Kefir fermantasyonunun keçi sütünün bazı fonksiyonel özelliklerine etkisinin belirlenmesi
Effect of kefir fermentation on some functional properties of goat milk
Yazar: GÜLÇİN ŞATIR
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP BANU SEYDİM
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında farklı ırk (Kıl, Saanen) ve beslenmeye (Saanen entansif ve Saanen ekstansif) sahip keçi sütü bileşimlerine ve bunların fonksiyonel özelliklerini oluşturan biyoaktif bileşenlerine Kefir fermantasyonunun etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Araştırmada, entansif beslenen Saanen keçi sütü, ekstansif beslenen Saanen keçi sütü, ekstansif beslenen Kıl keçi sütü, entansif beslenen inek sütü (SIGM, SEGM, HEGM, CIM) toplanmış ve bunlardan doğal Kefir kültürü kullanılarak Kefir (SIGK, SEGK, HEGK, CIK) örnekleri üretilmiştir. Bu örneklerde; mikrobiyolojik analizler (Lactobacillus spp., Lactococcus spp., Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium spp. ve mayalar), kimyasal analizler (pH, % titrasyon asitliği, % kurumadde, % yağ, % protein ve % kül), vitamin (A, E, B1, B2, B3, B6,C) ve mineral (Na, K, Ca, Mg, P, Fe, Zn, Se, Cu ve Mn) kompozisyonu, protein fraksiyonları (SDS-PAGE), toplam fenolik madde, toplam antioksidan aktivite (ORAC ve TEAC yöntemleriyle), fenolik bileşenler (gallik asit, kateşin, epikateşin, kafeik asit, p-kumarik asit, klorojenik asit, ferulik asit, protokateşuik asit) ve alkilfenol bileşen (fenol, 3-4 dimetilfenol, 2-etilfenol, 2-isopropilfenol, karvakrol, timol) analizleri gerçekleştirilmiştir.Kefir örneklerinin laktobasil içeriği 9,40?10,43 log kob/ml; laktokok içeriği 8,94?9,85 log kob/ml; L. acidophilus içeriği 6,24-7,15 log kob/ml; Bifidobacterium spp. içeriği 6,54?7,67 log kob/ml ve maya içeriği 5,29-5,63 log kob/ml değişim aralığında bulunmuştur. HEGK örneğinin probiyotik özellikteki L. acidophilus ve Bifidobacterium spp. bakterilerini yüksek miktarda içerdiği tespit edilmiştir (p<0,05).SIGM, SEGM, HEGM ve CIM örneklerinde pH, titrasyon asitliği, kurumadde, yağ, protein ve kül içerikleri sırasıyla 6,25?6,78, % 0,16-0,20, %10,40-13,46, %3,40-5,56, %3,37-4,79, %0,77-0,82 değişim aralığındadır. HEGM örneklerinin yağ, protein ve kurumadde değerleri önemli düzeyde yüksektir (p<0,05). Çiğ süt ve ısıl işlem görmüş keçi sütleri ile inek sütünde SDS-PAGE bulgularına göre ısıl işlemle oluşan en belirgin protein interaksiyonu ß-laktoglobulin ve ?-kazein bantları arasında meydana gelmiştir. Keçi sütleri inek sütüne göre daha yüksek düzeyde A ve E vitamini, riboflavin, niasin, kalsiyum, fosfor, magnezyum, potasyum ve selenyum içermektedir (p<0,05). ORAC ve TEAC yöntemine göre sırasıyla en yüksek toplam antioksidan aktivite 15,68 µmol TE/ml ve 5,86 mM değerleri ile HEGM örneğinde belirlenmiştir. SIGM, SEGM, HEGM ve CIM örneklerinde 389,33; 616,02; 1232,33; 266,62 mg/L toplam fenolik madde tespit edilmiştir. SIGM, SEGM ve HEGM örneklerinin p-kumarik asit değeri sırasıyla 0,21, 0,30, 0,12 mg/100g tespit edilmiştir. Farklı ırklara sahip ruminant sütlerinin p-kumarik asit içeriğindeki farklılık istatistiksel olarak önemlidir (p<0,05) ve inek sütünde p-kumarik asit tespit edilmemiştir. HEGM örneğinde karvakrol ve timol içeriği 0,14 mg/100g ve 0,17 mg/100g belirlenmiştir.SIGK, SEGK, HEGK ve CIK örneklerinde pH, titrasyon asitliği, kurumadde, yağ, protein ve kül içerikleri sırasıyla 4,55, % 0,71?0,85, %11,33-13,43, %3,46-5,62, %3,54-5,24, %0,65-0,78 değişim aralığında tespit edilmiştir. HEGK örneklerinin yağ, protein ve kurumadde değerleri önemli düzeyde yüksektir (p<0,05). Kefir örneklerinde SDS-PAGE bulgularına göre fermantasyon sonrası ?-kazein ve ß-laktoglobulin interaksiyonu sonrası karşılaşılan bant dizinleri fermantasyonun göstergesi olarak diğer protein ve peptitler olarak ilişkilendirilmiştir. Saanen ve Kıl keçisi sütlerinden üretilen kefirlerde vitamin ve mineral bulguları süt çeşitine bağımlı olarak inek sütünden üretilen kefire göre daha yüksektir. Kefirlerin toplam antioksidan kapasitesi ORAC ve TEAC yöntemine göre sırasıyla en yüksek antioksidan aktivite 17,33 µmol TE/ml ve 10,68 mM değerleri ile HEGK örneğinde belirlenmiştir. Fermantasyon sonrası toplam antioksidan kapasitesinde artış gözlenmiştir. SIGK, SEGK, HEGK ve CIK örneklerinde 516,03; 726,08; 1359,32; 248,90 mg/L toplam fenolik madde tespit edilmiştir. Kefir örneklerinde gallik asit 0,77-4,21 mg/100g, kateşin 0,36-5,09 mg/100g, epikateşin 1,85-10,73 mg/100g, kafeik asit 0,02-0,35 mg/100g, klorojenik asit 0,04-0,43 mg/100g ve ferulik asit 0,11-0,39 mg/100g belirlenmiştir. HEGK örneğinde karvakrol ve timol içeriği 0,30 mg/100g ve 0,17 mg/100g belirlenmiştir. Farklı ırk ve beslenme koşullarının Kefir örneklerinin karvakrol düzeyine önemli etkisi bulunmuştur (p<0,05).Bu tez çalışmasında, ülkemize özgü ırk olan Kıl keçisi sütünün protein, yağ, kurumadde, fenolik bileşenler ve alkilfenol içeriği diğer süt türlerine göre oldukça yüksek tespit edildiğinden önemli bir fonksiyonel ürün olduğu belirlenmiştir. Süt çeşitinin özellikleri aynı zamanda fermantasyon sonucunda doğal Kefir kültürü kullanılarak elde edilen Kefir örneklerine de yansımıştır. Bu çalışmanın sonuçları ulusal ve uluslararası düzeyde literatüre ışık tutabileceği ve önemli boşluklara katkı sağlayabileceği gibi aynı zamanda endüstriyel uygulamalara da destek olabilecektir.

Abstract:
The aim of this research was to investigate the effects of Kefir fermentation on compositional and functional properties of Hair and Saanen (including intensive and extensive nutritional regimes) goat milk samples. Milk samples were collected from Saanen goat with intensive feeding (SIGM), Saanen goat with extensive feeding (SEGM), Hair goat with extensive feeding (HEGM), Holstein cow with intensive feeding (CIM). Kefir samples were produced from SIGM, SEGM, HEGM and CIM (SIGK, SEGK, HEGK, CIK, respectively). Microbiological analysis (Lactobacillus spp. Lactococcus spp., Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium spp. and yeasts), chemical properties (pH, titration acidity %, total solids %, fat %, protein %, ash %), vitamins (A,E, B1, B2, B3, B6, C) and minerals (Na, K, Ca, Mg, P, Fe, Zn, Se, Cu and Mn) compositions, protein fractions (SDS-PAGE), total phenolic substances, total antioxidant activity (using ORAC and TEAC assays), phenolic compounds (gallic acid, catechin, epicatechin, caffeic acid, p-coumaric acid, chlorogenic acid, ferrulic acid, protocatechuic acid) and alkylphenols (phenol, 3-4-dimethylphenol, 2-ethylphenol, 2-isoprophylphenol, carvacrol, thymol) using liquid chromotography were carried on.Kefir samples contained 9,40?10,43 log cfu/ml Lactobacillus spp.; 8,94?9,85 log cfu/ml Lactococcus spp.; 6,24-7,15 log cfu/ml L. acidophilus; 6,54?7,67 log cfu/ml Bifidobacterium spp. and 5,29-5,63 log cfu/ml yeasts. HEGK had the highest contents of probiotics L. acidophilus and Bifidobacterium spp. (p<0,05).pH, titration acidity, total solids, fat, protein and ash contents of SIGM, SEGM, HEGM and CIM samples ranged between 6,25?6,78, 0,16-0,20 %, 10,40-13,46 %, 3,40-5,56%, 3,37-4,79%, 0,77-0,82%, respectively. It was determined that HEGM had the highest contents of fat, protein and total solids (p<0,05). According to SDS-PAGE results, after the pasteurisation of milk samples ß-lactoglobulin and ?-casein had the significant interaction. Regardless of the breed, goat milk samples had the higher amounts of Vitamin A and E, riboflavin, niacin, calcium, phosphorous, magnesium, potassium and selenium (p<0,05). HEGM had the highest amount of total antioxidant activity with 15,68 µmol TE/ml ORAC and 5,86 mM TEAC values. Total phenolic contents of SIGM, SEGM, HEGM and CIM samples were 389,33; 616,02; 1232,33; 266,62 mg/L, respectively. p-coumaric acid contents of SIGM, SEGM and HEGM were 0,21, 0,30, 0,12 mg/100g, respectively (p<0,05); p-coumaric acid was not found in cow milk samples. Carvacrol and thymol contents of HEGM samples were 0,14 mg/100g and 0,17 mg/100g, respectively.pH, titration acidity, total solids, fat, protein and ash contents of SIGK, SEGK, HEGK and CIK samples ranged between 4,55, 0,71-0,85%, 11,33-13,43%, 3,46-5,62%, 3,54-5,24%, 0,65-0,78%, respectively. It was determined that HEGK had the highest contents of fat, protein and total solids (p<0,05). According to SDS-PAGE results, after fermentation process as a result of ß-lactoglobulin and ?-casein interactions new other protein and peptides occurred. Saanen and Hair goat Kefirs had the higher amounts of vitamins and minerals. HEGK had the highest amount of total antioxidant activity with 17,33 µmol TE/ml ORAC and 10,68 mM TEAC values. After fermentation process, antioxidant activity of kefir samples increased. Total phenolic contents of SIGK, SEGK, HEGK and CIK samples were 516,03; 726,08; 1359,32; 248,90 mg/L, respectively. Phenolic compounds of Kefir samples ranged between 0,77-4,21 mg/100g for gallic acid, 0,36-5,09 mg/100g for catechin, 1,85-10,73 mg/100g for epicatechin, 0,02-0,35 mg/100g for caffeic acid, 0,04-0,43 mg/100g for chlorogenic acid and 0,11-0,39 mg/100g for ferrulic acid. Carvacrol and thymol content of HEGK samples were 0,30 mg/100g and 0,17 mg/100g, respectively (p<0,05).In this pH.D. dissertation it was determined that as an indigenous breed Hair goat milk had significantly important nutritional and functional properties with high contents of protein, fat, total solids, phenolic substances and alkylphenols. Kefir as a natural functional product become richer in microbial and bioactive substances when produced from goat milk with using natural Kefir culture obtained from kefir grains. These findings will provide significant contributions not only to the literature at national and international level also to the dairy industry.