Bakteriyofaj uygulamasının Staphylococcus aureus'un üremesi, biyofilm oluşturması ve enterotoksin oluşturması üzerine etkisi ile tavuk döner gıda modelinde biyokontrolünün araştırılması
The effect of bacteriophage application on the growth, biofilm formation and enterotoxin production of Staphylococcus aureus and biocontrol in chicken doner kebab food model
Yazar: YEŞİM YONSUL TUNCER
Danışman: PROF. DR. NAİM DENİZ AYAZ
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Veteriner Besin Hijyeni ve Teknolojisi Ana Bilim dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine

Özet:
Bu tez çalışmasında, litik bakteriyofaj uygulamasının; i) S. aureus'un in-vitro olarak üremesinin üzerine etkisinin araştırılması, ii) çalışmada kullanılan bakteriyofajın çeşitli pH ve sıcaklık derecelerini tolere etme kabiliyetlerinin belirlenmesi, iii) S. aureus'un  in vitro olarak yüzeylerde biyofilm oluşturması ile biyofilmin uzaklaştırılması üzerine etkisinin tespiti, iv) tavuk döner gıda modelinde S. aureus'un biyokontrolü ve enterotoksin oluşturması üzerine etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Litik faj (Staf PI-901) uygulamasının S. aureus'un in-vitro litik etkinliğinin farklı sürelerde ve kontaminasyon düzeylerinde tespiti amacıyla yapılan çalışmada en yüksek redüksiyon 1,53 log kob/ml ile 3 saat itibariyle gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Ayrıca ilk 90 dk'da kontrol grubunun aksine faj ile muamele edilmiş tüm gruplarda S.  aureus sayısı stafilokokal enterotoksin üretimi için gerekli olan 6,0 log kob/g'ın altında olduğu belirlenmiştir. Fajın farklı asidik pH ve sıcaklık değerlerinde belirli zamanlarında (0., 10., 30. ve 60. dk) litik etkinliği incelenmiş olup, buna göre yapılan spot ekimlerde, pH 3'de plak oluşumu gözlemlenmezken; pH 4'de 0. 10. ve 30 dakikalarda plak oluşumu gözlemlendiği ancak 60. dakikada plak oluşumunun  gözlemlenmediği tespiti edilmiştir. Isı toleransının belirlendiği çalışmada ise fajın 40°C ve 50°C'lerde tüm zaman değerlerinde litik etkili olduğu tespit edilmiştir. S. aureus'un in vitro olarak yüzeylerde 24 ve 48 saat inkübasyonda oluşturduğu biyofilmi uzaklaştırmada litik faj uygulamasının belirli kontaminasyona düzeyine kadar etkili olduğu belirlenmiştir.  Yine 24 saatlik inkübasyonda fajın biyofilm oluşumunun engellenmesi üzerine etkisi tespiti edilmiş ancak 48 saatlik inkübasyonda bir etki gözlemlenmemiştir. Bakteriyofajın tavuk döner örneklerine uygulanmasıyla 37°C muhafazada inkübasyonun 6. saatinde S. aureus sayısında  3,33 log kob/g'a varan bir redüksiyon sağlanmıştır. Ayrıca kontrol gruplarının aksine faj uygulanmış grupların tamamında S. aureus seviyesi ilk 6 saatte toksin oluşumu için eşik değer kabul edilen 6 log kob/g'ın altında olduğu tespit edilmiştir.
Sonuç olarak bu tez çalışmasında bakteriyofaj uygulamasının tavuk döner gıda modelinde S. aureus'un dekontaminasyonu ve toksin oluşturmasının engellenmesi açısından etkili bir biyokontrol yöntemi olarak kullanılabileceğini ortaya koymuştur.
Anahtar Kelimeler: biyofilm; dekontaminasyon; döner; faj, stafilokokal enterotoksin.

Abstract:
In this thesis study, lytic bacteriophage application; i) investigating the effect of S. aureus on in vitro growth, ii) determining the ability of the bacteriophage used in the study to tolerate various pH and temperature levels, iii) determining the effect of S. aureus on forming biofilms on surfaces in vitro and removing the biofilm, iv) it was aimed to examine the biocontrol of S. aureus and its effect on enterotoxin formation in the chicken doner food model. In the study conducted to determine the in vitro lytic activity of S. aureus by applying lytic phage at different times and contamination levels, it was observed that the highest decrease of 1.53 log cfu/ml occurred in 3 hours. In the control group, it was determined that the S. aureus level required for staphylococcal enterotoxin production was below 6.0 log cfu/g in all groups in the first 90 minutes of phage treatment. The lytic activity of the phage was examined at certain times (0., 10., 30. and 60. min) at different acidic pH and temperature values, and accordingly, in the double-layer plaque counting study, no plaque formation was observed at pH 3; It was determined that at pH 4, plaque formation was observed at 0, 10 and 30 minutes, but no plaque formation was observed at 60 minutes. In the study where heat tolerance was determined, it was determined that the phage was lytic effective at all time values at 40°C and 50°C.
It has been determined that lytic phage application is effective in removing the biofilm formed by S. aureus on surfaces in vitro after 24 and 48 hours of incubation, up to a certain level of contamination. Again, the effect of phage on preventing biofilm formation was detected in 24 hours of incubation, but no effect was observed in 48 hours of incubation.
By applying bacteriophage to chicken doner samples, a reduction of up to 3.33 log cfu/g was achieved in the number of S. aureus at the 6th hour of incubation at 37°C. In addition, unlike the control groups, it was determined that the S. aureus level in all phage-treated groups was below 6 log cfu/g, which is considered the threshold value for toxin formation, in the first 6 hours.. As a result, this thesis study revealed that bacteriophage application can be used as an effective biocontrol method in terms of decontamination of S. aureus and preventing its toxin formation in the chicken doner food model.
Keywords: biofilms; decontamination, doner kebab; phage; staphylococcal enterotoxin,