonel zenginleştirici olarak kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.