Mikroenkapsülasyon tekniğinin Lactobacillus acidophilus KPb4b ve Lactobacillus rhamnosus KPb7 probiyotik kültürlerinin stabilitesi üzerine etkilerinin araştırılması
The effect of microencapsulation technique on the stability of probiotic cultures Lactobacillus acidophilus KPb4b and Lactobacillus rhamnosus KPb7
Yazar: MUHAMMET FATİH İŞLEYEN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ÇAKIR
Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Lactobacillus acidophilus = Lactobacillus acidophilus ; Lactobacillus rhamnosus = Lactobacillus rhamnosus ; Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation ; Probiyotik bakteriler = Probiotic bacteria ; Probiyotikler = Probiotics

Özet:
Bu çalışmada probiyotik özellikleri bilinen ve 16S r RNA dizi analizi yöntemi ile kesin tanısı yapılmış L. acidophilus KPb4b ve L. rhamnosus KPb7 suşları Nisco Var A model, laminar-jet-breakup Mikroenkapsülatör (Nisco Engineering Inc., Zurich, Switzerland) kullanılarak elektrostatik titreşim/damlatma yöntemi ile kaplanmıştır. Kaplama materyali olarak %1,5 aljinat, % 1,5 manukol ve %1,5 aljinat+%0,5 nişasta kullanılmış; kapsüller ve serbest probiyotik kültürlerinin; mikroenkapsülasyon verimi, salınımı, oksijen toksisitesi, düşük pH direnci, yapay mide ve bağırsak ortamlarındaki dayanımı, sıcaklık toleransı belirlenmiş ve elektron mikroskobu ile morfolojik yapıları incelenmiştir. Araştırmada ayrıca serbest ve kaplanmış kültürlerin +24ºC, +5ºC ve -18ºC'deki depolama stabiliteleri araştırılmış ve kaplanmış ve serbest hücrelerin model gıda ortamında kullanıldığında gıdanın duyusal özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır.Araştırma sonuçlarına göre elde edilen kapsüllerin boyutlarının 370 µm - 404 µm arasında olduğu; mikroenkapsülasyon veriminin en yüksek %1,5 aljinat ile yapılan kaplamadan elde edildiği, salınım testinde L. acidophilus KPb4b suşunun L. rhamnosus KPb7 suşundan daha stabil olduğu, ancak oksijen toksisitesi açısından L. rhamnosus KPb7 kültürünün L. acidophilus KPb4b'ye göre daha dirençli olduğu; gıda ortamında yapılan oksijen toksisitesi denemesinde mikroorganizmaların en iyi aljinat+nişasta mikrokapsüllerinde korunduğu; sıcaklık direnci açısından 30. dakikadan sonra her iki mikroorganizma kapsüllerinin de canlılığını hızla yitirmeye başladığı belirlenmiştir. Depolama stabilitesi açısından -18ºC'de depolamanın mikroküreciklerin yapısına zarar verdiği, +5ºC'de depolanan aljinat+nişasta kapsüllerinin bakteri canlılığını korumada en uygun sıcaklık ve kaplama materyali olduğu belirlenmiştir. Kaplama işleminin yapay mide ortamında mikroorganizmanın canlılığını korumada çok fazla etkili olmadığı, ancak aljinat+nişasta kapsüllerinin bakteri canlılığını korumada diğerlerine göre daha başarılı olduğu, ince bağırsak ortamında ise aljinat ve aljinat +nişasta kapsüllerinin her iki bakteri kültürü için de en iyi korumayı sağladığı tespit edilmiştir. Kaplanmış probiyotik kültür kullanılarak hazırlanan gıdaların duyusal analizlerinde her iki bakteri için en yüksek puanı aljinat+nişasta kapsülleri ile hazırlanan örnekler almıştır.

Abstract:
In this study, L. acidophilus KPb4b and L. rhamnosus KPb7 were selected potential strains after determining their 16S rRNA sequence analysis and molecular diagnosis and this strains were microencapsulated with 1.5% alginate, 1.5% manucol and 1.5% alginate + 0.5% starch by Nisco moduler microencapsulation unit Var A. Morphological structures of produced microcapsules such as microencapsulation yield, mechanical stability, secretion, oxygen toxicity, low pH resistance, and resistance in artificial gastric and intestinal environment, and at the +24ºC, +5ºC, -18ºC storage stability were determined. Also, stability of microcapsules in model food environment were investigated.According to the results of molecular diagnosis, the strain with the best probiotic characteristics, L. acidophilus KPb4b and L. rhamnosus KPb7, were selected and microencapsulated with 1.5% alginate, 1.5% manucol and (1.5% alginate + 0.5% starch). Coating process were made using emulsion electrostatic vibration technique with a nozzle of 150 ?m. The capsule size of obtained capsules were between 370 µm - 404 µm; the highest microencapsulation yield and mechanical stability were obtained from the coating with 1.5% alginate. In secretion testing, L. acidophilus KPb4b strains is more stable than L. rhamnosus KPb7 strains, but in terms of oxygen toxicity L. rhamnosus KPb7 culture is more resistant than of L. acidophilus KPb4b; the oxygen toxicity test in food environment, microorganisms are protected best in alginate+starch microcapsules, in terms of temperature resistance after 30 minutes, both microorganisms were also determined to decrease vitality. In terms of storage stability, storing at -18ºC causes damage to the structure of microbeads. It has been determined that storage at +5ºC with alginate+starch capsules was the most suitable temperature and coating material for the best protection of the vitality of the bacteria. Coating process in the artificial gastric environment is not effective for preserving microbial viability. However, in small intestine environment alginate+starch capsules provide the best protection for both bacterial cultures. The highest scores in food samples that were prepared using coated probiotic cultures for both bacteria were obtained in alginate+starch application.