Taguchi Tasarımı Kullanılarak Buğday Ruşeymi Protein Hidrolizatlarının Üretilmesi ve Karakterize Edilmesi

Abstract

Bu çalışmada buğday ruşeymi 20 kHz (200 W) ve 26 kHz (400 W) frekanslarında çalışan 2 farklı ultrasonik sistem ile muamele edilmiştir. Bunu takiben selülaz enzimi ile numunelerdeki karbonhidratların nispeten parçalanması sağlanmıştır. Bir sonraki aşamada sırasıyla Alkalaz ve Flavourzyme ile proteoliz gerçekleştirilmiştir. Enzimatik muamelelerin sonrasında, karışım filtre kağıdıyla süzülüp, santrifüj yapılmıştır. Son aşamada ultrafiltrasyon (50 kDa kaset) ile fraksiyonlama yapılarak ruşeym protein hidrolizatları fraksiyonlanmıştır. Ruşeym protein hidrolizatları L25 Taguchi tasarımına göre hazırlanıp toplam fenolik madde içeriği (TFİ), hidroliz derecesinin (%DH) belirlenmesi ve DPPH süpürme aktivitesi analizleri UVSpektrofotometre cihazında yapılmış, birincil değerlendirme kriteri olan serbest amino asit içeriği ise uygun yöntemler ile ölçülmüştür. L25 Taguchi tasarımına göre hazırlanan 25 farklı ruşeym protein hidrolizatına uygulanan analizler sonucunda TFİ, %DH, DPPH süpürme aktivitesi ve serbest amino asit içeriği sırasıyla 207,1 mg GAE.100 g-1 , %22,1, 39,3 mg TE.100 g-1 ve %1,36 olarak maksimum değerlere ulaşmıştır. İstatistiksel analizler sonucunda, serbest amino asit değeri temel alınarak optimize ruşeym protein hidrolizatları hazırlanmış ve etüvde (45°C) 9,8 kat kütlesel konsantrasyona ulaşacak şekilde numuneler konsantre edilmiştir. Optimize ruşeym protein hidrolizatlarına ve konsantresine uygulanan analizler sonucunda elde edilen veriler incelenmiştir. Optimize ruşeym protein hidrolizatlarına uygulanan analizlerde numunelerin kül içeriği %0,5, Briks değeri %7,7, protein içeriği %1,8, organik karbon içeriği %4,2, %DH değeri 17,5, TFİ değeri 226,8 mg GAE.100 g-1 , DPPH süpürme aktivitesi değeri 28,6 mg TE.100 g-1 ve serbest amino asit içeriği %1,2 şeklindedir. Konsantre ruşeym protein hidrolizatlarına da aynı analizler uygulanmış ve elde edilen bulgular kül %5,1 Briks %74, protein %23,4, organik karbon %29,7, %DH 18,8, TFİ 2291,8 mg GAE.100 g-1 , DPPH süpürme aktivitesi 340,8 mg TE.100 g-1 ve serbest amino asit içeriği %9,8 şeklinde bulunmuştur. Bu çalışmada elde edilen ruşeym protein hidrolizatlarının analiz sonuçları, literatürde yer alan ruşeym ve protein hidrolizatlarına ilişkin çalışmaların bulgularıyla karşılaştırılmıştır. Literatürde yer alan protein hidrolizatlarının uygulamaları incelenmiş olup, bu çalışmada elde edilen bulguların, ruşeym protein hidrolizatlarının değerlendirilmesine yönelik gelecekteki araştırmalara katkı sağlayacağı öngörülmektedir.

In this study, wheat germ was treated with two different ultrasonic systems operating at 20 kHz (200 W) and 26 kHz (400 W). Following this, the carbohydrates in the samples were relatively degraded with cellulase enzyme. In the next step, proteolysis was performed with Alcalase and Flavourzyme, respectively. After the enzymatic treatments, the mixture was filtered through filter paper and centrifuged. In the final step, germ protein hydrolysates were fractionated by ultrafiltration (50 kDa cassette). Germ protein hydrolysates were prepared according to the L25 Taguchi design, and total phenolic content (TFI), degree of hydrolysis (%DH), and DPPH scavenging activity analyses were performed using a UV-spectrophotometer. The primary evaluation criterion, free amino acid content, was measured using appropriate methods. As a result of the analyses applied to 25 different germ protein hydrolysates prepared according to the L25 Taguchi design, TFI, %DH, DPPH scavenging activity, and free amino acid content reached maximum values of 207,1 mg GAE.100 g -1 , 22,1%, 39,3 mg TE.100 g-1 , and 1,36%, respectively. As a result of statistical analyses, optimized germ protein hydrolysates were prepared based on the free amino acid value and the samples were concentrated in the oven (45°C) to reach a 9,8-fold mass concentration. The data obtained from the analyses applied to the optimized germ protein hydrolysates and concentrate were examined. In the analyzes applied to optimized germ protein hydrolyzates, the ash content of the samples was 0,5%, Brix value was 7,7%, protein content was 1,8%, organic carbon content was 4,2%, %DH value was 17,5, TFI value was 226,8 mg GAE.100 g-1 , DPPH scavenging activity value was 28,6 mg TE.100 g-1 and free amino acid content was 1,2%. The same analyzes were applied to concentrated germ protein hydrolyzates and the results were found to be ash 5,1%, Brix 74%, protein 23,4%, organic carbon 29,7%, %DH 18,8, TFI 2291,8 mg GAE.100 g-1 , DPPH scavenging activity value was 340,8 mg TE.100 g-1 and free amino acid content was 9.8%. The analysis results of the germ protein hydrolysates obtained in this study were compared with the findings of studies on germ and protein hydrolysates in the literature. The applications of protein hydrolysates in the literature were examined, and it is anticipated that the findings obtained in this study will contribute to future research on the evaluation of germ protein hydrolysates.