Soğuk preslenmiş çörek otu posalarından protein hidrolizatlarının üretilmesi ve hidrolizatların biyoaktif özelliklerinin değerlendirilmesi

Abstract

Çörek otu (Nigella sativa L.), birçok kültürde geleneksel halk tıbbında özellikleyağının ve içindeki çözünür bileşenlerin biyoaktif özelliklerinden dolayı kullanıldığıbir tohumdur. Bu çalışmanın amacı, gıda sanayi yan ürünü olan soğuk preslenmişçörek otu (Nigella sativa) posalarından protein konsantresi üretilmesi ve bukonsantrelerin papain ve tripsin enzimleri ile farklı sürelerde (15, 30, 60, 90 ve 120dakika) muamelesi sonucu elde edilen hidrolizatların antioksidatif ve diğer biyoaktifözelliklerinin değerlendirilmesidir. Bu amaçla çörek otu protein konsantrelerine vehidrolizatlarına antioksidatif testlerden DPPH, demir şelasyon ve hidroksil radikalitutma aktivitesi testleri; bir diğer biyoaktivite testi olan asetilkolinestraz (AChE)inhibisyon (anti-Alzheimer aktivite belirleme) testi uygulanmıştır. DPPH tutma aktivitesi testinde en yüksek aktivite % 59.80 ± 2.6 oranı ile 120 dakikalıkpapain hidrolizatına aitken; demir şelasyon testinde en yüksek aktivite % 59.23 ± 5.5ile 90 dakikalık papain hidrolizatına; hidroksil radikali tutma aktivitesi testinde enyüksek aktivite sırası ile hidroliz edilmemiş protein konsantresine (% 61.12 ± 1.5) ve% 60.51 ± 2 oranı ile 15 dakikalık papain hidrolizatına ait olduğu bulgulanmıştır.Antioksidatif testlerin sonuçları, en yüksek antioksidatif aktivite % 61.12 ± 1.5 oranıile hidroliz edilmemiş çörek otu protein konsantresinin hidroksil radikali tutmaaktivitesine aittir. Yapılan analizler sonucu daha kısa sürede optimum sonuçlar verenhidrolizatların (30 dakikalık muamele sonucu üretilen papain ve tripsin hidrolizatları)uygun tekniklerle fraksiyonlanmasına karar verilmiştir. Fraksiyonlama işlemleri vsonucu elde edilen dört adet fraksiyona (PA, PB, PC ve PD) LC-Q-TOF/MS analizive in silico analizler uygulanmıştır. Bu analizler sonucunda biyoaktif olma ihtimali,PA fraksiyonunda (PeptideRanker değeri) > % 50 olan bir peptit(ASADTSNTGSVSEANAQYYQQEAGKLK) ve PB fraksiyonunda (PeptideRankerdeğeri) > % 50 olan 2 peptit (PICESLNILEYIDEIWPHNR ve YDLDFK)bulunmuştur. PB fraksiyonunda bulunan ve 6 amino asitten oluşan YDLDFK peptidi,en yüksek PeptideRanker değerine sahip olduğu asetilkolinesteraz enzimi (AChE) ileetkileşimi şematize edilmiştir. YDLDFK peptidi anti-Alzheimer testinde kullanılanAChE üzerinde 12 muhtemel bağlanma noktasına sahip olduğu için inhibisyona nedenolabilmektedir. Tüm bu analizler sonucunda; çörek otu protein konsantresi veyahidrolizatlarının gıda endüstrisinde ürün kalitesinin korunması amacıyla doğal vebitkisel kaynaklı antioksidatif ajan olarak kullanılabileceği düşünülmektedir. Bununlaberaber, toksik olmadığı bulgulanmış olan çörek otu protein konsantresi vehidrolizatlarının kısmen AChE inhibitör aktivitesine sahip olduğu bulgulanmıştır.Biyoaktif peptit içerme potansiyeline sahip olduğu öngörülen çörek otuproteinlerinden bu bileşenleri içeren katma değerli ürünler geliştirilebileceğiöngörülmektedir. Çörek otunun doğrudan tüketiminin zor olması nedeniyle biyoaktifpeptitler yoluyla gıdaların zenginleştirilmesinin bitkinin tüketim miktarları ilebiyoaktif potansiyelini de iyileştirme potansiyelini ortaya koymaktadır.

Black cumin (Nigella sativa L.) is a seed that has been utilized in traditional folkmedicine in many cultures and especially due to the bioactive characteristics of blackcumin oil and therein solubilized components. The aim of this study was to evaluatethe antioxidative and bioactive properties of hydrolyzates obtained from cold pressdeoiled black cumin seed (Nigella sativa) meals, a food industry waste, by product andthe treatment of the meals with papain and trypsin enzymes for varying treatmentdurations (15, 30, 60, 90 and 120 minutes). Based on this purpose, black cumin seedprotein concentrates and their hydrolyzates were subjected to DPPH, iron chelationand hydroxyl radicals retention scavenging tests for the investigation of potentialantioxidative characteristics and an anti-Alzheimer activity test based on the inhibitionof acetylcholinesterase (AChE).The highest activity in the DPPH tests corresponded to papain hydrolysate of 120minutes at an inhibition rate of 59.80 % ± 2.6; while the highest activity in ironchelation test accounted for 59.23 % ± 5.5 for the 90 minute treated papain hydrolyzatesample and the highest activity in the hydroxyl radical scavenging test was observedfor the papain hydrolyzate prepared at 15 min with an inhibition rate of 60.51 % ± 2while the results for the unhydrolyzed protein concentrate (61.12 % ± 1.5) werecomparable. To evaluate the results of antioxidative tests, the highest antioxidativeactivity belongs to the hydroxyl radicals scavenging activity of unhydrolyzed blackcumin seed protein concentrate with 61.12 % ± 1.5. Consequently, 30 min treatedhydrolyzates (i.e., 30 minute papain and trypsin hydrolysates) yielded optimum resultsand were fractionated based on appropriate techniques. In addition, LC-Q--TOF/MS viianalysis and in silico analysis were applied to four fractions (PA, PB, PC and PD)obtained by fractionation. As a result of these analyzes, 1 peptide(ASADTSNTGSVSEANAQYYQQEAGKLK) in the PA fraction was found to bebioactive (i.e., PeptideRanker value > 50 %), and 2 peptides(PICESLNILEYIDEIWPHNR and YDLDFK) in the PB fraction yielded similarresults. The YDLDFK peptide consisting of 6 amino acids in the PB fraction has thehighest PeptideRanker value and its interaction with AChE was schematized. TheYDLDFK peptide might have the potential to inhibit AChE and has 12 potentialbinding sites on this enzyme. Consequently; we anticipate that black cumin proteinconcentrates or hydrolysates can be used as antioxidative agent of natural and plantorigin in order to maintain product quality in food industry. Furthermore, black cuminseed protein concentrates and hydrolyzates were shown to be non-toxic and have beenfound to demonstrate partially AChE inhibitory activity. It is anticipated that valueadded products containing these components can be developed from black cumin seedproteins that are considered to have the potential to contain bioactive peptides. Sincethe direct consumption of black cumin seed is rather difficult, the enrichment of foodswith bioactive peptides enhances the consumption and bioactivity potential of blackcumin seeds.