Increasing the total antioxidant capacity bound to insoluble dietary fiber
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: EZGİ DOĞAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): VURAL GÖKMEN
Özet:Son zamanlarda yapılan çalışmalar obezite, diyabet, kanser gibi bir çok hastalığın beslenme ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Bu hastalıkların önlenmesi için otoriteler daha sağlıklı besinlerin tüketilmesi konusunda insanları teşvik etmektedir. Bu nedenle, klinik olarak etkileri kanıtlanmış besinsel lifler ve antioksidan bileşikler son zamanlarda dengeli ve sağlıklı beslenmede önemli bir yer tutmaktadır. Antioksidanlar metabolik faaliyetler sonucunda insan vücudunda oluşan oksidatif strese karşı koruyucu etki gösterirler. Böylece oksidatif stresin sebep olduğu kanser, kalp damar hastalıkları, bağışıklık sistemi bozuklukları, yaşlanma gibi dejeneratif rahatsızlıkların önlenmesinde etkili olurlar. Ayrıca, antioksidanlar gıdalarda oksidasyonu geciktirerek veya engelleyerek oksidasyon sonucu meydana gelebilecek toksik maddelerin, kötü tat ve koku oluşumunun, temel besin madde kayıplarının önlenmesinde rol oynarlar. Antioksidanlar gıdalarda serbest veya bağlı formlarda bulunabilirler. Yakın zamana kadar mevcut literatürde, meyve ve sebzeler içerdikleri serbest çözünür antioksidanlar sebebiyle önemli antioksidan kaynakları olarak görülürken , tahıllar düşük miktarda serbest çözünür antioksidan içerikleri sebebiyle antioksidan kaynağı olarak göz ardı edilmişlerdir. Ancak son zamanlarda, araştırmacılar tahılların içerdikleri antioksidan maddelerin büyük bir kısmının bağlı formda olduğunu ve bu bağlı antioksidanların toplam antioksidan kapasiteye büyük katkı sağlayacaklarını ifade etmişlerdir. Antioksidanların yanında besinsel lifler de özellikle gastrointestinal sistemde önemli bir etkiye sahiptir. Besinsel lifler, ince bağırsak boyunca sindirime ve absorpsiyona direnç gösterirken, kalın bağırsakta kısmen veya tamamen fermente olurlar. Diğer bir deyişle, besinsel lifler sindirilmeden kolona kadar ulaşır ve burada kolon mikroflorası için fermente edilebilir substrat olarak işlev görürler. Besinsel liflere bağlı antioksidanları içeren gıdalar ise hem antioksidan maddelerin hem besinsel liflerin etkilerini aynı anda gösterirler. Özellikle son yıllarda 'besinsel lif-antioksidan madde kompleksi' oldukça önem kazanmıştır. Tam tahıllar besinsel liflere bağlı antioksidan içerikleri ile bu tür gıdalara en iyi örnektir. Tam tahıllarda bağlı antioksidanlar çoğunlukla kepek fraksiyonunda bulunurlar. Diyetle alınan çözünür antioksidan bileşikler ince bağırsakta hızla emilerek plazma antioksidan kapasitesini yükseltirler. Ancak çözünür antioksidan bileşiklerin bu etkileri birkaç saat gibi kısa bir süre içerisinde ortadan kaybolur. Oysa besinsel liflere bağlı durumdaki antioksidan bileşiklerin önemli bir bölümü ince bağırsaktan sindirilmeden geçerek kolona ulaşır ve burada indirgen ortam oluşumuna katkı yapar. Life bağlı antioksidanların bir kısmı kolondaki mikrobiyal flora vasıtasıyla serbest forma dönüştürülür ve vücut tarafından emilerek bazal plazma antioksidan kapasitesinin yükselmesini sağlar. Dolayısıyla, besinsel liflere bağlı antioksidanlar çözünür antioksidanlara kıyasla vücutta çok daha uzun süre etki gösterirler. Bu nedenle diyetle alınan besinsel liflere bağlı antioksidanların miktarının arttırılması insan sağlığı açısından potansiyel bir öneme sahiptir. Bu yüksek lisans tezinin amacı, çözünmez tahıl liflerinin toplam bağlı antioksidan kapasitesinin, çözünür antioksidanlarla modifiye edilerek yükseltilmesidir. Bu etkinin ortaya çıkması ve mekanizmasının aydınlatılması için çözünür antioksidan kaynağı olarak serbest fenolik bileşiklerce zengin yeşil çay, siyah çay infüzyonları ve kırmızı, beyaz şarap, besinsel lif kaynağı olarak ise çözünmez buğday, yulaf ve pirinç kepekleri kullanılmıştır. 25 °C de yarım saat boyunca gerçekleştirilen reaksiyon sonucunda buğday kepeğinin antioksidan kapasitesini en fazla arttıran çözünür antioksidan kaynağının yeşil çay infüzyonu (3g/100ml) olduğu görülmüştür. Serbest antioksidan bileşiklerin besinsel lif yüzeyine bağlanma reaksiyonu üzerine konsantrasyon, sıcaklık, süre, oksijen ve pH gibi faktörlerin etkileri ve en yüksek düzeyde bağlanmanın gerçekleştiği optimum reaksiyon koşulları (50 °C, pH 9.0, hava akışı yok, 1 saat süresince) belirlenmiştir. Optimum koşullarda yeşil çay ile farklı kepek türleri (yulaf, pirinç, buğday) arasında gerçekleştirilen reaksiyon sonucunda yulaf kepeği ve pirinç kepeğinin antioksidan kapasiteleri sırasıyla 7,65 ve 9,29 kat artarken, buğday kepeğinin antioksidan kapasitesi 17,34 kat artmıştır. Tez kapsamında, bağlı antioksidan kapasite, ekstraksiyona gerek kalmaksızın ölçüme olanak veren QUENCHER metodu yardımıyla belirlenmiştir. Yeşil çay fenoliklerinin buğday kepeği yüzeyine bağlanmış olduğu yapılan toplam fenolik madde ölçümü ile de kanıtlanmıştır. Buna göre, reaksiyon sonucunda buğday kepeğinin toplam bağlı fenolik madde miktarının 10,5 kat arttığı gözlenmiştir. Reaksiyon mekanizmasının aydınlatılması amacıyla serbest amino grubu analizi yapılmış, yeşil çay ile muamele edilen buğday kepeğinin serbest amino grubu kontrol örneğine göre %62,6 azalmıştır. 3 saat boyunca gerçekleştirilen kinetik ölçüm sonuçlarına göre, çözünmez buğday kepeği ile çözünür fenolik bileşikler arasındaki reaksiyon 2 aşamada gerçekleşmektedir. İlk aşamada yeşil çay fenolikleri alkali koşullarda kinonlara dönüşür ve bu elektrofilik aktif formlar buğday kepeği yüzeyindeki serbest amino grupları ile etkileşir. İkinci aşamada yüzeyde fenoliklerin polimerleşmesi sonucunda bağlı antioksidan madde miktarı artar. Bağlı antioksidan kapasitesi yükseltilen besinsel liflerin sahip olduğu fonksiyonel özellikleri sindirim sisteminde uzun süre sergilemesi vücudun antioksidan savunma mekanizması açısından önemlidir. Bu nedenle tez kapsamında besinsel lif yapısına bağlanan antioksidan bileşiklerin simüle edilmiş in vitro sindirim koşullarında sindirim davranışları incelenmiştir. Buna göre, buğday kepeğinin yapısında bulunan bağlı antioksidanların bir kısmı gastrik fazdan sonra çözünür hale geçerken, kalan kısmı duodenal ve kolon fazında değişime uğramadan antioksidan aktivite göstermeye devam etmiştir. Yeşil çay ile muamele edilen buğday kepeği antioksidan aktivitesinin yaklaşık % 17 sini çözünmez formda kolon sonuna kadar taşımıştır. Yeşil çay reaksiyonu sonucunda çözünmez buğday kepeğinin bağlı antioksidan kapasitesinin yükselmesine bağlı olarak, bu örneğin kolon sonunda gösterdiği antioksidan aktivite çözünmez buğday kepeğinin kolon sonundaki antioksidan aktivitesinin yaklaşık 20 katına eşit olduğu görülmüştür.