Sütten üretilen fonksiyonel bir ürün: Biyoaktif peptidler

Biyoaktif peptidler, bir protein dizininde etkisiz halde bulunan ancak protein parçalandığında aktif hale gelen ve insan sağlığı üzerinde faydalı etki gösteren protein türevleridir. Fonksiyonel gıda pazarında biyoaktif peptidlerin önemli bir payı vardır ve bu ürünler arasında en büyük payı süt kaynaklı biyoaktif ürünler oluşturmaktadır. İyi bir protein kaynağı olan süt biyoaktif peptidler açısından da önemli bir kaynaktır. Biyoaktif peptidlerin yaygın olarak üretimi ve kullanımı için, üretim teknolojilerinin geliştirilmesi, sağlığa faydalarının belirlenmesi ve yasal düzenlemelerin yapılması konularında çalışmalar yapılması gerekmektedir.

Ayşe Nur Bulut, Meral Kılıç-Akyılmaz (İstanbul Teknik Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü)

GİRİŞ

Proteinlerin gıda ürünlerindeki fonksiyonel özellikleri ve insan beslenmesindeki önemi bilinmektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, protein dizininde bulunan bazı peptidlerin insan sağlığı üzerinde faydalı etkiler gösterdiği saptanmıştır. Bu peptidlere biyoaktif peptidler adı verilmiştir. Biyoaktif peptidlerin etkileri sahip oldukları aminoasit dizinine göre değişmektedir. Proteinlerin bir veya daha fazla biyoaktif peptid içerebiliyor olması proteinlerin önemini daha da artırmaktadır.

Biyoaktif peptid bakımından en zengin kaynak süttür. Biyoaktif peptidler kazeinde ve bazı peyniraltı suyu proteinlerinde etkisiz halde bulunurlar. Bu peptidler, sütte plazmin enzimi tarafından, sindirim sırasında gastro-intestinal sistemdeki enzimler tarafından veya mikrobiyal fermentasyon sırasında serbest hale geçmektedirler (Dziuba vd., 2009).

 Tablo 1. Sütten üretilmiş biyoaktif peptid içeren ürünler

Biyoaktif Peptidler

Proteinlerin besin değeri bilinmektedir, fakat biyoaktif özellikleri 1980’lerin başlarında Japon Bilimsel Akademisi tarafından fonksiyonel gıdalar üzerine başlatılan ulusal bir proje ile incelenmeye başlanmıştır. Bu projede proteinlerin fonksiyonel özellikleri, tansiyon düzenleyici, mineral emilimine destekçi, kemik sağlığında ve yağ metabolizmasında yardımcı, hücre ve dokular için antioksidan ve bağışıklık sistemini düzenleyici olarak bildirilmiştir (Shimizu, 2012). Takip eden çalışmalarda bunlara ek olarak, kanser, ağız hastalıkları, kardiyovasküler hastalıklar ve anoreksiya gibi hastalıkların önlenmesinde etkili özellikleri ortaya koyulmuştur.

Biyoaktif peptidler genellikle 3-20 aminoasitten ve protein hidrolizatları ise 20’den fazla aminoasitten oluşur. Et, süt, yumurta, soya fasulyesi, pirinç, buğday, yosun ve mantar gibi protein kaynakları aynı zamanda biyoaktif peptid kaynaklarıdır (Shimizu, 2012).

Biyoaktif Peptidlerin Üretimi

Biyoaktif peptidlerin üretimi, sindirim enzimleri ile enzimatik hidroliz, starter kültürler ile sütün fermentasyonu ve proteolitik mikroorganizmalardan elde edilen enzimler ile hidroliz olmak üzere üç yolla gerçekleştirilebilir.

1. Enzimatik Hidroliz:

Biyoaktif peptid üretiminde en yaygın olarak kullanılan yöntemdir. Bütün haldeki proteinler pepsin, tripsin ve kimotripsin gibi sindirim enzimleri ile hidrolize edilirler (Korhonen, 2009). Enzimatik reaksiyon sonucunda biyoaktif peptidler diğer peptidlerle beraber çözelti içinde bulunurlar. Peptidler mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon gibi membran seperasyon teknikleri ile ayrılarak saflaştırılırlar (Kamau vd., 2010).

2. Fermentasyon:

Bu yöntemde yüksek proteolitik aktiviteleri sebebiyle starter kültürler kullanılır. En çok kullanılan bakteriler laktik asit bakterileridir (LAB). Bunlara örnek olarakLactococcus lactis, Lactobacillus helveticus ve Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus verilebilir (Korhonen ve Philanto, 2006). LAB enzim sistemi hücre duvarına bağlı proteinaz ile endopeptidaz, aminopeptidaz, tripeptidaz ve dipeptidaz gibi bazı diğer peptidazlardan oluşur (Christensen vd., 1999). Peptidlerin üretiminde fermentasyon koşulları etkilidir (Williams, vd., 2002).

3. Enzimatik proteoliz:

Bu yöntemde proteinler doğrudan mikroorganizmalardan ekstrakte edilen proteolitik enzimler ile hidrolize edilerek biyoaktif peptidler üretilir.

Biyoaktif Peptidleri İçeren Süt Ürünleri ve İnsan Sağlığına Faydaları

Peynir altı suyunda bulunan proteinlerin biyoaktif özelliklere sahip olduğu saptanmıştır. Laktoferrinin biyoaktif özellikleri, demir bağlayıcı etki, kanser hücrelerine karşı anti-proliferasyon etki ve Gram-negatif bakterilere karşı antibakteriyal etki olarak bildirilmiştir (Aimutis, 2004). β-Laktoglobulinin triptik izolatından elde edilen bir peptidin kolestrol düşürücü etki gösterdiği saptanmıştır (Nagaoka vd., 2001). Glikomakropeptidin ise antiviral etki gösterdiği bildirilmiştir (Kawasaki vd., 1993).

Süt proteinleri çok sayıda biyoaktif peptid bulundurmaktadır. Bunlar sütün fermentasyonu ve süt ürünlerinin olgunlaştırılması sonucunda açığa çıkmaktadır.Yoğurtta bulunan bir biyoaktif peptid antitrombotik etki göstermiştir (Dionysius vd., 2000). Fermente süt ürünlerinin (fermente içecek ve yoğurt) bağırsak sağlığına, kansere ve inflamasyona olan faydaları bilinmektedir. Süt proteinlerinden LAB fermentasyonu sonucu elde edilen g-aminobutirik asidin (GABA) yüksek tansiyonu düşürücü etkiye sahip olduğu bildirilmiştir (Siragusa vd., 2007). Yoğurtta bulunan bazı peptidlerin bağışıklık geliştirici, antihipertansif, antiamnesik (unutkanlığa karşı) ve mikrobiyosid etki gösterdikleri saptanmıştır (Choi vd., 2012). Peynir üretimi ve olgunlaşması sırasında da birçok biyoaktif peptid açığa çıkmaktadır. Kalsiyumfosfopeptidler Emmental, Cheddar, Comte ve Herrgard peynir türlerinde tespit edilmiştir (Korhonen, 2009).

Biyoaktif peptidlerin tansiyon düşürücü etkisi birçok çalışmada gösterilmiştir. Orta düzeyde yüksek tansiyon hastalarında kazein kaynaklı tripeptidleri (izolösin-prolin-prolin, valin-prolin-prolin) içeren fermente bir süt ürününün tüketilmesi sonucunda yüksek tansiyon kontrol altına alınabilmiştir (Turpeinen vd., 2011). Bir biyoaktif peptidle veya biyoaktif peptidlerin kombinasyonu ile zenginleştirilmiş süt ürünlerinin diş çürümesi, diş yüzeyi kaybı, ağız mukoza hastalıkları ve periyodontal hastalıklara karşı koruyucu etkileri olduğu bildirilmiştir (Whelton, 2011). Peptidlerin kanser hücrelerinin poliferasyonunu engellediği de bildirilmiştir (Sharma and Katz, 2010). Biyoaktif peptidlerin opioid (morfine benzer farmakolojik özellik) özelliği olduğu da saptanmıştır ( Haque vd., 2008; Philanto-Leppala, 2001).

Biyoaktif peptidler kullanılarak farklı ülkelerde fonksiyonel gıdalar piyasaya sürülmüştür (Tablo 1). Bir ürünü biyoaktif peptid ürünü olarak isimlendirebilmek için bu peptidlerin sağlığa faydalarının ve üründe bulunması gerekli düzeyinin yasalarla belirlenmiş olması gerekir. Yeni bir ürün olması sebebiyle yasal düzenlemeler tam olarak şekillenmemiştir fakat bu yolda en çok mesafe kat eden ülkeler Japonya, Amerika Birleşik Devletleri, İskandinav ülkeleri ve İngiltere’dir (Varzakas ve Arvanitoyannis, 2010).

SONUÇ

Süt ve süt ürünleri biyoaktif peptidler için iyi bir kaynaktır. Biyoaktif peptidler insan sağlığına olumlu etkilerinden dolayı fonksiyonel ürünlerin geliştirilmesinde kullanılabilir. Ancak biyoaktif peptidlerin üretiminde kullanılacak teknolojilerin geliştirilmesi gerekmektedir. Ayrıca tanımlanmaları ve kullanımları için yasal düzenlemelere ihtiyaç vardır.

KAYNAKLAR

Aimutis, W.R. (2004). Bioactive properties of milk proteins with particular focus on anticariogenesis. The Journal of Nutrition, 134(4), 989S-995S.

Choi, J., Sabikhi, L., Hassan, A., Anand, S. (2012). Bioactive peptides in dairy products. International Journal of Dairy Technology, 65(1), 1-12.

Christensen,  J.E., Dudley, E.G., Pederson, J.A., Steele, J.L. (1999). Peptidases and amino acid catabolism in lactic acid bacteria. Antonie Van Leeuwenhoek, 76(1-4), 217-246.

Dionysius, D.A., Marschke, R.J., Wood, A.J., Milne, J., Beattie, T.R., Jiang, H., Grieve, P.A. (2000). Identification of physiologically functional peptides in dairy products. Australian Journal of Dairy Technology, 55(2), 103-103.

Dziuba, M., Dziuba, B., Iwaniak, A. (2009). Milk proteins as precursors of bioactive peptides. Technologia Alimentaria, Acta Scientiarum Polonorum, 8(1), 71-90.

Haque, E., Chand, R., Kapila, S. (2008). Biofunctional properties of bioactive peptides of milk origin. Food Reviews International, 25(1), 28-43.

Kamau, S.M., Lu, R.R., Chen, W., Liu, X.M., Tian, F.W., Shen, Y., Gao, T. (2010). Functional significance of bioactive peptides derived from milk proteins. Food Reviews International, 26(4), 386-401.

Kannan, A., Hettiarachchy, N., Marshall, M. (2011). Food proteins and peptides as bioactive agents. In: Bioactive food proteins and peptides. Hettiarachchy, A.,  Sato, N.S., Marshall, K., Kannan, M.R., editors. CRC Press, Boca Raton, pp. 1-28.

Kawasaki, Y., Isoda, K., Shinmoto, H., Tanimoto, M., Dosako, S., Idota, T., Nakajima, I. (1993). Inhibition by casein glycomacropeptide and lactoferrin of influenza virus hemagglutination. Bioscience Biotechnology Biochemistry, 57, 1214–1215.

Korhonen, H. (2009). Milk-derived bioactive peptides: From science to applications. Journal of Functional Foods, 1(2), 177-187.

Korhonen, H., Pihlanto, A. (2006). Bioactive peptides: production and functionality. International Dairy Journal, 16(9), 945-960.

Nagaoka, S., Futamura, Y., Miwa, K., Awano, T., Yamauchi, K., Kanamaru, Y., Kuwata, T. (2001). Identification of novel hypocholesterolemic peptides derived from bovine milk β-lactoglobulin. Biochemical and Biophysical Research Communications, 281(1), 11-17.

Pihlanto-Leppala, A. (2001). Bioactive peptides derived from bovine whey proteins: Opioid and ACE-inhibitory peptides. Trends in Food Science and Technology, 11, 347–356.

Sharma, R., Katz, J. (2010). Bioactive foods in cancer prevention. In: Bioactive Foods and Extracts: Cancer Treatment and Prevention. Watson, R.R., Preedy, V.R., editors, CRC Press, Boca Raton, pp. 143-171.
Shimizu, T. 2012. Food derived bioactive peptides in the market. In: Food Proteins and Peptides: Chemistry, Functionality, Interactions, and Commercialization. Hettiarachchy, N.S., Sato, K., Marshall, M.R., Kannan, A., editors, CRC Press, Boca Raton, pp. 375-394.

Siragusa, S., De Angelis, M., Di Cagno, R., Rizzello, C.G., Coda, R., Gobbetti, M. (2007). Synthesis of γ-aminobutyric acid by lactic acid bacteria isolated from a variety of Italian cheeses. Applied and Environmental Microbiology, 73(22), 7283-7290.

Turpeinen, A. M., Ehlers, P. I., Kivimäki, A. S., Järvenpää, S., Filler, I., Wiegert, E., Wagner, F. (2011). Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro tripeptide-containing milk product has acute blood pressure lowering effects in mildly hypertensive subjects. Clinical and Experimental Hypertension, 33(6), 388-396.

Varzakas, T.H., Arvanitoyannis, I.S. (2010). Functional bioactive dairy ingredients. In:  Development and Manufacture of Yogurt and Other Functional Dairy Products. Yildiz, F., Taylor and Francis, Oxford, pp. 197-227.

Whelton, H. (2011). Nutritional and Oral Health-Promoting Properties of Dairy Products: Caries Prevention and Oral Health, In: Encyclopedia of Dairy Sciences. Fuquay, J., Fox, P., McSweeney, P., editors, 2nd ed, Academic Press, pp. 1034-1040.

Williams, A.G., Noble, J., Tammam, J., Lloyd, D., Banks, J.M. (2002). Factors affecting the activity of enzymes involved in peptide and amino acid catabolism in non-starter lactic acid bacteria isolated from Cheddar cheese. International Dairy Journal, 12(10), 841-852.