Williopsis saturnus var. saturnus antagonist mayası eklenen yenilebilir filmlerin antifungal, fiziksel ve mekaniksel özelliklerinin belirlenmesi
Physical, mechanical properties and antifungal activity of bioactive film containing Williopsis saturnus var. saturnus antagonistic yeast
Yazar: GÜLŞAH KARABULUT
Danışman: DOÇ. DR. ARZU ÇAĞRI MEHMETOĞLU
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Gıdalarda fiziksel, kimyasal, duyusal özelliklerde bozulmalara yol açan ve toksin üretimiyle sağlık riskleri taşıyan küflerin gelişimi gıda endüstrisi açısından önemli bir problemdir. Bu probleme alternatif bir çözüm amaçlı çalışmamızda peynir altı suyu proteini temelli yenilebilir filmler farklı konsantrasyonlarda (0; 3,2; 6,8 ve 8,8 kob/cm2) antagonist maya Williopsis saturnus var. saturnus ile kombine edilerek biyoaktif bir ambalaj materyali geliştirilmiştir. Farklı maya konsantrasyonlarını içeren yenilebilir filmler vakumlu ve vakumsuz paketlenerek film yapısındaki antagonist maya canlılığının korunumu başta olmak üzere mikrobiyal özelliklerindeki değişim 28 günlük depolama süresince incelenmiştir. Elde edilen antagonist maya katkılı film örneklerinin Penicillium expansum ve Aspergillus niger küf suşlarına iki farklı pH'daki (4,5 ve 5,2) inhibisyonu disk difüzyon yöntemiyle değerlendirilmiştir. Film yapısındaki antagonist maya konsantrasyonunun filmlerin fiziksel özelliklerinden; kalınlık, su buharı geçirgenliği, suda çözünebilirlik, su aktivitesi ve gözenek yapısına etkisi (SEM) analiz edilmiştir. Vakumlu-vakumsuz paketlenen film örneklerinin optik özellikleri L*, a*, b* renk ölçümleriyle ve mekaniksel özellikleri ise Instron cihazı ile çekme gerilimi ve çekmede % uzama özelliklerindeki değişimlerle analiz edilmiştir.
Sonuçlar biyoaktif film yapısındaki antagonist maya canlılığının ilk antagonist maya konsantrasyonu 6,8 log kob/cm2 olan filmlerde %36'dan; 8,8 log kob/cm2 olan filmlerde ise %60'dan fazla korunabildiğini göstermiştir. Ayrıca elde edilen film örneklerinin iki farklı pH'da P. expansum ve A. niger'e inhibisyonu incelendiğinde pH 4,5'de 8,8 log kob/cm2 antagonist maya içeren film örneklerinin P. expansum'a karşı %29; A. niger'e karşı %19'dan fazla antifungal etkisinin olduğu saptanmıştır. Maya konsantrasyonu 3,2 log kob/cm2'nin üstünde olan PASP filmlerin bariyer özelliklerinde önemli derecede düşüş gözlenmiştir (P<0,05). Buna karşın 28 günlük depolama süresi filmlerin bariyer özelliklerinde %9'luk iyileşme meydana getirmiştir. Filmin içerisindeki artan maya konsantrasyonu filmlerin suda çözünebilirlik değerlerini önemli derecede artırmıştır (P<0,05). Antagonist maya içeren filmlerin gözenek yapıları incelendiğinde mayanın film yapısına tutunarak homojen bir dağılım gösterdiği görülmüştür. Filmlerin optik özelliklerinde, artan maya konsantrasyonu beyazlık değerlerinin yanısıra yeşil ve sarı renk değerleri yönünde de önemli derecede artış meydana getirmiştir (P<0,05). Mekaniksel özellikler 3,2 log kob/cm2 maya içeren filmlerde değişime neden olmazken artan maya konsantrasyonuyla birlikte çekme gerilimi yükselirken tersi yönde çekmede % uzama değeri önemli derecede düşmüştür (P<0,05).
Sonuç olarak, bu çalışma biyokontrol ajanlarının ve yenilebilir filmlerin engel teknolojisi kapsamında kombinasyonuyla elde edilen biyoaktif filmlerin özellikle küflenme problemi yaşanan gıdaların kaplanmasında kullanım potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir.

Anahtar kelimeler: Yenilebilir film, biyokontrol, antagonist maya, antifungal

Abstract:
The mold growth leading physical, chemical and sensory changing in food products and carrying health risks with toxin production is a main problem in the food industry. In our study, as an alternative solution for this problem, bioactive packaging materials were developed by incorporating Williopsis saturnus var. saturnus at different concentrations (0; 3.2; 6.8 and 8.8 cfu/cm2) into whey protein concentrate (WPC) based edible films. Following packaging of the developed edible films with vacuum or non-vacuum packages they were stored at 25 °C for 28 days. Viability of W. saturnus var. saturnus and the number of total bacteria, lactic acid bacteria, mold and yeast in the films were investigated during the time of the storage. Moreover, the antifungal activity of the films incorporated with W. saturnus var. saturnus were also tested against Penicillium expansum and Aspergillus niger at two different pH values (4.5 and 5.2) by disk diffusion method. The effect of the antagonist yeast occurance in the film on physical properties (thickness, water vapor permeability, water solubility, water activity) and microstructural properties of the films were analyzed using Scanning Electron Microscope (SEM). The optical properties and the mechanical properties in terms of tensile strength and percent elongation at break of the film samples were also observed by L*, a*, b* color measurements and by using the Instron, respectively.
The results showed that bioactive WPC films containing 6.8 and 8.8 log cfu/cm2 W. saturnus var. saturnus were able to maintain more than 36% and 60% of the initial antagonist yeast population, respectively. In addition, the developed films incorporated with the antagonist yeasts reduced mycelium growth of P. expansum and A. niger on the medium by more than 29% and 19% at pH 4.5, respectively. Incorporation of more than 3.2 log cfu/cm2 antagonist yeasts significantly increased water vapor permeability of the films (P<0.05). However, 28 days of  storage has led to 9% improvement in the barrier properties of the films. Increased population of the yeasts also significantly increased percent water solubility of the films (P <0.05). Moreover, the distribution of the antagonistic yeasts in the films presented homogenous microstructure at SEM observation. Increasing concentration of the killer yeasts in the films presented a significant tendency to greenness and yellowness as well as lightness values (P<0.05). The concentrations more than 3.2 log cfu/cm2 of killer yeast population in the films significantly increased tensile strength but decreased percent elongation at break (P<0,05).
In conclusion, this study showed that bioactive films by combination of edible films and bioactive agents in the concept of the hurdle technology have a coating potential on the food products to eliminate mold spoilage.

Keywords: Edible film, biocontrol, killer yeast, antifungal