Laurencia pyramidalis makroalginden proteinlerin ekstraksiyon koşullarının yanıt yüzey metodolojisi ile optimizasyonu: Ekstraktların biyoaktif ve teknofonksiyonel potansiyelinin araştırılması ve karakterizasyon çalışmaları

Abstract

Bu çalışmada kırmızı bir makroalg olan Laurencia pyramidalis'den proteinlerin ultrases destekli enzimatik ekstraksiyonunda, ekstraksiyon şartlarının yanıt yüzey metodolojisiyle optimizasyonu amaçlanmıştır. Çalışmada 2 faktör 3 düzey olarak seçilen bağımsız değişkenler ekstraksiyon zamanı ve enzim/substurat oranıdır. Bağımsız değişkenlerin, ekstraktların protein miktarı (PM), toplam fenolik madde miktarı (TFMM) ve antioksidan aktiviteye (AOA) etkisi araştırılmıştır. Ekstraksiyon öncesinde Laurencia pyramidalis'in karakterizasyon çalışmaları kapsamında kimyasal kompozisyonu, protein çözünürlüğü ve zeta potansiyel ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, optimum koşullarda elde edilmiş olan protein ekstraktlarında su tutma kapasiteleri (STK), yağ tutma kapasiteleri (YTK), emülsiyon stabiliteleri (ES), emülsiyon aktiviteleri (EA), köpürme kapasiteleri (KK) ve köpürme stabiliteleri (KS) gibi teknofonksiyonel özellikleri araştırılmış ve sodyum dodesil sülfat-poliakrilamid jel elektroforez (SDS-PAGE) ile tanımlanması çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Sonuçlara göre, Laurencia pyramidalis makroalginin kuru ağırlıkta protein içeriği %13,09±0,24, yağ içeriği %0,79±0,00, kül içeriği %26,43±1,37, karbonhidrat içeriği %44,47±0,22 ve ham lif içeriği ise %15,22±0,09'dur. Optimum ekstraksiyon koşullarında (ultrases uygulama süre: 6 dak ve enzim/substurat: 2) elde edilen protein ekstraktlarının kuru ağırlıkta PM 224,69 mg protein/g, TFMM 341,10 mg gallik asit eşdeğeri (GAE)/g ve AOA 171,24 mg Trolox eşdeğeri (TE)/g'dir. Optimum noktada elde edilen protein ekstraktlarının STK değeri %97,85±0,29, YTK %189±0,24, EA %43,89±0,06, ES %5±0,00, KK %5,42±0,05 ve KS %1,44±0,01 olarak bulunmuştur. SDS-PAGE analizi sonucuna göre, protein ekstraktında 11 kDa ve 25 kDa arasında görünen birkaç protein fraksiyonları bulunmaktadır. Sonuç olarak, yüksek yağ tutma kapasitesi ve antioksidant aktivitesi ile Laurencia pyramidalis makroalginin gıda ürünlerinin yapısal ve tekstürel özelliklerini iyileştirebilme potansiyeline sahip olduğu söylenebilir.

In this study, it was aimed to optimize the extraction conditions of ultrasound-assisted enzymatic extraction of proteins from a red macroalgae Laurencia pyramidalis using response surface methodology. The independent variables selected in the study were extraction time and enzyme/substrate ratio with 3 levels. The effects of independent variables on protein content (PC), total phenolic content (TPC) and antioxidant activity (AOA) of the extracts were investigated. Before extraction, chemical composition, protein solubility and zeta potential measurements of Laurencia pyramidalis were carried out within the scope of characterization studies of the algae. In addition, techno-functional properties such as water holding capacity (WHC), oil holding capacity (OHC), emulsion stability (ES), emulsion activity (EA), foaming capacity (FC) and foaming stability (FS) of the protein extracts obtained under optimum extraction conditions were investigated. Identification studies were carried out by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). According to the results, Laurencia pyramidalis macroalgae had a protein content of 13.09±0.24%, lipid content of 0.79±0.00%, ash content of 26.43±1.37% and crude fiber content of 15.22±0.09% in dry weight (dw). The protein extracts obtained under optimum extraction conditions (ultrasound application time of 6 min and enzyme/substrate of 2) were found to be PC 224.69 mg protein/g dw, TPC 341.10 mg gallic acid equivalent (GAE)/g dw and AOA 171.24 mg TE/g dw. The WAC, OAC, EA, ES, FC and FS of the protein extracts obtained under optimum extraction conditions were 97.85±0.29%, 189±0.24%, 43.89±0.06%, 5±0.00%, 5.42±0.05, and 1.44±0.01, respectively. According to the result of SDS-PAGE analysis, the protein extract had a few protein fractions between 11 kDa and 25 kDa. As a result, Laurencia pyramidalis macroalgae with high OAC and AOA can improve the structural and textural properties of foods.