Kekik esansiyel yağının ette bozulma yapan Pseudomonas türlerinin quorum algılama sistemi ve bozucu faaliyetlerine etkisi
Effect of thyme essential oil on the quorum sensing system and spoilage activities of meat spoiler pseudomonas species
Yazar: BEYZA NUR GÜÇ
Danışman: DOÇ. DR. BANU METİN
İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Kekik yağı = Thyme oil ; Pseudomonas = Pseudomonas

Özet:
Pseudomonas türleri soğuk ortam şartlarında gelişerek proteolitik ve lipolitik aktivite gösterme, kötü tat ve koku oluşturma, pigment salgılama özellikleri nedeniyle çiğ et ve süt gibi birçok gıdanın bozulmasına neden olan aerobik Gram-negatif bakterilerdir. Biyofilm oluşturma ve bakteriyel hareketlilik, soğutulmuş çiğ ette bozulmaya neden olan en önemli bakteri grubu olan Pseudomonas türlerinin bozulma ile ilgili aktivitelerinde önemli rol oynar. Bakterilerde gıda bozulma faktörleri genellikle quorum algılama (Quorum Sensing, QS) sistemi tarafından düzenlenir. QS, otoindükleyiciler (AI) adı verilen hücre dışı sinyal moleküllerinin salgılanmasına ve algılanmasına dayanan bir hücreden hücreye iletişim mekanizmasıdır. QS sistemi, otoindükleyici-1 (açillenmiş homoserin laktonlar, AHL) ve otoindükleyici-2 (AI-2) gibi sinyal moleküllerinin algılanması sonucunda biyolüminesans, motilite ve biyofilm üretimi gibi özelliklerin düzenlenmesini sağlar. QS inhibisyonu ile QS mekanizması bozularak; gıdanın bozulması ile ilgili aktiviteler azaltılabilir. Bu çalışmada, etten izole edilen Pseudomonas türlerinin bozucu özelliklerinden biyofilm üretimi, bakteriyel hareketlilik ve AI-2 üretimi üzerine kekik (Thymus vulgaris) yağının etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda ilk olarak çalışmada kullanılan kekik esansiyel yağının uçucu bileşenleri gaz kromatografisi kütle spektrometresi ile tanımlanarak kullanılan yağ karakterize edilmiştir. Kekik yağının, etten elde edilen biyofilm ve AI-2 üretim kapasitesi yüksek izolatlar (YK8, YK50, YK107, YB43, YB91) ve referans suşlar (Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 ve Pseudomonas fragi ATCC 4973) üzerindeki minimum inhibisyon konsantrasyonu (MİK) agar dilüsyon yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Daha sonra, kekik esansiyel yağının Pseudomonas izolatlarının bozucu faaliyetlerine etkisini belirlemek için kekik yağı içermeyen ve 1/2, 1/4, 1/8 alt MİK konsantrasyonlarında kekik yağı içeren örnekler ile analizler yapılmıştır. İzolatların biyofilm oluşum miktarı mikrotitre plakalarda kristal mor (CV) yöntemi kullanılarak ölçülmüştür. Bakteriyel hareketlilik testi için seğirme, kaynaşma (swarming) ve yüzme hareketleri test edilmiş ve oluşan zon bölgelerinin çapları ölçülmüştür. İzolatların AI-2 aktivitesi, hücre süpernatantlarının AI-2 biyosensörü Vibrio campbellii BAA-1117 suşunda sebep olduğu lüminesans vasıtasıyla belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, kekik esansiyel yağının ette bozulma yapan Pseudomonas izolatlarının hareketliliğini, biyofilm üretimini ve AI-2 aktivitesini önemli ölçüde engellediğini göstermiştir (p<0,05). Bu çalışmada kekik esansiyel yağının etten izole edilen bazı Pseudomonas türlerinin AI-2 aktivitesi üzerine etkisi literatürde ilk olarak belirlenmiştir. Yapılan analizler kekik yağının etin bozulma sürecinin kontrolünde özellikle Pseudomonas türlerine karşı kullanılabilecek etkili alternatif bir doğal ürün olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Pseudomonas species are aerobic Gram-negative bacteria that cause spoilage of various foods stored at refrigeration temperatures, such as raw meat and milk due to their proteolytic and lipolytic activity, along with their ability to produce off-flavors, odors and pigments. Biofilm formation and bacterial motility play important roles in the spoilage-related activities of Pseudomonas species, which are among the main group of bacteria responsible for spoilage in refrigerated raw meat. Bacterial food spoilage factors are typically regulated by the quorum sensing (QS) system. QS is a cell-to-cell communication mechanism based on the secretion and detection of extracellular signaling molecules called autoinducers (AI). The QS system regulates  characteristics such as bioluminescence, motility and biofilm production through the detection of signaling molecules like autoinducer-1 (acylated homoserine lactones, AHL) and autoinducer-2 (AI-2). By inhibiting QS, spoilage-related activities can be reduced by disrupting the QS mechanism. This study aimed to investigate the effect of thyme (Thymus vulgaris) oil on biofilm production, bacterial motility and AI-2 production in Pseudomonas species isolated from meat. In this context, the volatile components of the thyme essential oil used in the study were first identified and characterized using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The minimum inhibititory concentration (MIC) of thyme oil on isolates that have high biofilm and AI-2 production capacity (YK8, YK50, YK107, YB43, YB91) obtained from meat and referance strains (Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 and Pseudomonas fragi ATCC 4973) was determined using the agar dilution method. Then, to determine the effect of thyme essential oil on the spoilage activities of Pseudomonas isolates, analyses were conducted with samples containing thyme oil at 1/2, 1/4, and 1/8 MIC concentrations, as well as samples without thyme oil. The amount of biofilm formation in the isolates was measured using the crystal violet (CV) method in microtiter plates. For the bacterial motility test, twitching, swarming and swimming motilities were tested, and the diameters of the resulting zones were measured. The AI-2 activity of the isolates was determined by the luminescence caused by the cell supernatants in the AI-2 biosensor Vibrio campbellii BAA-1117 strain. The results showed that thyme essential oil significantly inhibited the motility, biofilm production and AI-2 activity of Pseudomonas isolates responsible for meat spoilage (p<0,05). This study identified the effect of thyme essential oil on the AI-2 activity of certain Pseudomonas species causing meat spoilage for the first time in the literature. The analyses have shown that thyme oil is an effective natural alternative product that can be used to control the spoilage process of meat, particularly against Pseudomonas species.