Bazı yağlı tohum posalarından nanofibril üretimi ve karakterizasyonu

Bu tez çalışmasında, kabak çekirdeği ve ayçiçeği çekirdeğinden protein nanofibrillerinin elde edilmesi ve bu yapıların fonksiyonel özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, yağlı tohumlardan yağın uzaklaştırılması için 150–250 bar basınç ve 30–50°C sıcaklık aralığında süperkritik CO₂ ekstraksiyonu uygulanmış ve protein içeriği yüksek, yağsızlaştırılmış posalar elde edilmiştir. Bu yağsızlaştırılmış posaların protein içerikleri kabak çekirdeği için %70,6± 1,2 ayçiçeği çekirdeği için ise %51,2± 1 olarak belirlenmiştir. Takip eden aşamada nanofibirler protein eldesi için yeterli protein içeriğinin sağlanması amacıyla protein izolasyonu gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yağsızlaştırılmış posalardan alkali ve enzimatik yöntemler kullanılarak protein izolasyonu gerçekleştirilmiş; enzimatik yöntemin daha yüksek protein saflığı sağladığı belirlenmiştir. Kabak çekirdeği protein izolatında %95,1 ± 0,9, ayçiçeği protein izolatında ise %89,8 ± 0,7 protein içeriğine ulaşılmıştır. İzolatların fonksiyonel özellikleri çözünürlük, yağ ve su tutma, köpük kapasitesi ve emülsiyon kapasitesi olarak değerlendirildikten sonra, bu proteinler nanofibril üretimi amacıyla kullanılmıştır. Yağsızlaştırılmış posalardan elde edilen protein izolatlarıyla fibrilasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Fibrilasyon, pH 2’de, 85 °C’de ve 0–24 saat inkübasyon sürelerinde gerçekleştirilmiş; süreç boyunca meydana gelen yapısal değişimler Thioflavin T (ThT) floresansı, FTIR, SDS-PAGE ve viskozite analizleri ile izlenmiştir. Fibrilasyon sonrasında elde edilen nanofibril örneklerinin fonksiyonel özellikleri çözünürlük, yağ ve su tutma, köpük kapasitesi ve emülsiyon kapasitesi olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgulara göre, nanofibril oluşumu sonrasında proteinlerin fonksiyonel özelliklerinde önemli değişimler gözlenmiş, özellikle köpük oluşturma kapasitesinde belirgin artışlar meydana gelmiştir. En yüksek artış ayçiçeği çekirdeği proteinlerinde yaklaşık %300, kabak çekirdeği proteinlerinde ise yaklaşık %250 olarak belirlenmiştir. Ayrıca nanofibril oluşumu ile yağ tutma, su tutma ve emülsiyon oluşturma özelliklerinin iyileştiği tespit edilmiştir. Bu değişimlerin, protein yapısında gerçekleşen yeniden düzenlenme ve artan moleküller arası etkileşimlerle ilişkili olduğu düşünülmektedir. Sonuç olarak, süperkritik CO₂ ekstraksiyonu sonrası elde edilen yağsızlaştırılmış yağlı tohum posalarından üretilen protein nanofibrillerinin geliştirilmiş fonksiyonel özellikleri sayesinde gıda sistemlerinde alternatif ve değerli bir bileşen olarak kullanılabileceği ortaya konmuştur.

In this thesis study, it was aimed to obtain protein nanofibrils from pumpkin seeds and sunflower seeds and to investigate the functional properties of these structures. For this purpose, supercritical CO₂ extraction was applied at pressures of 150–250 bar and temperatures of 30–50°C in order to remove oil from oilseeds, and protein-rich defatted meals were obtained. The protein contents of these defatted meals were determined as 70.6 ± 1.2% for pumpkin seed and 51.2 ± 1% for sunflower seed. In the following stage, protein isolation was carried out in order to achieve sufficient protein content for nanofibril protein production. Protein isolation from the obtained defatted meals was performed using alkali and enzymatic methods, and it was determined that the enzymatic method provided higher protein purity. Protein contents of 95.1 ± 0.9% in pumpkin seed protein isolate and 89.8 ± 0.7% in sunflower seed protein isolate were achieved. After evaluating the functional properties of the isolates in terms of solubility, oil and water holding capacity, foaming capacity, and emulsion capacity, these proteins were used for nanofibril production. Fibrillation was carried out using protein isolates obtained from defatted meals. Fibrillation was performed at pH 2, 85°C, and incubation times between 0–24 h; structural changes occurring during the process were monitored by Thioflavin T (ThT) fluorescence, FTIR, SDS-PAGE, and viscosity analyses. The functional properties of the nanofibril samples obtained after fibrillation were evaluated in terms of solubility, oil and water holding capacity, foaming capacity, and emulsion capacity. According to the obtained findings, significant changes were observed in the functional properties of proteins after nanofibril formation, and especially notable increases occurred in foaming capacity. The highest increase was determined as approximately 300% in sunflower seed proteins and approximately 250% in pumpkin seed proteins. In addition, nanofibril formation improved oil holding, water holding, and emulsion-forming properties. These changes are thought to be associated with structural rearrangements in the protein structure and increased intermolecular interactions. As a result, it was demonstrated that protein nanofibrils produced from defatted oilseed meals obtained after supercritical CO₂ extraction could be used as an alternative and valuable ingredient in food systems due to their improved functional properties.