Ekşi hamur fermantasyonundan izole edilen laktik asit bakterilerinin gluteni hidrolize etme ve probiyotik potansiyeli
Gluten hydrolysis and probiotic potential of lactic acid bacteria isolated from sourdough fermentation
Yazar: RANA GÖNÜL
Danışman: DOÇ. DR. ÇİSEM BULUT ALBAYRAK
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Amaç: Çeşitli fermente süt ürünleri uzun yıllardan beri üretilmesine karşın, bitkisel esaslı fermante ürünler son yıllarda daha fazla dikkat çekmektedir. Vejetaryen beslenme eğilimleri, bitkisel esaslı fermente ürünlerin sağlık faydaları üzerine yeni bulgular, değişen tüketici tercihleri üzerinde etkili olmuştur. Ekşi maya fermantasyonuna dayalı gıdalar, mikrofloradaki laktik asit bakterileri (LAB) faaliyetleri sonucunda ürüne ve tüketici sağlığına birçok fayda sağlamaktadır. Bu mikroorganizmalar, probiyotik potansiyellerinin yanı sıra gluteni degrade etme yetenekleri ile; günümüzde önemli sağlık sorunlarından biri olan gluten hassasiyeti konusunda yeni çözümler için kullanılabilirler. Bu tez çalışmasının amacı, ekşi mayadan laktik asit bakterileri izole ederek potansiyel probiyotik olma özelliklerinin (düşük pH, safra toleransı, antibiyotiğe duyarlılığı mide asitliğine direnç, gastrointestinal sistem koşullarına direnç) taranması, gluteni parçalama özelliklerinin belirlenmesi ve bu doğrultuda gluten hassasiyeti yaşayan bireylerin tüketimine uygun gıda ürünlerinin geliştirilmesi için yenilikçi bir yaklaşım ortaya koymaktır.
Materyal ve Yöntem: LAB izolasyonu için 6 adet ekşi maya hamur örneği kullanılmıştır. İzolatlar çizgi plaka yöntemiyle saflaştırılıp Gram boyama ve katalaz testi ile ön tanımlama yapılmıştır. Ardından, glutenli besiyerinde gelişim yeteneklerine göre seçilen izolatların gluten hidrolize etme potansiyelleri analiz edilmiştir. Gluteni parçalayan izolatların başlıca probiyotik özellikleri pH direnci, safra tuzuna tolerans, simüle mide ve pankreatik sıvılarına toleransı, otoagregasyon, koagregasyon, hidrofobisite, antibiyotik direnç ve antimikrobiyal aktivite testleri ile belirlenmiştir. Son olarak, izolatların tür düzeyinde tanımlanmaları 16S rRNA dizi analizi ile belirlenmiştir. 
Bulgular: Çalışmanın sonunda, 44 izolat saflaştırılmış ve laktik asit bakterisi olarak ön tanımlaması yapılmıştır. İzolatlardan 16 tanesi glutenli besi ortamında yüksek gelişme potansiyeli göstermiştir. Bu izolatların 8 tanesi yüksek gluten hidrolizi potansiyeline ek olarak pH 2,5'da yüksek canlılık özelikleri nedeni ile seçilmiştir. Seçilen izolatlar safra tuzuna tolerans göstermiştir. Değişen düzeylerde otoagregasyon değerleri (%1,93-31,72), hidrofobisite (%21,11-%57,73) ve koagregasyon özellikleri (%24,39-%33,04) belirlenmiştir. İzolatların tümü, simüle mide bağırsak geçişi sonrasında 106 kob/ml üzerinde canlılık ile istenilen probiyotik kriterini sağlamıştır. Tüm patojenler bakteri izolatları tarafından inhibe edilmiştir ancak en çok Bacillus cereus'a karşı inhibisyon zonu oluşturmuşlardır. İzolatların çoğunun vankomisine ve streptomisine dirençli olduğu bulgulanmıştır. Son olarak, 8 izolatın Enterococcus, Levilactobacillus ve Lactiplantibacillus cinslerine ait olduğu belirlenmiştir. 
Sonuç: Ekşi maya hamurundan izole edilen LAB'lar, probiyotik potansiyeli yüksek ve gluten degrade eden bakterileri içermektedir. Yüksek gluten hidrolizi gösteren izolatlardan başlıca probiyotik kriterleri sağlayan L11 kodlu Enterococcus faecium, K26 kodlu Levilactobacillus spicheri ve K35 kodlu Lactiplantibacillus plantarum bakterileri gluten hassasiyetini gözeten probiyotik takviye veya tahıl bazlı probiyotik içeceklerin geliştirilmesinde kullanılabilir.
Anahtar Kelimeler: Laktik asit bakterisi, Ekşi maya, Gluten, Gluten hassasiyeti, Probiyotik

Abstract:
Objective: While various fermented dairy products have been produced for many years, plant-based fermented products have gained more attention in recent years. The health benefits of plant-based fermented products and the trends in vegetarian diets have influenced changing consumer preferences. Sourdough fermentation based food products provide numerous benefits to the product and consumer health due to the activities of lactic acid bacteria (LAB) in the microflora. These microorganisms, with their probiotic potentials and gluten-degrading abilities, can be used to find new solutions for gluten sensitivity, which is an important health issue today. The aim of this thesis is to isolate lactic acid bacteria from sourdough, to screen their potential probiotic properties (low pH, bile tolerance, antibiotic susceptibility, gastric acid resistance, resistance to gastrointestinal conditions), to determine their gluten-degrading properties, and to present an innovative approach for developing food products suitable for consumption by individuals with gluten sensitivity.
Materials and Methods: Six sourdough samples were used for the isolation of LAB. The isolates were purified by the streak plate method and preliminarily identified by Gram staining and catalase testing. The gluten hydrolysis potential of the selected isolates was then analyzed based on their ability to grow in gluten-containing media. The main probiotic properties of the isolates with gluten-degrading potential were determined by pH resistance, bile salt tolerance, simulated gastric and pancreatic juice tolerance, autoaggregation, coaggregation, hydrophobicity, antibiotic resistance, and antimicrobial activity tests. Finally, the species-level identification of the isolates was determined by 16S rRNA sequencing analysis.
Results: At the end of the study, 44 isolates were purified and preliminarily identified as LAB. Sixteen of the isolates showed high growth potential in gluten-containing media. Eight of these isolates were selected due to their high gluten hydrolysis potential and significant viability at pH 2.5. Selected isolates highly tolerated bile salts. Autoaggregation values (1.93-31.72%), hydrophobicity (21.11-57.73%), and coaggregation properties (24.39-33.04%) were determined at varying levels. All isolates met the desired probiotic criterion with viability above 106 cfu/ml after simulated gastrointestinal passage. All pathogens were inhibited by the bacterial isolates, with the largest inhibition zones against Bacillus cereus. Most isolates were found to be resistant to vancomycin and streptomycin. Finally, eight isolates were identified as belonging to the genera Enterococcus, Levilactobacillus, and Lactiplantibacillus.
Conclusion: LAB isolated from sourdough contain high probiotic potential and gluten-degrading bacteria. Isolates with high gluten hydrolysis, such as Enterococcus faecium coded as L11, Levilactobacillus spicheri coded as K26, and Lactiplantibacillus plantarum coded as K35, can be used in the future for the development of probiotic supplements or cereal-based probiotic beverages that consider gluten sensitivity.
Keywords: Lactic acid bacteria, Sourdough, Gluten, Gluten sensitivity, Probiotic