Alternatif hayvan yemi olarak Morus spp, Moringa oleifera, Ginkgo biloba ve Olea europaea yapraklarının protein zenginleştirmesi ve besin değerinin iyileştirilmesi için fermantasyon parametrelerinin optimizasyonu

Son yıllarda Moringa, Dut, Zeytin ve Ginkgo gibi ağaç yaprakları; içerdiği yüksek protein ve biyoaktif bileşikler nedeniyle alternatif yem ve doğal katkı maddesi olarak dikkat çekmektedir. Bu çalışma ile Moringa oleifera, Morus spp., Olea europaea ve Ginkgo biloba yapraklarının hayvan beslemede alternatif yem kaynağı olarak değerlendirilme potansiyeli ortaya konmuştur. Bu kapsamda, söz konusu yaprakların protein içeriğini zenginleştirmek ve besin değerini artırmak amacıyla Aspergillus niger ile katı kültür fermantasyonu uygulanmıştır. Her bir bitki türü için fermantasyon koşulları optimize edilmiştir. Yanıt Yüzeyi Metodolojisinin Box-Behnken tasarımı, ham protein (HP), toplam fenolik madde (TFM) ve toplam flavonoid madde (TF) ve antioksidan aktivitelerin (DPPH, ABTS) maksimum içeriği için fermantasyon süresi, fermantasyon sıcaklığı, aşı oranı ve başlangıç nemi gibi çeşitli işlem parametrelerini optimize etmek için uygulanmıştır. Moringa oleifera için optimum koşullar; 5 gün fermantasyon süresi, 31,5 °C sıcaklık, %20 aşı oranı ve %40 başlangıç nemi olarak belirlenmiştir. Morus spp. için en uygun değerler; 7 gün fermantasyon süresi, 30 °C sıcaklık, %10 aşı oranı ve %55 başlangıç nemidir. Olea europaea ve Ginkgo biloba için ise fermantasyon süresi 3 gün, sıcaklık 28 °C olup; aşı oranı sırasıyla %18 ve %16, başlangıç nemi düzeyi ise %40 ve %53 olarak optimize edilmiştir. Optimum koşullar altında, tüm bitkilerde ham protein, toplam fenolik ve flavonoid bileşikler ile antioksidan aktivitelerinde (DPPH ve ABTS) dikkate değer değişiklikler gözlenmiştir. Ham protein ve toplam amino asit içeriğinin fermantasyon yoluyla artışı sağlanmıştır. En yüksek artış Olea europaea'da (%36,48) görülmüştür, Sonra Moringa oleifera ve Morus spp nin artış oranı %23 civarında gözlenmiştir. Ancak, Ginkgo biloba'daki artış (%6,54) rakamsal ve istatistiksel olarak önemsiz bulunmuştur (p>0,05). Fenolik Bileşikler açısından, tüm bitkilerde artış görülmüş, en yüksek artış Moringa oleifera'da (%28,26) olmuştur. Flavonoid bileşikler bakımından ise, Ginkgo biloba'daki flavonoid artışı (%83,64) diğer bitkileri önemli ölçüde aşmıştır. DPPH aktivitesinde tüm bitkilerde artış görülmüştür; bu artış sırasıyla Moringa oleifera’da %26,81, Morus spp.’de %25,34, Olea europaea’da %18,82 ve Ginkgo biloba’da %3,72 oranında gerçekleşmiştir. ABTS aktivitesinde ise Morus spp.’de %20,82, Olea europaea’da %72,52 oranında azalma gözlemlenirken, Moringa oleifera’da %25,56 ve Ginkgo biloba’da %1,38 oranında hafif artışlar tespit edilmiştir. Bu bulgular, katı kültür fermantasyonu (KKF) yem olarak kullanılacak ağaç yapraklarının besin kalitesini artırmada umut vadeden bir biyoteknolojik süreç olabileceğini ortaya koymaktadır.

In recent years, tree leaves such as Moringa, Mulberry, Olive and Ginkgo have attracted attention as alternative feed and natural additives due to their high protein and bioactive compounds content. This study has demonstrated the potential of Moringa oleifera, Morus spp., Olea europaea and Ginkgo biloba leaves to be used as alternative feed sources in animal nutrition. In this context, solid state fermentation was applied with Aspergillus niger in order to enrich the protein content of the leaves in question and increase their nutritional value. Fermentation conditions were optimized for each plant. The Box-Behnken design of the Response Surface Methodology was applied to optimize various process parameters such as fermentation time, fermentation temperature, inoculum ratio and initial moisture for maximum content of crude protein CP, total phenolic content TPC and total flavonoid content TFC and antioxidant activities (DPPH, ABTS). Optimum conditions for Moringa oleifera; were determined as 5 days of Fermentation period, Fermentation temperature as 31.5°C, 20% inoculum ratio and 40% initial moisture. The most suitable values for Morus spp. were 7 days fermentation period, 30°C as temperature, 10% inoculum ratio and 55% initial moisture. For Olea europaea and Ginkgo biloba, fermentation period was determined as 3 days, temperature as 28°C; inoculum ratio was optimized as 18% and 16%, initial moisture level was determined as 40% and 53%, respectively. Under optimum conditions, remarkable changes were observed in CP, total phenolic and flavonoid compounds and antioxidant activity (DPPH and ABTS) in all plants. Crude protein and total amino acid were increased by fermentation. The highest increase of CP was observed in Olea europaea (36.48%). Then, the increase in Moringa oleifera and Morus spp was around 23%. However, the increase in Ginkgo biloba (6.54%) was numerically and statistically insignificant (p>0,05). In terms of TPC and TFC, an increase was observed in all plants. The highest increase of TPC was observed in Moringa oleifera (28.26%). In terms of flavonoid compounds, the TFC increase in Ginkgo biloba (83.64%) significantly exceeded the other plants. An increase in DPPH activity was observed in all plants; this increase was 26.81% in Moringa oleifera, 25.34% in Morus spp., 18.82% in Olea europaea and 3.72% in Ginkgo biloba. However, ABTS activity decreased by 20.82% in Morus spp. and 72.52% in Olea europaea, while slight increases of 25.56% in Moringa oleifera and 1.38% in Ginkgo biloba were detected. These findings reveal that solid state fermentation may be a promising biotechnological process in increasing the nutritional quality of tree leaves to be used as feed.