Yumurta Biyoaktif Bileşenleri (2): Lizozim

Gıda sanayisinde özellikle doğal kaynaklı antimikrobiyal komponentlerin kullanıldığı biyo-koruma metotlarına olan ilginin gün geçtikçe artmasıyla birlikte, doğal enzimlerin (lizozim) gıdalarda kullanım potansiyeli de artış göstermiştir. Lizozim ticari olarak değerli bir enzim olup, günümüzde çeşitli gıdalarda doğal bir antimikrobiyal ajan olarak, peynir, bira ve şarap üretiminde koruyucu ya da mikrobiyal prosesleri kontrol etmek amacıyla kullanılmaktadır. Lizozim, yumurta beyazında (toplam yumurta beyazı proteinlerinin %3,5’i) oldukça fazladır ve tavuk yumurtası albumini günümüzde bu enzimin temel ticari kaynağıdır.

Derleme çalışması ile lizozimin önemi, etki mekanizması, ticari önemi ve ayrımına dair güncel literatür değerlendirilerek okuyucuların istifadesine sunulmuştur.

Anahtar kelimeler: yumurta, biyoaktif bileşen, katma değer, antimikrobiyal aaktivite, lizozim.

GİRİŞ

Yumurta akında bulunan ve antibiyotik etkisi belirlenen bir protein olan lizozim enzimi mikroorganizmaları tahrip edebilme yeteneğine ve bazı fermentlerin faaliyetlerini ise takviye edebilme gücüne sahiptir. Lizozim’in tavuk yumurtasında bu antibakteriyel etkisi 1909 yılında saptanmıştır. 1922 yılında ise Fleming, yumurta akında lizozim adında bir ajanın bulunduğunu belirtmiştir. Lizozim, yumurta akının % 3,5’unu oluşturan çok önemli bir enzim olup, yumurta akının dısında, sütte, insan ve hayvansal dokuların çoğunda ve sekresyonlarında bulunan anti-bakteriyel özelliği nedeniyle bazı bakterilerin hücre duvarlarını tahrip etme özelliğine sahiptir [1]. Yumurta beyazından lizozim izolasyonu/ayrımı için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Ancak yöntemlerin sadece bir kısmı ticari ölçekte uygulanabilir nitelik taşımaktadır [2]. Lizozim, yumurta akında bulunan güçlü bir bazik protein olarak kabul edilmektedir [3]. Lizozim 129 amino asitli tek bir polipeptit zincirinden oluşmaktadır [4]. Enzim molekülü, 4.5 x 3.0 x 3.0 nm boyutlarında bir elipsoide benzer biçimde kompakt bir komplekstir. Bir lizozim molekülünde, altı heliks bölgesi ile birlikte enzimin yüksek termal stabilitesine neden olan dört disülfit köprüsü (S-S) bulunmaktadır [5].

Yumurta beyazı içindeki ovomucin gibi negatif yüklü proteinlere bağlanma eğilimindedir [6]. Lizozim, hemen hemen tüm sekresyon vücut sıvılarında insan ve hayvan organizmalarının dokularında bulunmaktadır. Ayrıca bazı bitkilerden, bakterilerden ve bakteriyofajlardan da izole edilmektedir. Fakat yumurtada bulunan lizozim, aralarında en fazla çözünür ve kararlı olanıdır [4]. Lizozim sadece mikrobiyal büyümeyi inhibe etme kabiliyetine sahip değildir, aynı zamanda antiviral, antienflamatuar ve terapötik etkilere de sahiptir [7]. Yumurta akının yüksek bir pH’ya sahip olması bakterilerin gelişimini geciktirmektedir. Lizozim, Gram-pozitif mikroorganizmaların hücre zarını eriterek; konalbumin demir ve bakırla; avidin ve biyotinle birleşerek mikroorganizmaların demir, bakır ve biyotini kullanamayacakları bileşiklere dönüştürerek; ovomukoid tripsini inhibe ederek mikroorganizmaların yıkımlarına yol açmaktadır [8]. WHO ve FAO 1993 yılında, lizozimin toksik olmadığını bildirmiştir ve Almanya, İtalya, Fransa, Japonya, Ingiltere ve Avusturya gibi birçok ülke lizozimin gıdalarda kullanımına izin vermiştir. Bunun yanında lizozim, Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri’nde nisin gibi ‘GRAS’ statüsünde yer almaktadır.

Günümüzde gıda endüstrisinde yapay antimikrobiyal koruyucuların yerini doğal kaynaklı gıda koruyucuları almaktadır. Lizozim, muramidaz veya Nasetilmuramit glikanhidrolaz gibi isimlerle de adlandırılan tükürük, gözyaşı ve mukus gibi vücut salgılarında bulunan glikozit hidrolaz cinsi bir enzim ve antimikrobiyal proteindir. Lizozim enzimi ticari olarak değerli bir doğal gıda katkı maddesi olup, günümüzde çeşitli gıdalarda doğal bir antimikrobiyal ajan olarak, peynir, bira ve şarap üretiminde koruyucu ya da mikrobiyal prosesleri kontrol etmek amacıyla kullanılmaktadır. Ayrıca lizozim doğal ve güvenli biyolojik antiseptik olarak kabul edilmekte ve tıp, ilaç gibi alanlarda da yaygın olarak tercih edilmektedir. Ticari açıdan en ekonomik olan kaynak, lizozimin yumurta akından eldesidir.

Lizozimin yumurta akından ayrımında genellikle seyreltilmiş yumurta akının başlangıç malzemesi olarak kullanılmasına dayanmaktadır. Bu durum ticari uygulamaları sınırlandırmaktadır. Bu açıdan enzimin doğal kaynaktan ve özelliklerini koruyarak ayrılması ticari açıdan önem taşımaktadır [9]. Lizozim saflaştırması için günümüzde farklı yaklaşımlar bulunmaktadır bunlar arasında; protein etkileşimi-iyonik değişim kromatografisi, farklı boyalara biyoaffinite ve N-asetil glukozamin polimerlerine ilgi dikkate alınarak ayrı prensipleri yer almaktadır. Günümüzde geleneksel yöntem olarak reçine ekstraksiyonu yaygın olarak kullanılan bir ayrım ve saflaştırma yöntemidir. Bu amaçla farklı kristallendirme ve çökeltme işlemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemde farklı kimyasallar ve organik çözücüler ile ürün muamele edilerek pH değerine göre ayrım sağlanmakta, ürünün çözünürlük, iyonik yük, polarite ve reçineye spesifik bağlanma karakterlerine göre ayrım sağlanmaktadır. Lizozim enzimi teknik olarak iyon değişim reçineleri kullanılarak üretilmektedir. Günümüzde yenilikçi membran filtrasyon sistemlerinin yaygınlaşması ile özellikle gelişmiş ülkelerde ultrafiltrasyon ile lizozimin ayrım etkinliği üzerine çalışmalar yoğunlaşmıştır [10, 11]. Ülkemizde lizozim üretimi yapılan bir tesis bulunmamaktadır. Lizozim (E1105) ülkemize ithal olarak (Çin, Hindistan, Belçika, Almanya, İtalya, Hollanda) tedarik edilmekte ve süt endüstrisinde kullanılmaktadır. Ayrıca yumurta gibi ürünlerin kaplanmasına yönelik araştırmalara da konu olmuştur [12, 13].

Gıda endüstrisinde, insanlar için toksik olmayan ve istenmeyen mikroorganizmaları inhibe edici aktivite sergileyen doğal antimikrobiyal ajanların kullanılmasına büyük bir ilgi söz konusudur [4, 14]. Halk sağlığını korumak düşük asitli gıdalarda botulinal toksin oluşumunu önlemek için Clostridium botulinum‘un kontrolüne bağlıdır. Lizozim, balıklarda, tavuklarda ve bazı sebzelerde Clostridium botulinum tarafından toksin oluşumunu kontrol etmede de etkili olmaktadır. Japonya’da sebze, deniz ürünleri, makarna ve salataların korunmasında kullanılmaktadır. Et ve et ürünlerinin korunmasında nisin veya EDTA ile birlikte kullanılan lizozimin kullanımına ilişkin kapsamlı çalışmalar bulunmaktadır. Aynı zamanda, şaraplarda malolaktik fermantasyonun kontrolü için lizozim kullanılabilmektedir. Lizozim, periodontitise neden olan bakterileri ve diş eti iltihabına bağlı inflamasyon ve kanamayı önlemek için sakız formülasyonlarında da kullanılmıştır. Gıda teknolojisinde bir başka lizozim kullanımı ise enzimin antimikrobiyal paketleme malzemelerinin üretimi için plastik veya yenilebilir filmlere dahil edilmesidir. Polimer çözeltileri ile stabilize edilmiş lizozimden göz damlası geliştirilmiştir. Antikanser ilaç olarak kullanımı potansiyel hayvan ve in vitro hücre kültürü deneyleri ile gösterilmiştir.  Lizozim ayrıca, insanlarda kanser kemoterapisinde de kullanılmaktadır [15, 16].

Sonuç olarak lizozim antimirobiyal aktivitesi yanında birçok sektörde biyoteknolojik kullanım imkanı sunmaktadır Ülkemizde minimal işlenmiş ve daha az katkı maddesi içeren nihai gıda ürünlerinin imalatına yönelik çalışmalara yön verilebilmesi açısından yumurtada daha fazla çalışmanın yapılması ve ticarileştirilmesi gerekmektedir.

Yazarın yumurta aktif bileşenlerinin ayrılması konusunda know-how bilgisi yanında endüstriyel açıdan ticari ürün eldesine yönelik saha uygulamaları bulunmaktadır.

Makalenin Hazırlanmasında Yararlanılan Kaynaklar:

1. Anton, M., F. Nau, and Y. Nys, Bioactive Egg Components and their Potential Uses. World’s Poultry Science Journal, 2006. 62(03): p. 429-438.
2. Yüceer, M., R. Temizkan, and C. Caner, Fonksiyonel Gıda Olarak Yumurta: Bileşenleri ve Fonksiyonel Özellikleri. Akademik Gıda, 2012. 10(4): p. 70-76.
3. Abeyrathne, E.D., H.Y. Lee, and D.U. Ahn, Sequential separation of lysozyme, ovomucin, ovotransferrin, and ovalbumin from egg white. Poult Sci, 2014. 93(4): p. 1001-9.
4. Abeyrathne, E.D., H.Y. Lee, and D.U. Ahn, Egg white proteins and their potential use in food processing or as nutraceutical and pharmaceutical agents–a review. Poult Sci, 2013. 92(12): p. 3292-9.
5. Cegielska-Radziejewska, R., G. Leśnierowski, and J. Kijowski, Properties and Application of Egg White Lysozyme and Its Modified Preparations – A Review. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 2008. 58(1): p. 5-10.
6. Wan, Y., J. Lu, and Z. Cui, Separation of lysozyme from chicken egg white using ultrafiltration. Separation and Purification Technology, 2006. 48(2): p. 133-142.
7. Kovacs-Nolan, J., M. Phillips, and Y. Mine, Advances in the Value of Eggs and Egg Components for Human Health. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005. 53: p. 8421-8431.
8. Huopalahti, R., et al., Bioactive Egg Compounds, ed. R. Schade. 2007, Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.
9. Yüceer, M., Yumurta ve Yumurta Ürünleri İşleme Teknolojisi ve Uygulamaları 2019: Sidas Medya Ltd.Şti.
10. Çelikten, C., R. Mavuş, and M. Yüceer, Separation of Lysozyme from Liquid Egg White by Membrane Filtration, in III International Agricultural, Biological & Life Science Conference. 2021: Edirne, Turkey.
11. Yüceer, M., Effect of Ultrasound Pre-treatment on Separation of Lysozyme from Liquid Egg White in MEMTEK-2019. 6th MEMTEK International Symposium on membrane Technologies and Applications. 2019: Istanbul, Turkey.
12. Yuceer, M. and C. Caner, Lisozim-Kitosan Bazlı Antimikrobiyal Kaplama Uygulamasının Taze Yumurtanın Mikrobiyolojik Kalitesi Üzerine Etkisi. Akademik Gıda, 2013. 11(1): p. 40-45.
13. Yuceer, M. and C. Caner, Antimicrobial Lysozyme-Chitosan Coatings Affect Functional Properties and Shelf Life of Chicken Eggs during Storage. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2014. 94(1): p. 153-62.
14. Abeyrathne, N.S., H.Y. Lee, and D.U. Ahn, Sequential Separation of Lysozyme and Ovalbumin from Chicken Egg White. Korean Journal for Food Science of Animal Resources, 2013. 33(4): p. 501-507.
15. Gemili, S., et al., Partial purification of hen egg white lysozyme by ethanol precipitation method and determination of the thermal stability of its lyophilized form. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 2007. 31(2): p. 125-134.
16. Davidson, P.M. and T.M. Taylor, Chemical Preservatives and Natural Antimicrobial Compounds, in Food Microbiology, M.P. Doyle, Editor. 2001, ASM Press. Washington D.C. p. 601-602.

Doç. Dr. Muhammed YÜCEER

ORCID ID: 0000-0001-6709-1347

Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi,

Gıda İşleme Bölümü, Terzioğlu Kampüsü, Çanakkale

e-posta: myuceer@comu.edu.tr

Web: www.muhammedyuceer.com.tr

Doç. Dr. Muhammed YÜCEER^*

*Not: Bu makale aşağıdaki dergide basılmıştır. Atıf için lütfen aşağıdaki bilgileri kullanınız;
Yüceer M., “Yumurta Biyoaktif Bileşenleri (2): Lizozim”, Yumurta Üreticileri Merkez Birliği Dergisi, sa.58, ss.30-33, 2022