Fen Projesi – BÖRÜLCEDEN ECZANE

Proje Adı: Börülceden Eczane- Protein ve Antioksidan Kaynağı Olan Börülce Filizinden Taze Gıda, Hammadde ve Bitkisel Ürün Eldesi

Proje Amacı: Bu proje ile baklagillerin antioksidan içerik bakımından bitkinin diğer kısımlarına göre daha zengin olduğu bilinen filiz kısmının börülce bitkisiyle üretilmesi ve üretilen bu börülce filizinin market ve tüm pazar alanlarında tüketiciye sunulabilir bir ürün haline getirilmesini amaçladım. Ayrıca üretilen ürün ( börülce filizi) ve kuru börülce tohumu, protein miktarı ve antioksidan özellikleri bakımından kıyaslandı. Böylelikle protein ve antioksidanlarca zengin alternatif bir gıda maddesi, ondan da çeşitli ürünlerin yapımında kullanılabilecek antioksidan ve proteince zengin kuru ve sıvı bitki ekstresi tarafımdan üretildi. Bu esas amacımın dışında elde ettiğim ekstrelerden de krem, merhem, jel yapımının mümkün olduğu, sıvı ekstrenin püskürtmeli kurutucuda kurutulmasıyla elde edilen kuru toz ekstreden de tablet ve kapsül ilaç formlarının hazırlanabileceğini gösterdim ve projemin adını börülceden eczane koydum.

Giriş:

Börülce (Vigna sinensis),baklagiller (Fabaceae) familyasındanfasulyeye benzer bir tarım bitkisidir. Taze fasulye şeklinde yemekleri yapılabileceği gibisalata olarak da tüketilebilir.

İyi gelişmiş kazık birkökesahiptir. Tek yıllık otsu bir bitkidir. Yaprakları üç yaprakçıktan oluşan bileşik yaprak şeklindedir. Çiçekler yaprak koltuklarından çıkar. Börülce tohumlarının meyveye bağlandığı yerde renkli halkası vardır. O yüzden bir adı da karnıkaradır. Adana ve çevresinde “acebek” olarak adlandırılır. Annem çorbasını ve salatasını yapar. Bu proje de lezzetli börülceyi daha farklı nasıl tüketebiliriz ve faydasını arttırabiliriz sorusunu sormamla başladı.

Börülce ve pek çok bitkide molekülünde fenol halkası taşıyan fenolik bileşikler bulunmaktadır ve bunlar antioksidan, antikanser, antiviral, antimikrobiyal, ve tansiyon düşürücü gibi insan sağlığı üzerine olumlu etkiler gösterirler. Börülce (Vigna sinensis), protein ve karbonhidrat yönünden zengin olmakla birlikte C vitamini ve çinko gibi madensel maddeler için de önemli bir kaynak oluşturmaktadır. Yapılan çalışmalarda Vigna sinensis?in fenolik bileşik içeriği benzeri bitki türleri ile kıyaslandığında oldukça yüksek bulunmuştur. Bu durum Vigna sinensis `i antioksidan özellik bakımından benzerlerinden öne çıkarmaktadır. Ayrıca yaprak ve filiz kısmı C vitamini yönünden zengin bir kaynaktır. C vitamini suda çözünen önemli bir vitamin ve antioksidandır. Vücudumuzun düşük C vitamini stoklama kapasitesi dikkate alındığında, yeterli miktarların düzenli olarak alınması insanlar için çok önemlidir. O yüzden bu proje de beslenmeye ek olarak alınabilecek C vitamini takviyesi yapabilecek, fenolik maddelerce antioksidan etkisi daha da artmış ve protein bakımından da zengin yeni bir gıda maddesi olarak börülce filizinin kullanımını düşündüm.

Bu proje ile;

– Birçok ürünün filiz formunun (mercimek filizi, soya filizi vb.) taze paketlenmiş olarak satılıyor olmasının yanı sıra börülce filizi bu anlamda ilk ürün olarak pazara sürülebilir. Böylece doğal gıdalar ile beslenmeye önem veren benim gibi insanlar için yeni bir ürün sunulmuş olunacaktır.

– Ürünün Türkiye?nin hemen hemen her yerinde yetişebiliyor olması sebebiyle ucuz bir ürün olacak ve herkes tarafından kullanılabilecektir.

– Yetiştirilen üründen antioksidan hammadde eldesi ile ilgili kullanım alanlarına hammadde temini gerçekleştirilebilir. Tıpkı benim yaptığım gibi bu hammaddelerin kapsül, tablet ya da sıvı- toz ekstre formlarının geliştirilmesiyle daha sağlıklı beslenmek isteyen kitleye alternatif bir ürün sunulabilir.

– Üretilmesi planlanan tablet ya da kapsül formları daha sonraki araştırma geliştirme çalışmalarıyla kişinin günlük alması gerektiği kadar hammadde içerecek forma sokulup böylece etki derecesi bilinen standardize edilmiş ürünler piyasaya sunulabilir.

– Tüketici ile buluşturulması düşünülen bu ürünlerin yurtiçinde rakibinin bulunmaması, yurtdışı pazarı incelendiğinde ise az sayıda rekabet edecek farklı türde alternatiflerinin bulunması nedeniyle rakip ürünlerin ithalini önleyecek olup ihracat girdisi yaratarak ekonomimize katkı sağlaması tarafımca istenmektedir.

Bu proje değerli öğretmenim Ahmet Eyisoy danışmanlığında Marmara Üniversitesi Genetik ve Metabolik Hastalıklar Araştırma Merkezi`nden yardım alınarak yapılmıştır. Marmara Üniversitesi?ne sağladıkları kolaylıklar, öğrendiğim onlarca yöntem ve kullanmayı başarabildiğim cihazlar için çok teşekkür ediyorum.

Kullanılan yöntemler:

1- Börülce filizinin üretimi.

2- Üretilen bu filizin protein miktarının kuru börülce, çenek, ilk yaprak ve tohum kabuğuyla içindeki karşılaştırılması.

3- Standart börülce filizinden sulu ekstre üretimi.

4- Sulu ekstrenin krem , merhem, jel üretiminde kullanılabileceğinin gösterilmesi.

5- Standart börülce filizinden kuru ekstre üretimi ve tablet, kapsül yapımı.

6- Antioksidan etkinliğin belirlenmesi.

7- Sonuçların tartışılması ve yazımı.

Börülce filizinin üretimi.

Bir kg kuru börülce satın aldık.50 tohum 500 ml saf suyla 1000 ml erlende ıslatıldı. Memmert marka su banyosunda 1 gece 37 derecede bekletildi.Buradan alınan ve birkaç kere saf suyla yıkanan börülceler, suyu süzdürülüp nemli pamuk arasına konularak Memmert marka stabilite kabininde 37 derecede, karanlıkta bekletildi. 4.günde filizler üzerinde araştırmalar yapılmaya başlanacak ve satılabilecek kadar büyüdüler. Filizleri, tohum kabuğu ve çeneği ayırarak incelendim.Ayrıca ilk yaprakları da ayırdım.

Üretilen bu filizin protein miktarının kuru börülce, çenek, ilk yaprak ve tohum kabuğuyla karşılaştırılması:

Araştırmamı yapmak için deney düzeneğini ve planlamasını yaptım. Kendime çalışmak için uygun bir yer buldum. Banko üzerine kâğıt havlu ve kurutma kâğıdı koydum. Pipet, pipet uçları, ependorf tüpleri, protein kitleri gibi malzemeleri hazırladım. Önce filizleri, kabukları, çenek ve ilk yaprakları elimle ayırdım. Her bir grupta yapacağım analizleri birbirleriyle karşılaştıracağım için çok dikkatli davrandım. Tartım yaparak deneylere başladım. Tartım yaparken Denver Instruments ST-4002 modelindeki dijital teraziyi kullandım. Terazide tartım alırken dara alma işlemini öğrendim. Ayrıca tartım yaparken dikkat etmem gerekenleri de öğrendim. Filizler, kabuklar, çenek ve ilk yaprakları ayırmıştım. Bunlara bir de karşılaştırma yapabilmek için kuru börülceyi de ekledim. Her bir gruptan 35 mg tarttım. Tartılan tüm bitki kısımlarını bistüri yardımıyla küçük parçalara ayırdım. Kuru börülceleri de kolay parçalayabilmek için 15 ml? lik falkon tüpüne koyarak üzerine 3,5 ml lizis tamponu ekledim. Lizis tamponu aynı hücrelerdeki lizozom gibi işe yarıyordu. Kuru börülceleri de kolay parçalayabilmek için 15 ml?lik falkon tüpüne koyarak üzerine 3,5 ml lizis tamponu ekledim. Biraz bekletip onları da parçaladım. Parçalanan ilk yaprak, çenek, filiz, kuru börülce ve kabukları el homojenizatörüne koydum. Üzerine 3,5 ml lizis tamponu ekledim. Buz üzerinde sürekli aşağı yukarı hareket ettirerek homojenize ettim. Elde ettiğim homojenizatı 15 ml?lik falkon tüpüne aktardım. Bu işlemlerin tümünü filiz, çenek, kabuk, kuru börülceden oluşan tüm gruplar için tekrarladım. Tüm falkon tüplerine ait olduğu homojenizatın ismini yazdım. Şimdi sıra proteinleri iyice ayırabilmek için santrifüj cihazını kullanmaya geldi. Bu cihaz yardımıyla tüp içindeki sıvı ve katı kısımları merkezkaç kuvveti yardımıyla birbirinden ayıracağım. Bunun için Beckman Coulter marka Allegra X-15 R adlı cihazı kullandım. Bu cihaz marka ve modellerini kaydetmenin, bu deneyi başkalarının da yapabilmesi için veya bu deneyi benim tekrar etmek istediğimde aynı sonuçları vermesi açısından önemli olduğunu öğrendim. Yaklaşık 5000 rpm?de ( dakikada dönüş hızı)10 dakika santrifüj yaptım. Çalışmamı yapabilmek için mikropleyt adındaki 96 tane kuyucuğu olan bir malzeme kullandım. Aynı zamanda bir kit kullandım. Bu kitte protein tayininde kullanacağım tüm standartlar ve sıvılar vardı. Bu kitin markası: Thermo Scientific Pierce BCA Protein Assay Kit idi. Protein tayinini yaparken içinde protein miktarı belli olan ve standart adı verilen sıvıdan ve örneklerimizden her bir kuyucuğa 25 mikrolitre koydum. Standartların içinde ne kadar protein olduğunu biliyoruz. Örneklerimizin içindeki protein miktarını bilmiyoruz ve öğrenmek için bu deneyi yapıyoruz. Örnek ve standarları koyduğumuz kuyucuklara 200 mikrolitre indikatör (renk vererek belirleyen madde) koydum. Bu da kitin içinden çıktı. Standartlar:

2000 mg/ml,1500 mg/ ml, 100 mg/ml, 750 mg/ml, 500 mg/ml, 250 mg/ml, 125 mg/ ml, 25 mg/ml, 0 mg/ml.

Standartlarımızı ve örneklerimizi hangi kuyucuklara koyduğumuzu not ettim. İndikatör koyunca çok güzel bir mor renk oldu. Oluşan farklı farklı mor renklerin renk yoğunluğunun protein miktarı ile doğru orantılı olduğunu öğrendim. Ama bunu daha sonra başka bir cihazla ölçeceğim. Mikropleytin üzerini alüminyum folyo ile sardım. 30 dakika 37derecelik Memmert marka etüvde bu mikropleyti beklettim. Sürenin sonunda etüvden çıkardıktan sonra oda sıcaklığına gelinceye dek bekledim. Mikropleyt oda sıcaklığına gelince spektrofotometre adındaki cihazla ile protein miktarlarını ölçmeye başladım. Bu cihaz sıvının içindeki protein miktarına bağlı olarak geçirdiği ışık miktarını ölçmektedir. Bu ışık miktarı ile de madde miktarı orantı yöntemiyle bulunmaktadır. Ben de 562 nanometre (nm) ışık şiddetinde okumamı gerçekleştirdim. Bu ışık şiddetini kullanmam gerektiğini kitten öğrendim. Kullandığım belirteç bu ışık şiddetine uygundu. Spektrofotometre olarak Perkin Elmer marka Enspire 2300 Multilabel Reader `ı kullandım. Mikropleyti cihaza yükledim. Bilgisayar ekranından mikropleytin hangi kısmında ne var (örnek mi standart mı) onu seçtim. Sonra okumayı gerçekleştirdim. Sonuçları kaydettim. Bilgisayarda Excell programına bu matematiksel verileri yazdım. Daha sonra standart ölçüm değerlerini kullanarak standart eğriyi çizdim. Bunun için koordinat düzlemini kullandım. X eksenine madde konsantrasyonlarını y eksenine ise verdikleri ışıma miktarlarını yazdım. Kesiştikleri noktaları işaretledim ve bunları birleştirerek bir doğru çizdim. Örneklerin verdiği ışımayı yazıp bu doğru ile kesiştikleri yerden x eksenine bir dik doğru ile inip örnek konsantrasyonlarını buldum. Sonuçlar sonuç kısmında tartışıldı.

Standart börülce filizinden sulu ekstre üretimi ve çeşitli formüllerin denenmesi:

Börülce filizlerinin saf suyla ısıtılarak içindeki maddelerin suya geçmesini yani ekstraksiyonunu sağladım. Bunun için 12,5 gbörülce filizini tarttım ve erlene koyarak üzerine 250 ml saf su koydum. Saf su tüm iyonlarından ve tuzlarından arındırılmış suymuş. Daha sonra Ikamag ısıtıcıda 10 dakika kaynattım. Su azalırsa yine üstünü saf suyla tamamladım.10 dakika sonunda oda sıcaklığına gelinceye dek soğuması için bir yere bıraktım. Daha sonra bu sıvı ekstreyi süzerek bir behere aldım. Hazırladığım bu ekstreden jel yapımına başladım. Önce jel yapıcı madde olan karbomer 234 adlı beyaz toz maddeden0,2 gtarttım ve ve sıvı ekstrenin üzerine serptim. Bir cam baget yardımıyla sürekli karıştırdım. Üzerine 5 normal sodyum hidroksit (bazik madde) ekleyip sürekli karıştırdım. Asit yapısında olan karbomer suda dağıldı. Baz ekleyince de sıvı yapı jel haline geldi. Oluşan jeli bir kaba aktardım. Etiket hazırladım. Etiket üzerine tarihi, ismimi, jelin adını ve içeriğini yazdım. Daha sonra krem yapmaya başladım. Bunun için19 g. Stearik asit tartıp bir porselen kapsüle koydum. Isıtmaya başladım. Eriyince üzerine20 glanolin adlı maddeden ekledim. Bu, sıvı ve yağlı iki farklı yapı içeren kremimin yağlı kısmını oluşturdu. Lanolin erirken sulu kısmı hazırlamaya başladım. Bir behere 80 ml. ekstremden koydum. Üzerine 2,5 ml. bazik bir madde olan trietanolaminden1 gve gliserinden 2,5 ml. ekledim. Sulu kısmı da yağlı kısmın yanına koyup beraberce ısıttım. Bir termometre ile her ikisinin de sıcaklığına baktım. İkisi de 80 dereceye gelince porselen bir havana önce sıvı kısmı koydum. Hemen üzerine yağlı kısmı azar azar ekledim. Havaneli ile sürekli olarak merkezden çevreye, çevreden merkeze doğru çevirdim. Sürekli karıştırdım. Beyaz renkli kremi yaptım. Onu da bir kaba aktardım. Daha sonra merhem yapmaya başladım. Krem ile merhem arasındaki fark merhemin yağ kısmının kreme göre daha fazla olmasıydı. Jel de ise hiç yağ yoktu. Merhemi yapmak için5 glanolin tartarak bir porselen kapsül içine koydum. Eritme yapmadım. Üzerine 2 ml hazırladığım ekstreden ekledim ve sürekli karıştırdım. Onu da bir kaba koydum. Lanolin susuz lanolindi ve yağ olmasına rağmen bir miktar suyla karışabiliyordu. Gün sonunda elde ettiğim ürünler bunlardı. Börülce filizi ekstreli jel, merhem, krem.

Standart börülce filizinden kuru ekstre üretimi ve tablet, kapsül yapımı:

Bunun için püskürtmeli kurutucu adı verilen bir makineyı kullandım. Bu makineye sulu ekstremizi verdiğimiz zaman o bize bunun suyunu uçurup küçük kürecikler halinde ve kuru bir şekilde veriyor. 100 ml sıvı ekstreden taze hazırladım ve cihaza verdim. Bu kuru tozu sıvıdan daha uzun süre ve kolay saklayabilirim. Ayrıca tablet veya kapsül üretiminde kullanabilirim. Bundan da 150 mg tartıp boş kapsüllerin içine koydum.

Kuru ekstreden 150 mg tartım; sonra laktoz mono hidrat ve mikrokristal seluloz isimli maddelerden 175 ` şer mg alıp, kuru ekstreme (150 mg) ekleyip Korch marka tablet basma makinesinde yuvarlak tablet haline getirilişini izledim.

Antioksidan etkinliğin belirlenmesi:

Antioksidan aktivitenin ölçümünde kullanılan yöntem 1,1-difenil-2-pikrilhidrazil (DPPH) maddesi indikatör olarak kullanılarak yapılan yöntemdir. DPPH maddesi spektrofotometre de 515 nm?de absorbans verir ve bu etkinin örnek içeriğindeki maddelerle ortadan kaldırılması esasına dayanır. Ayıraç olarak4 gDPPH 100 ml de etil alkolde çözdüm 2,5 mg trolox alınıp,10 mL ultra saf suda çözdüm. Bu madde de antioksidan özelliği çok yüksek olan bir maddedir ve standart olarak kullanılır. Filiz, çenek, kabuk, ilk yaprak, kuru börülceden oluşan gruplardan aldım. Bu gruptaki çözeltileride1 görneği 20 ml distile suda ekstre ederek hazırladım. Mikropleyt alıp, hazırladığım çözeltileri şu sıraya göre ekledim: 100?er ml Örnek / Ultra-saf su / Trolox,/ DPPH . Standart olarak 1mM troloks stoğundan farklı konsantrasyonlarda aldım. Bu işlemi karanlıkta yaptım. 515nm?de Perkin Elmer marka Enspire 2300 Multilabel Reader modelindeki mikropleyt okuyucu da absorbansları okudum. Değerler % inhibisyon miktarı olarak açıklanır.Bu da şu şekilde hesaplanır:

DPPH İnhibasyonu (%) = [(Ac-As)/Ac x 100].

Ac;Trolox absorbansı, As; örneklerin absorbansı.

Proje Bütçesi

Proje için aktardan1 kg börülce için 5 tl harcadık. Diğer tüm deney ihtiyaçları için Marmara Üniversitesi GEMHAM `dan yardım alınmıştır.

Proje Çalışmasının Takvimi

– 20 Ekim -27 Kasım: Literatür taraması.

– 5 Kasım: Börülcelerin temini.

– 6 Kasım: Filiz yetiştirmek için ilk denemelerin yapılması

-9 Kasım: Çalışmanın programlanması.

-15 Kasım: Ön denemelerin yapılması.GEMHAM?dan izin alınma süreci.

-22 Kasım: GEMHAM?da cihazların tanıtımı, çalışma prensiplerinin ve pipet kullanımının öğrenilmesi.

– 29 Kasım: GEMHAM?da laboratuar aletleri ve malzemelerin öğrenilmesi, havan ve havaneli kullanımının öğrenilmesi.

– 3 Aralık : GEMHAM?da börülce filizi üretiminde ilk gün.

– 6 Aralık: GEMHAM?da protein tayini; ekstrenin eldesi;, krem, merhem, jel formülasyonlarının hazırlanması.

– 6 Ocak: GEMHAM?da kuru ekstrenin eldesi, tablet basımı, kapsül doldurma.

-15 Ocak: GEMHAM?da antioksidan özelliğinin gösterilmesi.

-20 Ocak: Sonuçların yazılması ve tartışılması.

Sonuçlar, Sonuçların Değerlendirilmesi

Protein Tayini Sonuçları:

Standart Grafiği:

Standartlarımızı ve spektrofotometrede okuduğumuz sonuçları x-y düzleminde yerlerine koyup grafiği çizdim. Grafik denklemini oluşturdum.

Bu standart sonuçlarına göre kuru börülce, ilk yaprak, çenek, kabuk, filiz?in absorbans değerlerine göre protein miktarları ve en son olarak da bunların ortalaması aşağıdaki tablodadır.

Protein miktarı (mikrogram ml.de) Ortalama

Kuru börülce 3,392 3,465 3,4285 3236,5

İlk yaprak 3,231 3,280 3,256 3063,5

Çenek 1,723 1,773 1,748 1556,0

Kabuk 1,165 1,101 1,133 941,0

Filiz 1,967 2,033 2,000 1808,0

Bu sonuçlara göre börülce filizi proteince zengin bulunmuştur. Gıda maddesi olarak kullanılmaya uygundur.

Antioksidan Etkinlik Tayini Sonuçları:

Standart Grafiği:

Standartlarımızı ve spektrofotometrede okuduğumuz sonuçları x-y düzleminde yerlerine koyup grafiği çizdim. Grafik denklemini oluşturdum.

Bu standart sonuçlarına göre kuru börülce, ilk yaprak, çenek, kabuk, filiz?in absorbans değerlerine göre antioksidan etkinlikleri ve en son olarak da bunların ortalaması aşağıdaki tablodadır.(Tablolar ve grafikler resimler bölümüne kaydedilmiştir )

Bu sonuçlara göre börülce filizinin antioksidan etkinliği çok yüksek bulunmuştur. İnhibe etme yani DPPH radikalinin miktarını azaltma yeteneği en çok ona aittir. Gıda maddesi ve besin takviyesi olarak ayrıca ilaç endüstrisinde yardımcı madde olarak kullanılmaya uygundur.

Kaynaklar:

1- Emynur Shafekh, ve arkadaşları `?Total phenolic content and in vitro antioxidant activity of Vigna sinensis?? International Food Research Journal 19(4): 1393-1400 (2012).

2- Deyab. S. D. El-Saıdy, `? Evaluation of Cow Pea Seed Meal, Vigna sinensis, as a Dietary Protein Replacer for Nile tilapia,Oreochromis niloticus (L.), Fingerlings,??Journal Of The World Aquaculture Socıety, Vol. 39, No. 5, October, 2008.

3- Sang Min Lee ve arkadaşları, `? Anti-inflammatory Effects of Cowpea (Vigna sinensis K.) Seed Extracts and Its Bioactive Compounds?? J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem. 54(5), 710-717 (2011).

4- Brand-Williams W, Cuvelier ME, Berset C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT Food Science and Technology, 28(1):25-30.

Atatürk Ortaokulu
Barbaros Mah. Nuh Kuyusu Cad. No:4 İSTANBUL ÜSKÜDAR
BİYOLOJİ – BÖRÜLCEDEN ECZANE
İSMAİL CAN GEDİK
AHMET EYİSOY

Fen Projesi / Matematik Projesi
Bu Benim Eserim Fen Bilimleri ve Matematik Projeleri Yarışması
Bilim Şenliği Projeleri