Siyez buğdayı ve kavuzsuz arpa ekşi hamurlarından laktik asit bakterileri ve mayaların izolasyonu ve karakterizasyonu
Isolation and characterization of lactic acid bacteria and yeast from einkorn wheat and hull-less barley sourdough
Yazar: ELİF ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. MUHAMMET ARICI ; DOÇ. DR. MUHAMMED ZEKİ DURAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Tahılların hem teknolojik hem de besleyici özelliklerinin geliştirilmesi için laktik asit bakterileri (LAB) ve mayalardan oluşan ekşi hamur fermentasyonu potansiyel bir araç olarak görülmektedir. Beslenme açısından üstün ve kendine özgü özelliklere sahip siyez buğdayı ve kavuzsuz arpa unlarının ekşi hamur teknolojisine yeni bir kaynak olması amacıyla LAB ve maya biyoçeşitliliği araştırılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında spontan olarak laboratuar şartlarında hazırlanan siyez ve kavuzsuz arpa ekşi hamurlarından farklı kültür ortamlarınan izole edilen LAB ve maya izolatları FTIR'da ön tanımlama yapılıp, cluster ağaçlarından LAB ve mayalar seçilip PCR (16S)'da tanımlanmıştır. Siyez ekşi hamurunda Lactobacillus crustorum (baskın tür), Pediococcus spp., Lactobacillus. brevis, Lactobacillus paraplantarum, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus curvatus olmak üzere yedi farklı tür PCR ile tanımlanmıştır. Kavuzsuz arpa ekşi hamurunda ise Pediococcus spp. (baskın tür), Lb. brevis, Lb. curvatus, Lb. fermentum, Lb. crustorum/Lb.musae, Lb. plantarum, Lb. paralimentarius, Leu. mesenteroides ve Lb. equigenerosi olmak üzere 9 farklı tür belirlenmiştir. Lb. crustorum/Lb.musae 16S ile iyi bir ayrım göstermemiştir. Her iki ekşi hamurda mayalardan Saccharomyces cerevisiae türü baskın bulunmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında teknolojik özellikleri incelemek için tanımlanan her türden seçilen LAB ve mayaların tuz ve aside yüksek toleranslı bakteriler olduğu belirlenmiştir. Lb. paraplantarum SB22 ve P. acidilactici 2AB, P. acidilactici SAB26, Lb. plantarum SAB15 ve P. acidilactici SAB13 Bacillus subtilis ATCC6633, Bacillus cereus ATCC11778 ve Escherichia coli ATCC25922 patojen bakterilerine karşı yüksek antibakteriyel aktivite göstermiştir. Lb. crustorum, Lb. paraplantarum SB22, Lb. brevis SB68, Lb. paralimentarius SAB23, Lb. brevis SAB16, Lb. brevis SAB31, Lb. plantarum SAB15 ve Pediococcus türleri Penicillium carneum, Aspergillus flavus ve Aspergillus niger'e karşı antifungal aktivite göstermiştir. Lb. paraplantarum SB22, Lb. plantarum SB17, Lb. plantarum SAB30, P. pentosaceus SAB7 ve Leu. mesenteroides SAB20 ve mayalardan S. cerevisae 3SM7-0 ve C. glabrata 4SAM3-4'te yüksek fitaz aktivitesi görülmüştür. Çalışmanın son aşamasında siyez ve kavuzsuz arpa unlarına (ve %25, %50, %75 oranlarda buğday unu katkılı) seçilen LAB ve mayalardan siyez ve kavuzsuz arpa ekşi hamur ekmekleri ile spontan ekmekler yapılmıştır. SS1 ve EHS1 siyez ekşi hamurları SB68 kodlu Lb. brevis, SB22 kodlu Lb. paraplantarum ve 3SM3-3 ve 3SM1-3 kodlu S. cerevisiae olmak üzere 2 faklı maya ile oluşturulmuş olup EAS1 kavuzsuz arpa ekşi hamuru ise SAB31 kodlu Lb. brevis, SAB15 kodlu Lb. plantarum ve SAM1-4 kodlu S. cerevisiae ile üretilmiştir. Starter kültür içeren siyez ve kavuzsuz arpa ekmekleri spontan ekmeklerden daha yüksek hacim, spesifik hacim ve daha düşük sertlikte elde edilmiştir. Siyez ekmekleri siyez oranı arttıkça ekmek içi daha sarı ve daha az kırmızı, arpa ekmekleri de arpa oranı arttıkça daha kırmızı ve daha az sarı bulunmuştur. Duyusal analiz sonuçlarına göre en çok beğenilen EHS1 ekşi hamur eklenmiş SE1 (5.86) ve SE2 (5.77) ekmeği ile kavuzsuz arpa ekmeklerinden ise EHA1 ekşi hamur eklenmiş arpa unu içeren AK1 (5.60) ve AK2 (5.16) ekmeklerinde görülmüştür.

Abstract:
Sourdough fermentation consisting of lactic acid bacteria (LAB) and yeasts, which are characterized for both nutritious and technological development of cereals, is seen as a potential tool. The nutritionally superior and unique features of einkorn wheat and hull-less barley flour have an effect on the microbiota of which it has a biodiversity. In the first stage of the study, pre-identification performed with FTIR to LAB and yeast isolates isolated from different media from spontan einkorn and hull-less barley sourdough. LAB and yeasts representing the obtained cluster trees were chosen and identified with PCR. From einkorn, seven different LAB species of Lactobacillus crustorum (dominat species), Pediococcus spp., Lactobacillus brevis, Lactobacillus paraplantarum, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum, and Lactobacillus curvatus were identified. From hull-less barley, nine LAB species of Pediococcus spp., (dominant species), Lb. curvatus, Lb. brevis, Lb. plantarum, Lb. fermentum, Lb.crustorum/Lb. musae, Lb. paralimentarius, Leu. mesenteroides and Lb. equigenerosi were identified. Lb. crustorum / Lb.musae did not distinguish well with 16S. Of the yeasts, Saccharomyces cerevisiae species was dominant. In the second stage of the study, it was determined that the LABs and yeasts selected from each type identified to examine the technological properties are bacteria with high tolerance to salt and acid.  Lb. paraplantarum SB22 and P. acidilactici 2AB, P. acidilactici SAB26, Lb. plantarum SAB15 and P. acidilactici SAB13 were shown to have high antibacterial activity against B. subtilis ATCC6633, B. cereus ATCC11778 and E. coli ATCC25922. Lb. crustorum, Lb. paraplantarum SB22, Lb. brevis SB68, Lb. paralimentarius SAB23, Lb. brevis SAB16, Lb. brevis SAB31, Lb. plantarum SAB15 and Pediococcus sp. Showed antifungal activity against Penicillium carneum, Aspergillus flavus and Aspergillus niger'e. Lb. paraplantarum SB22, Lb. plantarum SB17, Lb. plantarum SAB30, P. pentosaceus SAB7 and Leu. mesenteroides SAB20 and S. cerevisae 3SM7-0 and C. glabrata 4SAM3-4 showed high phytase activity. In the final stage of the study, the selected LAB and yeasts from different proportions of einkorn and hull-less barley (25%, 50%, 75%) added to wheat flour were used to make einkorn and hull-less barley sourdough breads. For SS1 and EHS1 2 different einkorn sourdough, SB68 Lactobacillus brevis, SB22 Lactobacillus paraplantarum with 3SM3-3 and 3SM1-3 coded Saccharomyces cerevisiae using 2 different yeasts were used for EAS1 hull-less barley sourdough, SAB31 Lactobacillus brevis, SAB15 Lactobacillus plantarum and SAM1-4 Saccharomyces cerevisiae were used as starter culture. Breads containing starter culture sourdough had higher specific volume compared to spontaneous breads and lower hardness was obtained with einkorn and hull-less barley breads. Einkorn breads had more yellow and less red linked to the increase in einkorn proportion, while hull-less barley breads had more red color and less yellow linked to the increase in barley According to sensory analysis results for einkorn bread samples with bests cores SE1 (5.86) and SE2 (5.77) sourdough bread added to EHS1 sourdough containing, and AK1 (5.60) and AK2 (5.16) sourdough bread with added to EHA1 sourdough containing hull-less barley.