Doğu Anadolu Bölgesinin ticari değeri yüksek yerel peynirlerinden bakteriyosin üreticisi laktik asit bakterilerinin izolasyonu ve bakteriyosinin kısmi saflaştırılması
Isolation of bacterioccin-producing lactic acid bacteria ffrom high commercial value local cheese of Eastern Anatolia Region and partial purification of the bacteriocin
Yazar: SELİN DOĞAN
Danışman: PROF. DR. MEDİNE GÜLLÜCE
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
ÖZET
Amaç: Bu çalışmanın amacı, gıda endüstrisinde çok geniş kullanım alanları olan bakteriyosin temelli doğal gıda koruyucu preparatların Doğu Anadolu Bölgesi peynirlerinden izole edilen laktik asit bakterileri kullanılarak geliştirilme imkanlarının araştırılmasıdır. 
Yöntem: Bu konu çerçevesinde Ardahan, Erzincan, Erzurum ve Kars illerinde belirlenen 15 farklı noktadan geleneksel yöntemlerle üretilmiş 23 peynir örneği alınmış ve bunlardan toplamda 200 Laktik Asit Bakterisi (LAB) izole edilmiştir. Bu bakterilerin ön tanısı yapılarak 150 muhtemel LAB suşu belirlenmiş ve yapılan antagonistik aktivite denemelerinde antimikrobiyal aktivite gösteren 13 bakteriyosinojenik izolat elde edilebilmiştir. Sonra bu izolatların 16S rDNA yöntemiyle tür bazında doğrulamaları yapılmıştır. Daha sonra ürettikleri antimikrobiyal maddenin bakteriyosin kaynaklı olup olmadığı test edilmiş, saflaştırma ve teknolojik karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır.
Bulgular: Analiz sonuçlarına göre antimikrobiyal aktivite gösteren izolatların ağırlık olarak Lactobacillus plantarum türüne ait olduğu belirlenmiştir. Bu izolatlardan en iyi sonuç veren 2 bakteriyosin üreticisi suş belirlenerek optimizasyon, saflaştırma ve teknolojik karakterizasyon çalışmalarına devam edilmiştir. Bu suşlarda maksimum antimikrobiyal aktivitenin ilk 8-10 saatleri arasında gözlendiği, pH aralığının geniş olduğu (pH3-pH10) ve çeşitli organik çözücülerin antimikrobiyal aktiviteyi etkilemediği tespit edilmiştir. Bu örnekler için en iyi amonyum sülfat konsantrasyonunun %60 olduğu tespit edilmiş, ayrıca kısmi olarak saflaştırılan ve antimikrobiyal aktivite gösteren proteinin moleküler ağırlığının SDS-PAGE ve 2D-PAGE yöntemiyle yaklaşık 10-15 kDa aralığında olduğu bulunmuştur.
Sonuç: Sonuç olarak bakteriyosin üreten izolatların geniş bir pH aralığında ve farklı ısı-zaman değerlerinde aktivitelerini kaybetmemelerinden dolayı gıda üretimi ve muhafazasında koruyucu veya biyoaktif molekül olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Gelecekte yapılacak, tam saflaştırma çalışmaları, protein sekans analizleri ve proteomik çalışmalar bu bakteriyosinojenik izolatların karakterizasyonuna önemli katkı sağlayacaktır.
Anahtar kelimeler: Antimikrobiyal Aktivite, Bakteriyosin, Gıda Güvenliği, Kısmi Saflaştırma, Laktik Asit Bakterisi, SDS-PAGE.

Abstract:
Purpose: The subject of this study is to investigate the possibilities of developing bacteriocin-based natural food preservatives, which have extensive applications in the food industry, using lactic acid bacteria isolated from cheeses in the Eastern Anatolia Region. 
Method: In this context, 23 cheese samples produced by traditional methods were collected from 15 different locations in Ardahan, Erzincan, Erzurum, and Kars provinces, and a total of 200 Lactic Acid Bacteria (LAB) were isolated. Preliminary identification of these bacteria led to the determination of 150 probable LAB strains, and 13 bacteriocinogenic isolates exhibiting antimicrobial activity were obtained through antagonist activity assays. Subsequent species-level confirmation of these isolates was performed using the 16S rDNA method. The antimicrobial substance produced by these isolates was then tested for bacteriocin origin, and purification and technological characterization studies were conducted.
Findings: According to the analysis results, isolates showing antimicrobial activity were predominantly identified as belonging to the species Lactobacillus plantarum. The 2 isolates that exhibited the best results in bacteriocin production were identified for further optimization, purification, and technological characterization studies. It was observed that these strains exhibited maximum antimicrobial activity within the first 8-10 hours, had a broad pH range (pH 3-10), and were not affected by various organic solvents. The optimal concentration of ammonium sulfate for these samples was determined to be 60%. Additionally, the partially purified protein exhibiting antimicrobial activity was found to have a molecular weight in the range of approximately 10-15 kDa using SDS-PAGE and 2D-PAGE methods.
Results: In conclusion, it was deduced that isolates producing bacteriocins could be used as protective or bioactive molecules in food production and preservation due to their activity over a wide pH range and at different temperature-time values. Future studies involving complete purification, protein sequence analyses, and proteomic investigations will contribute significantly to the characterization of these bacteriocinogenic isolates.
Keywords: Antimicrobial Activity, Bacteriocin, Food Safety, Partial Purification, Lactic Acid Bacteria, SDS-PAGE