Investigating the aqueous behavior of D-glucose, D-fructose and D-allulose by molecular dynamics (MD) simulations and nuclear magnetic resonance (NMR) relaxometry
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ZİNNUR YAĞMUR BALABANLI
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Halil Mecit Öztop
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:D-Glikoz, D-Fruktoz ve D-Alluloz izomerik monosakaritlerdir, özellikle D-alluloz ve D-fruktoz birbirlerinin karbon 3 epimeridir. Üç şeker monomerine ait kimyasal yapılar çok benzer olsa dahi sulu çözeltileri ve gıda formasyonlarındaki davranışlarının farklı olduğu gözlenmektedir. Bu doğrultuda, tez çalışması bahsi geçen 3 monosakaritin kütlece %10, 20 ve 40 konsantrasyondaki sulu çözeltilerinin davranışlarını moleküler düzeyde, MD simülasyonlar ve NMR ile incelemeyi hedefler. Sistemlerdeki şeker-şeker, şeker-su ve su-su arası Hidrojen bağ (HB) sayıları, HB açığa çıkma yüzdeleri, su oksijenlerinin şeker oksijenleri etrafındaki çapsal dağılım fonksiyonları ve bağlı su oranları MD simülasyonlar sonucunda hesaplanmıştır. Sistemlerdeki moleküllere ait difüzyon katsayıları ise hem NMR relaksometre ile ölçülmüş hem de MD simülasyonlar ile hesaplanmıştır. Çıktılar sonucunda glikoz ve fruktozun kendi türleri arasında molekül içi ve moleküller arası bağ yapma eğilimi düşük olduğu gözlenmiştir, allulozda ise moleküller arası bağ yapma eğilimi düşük iken molekül içi bağ yapma eğiliminin özellikle piranoz formlarında yüksek olduğu gözlenmiştir. Tüm şekerler zamanın %100'ünde su ile HB yapsa dahi, glikozun en fazla, allulozun ise en az sayıda su molekülünü etrafında konumlandırdığı saptanmıştır. Fruktozun alluloza epimerizasyonu sonucunda meydana gelen yapısal değişimlerin allulozun molekül içi bağ yapma yeteneğini, özellikle piranoz formlarımda artırdığı saptanmıştır. RFD incelendiğinde ise, halkaya bağlı hidroksil ve hidroksimetil gruplarının, halka oksijenlerine göre suları, HB yapma olasılığı yüksek olan 0.28nm'de daha sık konumlandırdığı gözlenmiştir. Glikozun β formu diğer tüm tautomerlere kıyasla su moleküllerini en fazla yoğunlukla konumlandırmıştır. Fruktozun epimerizasyonu ile meydana gelen değişim sonucunda allulozun piranoz formu için su etkileşimleri önemli boyutta azalmış, bu değişimden O1, O3 ve O5 oksijenlerimdeki değişimin sorumlu olduğu gözlenmiştir. Alluloz'da gözlenen denge durumundaki furanoz yoğunluğu ve piranoz formunda artan molekül içi bağ eğilimi destekleyici bulgulardır. Difüzyon katsayılarının ise NMR VE MD simülasyonlarda konsantrasyonla birlikte azalma trendi anlamında uyumlu olduğu gözlenmiştir, bu durum konsantrasyonla artan bağlı su oranı ile uyumlu kabul edilmiştir.