Tapyoka nişastası fermantasyonu ile probiyotik bakteriyel metabolitlerin üretimi ve karakterizasyonu
The production and characterization of probiotic bacterial metabolites through tapioca starch fermentation
Yazar: HAZEL KARADAĞ
Danışman: DOÇ. DR. SİNEM TUNÇER GURBANOV ; DR. RAFİG GURBANOV
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Postbiyotikler, enzimler, peptitler, teikoik asitler, peptidoglikan türevi muropeptitler, polisakkaritler, hücre yüzey proteinleri ve organik asitler gibi, canlı bakteriler tarafından üretilen ve salınan biyomolekülleri ifade eder. Son yıllarda canlı probiyotik mikroorganizmaların kullanıma alternatif olmak üzere "postbiyotik" olarak adlandırılan mikrobiyal türevli biyomoleküllerin kullanımı, oldukça ilgi çeken konulardandır. Bu tez çalışmasında, insan bağırsak mukozasına iyi kolonize olabilen baskın bir probiyotik bakteri olarak Lactobacillus plantarum tarafından üretilen postbiyotik ürünlerin biyoaktif özelliklerinin araştırılmış; doğal bir dirençli nişasta kaynağı olarak tapyoka nişastasının, bir prebiyotik olarak tek başına ve yağsız süt ile kombinasyon halinde L. plantarum'un probiyotik aktivitesini nasıl etkileyebileceği incelenmiştir. Sonuçlarımız, tapyoka nişastası ve yağsız sütün birlikte kullanımının, L. plantarum post-fermantasyon ortamının Pseudomonas aeruginosa ve Klebsiella pneumonia patojenleri üzerindeki anti-bakteriyel ve ayrıca kolon kanseri hücreleri üzerindeki anti-kanser etkinliklerini desteklediğini göstermektedir. Tez çalışmasında ayrıca tapyoka dirençli nişastası ve yağsız süt tozunun ayrı ayrı ve birlikte kullanımının,  L. plantarum hücresiz post-fermantasyon ortamının moleküler içeriğini nasıl değiştirdiği, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (Fourier-Transform Infrared Spectroscopy, FTIR) kullanılarak belirlenmiş ve karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir.  Diyet, mikrobiyota bileşiminin, çeşitliliğinin ve işlevinin ana itici güçlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Prebiyotik bileşenler içeren fonksiyonel gıdaların üretimi, gıda endüstrisinde baskın olma potansiyeline sahip, gelecek vaat eden bir pazardır. Bu açıdan bu tez çalışması, düşük maliyetli ve kolay erişilebilir gıda kaynakları ve doğal ve "temiz etiketli" gıda bileşenleri olarak dirençli nişasta kaynağı tapyoka nişastası ve yağsız süt tozu yoluyla L. plantarum postbiyotiklerinin biyofonksiyonelliğinin modüle edilebileceğinin gösterilmesi açısından önemlidir.

Abstract:
Postbiotics refer to biomolecules produced and released by living bacteria, such as enzymes, peptides, teichoic acids, peptidoglycan-derived muropeptides, polysaccharides, cell surface proteins, and organic acids. In recent years, the use of microbial-derived biomolecules, called "postbiotics", as an alternative to the use of live probiotic microorganisms, is one of the subjects of great interest. In this thesis, the bioactive properties of postbiotic products produced by Lactobacillus plantarum, as one of the dominant probiotic bacteria that can colonize the human intestinal mucosa, were investigated by focusing on how prebiotic tapioca starch, as a natural source of resistant starch, can affect the probiotic activity of L. plantarum when used alone and in combination with skim milk powder. Our results show that the combined use of tapioca starch and skim milk promotes the anti-bacterial effects of the L. plantarum post-fermentation medium on the pathogens Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumonia as well as anti-cancer activities on colon cancer cells. In the thesis, the use of Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) technique allowed us to identify the molecular changes in the post-fermentation medium obtained from the L. plantarum grown in the presence of tapioca resistant starch or skim milk alone or in combination. Diet is recognized as one of the main drivers of microbiota composition, diversity, and function. The production of functional foods containing prebiotic ingredients is a promising market with the potential to dominate the food industry. In this aspect, this thesis is important in demonstrating that the biofunctionality of L. plantarum postbiotics can be modulated through low-cost and easily accessible food sources and natural and "clean label" food ingredients: tapioca resistant starch and skim milk powder.