Mineral bağlayan Kazeinofosfopeptidlerin Karyojonite üzerine etkileri

Yrd. Doç. Dr. Gökhan KAVAS1 Öğr. Gör. Nazan KAVAS2 1 Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Süt Teknolojisi Bölümü. Bornova-İzmir. 2 Ege Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulu ,Süt ve Ürünleri Teknolojisi. Bornova-İzmir

Gıdalarda yapısal protein içersinde inaktif olan, ancak enzimatik hidroliz sonucu invivo veya invitro şartlarda oluşan aktif biyolojik ve fizyolojik etkilere sahip aminoasit zincirleri biyolojik aktif peptidler (BAP) olarak tanımlanmaktadır (Meisel H -Schlimme E. 1990; Froetschel, 1996; Anonymous, 1998). BAP’lar genellikle 3-20 aminoasit içeren kısa zincirli bir yapıya sahiptir. Bitki, hayvan ve bakteri orijinli proteinler biyolojik aktif peptidler içermelerine rağmen, genellikle BAP’ ların ana kaynağını süt proteinleri ve özellikle de kazein oluşturmaktadır (Gobbetti et.al. 2002). BAP fraksiyonları, gıda proseslerinde ve gastrointestinal sistemde enzimatik proteolizle açığa çıkarılıncaya kadar ana protein zincirinde inaktif olarak bulunmaktadır. BAP, vücüt fonksiyonunu ve sağlığını olumlu yönde etkileyen spesifik protein fragmentleri olarak da ifade edilmekte, süt, yumurta, fasulye, balık ve mısır gibi farklı birçok gıdada bulunmakla birlikte bunların en önemli kaynağını süt proteinleri oluşturmaktadır. BAP, süt protein molekülerinin içerisinde inaktif olarak bulunmakla birlikte, süt ve ürünlerinin tüketimi sonucunda sindirim sistemi enzimleri ve süt ürünlerinin fermantasyonu-olgunlaşması için kullanılan proteolitik starter kültürlerin aktiviteleri sonucunda açığa çıkmaktadırlar. BAP, vücut fonksiyonları ve sağlık üzerine doğrudan pozitif etkileri bulunan proteinler olarak tanımlanmakta ve vücutta serbest hale geçtiklerinde hormon benzeri aktivite gösterip düzenleyici olarak da görev almaktadırlar. Bu nedenle BAP gıda alanında ve farmakolojik uygulamalarda kullanılabilen sağlığı koruyucu etmenler olarak kabul edilmektedir ((Tome- Ledoux, 1998; Donagh et al., 1999; Korhonen et.al, 2000). BAP’lerin vücutta analjezik (ağrı kesici), antihipertansif, antimikrobiyal, immun sistemi iyileştirici ve mineral bağlama gibi fonksiyonel özelikleri bulunmakla birlikte. Son yıllarda süt proteini kaynaklı BAP üzerinde çalışmalar yoğunlaşmıştır Yapılan çalışmalarda kazein fosfopeptitlerinin bağırsak lümeninde çözünmeyen kalsiyumfosfat oluşumunu engelleyerek intestinal kalsiyum absorbsiyonunu arttırdığı, bunun yanında bu etkinin demir emiliminde de gözlemlendiği bildirilmektedir. BAP’lerin üretimi büyük protein molekülünün enzimatik hidrolizi ile gerçekleşmekte ve çoğu BAP’lerin üretiminde pepsin ve tripsin gibi sindirim sistemi enzimleri kullanılmaktadır. Özellikle ACE inhibitör peptitleri ve kalsiyum bağımlı fosfopeptidler, tripsin enzimi kullanılarak üretilen peptitlere örnek olarak verilmektedir (Korhonen, H 2009; Meisel H -Schlimme E. 1990). Sağlık üzerinde olumlu etkileri bulunan BAP’lardan mineral bağlayan peptitler, fosfopeptitlerin çözünür organofosfat tuzlarını oluşturmakta ve başta kalsiyum olmak üzere demir gibi farklı mineraller için taşıyıcı olarak görev yapmaktadır. Söz konusu bu durum metebolizmada ince bağırsakta kalsiyum ve diğer minerallerin emilimi üzerinde etkili olmaktadır. Yapılan çalışmalarda kazeinin tripsin enzimi ile hidrolizi bir başka ifade ile tiriptik hidrolizi sonucu, fosforlanmış seril kümeleri içeren kazeinofosfopeptitlerin oluştuğu belirlenmiştir. Bu fosforlanmış seril kümelerinin kazein misellerinin oluşumunu sağlayan kalsiyum fosfat ve kazein arasındaki interaksiyondan sorumlu olduğu bildirilmiştir. ?- s1kazein, ?- s2-kazein ß- kazeinin farklı bölgelerde fosforilasyon bağlarına ilişkin bir çok mineral bağlayan kazeinofosfopeptidler (KFP), kazeinin enzimatik hidrolizi sonucunda elde edilmektedir (Meisel et al., 1991). Konu ile ilgili olarak yapılan çalışmalarda kazein fraksiyonlarından elde edilen fosfopeptidlerin molekül ağırlıklarının, içerdikleri aminoasit çeşitleri ve sayısı ile fosforilasyon oranlarının farklılıklar gösterdiği tespit edilmiştir. KFP kalsiyum ve fosfor minerallerinin biyoyararlılığının artmasını sağlamakta ve özellikle ß-kazein’in triptik hidrolizi sonucunda 4 fosfoserin rezidüsü içeren fosfopeptidin (f1-25) üretimi gerçekleşmektedir. Bu peptit diğer KFP gibi pankreatik enzimler tarafından ileri hidrolize dirençli bir peptittir. Sıçanlar üzerinde gerçekleştirilen çalışmalarda söz konusu kazeinofosfopeptid içeren diyet sonucunda luminal sindirim sırasında sıçanların ince bağırsağında tespit edilmiştir. KFP (f1-25) çift ve üç değerli iyonlarla çözünür kompleksler oluşturmaktadır (Aıt-oukhatar et al.,1997). Yapılan çalışmalarda sütün bileşiminde bulunan fosforun yaklaşık yüzde 30’unun monoester bağlarıyla kazeinin seril kalıntılarına bağlı olarak bulunduğu ve bu özellikleri nedeniyle kazeinin, kalsiyum ve fosfat iyonlarının stabilizasyonunda önemli rol oynadığı ifade edilmektedir (Meisel et al.1991). Yapılan çalışmalarda KFP’lerin kalsiyum ve demir gibi mineralleri bağlayıp çözünürlüklerini arttırması nedeniyle, osteoporoz oluşumunun önlenmesinin yanında, hipertansiyon, diş çürükleri, anemi gibi rahatsızlıkların önlenmesinde de yararlı etkilerinin olduğu belirlenmiştir. KFPlerin bağırsaktaki kalsiyum absorpsiyonuna etkileri üzerine sıçanlar üzerine yapılan çalışmalar, bu peptitlerin ince bağırsaktaki pasif kalsiyum taşınımını arttırdığını işaret etmektedir. İnsanlar üzerinde gerçekleştirilen çalışmalar da süt tüketiminden sonra sindirim sisteminde ince bağırsak ve midede küçük kazein fosfopeptitlerinin varlığı tespit edilmiş olmakla birlikte insanlar üzerinde kalsiyum emilimini arttırdığına ilişkin yeterli bilgi bulunmamaktadır. Bununla birlikte, demir fosfoserin rezidülerine kalsiyumdan 100 kat daha fazla güçlü bir şekilde bağlanmakta ve oluşan kompleks pH değişimlerine oldukça dirençli olmaktadır. Demirin ß- kazein’in hidrolizi ile ortaya çıkan fosfopeptitlere bağlanması onun çözünürlüğünü sindirim sisteminin üst bölümlerinden geçişi sırasında korumakta, diğer minerallerle ve iz elementlerle interaksiyonları engellemekte ve sindirim absorbsiyonunu kolaylaştırmaktadır (Aït-oukhatar et al., 1997). Mineral bağlayan peptidlerin dental sağlık üzerine olan etkilerinin belirlenmesi amacıyla yapılan çalışmalarda; kalsiyum ve fosfat iyonlarının diş minesi üzerinde stabilize olmasını sağlayan KFP’lerinin, diş minesindeki lezyonların remineralizasyonunu sağladığı belirlenmiştir. İnsanlar ve hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalarda KFP’lerinin diş çürüklerini önleyici etkisinin olduğu da tespit edilmiştir. Diş ve diş eti hastalıkları önemli sağlık sorunları arasında yer almasına rağmen hayatı doğrudan tehdit etmediği için gereken önem verilmemektedir. Ancak sindirim kanalının girişi olan ağızdaki olumsuzluklar diş sağlığının bozulmasına, sindirimin olumsuz etkilenmesine yol açmaktadır. Gıdaların dişlerde çürük yapma potansiyeline karyojenite denilmekte ve gıdanın ağız ortamında asite dönüşebilme gücü olarak ifade edilmektedir. Diş çürüğünün oluşmasında dental plak ortamının aside dönüşmesi gerekmektedir. Asit ortamı, tükürük ve plakta bulunan kalsiyum, fosfat ve flor gibi minerallerle tamponlanmaktadır. Yapılan çalışmalarda plak ortamında asidin tamponlanamadığı plak pH değeri 5.7 olarak tespit edilmiş ve bu pH değeri kritik pH olarak isimlendirilmiştir. Söz konusu plak pH’sını 5.7’nin altına düşüren gıdalar karyojenik etkili olarak ifade edilmektedirler. Gıdaların ağız içinde plak bakterileri ile teması sonucu meydana getirdikleri etkiler, plaktaki pH’nın ölçümü ile belirlenmektedir. pH ölçümü, in vivo şartlarda bir gıdanın ağıza alınmasından sonra plak içinde meydana gelen asit plak pH’sının ölçülmesi ile ortaya konulmakta ve çalışmalar neticesinde gıdaların karyojenitesine göre sınıflandırılması gerçekleşmektedir. Bu çalışmalarla, plak pH’ını kritik noktanın altına indiren gıdalar ve içecekler karyojenik olarak nitelendirilmektedir. Yapılan çalışmalarda süt ve ürünleri, özellikle peynir tüketimi ile karyojenik etkinin engellenebileceği bunun yanında karyojen bir gıda ile peynir tüketiminin diş çürüklerinin engellenmesinde etkili olacağı belirtilmekte ve peynirin siaolojenik özellik gösterdiği ifade edilmektedir. Peynir yapısında bulunan kazein, fosfopeptidler nedeni ile demineralizasyona engel olmakta ve yapısındaki fosfat, kalsiyum ve peptidler remineralizasyonu sağlamaktadır. Çizelge 1’de bazı peynir çeşitlerinde bulunan mineral bağlayan peptidler ve üretildiği protein fraksiyonları görülmektedir (Korhonen, H. 2009) . Çizelge 1. Bazı peynir çeşitlerinden izole edilen mineral bağlayan peptidler (Korhonen, H. 2009) Peynir çeşidi Tanımlanan biyoaktif peptid Biyoaktivite Kaynak Cheddar peyniri ?- s1 kazein, ß- kazein fragmentleri fosfopeptid Singh et.al. 1997 Emmental peyniri ?- s1 kazein, ß- kazein fragmentleri İmmunosimülatör, fosfopeptid, antimikrobiyal ACE inhibitörü Gomez-Ruiz et.al. 2002 Konu ile ilgili olarak yapılan çalışmalarda; diş yüzeyinde kalsiyum fosfat meydana geldiği ve bu oluşumun remineralizasyonda etkili olduğu ortaya konmuştur. Bunun yanında peynirin bileşiminde bulunan yağ asitlerinin, bakteri metabolizmasının inhibisyonunu sağlayarak diş çürüklerinden korunmada etkili olduğu da rapor edilmektedir. Yapılan bir başka çalışmada KFP’lerin diş yüzeyinde tekrar kalsiyum birikimini teşvik ettiği ve ?- kazeinden elde edilen glikomakropeptidin ağız mukozasında plak oluşturan bakterilerin adhezyonunu ve gelişmesini engellediği belirtilmiştir Konu ile ilgili olarak bazı gıdaların ya da gıda bileşenlerinin, çürük oluşumunu inhibe edici bir potansiyele sahip olduğu belirlenmiş, hayvanlar ve insanlar üzerinde gerçekleştirilen bu çalışmalardan elde edilen bulgular, süt ve ürünlerinin diş çürümelerini teşvik etmediğini, tam tersine özellikle peynirlerin kronik ağız sağlığı hastalıklarına karşı bir koruma sağlayabileceğini göstermiştir. İnsanlar ve hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalarda süt, kazein, kazeinat ve peynirin antikaryojenik özellik gösterdiği belirlenmiştir. Yapılan bir çalışmada, farklı oranlarda yağ, protein, kalsiyum ve fosfat içeren dört farklı peynir türünün antikaryojenik potansiyelleri incelenmiştir. Bu çalışmanın sonunda çürük oluşumuna karşı en koruyucu özelliğe sahip peynirin, bileşiminde en fazla oranda kazein fosfoproteinleri ve kalsiyumfosfat bulunduran peynir olduğu tespit edilmiştir.(Harper et al.1986). Peynir ve sütün bileşiminde bulunan kazein fosfopeptitlerinin, plaktaki kalsiyum ve fosfat seviyesini arttırmak yolu ile peynirin anti-çürük etkisinden sorumlu olduğu saptanmıştır. Yapılan çalışmalarda, peynirin proteolizi ile ortaya çıkan kazein fosfopeptitlerinin tüketiminin, kazein fosfopeptit-kalsiyum fosfat kompleksleri (CPP-CP) oluşumu yoluyla kalsiyum fosfatı stabilize ederek plak tarafından kalsiyum ve fosfatın alımının kolaylaştığı ortaya konmuştur (Walker et al. 2006). İnsanlar üzerinde yapılan bir başka çalışmada; deneklerin ağız içi ortamında, cheddar peyniri suyunun mine yüzeyinde oluşan demineralizasyonu düşük pH seviyesinde dahi önemli derecede azalttığı belirlenmiştir (Silva et al 1987 ). Bunlarla birlikte diş macunu karışımına asit kazein ilave edildiğinde çürük oluşumunun azaltabileceği belirlenmiş, ancak çürük oluşumunu engelleyici miktarda kazein ilavesi ile diş macunu ağız içinde kullanılamaz hale geldiği tespit edilmiştir. Ayrıca yüksek karyojenite özeliği gösteren çikolataların içerisine sodyum kazeinat ilavesi ile çürük oluşumunun engellenmesine yönelik bir çalışmada başarı elde edilmesine karşın, kullanılan kazeinat miktarının fazla olması nedeniyle çikolatanın duyusal özelliklerinin olumsuz yönde etkilendiği belirlenmiştir (Keleş,K. 2010). Yapılan bir çalışmada, kazeinatın sindirimi sonucu oluşan tripsinin, demineralizasyonu önleyici özelliğinin devam ettiği belirlenmiştir (Reynolds et al.1995 ). Kazeine ait triptik peptidlerin plak içerisindeki kalsiyum ve fosfat hacmini önemli derecede arttırarak yüksek derecede antikaryojenik özelliğe sahip bu triptik peptidlerin kalsiyum ve fosfatı stabilize edebilen fosfopeptidler olduğu belirtilmektedir. Fosforilize olmayan triptik peptidlerin ise kalsiyum ve fosfatı stabilize edemedikleri de ifade edilmektedir (Reynolds et al.1995). Walker ve ark.(2006) gerçekleştirdikleri bir çalışmada, denekleri iki gruba ayırmışlardır. Deneklerin ilk grubuna 2 mg ve 5 mg Kazein fosfopeptid- Amorf kalsiyum fosfatı süte ilave ederek tüketmelerini sağlayan araştırmacılar, diğer gruba ise içine bir şey katılmamış süt tükettirmişlerdir. Araştırma sonucunda 2 mg ve 5 mg Kazein fosfopeptid- Amorf kalsiyum fosfatlı sütü tüketmeyen deneklerde yüzde 70 ve yüzde 148 oranında remineralizasyonun arttığını tespit etmişlerdir. Son yıllarda diş çürüklerinin önlenmesinde yeni teknolojiler kullanılarak diş macunu formunda üretilen ve içerisinde doğal yolla elde edilmiş olan kazein ve kalsiyum-fosfat içeren bazı ürünler piyasaya sürülmektedir. Günümüzde yapılan çalışmalar sonucunda, bileşiminde mineral bağlayan kazein fosfopeptidler bulunduran formüller ve düzenli olarak peynir tüketimi sayesinde diş çürüklerinin önlenebildiği bildirilmektedir. Kaynaklar 1. Anonymous, 1998. Danone World Newsletter.No:17, September 1998 2. Aït-oukhatar, N., et.al. 1997. Bioavailability of caseinophosphopeptidebound iron in the young rat. NutritionalBiochemistry 8: 190-197. 3. Donagh, D.Mc., Lawless, F., Gardiner, G.E., Ross,R.P., Stanton, C., Donnelly, W.J. 1999. Milk and Dairy Products for Better Human Health. Teagasc,Publications, NDC 199 4. Froetschel, M.A. 1996. Bioactive peptides in digesta that regulate gastrointestinal function and intake. J.Anim. Sci. 74: 2500-2508. 5. Gobbetti M, Stepaniak L, De Angelis M, Corsetti A, Di Cagno R. 2002. Latent bioactive peptides in milk proteins: proteolytic activation and significance in dairy processing. Crit.Reviews in Food Sci and Nutr, 42(3): 223–239. 6. Harper DS, Osborn JC, Hefferren JJ, Clayton R.1986. Cariostatic evaluation of cheeses with diverse physical and compositional characteristics. Caries Res.;20(2):123-30. 7. Keleş,K.2010 . Mine yüzeyindeki beyaz lezyonların “cpp-acp” ile remineralizasyonu sonrası braket bağlanma dayanımlarının incelenmesi: ın vitro çalışma. doktora tezi.71s 8. Korhonen, H., Pihlanto-Leppälä, A. 2000. Milk Protein-Derived Bioactive Peptides- Novel Opportunities for Health Promotion. Bulletin of IDF 363: 17-26. 9. Korhonen, H 2009. Milk-derived bioactive peptides: From science to applications Journal of Functional foods 1;177-187 10. Meisel H, Schlimme E. 1990. Milk proteins: precursors of bioactive peptides. Trends Food Sci.Technol, 1: 41–43. 11. Reynolds EC. 1997. Remineralization of enamel subsurface lesions by casein phosphopeptide-stabilized calcium phosphate solutions. J. Dent Res. 76(9):1587-95. 12. Reynolds EC, Cain CJ, Webber FL et al. 1995. Anticariogenicity of calcium phosphate complexes of tryptic casein phosphopeptides in the rat. J Dent Res;74(6):1272-9. 13. Silva MF, Burgss RC, Sandham HJ, Jenkins GN.1987. Effect of water-soluble components of cheese on experimental caries in humans. J Dent Res.;66:8-41. 14. Tome, D., Ledoux, N. 1998. Nutritional and Physiological Role of Milk Protein Components. Bulletin of IDF 336: 11-16. 15. Walker G, Cai F, Shen P et al.2006. Increased remineralization of tooth enamel by milk containing added casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate. J. Dairy Res.73:1:74-8.