Bitkisel protein üretimi ve ekstraksiyon koşullarının optimizasyonu

Abstract

Günümüzde artan nüfusla birlikte mevcut protein kaynakları azalmakta ve yeni alternatif protein kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bitkisel protein kaynaklarının ucuz ve kolay ulaşılabilir olması, vegan ve vejetaryen gibi özel tüketici gruplarına hitap etmesi ve besleyici içeriklerinin yüksek olmasından dolayı, bu tip ürünler iyi bir alternatif protein kaynağı olarak değerlendirilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, `Büyük ebegümeci` (Malva sylvestris) yapraklarından alternatif bitkisel protein tozu üretilmiştir. Ebegümeci yapraklarının kuru madde içeriği %18,58±0,11, Dumas ve Kjeldahl yöntemleriyle belirlenen kuru madde bazında protein içeriği ise sırasıyla %40,01±0,23 ve %37,93±0,31'dir. Ebegümeci yapraklarının amino asit bileşimi incelendiğinde önemli oranlarda aspartik asit (%13,9), glutamik asit (11,9) ve lösin (9,6) içerdiği belirlenmiştir. Ebegümeci yapraklarından yüksek verimde protein eldesi için en uygun yöntemin belirlenmesi amacıyla izoelektrik çöktürme, amonyum sülfat çöktürme ve izoelektrik/amonunyum sülfat çöktürme yöntemleri uygulanması sonucunda protein verimleri sırasıyla %14,04±0,42, %17,30±0,87 ve %26,53±0,81 bulunmuştur. En yüksek protein verimine izoelektrik/amonyum sülfat çöktürme yöntemi ile ulaşıldığı belirlendikten sonra ekstraksiyon parametrelerinden pH değeri 8,5 ve katı:çözgen oranı 1:20'de sabit tutularak farklı ekstraksiyon sıcaklığı (60,70 ve 80 °C) ve sürenin (60 ve 120 dk.) protein verimine etkisi belirlenmiştir. Örnekler %8 konsantrasyonda enzim ile 45 °C'de 30 dk. bekletilerek hücrelerin enzimatik olarak parçalanması için ön işleme tabi tutulduktan sonra belirlenen koşullarda (80 °C ve 60 dk.) ekstrakte edilmiştir. Bu durumda, ebegümeci yaprağında bulunan proteinin %47,33±2,12'si elde edilmiştir. Ekstraklar liyoflizatörde (-48 °C, 9 sa) kurutularak protein tozları üretilmiştir. Protein tozlarının toplam kuru madde içeriği %86,30±0,01, toplam kül içeriği ise kuru maddede %7,75±1,32 olarak bulunmuştur. Kuru madde bazında protein miktarı %81,74±1,74 olarak bulunmuştur. Protein tozu elzem amino asitlerden treonini (%8,3), elzem olmayan amino asitlerden ise serin (%16,2) ve aspartik asidi (%15,4) önemli oranlarda içermektedir.Protein tozlarının kalite özelliklerini belirlemek amacıyla yapılan analizler sonucu yığın yoğunluğu 175,96±2,97 kg/m3, sıkıştırılmış yığın yoğunluğu 253,14±3,61 kg/m3 olarak belirlenmiştir. Protein tozları hesaplanan Carr endeksi (%43,88±2,08) değerine göre iyi bir akabilirlik özelliği göstermediği saptanmıştır. Protein tozlarının L*, a* ve b* değerleri sırasıyla 66,82± 0,01, 0,41±0,01 ve 15,22±0,04 bulunmuştur. Partikül yoğunluğu, ıslanabilirlik ve dağılabilirlik değerleri sırasıyla 302,28± 5,22 kg/m3, 54,67±4,11 sn ve %66,76± 2,30 olarak saptanmıştır. Protein tozlarının pH 6,5, 7,5 ve 8,5 değerlerinde tamamen çözündüğü bulgulanmıştır.Anahtar sözcükler: Bitkisel protein, ebegümeci, protein tozu

Today, with increasing populations, existing protein sources decrease over time, thus alternative protein sources are needed. Plant protein resources are considered as great alternative protein resources due to their rich nutritional content, cheapness, easy to access and address specific consumer groups such as vegan and vegetarian. In this thesis study, alternative plant protein powder is produced from Malva sylvestris (big mallow) leaves. The dry matter content of the mallow leaves was 18,58 ± 0.11% and the protein content based on the dry matter determined by Dumas and Kjeldahl methods was found as 40,01±0,23% and 37,93±0,31%, respectively. When the amino acid composition of the mallow leaves is examined, it has been determined that it contains significantly aspartic acid (13,9%), glutamic acid (11,9%) and leucine (9,6%). In order to determine the most suitable method for produce protein in high yield from mallow leaves, isoelectric precipitation, ammonium sulphate precipitation and isoelectric/ammonium sulphate precipitation methods were tried and protein yields found as 14,04 ± 0,42%, 17,30±0,87% and 26,53±0,81%, respectively. After the determination of the highest protein yield was reached by isoelectric / ammonium sulfate precipitation method, the pH value and solid:solvent ratio of the extraction parameters were kept constant as 8.5 and the 1:20, respectively and, the effect of different extraction temperature (60,70 and 80°C) and time (60 and 120 min.) on protein yield were determined. Samples were incubated for 30 min at 45 ° C with 8% concentration of enzyme as pretreated for enzymatic degradation of the cells, then were extracted under determined conditions (80°C, 60 min.). In this case, 47.33 ± 2.12% protein were obtained from mallow leaf protein. The extracts were dried in the lyophilized medium (-48 °C, 9 h) to produce protein powders. The total dry matter content of the protein powders was %86,30± 0,01 and the total ash content was found as 7,75 ± 1,32% in the dry matter. The amount of protein on dry matter basis was found 81.74 ± 1.74%. Protein concentrate powder contains threonine (8.3%) from essential amino acids, and cool (16.2%) and aspartic acid (15.4%) from non-essential amino acids.In order to determine the quality characteristics of protein powders, bulk density was determined as 175,96 ± 2,97 kg/m3 and compressed bulk density was 253,14 ± 3,61 kg/m3. It was determined that the protein powders did not show a good flowability according to the calculated Carr index (43.88 ± 2.08%). L *, a * and b * values of protein concentrates were found as 66,82 ± 0,01, 0,41 ± 0,01 and 15,22 ± 0,04, respectively. The particle density, wettability and dispersibility values were 302,28 ± 5,22 kg/m3, 54,67 ± 4,11 sec and 66,76 ± 2,30% respectively. Protein concentrates were found to dissolve completely at pH 6.5, 7.5 and 8.5.