LAKTOFERRİN ve GIDALARDA KULLANIMI

2008                         GIDA ve YEM BİLİMİ – TEKNOLOJİSİ                      Sayı: 10

LAKTOFERRİN ve GIDALARDA KULLANIMI

Emine ALKIN*

ÖZET

Laktoferrrin, en çok insan sütünde, daha düşük miktarda çeşitli granülcr epitel hücrelerin salgılarında, polimorfonükleer lökositlerde, nölrofil  grandilerde  bulunan,  bakteriye!  aktivitede  bulunmaları  için  gerekli olan Gram negatif bakterilerin membranının dışındaki demiri bağlayan bir glikoproteindir. Laktoferrin, anlimikrobiyel ve probiyolik özelliklerinden  dolayı  çok  fonksiyonlu  katkı  maddesi  olarak  son yıllarda ticari olarak inek sütünden izole edilerek yararlı bağırsak florasını güçlendiren probiyotik gıdalarda ve  bebek  mamalarında  yaygın  olarak  kullanılması  düşünülmekte  olup,  E.  coli.  Staphylococcus epidermidis, Streptococcus pnemonia.  Streptococcus  aureus.  Vibrio  cholera.  Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumonia. Salmonella  typhimurium,  Shigella  dysenteria’nin  da  dahil olduğu patojen bakterileri ve hatta bazı virüsleri inhibe edebildiği de bildirilmektedir.

SUMMARY

Lactoferrin And Using In Foods

The binding of lactoferrin, an iron binding glycoprotein found in human  milk  at  much  lower  but  detectable levels in various granular epitel cell fluids,  polymorphonuclear  leukocytes,  neutrophile  –  specific granules, to the outer membrane of Gram – negative  bacteria  is  a  prerequisite  to  exert  its  bacterial activity. Because of lactoferrin appears anti – microbial  and  probiotic  properties,  recently  it  thinks commercially isolated from cow’s milk for use  in  probiotic  and  infant  foods,  aim  of  making  strong intestinal llora. Also it is considered inhibited pathogen bacteria such as E. coli. Staphylococcus epidermidis.  Streptococcus  pneumonia.  Streptococcus  aureus.   Vibrio   cholera.   Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella  pneumonia.  Salmonella  typhimurium,  and  Shigella  dysenteria,  and  inhibited  some virus also.

* Dr., Gıda Kontrol ve Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü – BURSA

1. GİRİŞ

Laktoferrin, 77 -93 kDa molekül ağırlığına  sahip (Vegarud ve ark. 2000, Kuwata ve ark. 1998), inek,  domuz, at, bufalo, keçi ve fare gibi bütün memeli hayvanlarda  doğal  olarak  bulunan  (Steijns  ve  Hooijdonk 2000, Prieto ve ark. 1999), iki demir bağlama bölgesine  sahip  ve  tek  zincirli  bir  glikoproteindir (Erga ve ark. 2000, Yang ve ark. 2000).  Laktoferrin,  ilk  olarak  inek  sütünden  izole  edilmiş olup (Losnedahl ve ark. 1996, Yang ve ark. 2000), endüstriyel ölçekte kaymağı alınmış sütten          ve peynir altı suyu tozundan saflaştırılmaktadır (Kuwata ve ark. 1998). Çizelge 1 de lakloferrinin çeşitli biyolojik sıvılarda bulunuş oranları verilmiştir.

Çizelge 1. Çeşitli biyolojik sıvılardaki laktoferrin miktarı

1996). % 5 demir içeren laktoferrin apolaktoferrin, demirle doygun hale gelmiş laktoferrin ise hololaktoferrin olarak isimlendirilmektedir (Steijns  ve  Hooijdonk  2000).  Sütteki  laktoferrin  apolaktoferrin şeklinde olup (Steijns ve Hooijdonk 2000), en fazla % 15’i demir iyonları ile doymuş bulunmaktadır (Kanyshkova ve ark. 1999).

Laktoferrinin demiri bağlama stabilitesi geniş pH sınırına sahiptir ve mide asilliğinden olumsuz etkilenmemektedir (Percival  1999,  Abdallah  ve  Chahıne  2000).  Laktoferrin  transferrinden  300  kez  daha fazla demir iyonunu bağlayabilir,  pH  3  gibi  çok  asidik  durumlarda  bile  demir  çelatları  oluşturabilir ve transferrine oranla oksidatif değişime daha dirençlidir (Erga ve ark. 2000). Demir iyonlarından başka kalsiyum, magnezyum, çinko, sodyum, potasyum (Vegarud ve ark. 2000), bakır, mangan,  kobalt  iyonları  (Sleijns  ve  ark.  2000)  ile  DNA  ve  RNA’yı  da  bağlama  özelliği  bulunmaktadır (Kanyshkova ve ark. 1999). Bunlara ilave olarak laktoferrin proteolitik bozunmalarada oldukça dayanıklıdır (Lygren ve ark. 1999).

İnek ve insan sütündeki laktoferrinin yapısal (3 – D yapısı) ve biyokimyasal özelliklerinde farklılıklar bulunmasına rağmen, biyoaktivitelerinin hayvanlar üzerinde  yapılan  çalışmalarda  oldukça  benzer  özellikler gösterdiği görülmüştür (Sleijns ve Hooijdonk 2000).

2. LAKTOFERRİNİN MİKROORGANİZMALAR ÜZERİNE ETKİLERİ

1940 yılından itibaren laktoferrinin bakteriyoslalik  etkisi  bilinmekle  birlikte  (Abdallah  ve  Chahıne  2000), antimikrobiyel etki mekanizmasını içeren biyolojik rolü hala kesin olarak belirlenememiştir. Bu proteinin antimikrobiyel etkisi, bakteriye!  gelişme  için  gerekli  olan  demiri  demir  çelatları  haline getirerek kullanılamaz duruma getirmek (Kuntz 1999, Percival 1999, Abdallah ve Chahıne 2000) ya da membran geçirgenliğine bağlı olarak hücre membranındaki demiri bağlayarak olduğu bildirilmektedir  (Kuntz 1999, Abdallah ve Chahıne 2000).

Laktoferrinin antimikrobiyel bir  fonksiyon  olarak  mevcut  patojenlerdeki  demiri  bağlayarak  enfeksiyonları önlemede çok önemli rol oynadığı düşünülmektedir. Bu molekülün  antimikrobiyel  fonksiyonu sadece ortamdaki mevcut serbest demir iyonlarının uzaklaştırılması ile bağlı kalmayıp, mikroorganizma hücre yüzeyi arasındaki inleraksiyonu da kapsamaktadır. Ayrıca bazı Gram negatif bakterilerin  dış  membraıılarına  da zarar vermekte ve hücreden 1 ipopol isakkaritlerin serbest kalmasına     da neden olmaktadır (Shi ve ark. 2000). Bu nedenle de antimikrobiyel işlevi diğer makromoleküller ile bağlanması ile azalmakta, diğer antimikrobiyel proteinlerle kompleks oluşturması ise sinerjisi etki  oluşturarak antimikrobiyel özelliğini arttırmaktadır (Wang ve Hurley 1998).

Laktoferrin ile serbest lipopolisakkaril arasında kararlı  kompleksler  şekillenir,  fakat  membranın  kararsızlık mekanizması henüz kesin olarak açığa kavuşturulamamıştır. Laktoferrin bağlanmak için potansiyel hedef olarak porinleri işaretlemektedir. Bir  hipoteze  göre  ise,  laktoferrinin  porinlere  bağlanması hem bakleriyel dış membranın kararsızlığını kolaylaştırmakta, hem de membranın geçirgenliğini sınırlandırmaktadır. Laktoferrinin birçok Gram negatif  bakterilere  bağlanması  ve  bakterisidal aktivitesi arasındaki ilişkiler bilinmesine rağmen,  membran  seviyesindeki  aktivitesi  tam  olarak açıklanamamakladır (Sallınann ve ark. 1999). Laktoferrinin mide pepsini  tarafından  proteolitik  olarak parçalanması sonucu bakterisidal etkiye sahip laktoferrisin olarak isimlendirilen bir peptit

oluşmaktadır. Laktoferrisiııin antimikrobiyel aktivitesi laktoferrinden daha yüksektir. Fakat bu da tam olarak açıklığa  kavuşturulamamıştır.  Laktoferrin  molekülünün  yüzeyinden  serbest  kalan  bu  peptit demir bağlama bölgesidir.

Bu kalyonik peptillerin bakterisidal etki mekanizması birbirini olumsuz yönde etkileyen  diğer  antimikrobiyel peptillerin bakteri hücreleri yüzeyindeki lipopolisakkaritler gibi  bağ  oluşturucu  yapılarla  açığa kavuşturulabilir. Etkilenen membranda bir  oyuk  oluştuğundan,  sitoplazmik  moleküllerin  kaybı  sonucu hücre ölümü meydana gelmekledir (Kuwala ve ark. 1998, Shi ve ark. 2000). Ayrıca, laktoferrinin özellikle  Hemophilus  inlluenzae’nııı  koloni  oluşturma  faktörlerini  inaktive  ettiği  ve  bu  bakterinin  mevcut patojenitesini zayıflattığı da bildirilmekledir (Shi ve ark. 2000).

Lakloferrin, hücre  yüzeyinde  demiri  bağlama  yeteneğinde  olan  bir  hemoglobin  reseptör  (HbR)  proteinine  sahip  ve  hemoglobin  temel  bileşenlerini  sisteminde  kullanabilen  periodontopatojen   bakterilere de bakteriyostalik etkide bulunmakladır. Lakloferrinin bakleriyoslalik etkisi, bu baklari lerin gelişmesini hemoglobinde var olan demiri kullanılamaz duruma  getirerek  oluştuğu  bildirilmektedir (Abdallah veChahıne 2000, Shi ve ark.2000).

3. LAKTOFERRİNİN GIDA ENDÜSTRİSİNDE KULLANIMI

Lakloferrinin farmasölik ve gıda ile ilgili uygulamaları son  yıllarda  oldukça  ilgi  görmeye  başlamıştır.  Fakat  lakloferrinin  insanlardaki  melabolik  olaylar  üzerine  etkisi  hakkındaki  bilgiler  sınırlıdır  (Kuwala  ve ark. 1998). Laktoferrin, antimikrobiyel ve probiyolik özelliklerinden dolayı çok  fonksiyonlu  katkı  maddesi olarak son yıllarda ticari olarak inek sütünden izole edilerek gıda maddelerinin bileşimlerinde uygulanması düşünülmektedir (Kuntz 1999). Bıı ürün yararlı bağırsak florasını güçlendiren probiyolik gıdalarda (Percival 1999) ve bebek mamalarında kullanılması önerilmekle (Anonim 1999, Kuntz 1999),

1. coli. Staph. epidermidis. Str. pnemoniae. Staph, aureus. Pseudomonas aeruginosa. Vibrio cholerae, Klebsiella pneumoniae (Percival 1999), Staph, hominis.  Bacillus  subtilis.  Str.  mulans,  Clostridia  (Bhimani ve ark. 1999), Vibrio anguillarum (Lygren ve ark. 1999), Salmonella lyphimurium. Shigella dysenleria’nin da dahil olduğu 3()’dan fazla patojen bakteriyi ve halta bazı virüsleri inhibe etliği bildirilmektedir Kuntz 1999). Candida albicans (Tanaka ve ark. 1996) ve Toxoplasma gondii’ye de antimikrobiyel etki gösterdiği halde. Lactobacillus caseii’ye etki etmemekte. Bifidobacterium  cinsi bakterilerin de gelişmelerine yardımcı olmaklafPercival 1999) ve böylece kolon kanseri oluşumu engellenmekledir (Tsuda ve ark.  2000).  Düşük  miktarda  demir  iyonuna  ihtiyaç  duymaları  nedeni  ile  mide ve barsaklarda doğal olarak bulunan laktik asil bakterilerine etki etmemekledir (Losnedahl ve ark.   1996). Lakloferrinin endüstride kullanıldığı alanlar Çizelge 2’de gösterilmektedir (Sleijns  ve  Hooijdonk 2000).

1999). Lakloferrinin mide pepsini tarafından proleolilik olarak parçalanması sonucu  bakterisidal  etkiye  sahip  laktoferrisin  olarak  isimlendirilen  bir  peplil   oluşmaktadır.   Lakloferrisinin   antimikrobiyel  akıivitesi laktoferrinden daha yüksektir. Fakat bu oluşum da lam olarak açıklığa kavuşturulamamıştır.

Çizelge 2. Laktoferrinin endüstride kullanıldığı alanlar

Ürün Adı                                                                         Fonksiyonel Özelliği

Süt temelli bebek mamaları Sağlık Katkıları —--> Patojenlere karşı direnci sağlayan taklit anne sütü Hamile hanımlarda demir emilimini arttırmak ve bağışıklık sistemine yardımcı olmak

Fonksiyonel gıda katkıları                           —-->  Demir çözünürlüğü ve çinilimi arttırmak

Kozmetik                                                    —--> Antioksidanl

Ağız bakım ürünleri, sakızlar                       —--> Ağız hijyenini iyileştirmek

Yem katkıları                                               —--> İneklerde virüs hassasiyetini yok etmek

Laktoferrinin. et endüstrisinde de kullanılması amacı ile Haziran 2000 tarihinde M O. Kansas City Sığır Çiftliği tarafından araştırmalara başlanmıştır.  NMA  üyesi  Farmland  National  Beef  Packing  ve  DMV  USA şirketleri bu teknolojiyi pazara getirmeyi planlayarak aralarında anlaşma yapmışlar ve iki şirket laktoferrinin patentini almışlardır (Russell 2001). Laktoferrinin et ürünlerinde kullanılması  günümüzde  USDA ve FDA tarafından da uygun bulunmaktadır. Fakat bu ürün  halen  deneme  aşamasında  olup,  gelecekte yaygınlaşacağı umut edi 1 inektedir (Rasor 2001).

Laktoferrinin ilk kullanımı sığır eti ürünleri üzerinde planlanmakta olup (Ransom ve ark. 2001). en kısa zamanda Kaliforniya’da tavuk, domuz, balık ve taze ürünlerde teknolojiyi daha iyi nasıl uygulayacağını araştırmak üzere bir I aboral livar açılacağı, lakloferrin uygulamasının ucuz olduğu, kesim, işleme ve paketleme aşamalarında kullanılabileceği bildirilmektedir  (Pszczola  2000.  Anonim  2001).  Fakat günümüzde üretimi oldukça sınırlı olduğundan kullanımı oldukça pahalıdır (Mermelstein 2001).

Laktoferriıı katıldığı el ürününün rengini,  kokusunu  ve  görünüşünü  de  değiştirmemektedir.  Üretim alanında et ürünlerine kolayca uygulanan bu madde etin yüzeyinde kalarak üretim sonrası bakteriyel  gelişmeye de engel olmaktadır  (Pszczola  2000.  Zimmerman  2000).  Ransom  ve  ark.  (2001).  çoğu  patojeni öldürmek için etkili miktarı lOpg/mLolarak bildirmektedir.

Bu proteinin 45 gün ya da daha uzun süre eti bakteriyel kontaminasyona karşı koruduğu ve ürün salın alındıktan ve ambalajı açıldıktan sonra dahi et yüzeyinde kalan kısmının uzun süre güvenliği sağladığı bildirilmektedir.  Oysa  ki  radyasyon  ile  muhafazada  koruma  ambalaj  açılıncaya  kadar  sürmektedir. Ayrıca sprey  uygulamak  için  kullanılan  alet,  radyasyon  aletinin  fiyatından  daha  ucuzdur  (Mercola  2000).

Lakloferrin yapılan bir araştırmada askorbil palmital ve dL  0  tokoferolden  daha  kuvvetli  anlioksidant  etkiye sahip olduğu ve gıda maddelerinde bu amaçla raf ömrünü  arttırmak  için  kullanılabileceği bildirilmiştir. Fakat bu proteinin anlioksidant vitaminler arasında sinerjik etki olup olmadığı halen bilinmemektedir (Sleijns ve Hooijdonk 2000).

Lakloferrin Kanada şirketleri  tarafından  da  potansiyel  bir  fonksiyonel  gıda  olarak  görülmektedir  (Culhane 1995).

Japonya’da da laktoferrin üretilmekte veantimikrobiyel madde olarak satılmaktadır (Anonim 1998).

Zeitner (2000) de laktoferrini kullanımı gittikçe yaygınlaşan fonksiyonel bir gıda maddesi olarak bildirmektedir. Bundan başka gen yapısı değiştirilerek insan sütünde doğal olarak bulunan laktoferrin miktarına yakın derecede laktoferrin içeren süt üreten ineklerin oluşturulması ve elde edilen sütlerin enfeksiyon  hastalıklarda,  insan  sütünün  kullanıldığı  yerlerde  (O’brien  1998),  bağışıklık  sistemi  bastırılmış AIDS  hastalarında  ve  AIDS  hastalığı  bulaşmış  bebeklerde  kullanılması  amaçlanmaktadır  (Kort 1992). Fakat günümüzde ticari anlamda bebek mamalarında ve gıda katkı maddesi olarak kullanılmamaktadır (Anonim 1999).

4. SONUÇ

Bir  süt  proteini  olan  laktoferrinin  gelecekle  gıdalarda  antimikrobiyel  ve  probiyotik  özelliklerinden dolayı kullanımı yaygınlaşacaktır. Fakat  bu  ürünün  özellikleri  lam  olarak  günümüzde  bilinmemekledir.  Bu nedenle de bu konudaki araştırmaların yaygınlaşması bilim dünyasına yeni bir yön kazandıracaktır.

Kaynakça