Geleneksel kombucha içeceğinden izole edilen maya ve asetik asit bakterileri kullanılarak ticari kombucha starter kültürleri geliştirilmesi
Development of commercial kombucha starter cultures using yeast and acetic acid bacteria isolated from traditional kombucha beverage
Yazar: HİLAL KILMANOĞLU
Danışman: PROF. DR. MUHAMMED ZEKİ DURAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Binlerce yıldır tüketilen ve kökeni Asya'ya dayanan kombucha, siyah çayın fermente edilmesiyle elde edilen geleneksel bir içecektir. Kombucha üretiminde, bakteri ve ozmofilik mayaların birlikte çalıştığı ve SCOBY adı verilen kültür kullanılmaktadır. Bu kültür, belirli bir mikrobiyal kompozisyona sahip olmadığı için gerçekleştirilen her fermentasyonda farklı oranlarda veya türlerde metabolitler oluşmaktadır. Bu durum ise, standart bir üretimin yapılamamasına neden olmaktadır. Bu çalışmada, kombucha fermentasyonu sırasında izole edilen ve tanımlanan mikroorganizmalar arasından seçilen maya ve bakteriler ile farklı kombinasyonlarda şekerli siyah çay fermentasyonu gerçekleştirilmiştir. Seçilen maya (Pichia kudriavzevii, Brettanomyces bruxellensis, Dekkera bruxellensis) ve bakterilerin (Komagataeibacter saccharivorans, Komagataeibacter xylinus, Acetobacter papayae) oluşturdukları bireysel fermentasyon etkilerinin yanında farklı maya veya bakteriler ile bir araya gelmesiyle oluşan simbiyotik ilişkinin sonuçları da incelenmiştir. Geleneksel kombucha içeceğine en benzer özelliklere sahip kombucha fermentasyonunu gerçekleştiren mikrobiyal kombinasyonun belirlenip liyofilize edilmesi hedeflenmiştir. Maya-maya ve bakteri-bakteri fermentasyonlarının monokültür fermentasyonlarına göre asitlik ve biyoaktif maddelerin oluşumu gibi kimyasal özelliklerin olumsuz etkilendiği belirlenmiştir. Maya-bakteri fermentasyonlarında ise diğer ortak kültür fermentasyonlarına göre bu kimyasal özelliklerin geliştiği görülmüştür. Maya-maya fermentasyonlarında genellikle alkol ve asit bileşikleri, bakteri-bakteri fermentasyonlarında ise asit ve ester bileşikleri tespit edilmiştir. Ticari kombucha içeceğine benzeyen ve zengin uçucu bileşen profiline sahip ortam, maya-bakteri fermentasyonlarında belirlenmiştir. En yüksek asetik asit üreticisi, güçlü antioksidan özelliklere sahip olan kombinasyon A. papayae ve B. bruxellensis olarak belirlenmiştir. A. papayae ve B. bruxellensis ile elde edilen içecek tüketicilerden yüksek beğeni almış ve geleneksel kombucha fermentasyon süresini kısaltmıştır. Böylece, mikrobiyotanın yeniden düzenlenmesinin, artan biyoaktif bileşenler ve tüketici kabulü ile kombucha üretimini başarmak için geçerli bir yaklaşım olduğunu gösterilmiştir.

Abstract:
Kombucha, which has been consumed for thousands of years and originates from Asia, is a traditional beverage obtained by fermenting black tea. In the production of kombucha, the culture called SCOBY, which symbiotic culture of bacteria and osmophilic yeasts, is used. Because this culture does not have a specific microbial composition, metabolites are formed at different rates or types in each fermentation. As a consequence, a standard production cannot be made. In this study, sweetened black tea fermentation was carried out in different combinations with yeast and bacteria selected from microorganisms isolated and identified during kombucha fermentation. The individual fermentation effects of the selected yeasts (Pichia kudriavzevii, Brettanomyces bruxellensis, Dekkera bruxellensis) and bacteria (Komagataeibacter saccharivorans, Komagataeibacter xylinus, Acetobacter papayae) and the results of the symbiotic relationship formed by combining with different yeasts or bacteria were examined. It was aimed to determine and lyophilized the microbial combination that performs kombucha fermentation with the most similar properties to the traditional kombucha beverage. The yeast-yeast and bacteria-bacteria fermentations were negatively affected in chemical properties such as formation of acid and bioactive compounds formation compared to monoculture fermentations. In yeast-bacteria fermentations, these chemical properties were improved compared to other co-culture fermentations. Alcohol and acid compounds were generally detected in yeast-yeast fermentations, whereas acid and ester compounds were detected in bacteria-bacteria fermentations. The richest volatile profile similar to that of commercial kombucha was found in yeast-bacteria fermentations. The combination of A. papayae and B. bruxellensis was found to be the highest producer of acetic acid with strong antioxidant properties. The beverage obtained with A. papayae and B. bruxellensis was highly appreciated by consumers and shortened the traditional kombucha fermentation time.  This study confirms that microbiota reconstruction is a viable approach for achieving the production of kombucha with increased bioactive constituents and consumer acceptance.