Boza kaynaklı bazı bakterilerin farklı tahıl sütlerinde reolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the rheological properties of some bacteria from boza in different cereal milks
Yazar: DUYGU ÖZGÜR SEVENCAN
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP DİLEK HEPERKAN
İstanbul Aydın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Boza, geleneksel bir Türk içeceğidir. Orta Asya, Kafkasya ve Balkanlara uzanan geniş bir coğrafyada farklı yöntemlerle üretilmektedir. Boza, darı, arpa, pirinç, buğday, mısır, yulaf ve bulgur gibi öğütülmüş tahılların suda kaynatılmasının ardından laktik asit bakterileri ve maya ile fermente edilmesiyle üretilen koyu kıvamlı, ekşimsi tatta bir içecektir. . Boza özellikle sonbahar ve kış aylarında tüketilir. Fermente içecek olan boza, tahılın cinsine bağlı olmakla beraber protein, karbonhidrat, yağ, vitamin, lif ve fenolik maddeler içeriği açısından zengin bir gıdadır. 
Laktik asit bakterilerinin (LAB) bazı üyeleri boza fermentasyonunda görev alarak, karakteristik tat, aroma ve tekstür gibi özelliklerin iyileşmesini sağlar. Özellikle Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc cinsi bakteriler aktif olarak görev alır. Bu grup bakterilerin büyüme ve gelişimi için gerekli olan besin maddeleri bakımından tahıl ve tahıl bazlı ürünler zengin kaynaktır. 
Bu çalışmanın amacı, yerel bir üreticiden temin edilen yedi farklı boza örneklerinin fizikokimyasal özelliklerinin,  reolojik parametrelerinin, fonksiyonel gruplarının, mikroorganizma yükünün ve mikrobiyotasının belirlenmesinin ardından izole edilen boza kaynaklı bakterilerin (Acetobacter fabarum, Limosilactobacillus fermentum, Lacticaseibacillus paracasei, Lactiplantibacillus plantarum, Lactococcus lactis, Leuconostoc citreum)  farklı tahıl (buğday, bulgur, darı, mısır,  pirinç, yulaf) sütlerine aşılanması, bakterilerin faaliyeti sonucu tahıl sütlerinin asitlik değerlerinin, fonksiyonel gruplarının ve reolojik parametrelerinin belirlenmesidir. 
Boza kaynaklı bakterilerin gelişiminin tahıl sütlerindeki reolojik parametlere etkisi belirlenmesi amacıyla yedi farklı boza örneğinin 100s-1'deki görünür viskozite değerleri incelenmiştir ve 0,11 Pa.sn  ile 0,58 Pa.sn  arasında değişmektedir (p<0.05). Boza örneklerinin Zamandan bağımsız Newton tipi olmayan psödoplastik akış davranışı sergilediği belirlenmiştir. Bozadan izole edilen ve bozanın reolojik özelliklerini etkilediği öngörülen bakteriler belirlenmiştir. Bu amaçla çalışmada Acetobacter fabarum, Limosilactobacillus fermentum, Lacticaseibacillus paracasei, Lactiplantibacillus plantarum, Lactococcus lactis, Leuconostoc citreum bakterileri kullanılmıştır. Buğday, bulgur, darı, mısır, pirinç ve yulafı tahıl:su oranı 1:15 olacak şekilde kaynatılması ardından hacmen MRS agar ilave edilip sterilizasyon işleminden sonra belirli oranlarda aşılama yapılarak 37 °C'de 72 saat inkübe edildikten sonra oda sıcaklığına gelen bakteri aşılanmış tahıl sütleri ve kontrol tahıl sütlerinin reolojik özellikleri Paralel Plate Sensör teknolojisi kullanılarak 0 s-1 ile 200 s-1'e kadar farklı kayma hızlarında kayma gerilimi değerleri elde edilmiş ve görünür viskozite değerleri 100 s-1'de bir güç yasası modeli ile belirlenmiştir. Bakteri aşılanmış buğday sütünde 100 s-1'de görünür viskozite değerleri 1,18 Pa.sn  ile 1,57 Pa.sn  arasında değişmekle beraber en yüksek Leu. citreum  aşılanmış örnekte 1,57 Pa.sn  olarak belirlenmiştir (p<0.05). Bulgur sütünde 1,35 Pa.sn  ile 1,78 Pa.sn  arasında değişmekle beraber en yüksek A. fabarum aşılanmış örnekte 1,78 Pa.sn  olarak belirlenmiştir (p<0.05). Darı sütünde 0,26 Pa.sn  ile 0,34 Pa.sn  arasında değişmekle beraber en yüksek A. fabarum ve Leu. citreum aşılanmış örnekte 0,34 Pa.sn  olarak belirlenmiştir (p<0.05). Mısır sütünde 0,47 Pa.sn  ile 0,64 Pa.sn  arasında değişmekle beraber en yüksek A. fabarum aşılanmış örnekte 0,64 Pa.sn  olarak belirlenmiştir (p<0.05). Pirinç sütünde 0,39 Pa.sn  ile 0,49 Pa.sn  arasında değişmekle beraber en yüksek Leu. citreum aşılanmış örnekte 0,49 Pa.sn  olarak belirlenmiştir (p<0.05).  Yulaf sütünde 0,25 Pa.sn  ile 0,32 Pa.sn  arasında değişmekle beraber en yüksek A. fabarum aşılanmış örnekte 0,32 Pa.sn  olarak belirlenmiştir (p<0.05). Sonuç olarak aşılanan bakteriler arasında  A. fabarum ve Leu. citreum bakterilerinin tahıl sütlerinin reolojisine önemli etkisi olduğu belirlenmiştir, potansiyel starter kültür olarak boza üretiminde kullanılması mümkün olduğu belirlenmiştir. L. plantarum, L.paracasei bakterilerinin tahıl sütlerinin reolojisine etki göstermemiştir ve probiyotik boza üretiminde kullanılması mümkün olduğu belirlenmiştir. L. lactis bakterisi boza üretiminde darı, mısır, pirinç ve yulaf kullanılması durumunda reolojisine önemli etkisi olduğu belirlenmiştir. L. fermentum bakterisinin tahıl sütlerinin reolojisine önemli etki göstermemiştir.

Anahtar Kelimeler: A. fabarum, boza, laktik asit bakterileri, tahıl sütü, viskozite

Abstract:
Boza is a traditional Turkish beverage produced through various methods across a vast geographical area spanning from Central Asia and the Caucasus to the Balkans. Boza is a thick, tangy beverage made by boiling ground grains such as millet, barley, rice, wheat, corn, oats, and bulgur in water, followed by fermentation with lactic acid bacteria and yeast. It is particularly consumed during the autumn and winter months. As a fermented beverage, boza's nutritional content, including protein, carbohydrates, fat, vitamins, fiber, and phenolic compounds, is rich and varies depending on the type of grain used.
Some members of lactic acid bacteria (LAB) play a role in boza fermentation, contributing to the improvement of characteristic taste, aroma, and texture. Specifically, bacteria from the genera Lactobacillus, Lactococcus, and Leuconostoc are actively involved. Grains and grain-based products are rich sources of nutrients necessary for the growth and development of these bacterial groups.
The objective of this study is to determine the physicochemical properties, rheological parameters, functional groups, microbial load, and microbiota of seven different boza samples obtained from a local producer. Subsequently, isolated boza-derived bacteria (Acetobacter fabarum, Limosilactobacillus fermentum, Lacticaseibacillus paracasei, Lactiplantibacillus plantarum, Lactococcus lactis, Leuconostoc citreum) will be inoculated into various grain milks (wheat, bulgur, millet, corn, rice, oats). The study aims to assess the acidity values, functional groups, and rheological parameters of grain milks following bacterial activity.
The visible viscosity values at 100 s-1 of seven different boza samples were examined to determine the impact of boza-derived bacteria on the rheological parameters of grain milks. The values ranged between 0.11 Pa.sn and 0.58 Pa.sn (p<0.05). It was determined that boza samples exhibited time-independent, non-Newtonian pseudoplastic flow behavior. Bacteria isolated from boza, including Acetobacter fabarum, Limosilactobacillus fermentum, Lacticaseibacillus paracasei, Lactiplantibacillus plantarum, Lactococcus lactis, and Leuconostoc citreum, were identified as potentially influencing the rheological properties of boza. Wheat, bulgur, millet, corn, rice, and oats were boiled at a grain-to-water ratio of 1:15. After boiling, MRS agar was volumetrically added, and following the sterilization process, specific inoculations were made. The inoculated grain milks, as well as control grain milks, were incubated at 37 °C for 72 hours. Subsequently, the rheological properties of the bacterial-inoculated grain milks and control grain milks, which had reached room temperature, were assessed using the Parallel Plate Sensor technology. Shear stress values at different shear rates ranging from 0 s-1 to 200 s-1 were obtained, and the apparent viscosity values were determined at 100 s-1 using a power-law model. In the bacterially inoculated wheat milk, the apparent viscosity values at 100 s-1 ranged between 1.18 Pa.sn and 1.57 Pa.sn, with the highest value observed in the sample inoculated with Leu. citreum at 1.57 Pa.sn (p<0.05). For bulgur milk, the values ranged between 1.35 Pa.sn and 1.78 Pa.sn, with the highest value found in the sample inoculated with A. fabarum at 1.78 Pa.sn (p<0.05). In millet milk, the values ranged between 0.26 Pa.sn and 0.34 Pa.sn, with the highest value determined in the sample inoculated with both A. fabarum and Leu. citreum at 0.34 Pa.sn (p<0.05). In corn milk, the apparent viscosity values at 100 s-1 ranged between 0.47 Pa.sn and 0.64 Pa.sn, with the highest value determined in the sample inoculated with A. fabarum at 0.64 Pa.sn (p<0.05). For rice milk, the values ranged between 0.39 Pa.sn and 0.49 Pa.sn, with the highest value found in the sample inoculated with Leu. citreum at 0.49 Pa.sn (p<0.05). In oat milk, the values ranged between 0.25 Pa.sn and 0.32 Pa.sn, with the highest value determined in the sample inoculated with A. fabarum at 0.32 Pa.sn (p<0.05). As a result, it has been determined that among the inoculated bacteria, A. fabarum and Leu. citreum significantly affect the rheology of grain milks. These bacteria have been identified as potential starter cultures for boza production. L. plantarum and L. paracasei bacteria did not influence the rheology of grain milks, suggesting their potential use in probiotic boza production. Additionally, it has been observed that L. lactis bacteria have a significant impact on the rheology of boza production when using millet, corn, rice, and oats. However, L. fermentum bacteria did not show a pronounced effect on the rheology of grain milks.

Keywords: A. fabarum, boza, lactic acid bacteria, cereal milk, viscosity