Kazeinin model gıda sistemi içinde SiO2 nanopartikülleri ile etkileşimi ve bu etkileşimlerin sindirilebilirlik ile biyoaktif peptitler üzerine etkisi
Elikoğlu S. (Yürütücü), Dudak Şeker F. C.
TÜBİTAK Projesi, 1002 - Hızlı Destek Programı, 2022 - 2023
- Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
- Destek Programı: 1002 - Hızlı Destek Programı
- Başlama Tarihi: Mayıs 2022
- Bitiş Tarihi: Ağustos 2023
Proje Özeti
Günümüzde giderek fazla alanda yer alan nanoteknoloji uygulamalarına paralel olarak insan vücudunun nanopartiküllere maruziyeti artış göstermektedir. Gerek gıda kalitesini geliştirme ve raf ömrünü uzatma, gerekse de gıdalara spesifik fonksiyonel özellik kazandırmak adına, nanopartiküllerin katkı maddesi ya da ambalaj materyali olarak kullanımına yönelik oldukça fazla uygulama bulunmaktadır. Gıdalarda kullanılan inorganik nanopartiküllerin potansiyel olarak sitotoksisite ve genotoksisiteye yol açabileceği yönündeki bulgular yapılan çalışmalar ile ortaya konmuştur. Gıda endüstrisinde, özellikle de baharat, süt tozu, kahve kreması gibi ürünlerde topaklanma önleyici ajan olarak kullanılmakta olan silikon dioksidin (SiO2, E551) önemli bir kısmının ‘nano’ boyutta olduğu belirtilmektedir.
Nano boyuttaki partiküllerin biyomoleküller ile etkileşimi sonrası partiküllerin yüzeyine adsorbe olan biyomoleküller partikül yüzeyinde bir ‘korona’ yapısı oluşturduğu bilinmektedir. Farklı protein kaynakları ile yürütülen çalışmalarda partikül yüzeyinde oluşan protein koronanın, partikülün agregasyon/dispersiyon davranışlarına ve hatta toksisite özelliklerine etki ettiği belirtilmektedir. Bu anlamda, protein korona yapıları ile ilgili çalışmalar model sistemler ile açıklanmaya çalışılsa da, özellikle gıda ile vücuda alınan nanopartiküllerin sindirim süreci de dahil olmak üzere karmaşık ortamlardaki davranışları çok az araştırmacı tarafından belirlenmeye çalışılmıştır. Bu çalışmaların çoğunda da, nanopartikül davranışları ve toksisite özelliklerine yoğunlaşıldığı görülmektedir. Önerilen proje kapsamında sütteki asal proteinler olan kazeinlerin silikon dioksit nanopartikülleri ile ortalama diyeti yansıtan bir model gıda sistemi içinde etkileşimi sonucu meydana gelebilecek yapısal değişikliklerin belirlenmesi ve olası değişimlerin kazeinlerin sindirim sürecine etkilerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Ayrıca sütün sindirimi sonucu açığa çıkan kazein kaynaklı biyoaktif peptitlerin oluşumunda ya da bu peptitlerin biyoaktif özelliklerinde meydana gelebilecek değişimler de belirlenecektir. Bu amaçla, projenin ilk aşamasında, öncelikle temin edilen SiO2 nanopartiküllerinin karakterizasyonu yapılacak ve sodyum kazeinat ile inkübe edilmesinin ardından, kazeinlerin yapısında meydana gelebilecek değişimler ESEM, TEM, dairesel dikroizm (CD) spektroskopisi ve yüzey hidrofobisitesi denemeleri ile belirlenecektir. Projenin ikinci aşamasında ise sodyum kazeinat-SiO2 kompleksi in vitro sindirim sürecine sokulacak ve kazeinin proteoliz düzeyi ve profili belirlenecektir. Sindirim sonucunda sodyum kazeinat-SiO2 kompleksinin in vitro toksisitesi de hücre kültürü denemeleri ile belirlenecektir. Ayrıca, sindirim sürecinin sonunda oluşan ve 3kDa’dan daha düşük moleküler büyüklüğüe sahip peptit fraksiyonlarının antioksidatif, antimikrobiyal ve ACE-inhibe edici özellikleri de belirlenerek, SiO2 varlığında oluşan peptitlerin biyoaktivitesinde meydana gelebilecek değişimler belirlenecektir. Önerilen proje, bir gıda matrisi içinde SiO2 nanopartikülleri ile etkileşen proteinin karakteristik özelliklerinin ve sindirilebilirliğinin incelendiği ilk çalışma olacaktır. Projeden elde edilen sonuçlar, gıda-nanopartikül etkileşiminden sonra proteinlerin geçirdiklerin değişimleri ortaya koyması bakımından literatürdeki önemli bir eksikliği giderecektir.