Geleneksel sofralık zeytin ve peynirlerden izole edilen laktik asit bakterilerinin gıda endüstrisinde destek kültür olarak kullanım potansiyellerinin araştırılması
Investigation of the potentials of using lactic acid bacteria isolated from traditional table olives and cheeses as adjunct culture in food industry
Yazar: MUSTAFA DURAN
Danışman: DOÇ. DR. ÇİSEM BULUT ALBAYRAK
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Enterococcus = Enterococcus

Özet:
Amaç: Bu tezin amacı; geleneksel yöntemler ile üretilen ve 10 ay olgunlaştırılmış beyaz salamura peynir ve sofralık zeytinlerden elde edilen izolatlar ile stres koşullarına karşı dayanıklı, probiyotik, biyokoruyucu, biyoteknolojik ve aroma üretme özelliği gösteren türlerin araştırılması ve bu mikroorganizmaların starter/destek veya multifonksiyonel kültür olarak kullanım potansiyellerini tespit etmektir. Böylece probiyotik içeren, fonksiyonel özelliği geliştirilmiş, bozulmalara karşı dayanıklı hem gıdayı hem de bireyi koruyucu özellikte, aroma bileşenlerince zengin gıda eldesi amaçlanmaktadır. Ayrıca, laktik asit bakterileri (LAB) kültür koleksiyonu oluşturmak, fermente ürünlerin mikrobiyotası ve probiyotik potansiyellerini araştırmak, insan mikrobiyomu kaynaklı olmayan yeni tür probiyotik mikroorganizma bulmak bu çalışmanın amaçları arasında yer almaktadır. 
Materyal ve Yöntem: Manisa Alaşehir yöresinden toplanan starter kültür kullanılmadan üretilen ve 10 ay olgunlaştırılmış salamura beyaz peynir örneklerinden LAB izolasyonu (Md kodlu) gerçekleştirilmiştir. İzole edilen LAB'ların biyokimyasal testler ile cins/ tür düzeyinde tanılama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Peynir izolatlarının, sofralık zeytinlerden izole edilmiş LAB' lar (Ak kodlu) ile birlikte probiyotik, antimikrobiyal ve biyoteknolojik, özellikleri araştırılmıştır. Probiyotik özellik olarak sindirim sistemindeki canlılık, bağırsak hücrelerine bağlanma (hidrofobisite, otoagregasyon, epitel hücre yüzeyine tutunabilme), antimikrobiyal özellikleri incelenmiştir. Biyokoruyuculuk potansiyelleri olarak B. cereus CCM99, L. monocytogenes ATCC 7644, S. aureus RSKK 1009, E. coli NRRL B- 59838 O157: H7 ve A. niger NRRL 326 ile C. albicans DSMZ5817'i inhibe edebilme özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, bu izolatların enzim üretme potansiyelleri taranarak diğer biyoteknolojik yetileri de tespit edilmiştir. Bu izolatlar arasında bazı özellikleri ile öne çıkan izolatlar uygun model gıda uygulamalarında (yoğurt ve fermente zeytin üretiminde) destek kültür olarak test edilmişlerdir. Böylece, ürüne olan etkileri ve gıda ortamında canlılıklarını muhafaza edebilme özellikleri tespit edilmiştir.
Bulgular: Peynirlerden izole edilen 54 adet mikroorganizmanın tamamı Gram pozitif, diplokok morfolojide ve katalaz negatif olarak bulunmuştur. İzolatlar, 15 ºC ve 45 ºC sıcaklıkta, %6,5 (a/h) tuz çözeltisinde gelişim göstermesi ve homofermentatif metabolik yolağa sahip olmasından dolayı enterokok olarak değerlendirilmiştir. İzolatların asit üretme yetilerinin iyi, asit üretme hızlarının istenilen kritere yakın olduğu kaydedilmiştir. Probiyotik özellikleri incelendiğinde çoğu izolatın aside dayanıklı olduğu, safranın ise çoğu Md kodlu ve bazı Ak kodlu izolatların gelişimini teşvik ettiği saptanmıştır. Simüle mide bağırsak ortamında seçili izolatlar 7,3 log ve üzeri değerlerde canlılıklarını koruyarak, probiyotik özellik gösterebilme kriterini sağlamıştır. Epitelyal hücre yüzeyine tutunabilme yetileri incelendiğinde, izolatların solvente karşı mikrobiyal adezyon (MATS) değerlerinin kloroforma yüksek, ksilene karşı düşük olduğu bulunmuştur. HT-29 hücre yüzeyine tutunma deneyleri sonucu Ak42 (%12,38)'nin yüksek adezyon özelliği gösterdiği kaydedilmiştir. Biyokoruyuculuk özellikleri karşılaştırıldığında zeytin izolatları peynir izolatlarına göre daha yüksek antibakteriyel etkiye sahip oldukları bulgulanmıştır. İzolatlar en yüksek antimikrobiyal aktiviteyi L. monocytogenes ATCC 7644'e, en düşük aktivite ise S. aureus RSKK 1009'a karşı göstermiştir. İzolatlarda proteolitik, lipolitik ve fenol oksidaz aktivitesi gözlenmemiş, 20 adet izolatta farklı düzeylerde β- galaktosidaz aktivitesi saptanmıştır. Seçili enzimlerin optimum sıcaklığının 45 ºC, optimum pH değerinin 7 olduğu tespit edilmiştir. İzolatlarının yoğurt üretiminde kullanımları sonucu canlılıklarını muhafaza edebildikleri, aroma profiline olumlu etkilerinin olduğu ve yoğurdun kalite kriterlerine olumsuz yönde etkisinin olmadığı bulunmuştur. Zeytin fermantasyonunda Md58' in canlılığını muhafaza edebildiği tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra, izolat ilavesinin zeytin rengindeki sararmaya herhangi bir etkisinin olmadığı saptanmıştır.
Sonuç: Bu çalışmada, süt ürünü olan ve olmayan geleneksel fermente ürünlerden çok farklı düzeyde probiyotik, antimikrobiyal ve biyoteknolojik özelliklere sahip izolatlar elde edilmiştir. Süt ürünleri için starter probiyotik kültür uygulamaları yaygın olmakla birlikte sofralık zeytinlerden elde edilen izolatlar ile ilerleyen yıllarda daha fazla ve farklı uygulama alanı olabileceği ön görülmektedir.

Abstract:
Objective: The objective of this thesis is to obtain new type of microorganisms from artisanal 10 mounth ripened white brined cheese and table olives which demonstrates good probiotic, bioprotective, biotechnological and aroma production ability and to identify the potential exploitation of the microorganisms as starter/adjunct or multifunctional cultures. Thus, it is aimed to obtain food that contains probiotics, with improved functional properties, resistant to spoilage which protects both the food and the host and has improved aroma compounds. Also, the probiotic potentials of the fermented products are determined to find out new probiotic sources which is not originated from human microbiome. This study also identifies the microbiota of the fermented products and create a LAB culture collection which consist of microorganisms with diverse properties.
Material and Method: In this study, LAB isolation was carried out from white brined cheese samples collected from Manisa Alaşehir region (Md coded). Cheeses were produced without addition of starter culture and ripened for 10 months. LAB's, isolated using MRS medium, were preidentified after purification. Biochemical tests were done to identify the isolates in genus/species level. Probiotic, bioprotective and biotechnological properties of the isolates were investigated together with the preidentified LAB's isolated from table olives (Ak coded) produced in Aydın region. Viability in the gastrointestinal track (GIT), binding to intestinal epithelial cells (hydrophobicity, autoaggregation, adhesion to epithelial cell surface), antimicrobial properties were evaluated as probiotic properties. Inhibitory features of the isolates were evaluated over B. cereus CCM99, L. monocytogenes ATCC 7644, S. aureus RSKK 1009, E. coli NRRL B- 59838 O157: H7 and A. niger NRRL 326, C. albicans DSMZ5817'to find out their bioprotective traits. In addition, the enzyme production potentials of these isolates were screened, and other biotechnological abilities were determined. The isolates were tested as adjunct cultures in yoghurt and fermented olive production. Their effects on the product as well as their ability to maintain their viability were evaluated in the model food systems.
Results: All the 54 microorganisms isolated from cheese were found to be Gram positive, have diplococcus morphology and catalase negative. Most of the isolates were evaluated as enterococci due to their ability to growth at 15 ºC, 45 ºC, 6.5% salt and their homofermentative nature. The isolates had good acid production abilities and their acid production rates were close to the desired criteria. Most of the isolates were acid-resistant and bile salts were found to promote the growth of most Md-coded and some Ak-coded isolates.  The highest microbial adhesion to solvent (MATS) values of the isolates were found for chloroform solvent, and the lowest for xylene. Ak42 (12.38%) showed high adhesion properties to the HT-29 cell surface. Table olive isolates had higher antibacterial effect than cheese isolates. Both cheese and olive isolates demonstrated the highest antimicrobial activity against L. monocytogenes ATCC 7644 and the lowest antimicrobial activity against S. aureus RSKK 1009. None of the isolates demonstrate proteolytic, lipolytic and phenol oxidase activity. Only β- galactosidase activity was detected in some isolates. Their optimum pH value was found 7, the optimum temperature was 45 ºC. Selected isolates used as adjunct culture in yoghurt production, could maintain their viability and had positive effects on the flavor profile. Also, isolates did not demonstrate negative effect on the quality criteria of yogurt. In table olive fermentation trial, Md58 was able to maintain its viability in the olive brine. In addition, presence of the isolate did not have any effect onto the olive color changes.
Conclusion: In this study, isolates with different probiotic, antimicrobial and biotechnological properties were obtained from traditional fermented dairy and non-dairy products. Although starter probiotic culture applications for dairy products are common, it is predicted that there will be more application areas in the coming years with isolates obtained from table olives.