TÜBĠTAK-BĠDEB. KĠMYA LĠSANS ÖĞRENCĠLERĠ (KĠMYAGERLĠK, KĠMYA ÖĞRETMENLĠĞĠ, KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ- BĠYOMÜHENDĠSLĠK ) ARAġTIRMA PROJESĠ EĞĠTĠMĠ ÇALIġTAYI

Transkript

1 TÜBĠTAK-BĠDEB KĠMYA LĠSANS ÖĞRENCĠLERĠ (KĠMYAGERLĠK, KĠMYA ÖĞRETMENLĠĞĠ, KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ- BĠYOMÜHENDĠSLĠK ) ARAġTIRMA PROJESĠ EĞĠTĠMĠ ÇALIġTAYI KĠMYA-3 ( ÇALIġTAY 2012) KĠMYA PROJE RAPORU GRUP BEYAZ PROJE ADI PEYNĠR ALTI SUYU VE YOĞURT SUYUNDA Zn VE TOPLAM ANTĠOKSĠDAN KAPASĠTE TAYĠNĠ PROJE EKĠBĠ Ferudun GÜREL Burcu ÖZDAMAR PROJE DANIġMANLARI Prof. Dr. MEHMET AY Prof. Dr. HALĠT DEMĠR Prof. Dr. NEVĠN GÜRBÜZ MALATYA 29 HAZĠRAN-8 TEMMUZ

2 PROJENĠN AMACI 1) Peynir altı suyu ve yoğurt suyunda AAS kullanarak Zn oranını tayin etmek 2) Peynir altı suyu ve yoğurt suyunun antioksidan özelliğini incelemek 3) Peynir altı suyu ve yoğurt suyu gibi süt ürünlerinin atık olarak kullanılmasının önüne geçmektir. 1.GĠRĠġ 1.1.Peynir Altı Suyu ve Önemi Peynir altı suyu, sütün peynire iģlenmesi sonucu arta kalan sarımtrak yeģil renkli sıvıdır (Yöney, 1962; Konar, 1978; Topal, 1978; Uraz, 1978) [1]. Peynir yapımında bir yan ürün olan peyniraltı suyu; laktoz, mineral maddeler, vitaminler, protein ve az miktarda da süt yağını içermektedir. Bunların içinde peyniraltı suyu proteinleri en önemli kısmı oluģturmaktadır. Peyniraltı suyu proteinlerinin diğer proteinlere göre üstün olan tarafı sadece biyolojik değeri değil, aynı zamanda antioksidan fonksiyonları destekleyen sülfür içeren aminoasitlerini yüksek oranda içermesidir. Peyniraltı suyu proteinleri kısa zincirli aminoasitleri içermekte olup, bu aminoasitler proteinlerin bozulmasının artması durumundaki, kas kaybının mümkün olduğunca azalmasına yardımcı olmaktadırlar (Smithers ve ark. 1996, Anonymous 1998) [2]. Spesifik peynir suyu içeriğinin biyoaktif rollerinin belirlenmesi, onların fonksiyonel gıda ürünlerinde ticari olarak kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Bu bakımdan peynirsuyu proteinleri; özellikle bebekler, yaģlılar, bazı hastalar ve yoğun aktivite içinde olan sporculara faydalıdır. Ancak, insanlar üzerindeki klinik denemeler tek baģına peynir suyu katkısının mutlaka diğer biyolojik besinler ile desteklenmesi gerekliliğini de göstermektedir (Harper 2000, German ve ark. 2001). Dünya nüfusunun hızla artması ve açlık çeken bir çok ülkenin olduğu günümüzde, özellikle hayvansal proteine olan ihtiyacın karģılanabilmesi bugün her türlü teknoloji artığının değerlendirilmesini gerektirmektedir. Süt teknolojisinde bu artıklar içerisinde en önemlisini peynir suyu oluģturmaktadır [3].

3 1.2.Eser Elementlerin Tayini ve Çinkonun Önemi 19. yüzyılda enstrümental analitik metotların geliģmeye baģlamasıyla kısa bir zaman içinde bir örnekte bir çok element tayin edilebilir hale gelmiģtir. Eser element analizi, organik ve inorganik örneklerdeki mg/l, µg/l ve hatta daha düģük düzeydeki deriģimlerin tayini olarak tanımlanabilir. Analitik kimyanın en önemli araģtırma alanı olan eser element analizi, gün geçtikçe eser elementlerin yüksek sıcaklıktaki malzemeler, jeokimya, hava, su ve toprak kirliliği, elektronik sanayii, eczacılık, insan metabolizması ve vücuduna etkileri gibi değiģik alanlardaki fonksiyonlarının anlaģılmasıyla daha da önem kazanmıģtır [4]. Çinko, organizma için esansiyel bir mineraldir. Optimal sağlık için her gün belirli bir miktar alınması gereken biyolojik bir eser elementtir. Tüm organlar, dokular ve vücut sıvılarında yer alır. Önemli proteinlerin yapısına girer. Enzimlerin aktif bölgelerine bağlanır, katalitik bölgelerinde anahtar rol oynar. Ġntraselüler bir düzenleyici olup, moleküler etkileģimlerde proteinler için yapısal destek sağlar. Biyolojik membranların ve iyon kanallarının stabilitesini ve bütünlüğünü korur. Nükleik asit veya diğer gen düzenleyici proteinlerde yapısal element olarak rol oynar. Redoks aktivitesinin olmaması nedeniyle bağlandığı proteini dayanıklı hale getirir. Karbonhidrat, protein, lipid, nükleik asit, hem sentezi, gen ekspresyonu, üreme ve embriyogeneziste de görevleri vardır [5]. 1.3.Enzimler ve Enzim Kinetiği Enzimler, kataliz yapan (yani kimyasal tepkimelerin hızını artıran) biyomoleküllerdir. Hemen hemen tüm enzimler proteindir. Enzim tepkimelerinde, bu sürece giren moleküllere substrat denir ve enzim bunları farklı moleküllere, ürünlere dönüģtürür. Her katalizör gibi enzimler de bir tepkimenin aktivasyon enerjisini (E a veya ΔG ) azaltarak çalıģır ve böylece tepkime hızını çarpıcı Ģekilde artırır. Diğer çoğu katalizörden farklı olarak enzimler çok daha özgüldür (spesifiktir). Enzim kinetiği, enzimlerin substratlarına bağlanmasını ve onları ürüne dönüģtürmesini araģtıran bilim dalıdır. Kinetik analizlerde kullanılan hız verileri enzim ölçümlerinden elde edilir. Enzim hızları solüsyon Ģartlarına ve substrat konsantrasyonuna bağlıdır. Bir enzimatik tepkimenin en yüksek hızını bulmak için sabit bir ürün oluģum hızına varılana kadar substrat konsantrasyonu artırılır. Enzimin maksimum hızında (V max ), tüm enzim aktif merkezleri

4 substrat tarafından bağlı durumdadır ve ES kompleksinin miktarı toplam enzim miktarına eģittir. Belli bir tepkime hızı için gereken substrat miktarı da önemlidir ve enzimin maksimum hızının yarısına ulaģması için gereken substrat konsantrasyonu Michaelis-Menten sabiti (K m ) olarak tanımlanır. Her enzimin belli bir substrat için karakteristik bir K m değeri vardır, bu değer substratın enzime ne derece sıkıca bağlandığını gösterir. [6] Michaleis-Menten denklemi bir substratlı enzimatik reaksiyonun denge-durumundaki hız denklemidir. Lineweaver-Burk grafiği veya çifte evrik grafiği kinetik veriyi görüntülemek için yaygın kullanılır. Bunu elde etemk için Michaelis-Menten denkleminin iki tarafının evrik yapılır. Sağda gösterildiği gibi, bu Michaelis-Menten denkleminin doğrusal bir biçimidir ve y = mx +c denklemli bir doğru üretir, y ekseni kesiģim noktası 1/V max 'ye x eksen kesiģimi -1/K M 'ye karģılık gelir.

5 2.MATERYAL VE YÖNTEM 2.1. Kullanılan Materyaller Proje sürecinde kullanılan materyal ve kimyasallar aģağıda verilmiģtir: Yoğurt suyu Peynir altı suyu %37 lik der. HCI 5 Erlen 2 Huni 2 Baget Mezür 2 Süzgeç kağıdı 10 ml lik pipet %50 lik H 2 O 2 NaHPO 4 Tamponu 10 Deney tüpü 6 Beher Mikropipet ( ml) Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresi UV-VIS

6 2.2. Mineral Tayini Alınan numune süzülerek üzerine hidroklorik asit ilavesi yapılıp (proteinin yapısını bozmak için) tekrar süzüldü. Süzüntüden alınan örnek atomik absorpsiyon spektrofotometre cihazına verilerek çinko değerine bakıldı Antioksidan Tayini Antioksidan tayini için katalaz enzimi aktivite yöntemi kullanıldı. Bu yöntemde; Enzim çözeltisi 1/10 oranında seyreltilerek 0,1 ml örnek alındı. Üzerine 2,8 ml tampon çözeltisi katıldı. Daha sonra üzerine 0,1 ml H 2 O 2 ilave edilerek deney tüpü çalkalandı ve 240 nm de UV-VIS spektrofotometrede 15 s aralıklarla 1 dk boyunca absorbans okundu Katalaz Enzim Kinetiği Katalaz enzim kinetiği için, 2,8 ml, 2,6 ml, 2,4mL, 2,2 ml ve 2,0 ml tampon çözeltileri üzerine sırasıyla 1/10 oranında seyreltilen enzim çözeltilerinden 0,1 ml, 0,3 ml, 0,5 ml, 0,7 ml ve 0,9 ml katıldı. Bu 5 örneğin her birine 0,1 ml H 2 O 2 (substrat) ilave edilerek UV-VIS spektrofotometrede 240nm de absorbansları okundu. 3. BULGULAR 3.1. Antioksidan Enzim Aktivite Ölçümü Katalaz (CAT) enzimi aktivite sonuçları: 0-15 s s s s Yoğurt suyu absorbansı (1) (2) Peynir altı suyu absorbansı (1) (2)

7 1/V E.U. = ö ü eģitliğine göre; 1) Peynir altı suyu: EU= EU/mL 2) Yoğurt suyu: EU= EU/mL Farklı substrat deriģimlerindeki enzim aktivite sonuçları: Yoğurt absorbansı suyu Peynir altı suyu absorbansı 2.8 ml 2.6 ml 2.4 ml 2.2 ml 2.0 ml tampon+ tampon+ tampon+ tampon + tampon+ 0.1 ml 0.3mL 0.5mL 0.7 ml 0.9 ml enzim enzim enzim enzim enzim Peynir altı suyunda katalaz enzimi kinetiği: 0.6 Lineweaver-Burk Grafiği y = 0,015x + 0,3272 R² = 0, /[S]

8 1/V Yoğurt suyunda katalaz enzim kinetiği: 0.37 Lineweaver-Burk Grafiği y = 0,0021x + 0,3317 R² = 0, /[s] 1) Peynir altı suyu enzim aktivitesi için kinetik parametreler: Km= 0,0458 M V max = ) Yoğurt suyu enzim aktivitesi için kinetik parametreler: Km= 6,33x10-3 M V max = 3, Peynir Altı Suyu ve Yoğurt Suyunda Zn Düzeyleri Peynir altı suyunda Zn= ppm Yoğurt suyunda Zn= ppm 4. SONUÇLAR Peynir altı suyundan elde edilen Zn miktarı atomik absorpsiyon spektrofotometrede ppm olarak bulunurken yoğurt suyundan elde edilen Zn miktarı atomik absorpsiyon spektrofotometrede ppm olarak bulunmuģtur. Peynir altı suyunda katalaz enzim aktivitesi EU/mL olarak saptanırken yoğurt suyunda katalaz enzim aktivitesi EU/mL olarak bulunmuģtur.

9 Katalaz enzim aktivitesi için kinetik değerler ise peynir altı suyunda; Km= 6,33x10-3 M Vmax= 3,0148 E.U ve yoğurt suyunda ise Km= 0,0458 M Vmax= 3,0562 E.U olarak bulunmuģtur. 5. SONUÇ VE TARTIġMA Antioksidantlar, oksidasyonu baģlangıç veya geliģme basamağında önleyen ve/veya geciktiren maddelerdir. Biyolojik sistemlerde antioksidant aktiviteye sahip bileģiklerin bulunması yaģam için önemli temel bir ihtiyaçtır. Bunlardan biri olan katalaz (CAT) canlılarda aģağıdaki reaksiyonları katalizler : 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 (Katalitik aktivite) ROOH + AH 2 H 2 O + ROH +A (Reoksidatif aktivite) [7] Bu çalıģmayı yapmamızın amacı, gıda sektöründe ve insan sağlığında sürekli olarak tüketilen peynir ve yoğurtta en güçlü antioksidan enzim olan katalaz enzim aktivitesi hakkında daha önce çalıģılmamıģ ve literatürde bulunmamıģ olmasıdır. Bu yüzden, bu çalıģmanın literatüre katkı sağlayacağı kanaatindeyiz. Katalaz enzim aktivitesi, Aebi metoduna göre yapılmıģtır. Peynir altı suyundan CAT enzim aktivitesi EU/mL olarak ve yoğurt suyundan CAT enzim aktivitesi ise EU/mL olarak tespit edilmiģtir. Peynir altı suyunda CAT enzim aktivitesinin yoğurt suyunda CAT enzim aktivitesinden EU/mL daha büyük olduğu görülmektedir. Sonuçlar CAT enzim aktivitesinin peynir altı suyu ve yoğurt suyunda kinetiğinin belirlenmesiyle de desteklenmiģtir. Peynir altı suyunun enzim aktivitesinin daha büyük olması onun daha güçlü antioksidan olduğunu gösterir. Bu sebeple atık gibi düģünülen peynir altı suyu ve yoğurt suyunun bunun aksine gıda sanayiinde kullanılması ve diyet olarak alınması kanaatindeyiz. Çinko, insan vücudunda eser halinde bulunan ve yaģam açısından gerekli olan elementlerden biridir. Kırmızı kan hücrelerinde yoğun halde bulunur ve CO 2 metabolizmasına iliģkin bir çok tepkimenin oluģmasını sağlayan karbonik anhidraz enziminin önemli bir bölümünü oluģturur [8].

10 Yaptığımız çalıģma sonucunda peynir altı suyunda Zn düzeyi ppm bulunurken yoğurt suyunda ise ppm olarak bulundu. Bu durum çok güçlü birantioksidan mineral olan Zn nun yoğurt suyunda daha fazla bulunduğunu gösterdi. Daha önceki literatür çalıģmalarında peynir altı suyu ve yoğurt suyunda Zn analizine yönelik herhangi bir çalıģmaya rastlanmadığından bu çalıģmanın bundan sonraki çalıģmalara ıģık tutacağı kanısındayız. TEġEKKÜR ÇalıĢtay koordinatörü: Prof. Dr. Mehmet AY a, sunuları ve çalıģmalarıyla bizleri aydınlatan danıģmanlarımız Prof. Dr. Halit DEMĠR ve Prof. Dr. Nevin GÜRBÜZ e, Teknisyen Zeynel ġahġn e, tüm çalıģtay ekibine ve Malatya Ġnönü Üniversitesi ne teģekkür ederiz KAYNAKLAR [1] PEYNĠR SUYU VE KULLANIM ĠMKÂNLARI Ahmet Kurt, Songül Gülümser, Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tanın Ürünleri Teknolojisi Bölümü, Erzurum [2] Peyniraltı Suyu Proteinlerinin Fonksiyonel Özellikleri Ve Sağlık Üzerine Etkileri, Cem KARAGÖZLÜ, Mine BAYARER, Ege Üniv. Ziraat Fak. Derg., 2004, 41 (2): ISSN [3] PEYNĠR SUYU VE KULLANIM ĠMKÂNLARI Ahmet Kurt, Songül Gülümser, Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tanın Ürünleri Teknolojisi Bölümü, Erzurum [4] Bazı gıda maddelerinde atomik absorpsiyon spektrometrik yöntemle eser metal tayini, [5] r/36/199/1618.pdf+%c3%a7inkonun+metabolik+katk%c4%b1lar%c4%b1&hl=tr&gl=tr&p id=bl&srcid=adgeesjv6fcmzgmuub0du6lnkw6hkdog66pw8hby7sv0k9apmjxjbu gmu7gqwu8xzkhoo26f0ryllbj69oapejhvfddxyb0hcvwkdrr6q0cubluhz7ckqpusc tkjxsby-krnstpzc&sig=ahietbskoomm2zoxosps7dqy3prcwrfn7a [6] tr.wikipedia.org [7] AĢotu (Coriandrum sativum) Yapraklarından Katalaz Enziminin SaflaĢtırılması ve Bazı Kinetik Özelliklerinin AraĢtırılması, Hülya Demir,Atatürk Üniv., Biyoteknoloji Uygulama ve AraĢtırma Merkezi, Erzurum [8] php%3foption%3dcom_content%26do_pdf%3d1%26id%3d4513+zn+tayini+ve+%c3%b6

11 nemi&hl=tr&gl=tr&pid=bl&srcid=adgeeshfbcbodsfutpmvytkht3bzlurxzniawynrhl HcO8KAlea3JU1usHecGfLNJF3eXRZHsuWl5PSa3sthueg9z9sHjz_3pmZB5N0dJz64nuMO avy0ez9bw59eqcp5pagfnrnbhqy&sig=ahietbru9jq5ohgvw3noj_0fm8evsuxvyq GRUP ÜYELERĠNĠN ÖZGEÇMĠġLERĠ Burcu ÖZDAMAR ( Dokuz Eylül Üniversitesi ) 1990 yılında Ġzmir de doğdu. Ġlköğretimini Ġzmir Fevzi Çakmak Ġlköğretim Okulu nda tamamladıktan sonra liseyi Ġzmir Kız Lisesi (Anadolu) nde okudu ve üniversite eğitimini Ġzmir Dokuz Eylül Üniversitesi Kimya Bölümü nde tamamladı. Ferudun GÜREL ( Konya Üniversitesi ) 1990 yılında Mersin de doğdu. Ġlköğretimi Balıkesir in Bandırma ilçesinde okuduktan sonra liseyi Osmaniye nin Bahçe ilçesinde Bahçe Endüstri Meslek Lisesi Kimya bölümünde bitirdi ve 2009 yılında Selçuk Üniversitesi Kimya Öğretmenliği bölümünü kazandı. Halen okumaya devam etmektedir