Laktokoksin BZ ve Enterosin KP'nin süt endüstrisinde biyokoruyucu olarak kullanım olanaklarının araştırılması
Investigation of possible use of Lactococcin BZ and Enterocin KP as a biopreservative in dairy industry
Yazar: NİLGÜN ÖNCÜL
Danışman: PROF. DR. ZELİHA YILDIRIM
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Bakteriyosinler = Bacteriocins

Özet:
Bu çalışma Lactococcus lactis ssp. lactis BZ ve Enterococcus faecalis KP'nin yağsız (%0,1), yarım (%1,5) ve tam yağlı (3,0) sütte gelişimi ve bakteriyosin üretim yeteneğini, laktokoksin BZ ve enterosin KP'nin yoğurt ve peynir kültürleri üzerine olan inhibitör etkilerini ortaya koymak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bu bakteriyosinlerin yağsız, yarım ve tam yağlı sütlerde L. monocytogenes ve E. coli O157:H7'ye karşı antibakteriyal aktiviteleri de belirlenmiştir. Bu amaçla, süt örneklerine L. monocytogenes veya E. coli O157:H7 yaklaşık 102, 104 ve 106 kob/ml düzeyinde katılmış ve daha sonra bu süt örnekleri laktokoksin (0, 400, 800, 1600 ve 2500 AU/ml), enterosin (0, 400, 800, 1600 ve 2500 AU/ml) veya bu bakteriyosinlerin kombinasyonu (0, 200/200, 400/400, 800/800 ve 1250/1250 AU/ml) ile muamele edilmişlerdir.Laktokoksin ve enterosin üreticileri olan L. lactis ssp. lactis BZ ve E. faecalis KP'nin bütün UHT süt örneklerinde iyi geliştiklerinin belirlenmesine karşın yarım ve tam yağlı süte göre yağsız sütte daha fazla bakteriyosin ürettikleri gözlenmiştir. Ayrıca, süt yağı içeriğinin artmasıyla ilk bakteriyosinin üretildiği sürenin de uzadığı görülmüştür. E. faecalis KP'nin bakteriyosin üretim yeteneğinin L. lactis ssp. lactis BZ'ye göre 30oC'de yağsız sütte daha yüksek olduğu bulunmuştur. Yağsız sütte enterosin KP'nin üretiminin laktokoksin BZ'ye kıyasla daha erken (6 saate karşılık 15 saat) başladığı da tespit edilmiştir. Maksimum laktokoksin aktivitesi (800 AU/ml) fermantasyonun 30. saatinde gözlenirken enterosin KP'nin inkübasyonun 18. saatinde maksimum (2600 AU/ml) düzeyde üretildiği görülmüştür. Her iki bakteriyosinin aktivitesinin inkübasyon süresinin uzamasıyla azaldığı saptanmıştır. Laktokosin ve enterosinin (1600 AU/ml) tek başına veya kombinasyonlarının test edilen 3 peynir kültürlerine karşı inhibitör etkiye sahip oldukları, ancak incelenen bütün yoğurt kültürlerine karşı aktif olmadıkları belirlenmiştir. Laktokoksin BZ 3 yoğurt kültüründen sadece birine karşı bakterisidal etkiye sahip iken enterosin KP ikisine karşı bakterisidal etkiye sahip olduğu görülmüştür.Laktokoksin BZ, enterosin KP veya bunların kombinasyonu 4oC ve oda sıcaklığında bütün UHT süt örneklerinde L. monocytogenes ve E. coli O157:H7'ye karşı bakterisidal etkiye sahip oldukları ve laktokoksinin antibakteriyal aktivitesinin enterosin KP'ye göre daha fazla olduğu belirlenmiştir. Laktokosin BZ 400-2500 AU/ml konsantrasyonlarda uygulandığında 4ºC ve oda sıcaklığında tutulan bütün süt örneklerinde kuvvetli antilisterial aktivite gösterdiği gözlenmiştir. Laktokoksin depolama süresi boyunca süt örneklerin hepsinde listeria sayısını tespit edilemeyecek düzeyin altına indirdiği bulunmuştur. Enterosin KP'nin de antilisteriyal aktivitesinin yüksek olduğu, ancak bu etkisinin sütün yağ içeriği ve L. monocytogenes inokülasyon oranı arttıkça azaldığı tespit edilmiştir. Antilisteriyal aktivitedeki azalma enterosin konsantrasyonunun artmasıyla (1600-2500 AU/mL) giderilebileceği belirlenmiştir. E. coli O157:H7'nin yağsız sütte laktokoksin ve enterosine daha duyarlı olduğu ve ayrıca sütlerin depolama sıcaklığının da bu bakteriye karşı bakteriyosinlerin aktivitesini etkilediği saptanmıştır. Oda sıcaklığında laktokoksin ve enterosinin E. coli O157:H7'ye karşı antibakteriyal aktivitesinin 4ºC sıcaklığa kıyasla daha yüksek olduğu bulunmuştur. E. coli O157:H7 oranı düşük tutulduğunda (yaklaşık 102 kob/ml) bakteriyosinler tek başlarına veya kombine olarak uygulandıklarında ilavelerinden hemen sonra ve depolama süresince (20 gün) E. coli O157:H7'nin gelişimini tamamen önledikleri belirlenmiştir. Ancak, sütün yağ içeriğinin ve bakteri inokülum miktarının artmasıyla (104 ve 106 kob/ml) aktivitelerinin azaldığı tespit edilmiştir. Bu olumsuz etkinin de bakteriyosin konsantrasyonu 1600-2500 AU/ml'ye çıkarıldığında giderileceği ortaya konmuştur.Lactocoocin BZ ve enterosin KP süt ortamında gerek L. monocytogenes ve E. coli O157:H7'ye karşı kuvvetli antibakteriyal aktiviteye sahip olduklarından gerekse üretici bakteriler tarafından sütte üretildiklerinden süt ve süt ürünlerinde biyokoruyucu olarak kullanılma potansiyeline sahip oldukları söylenebilir.

Abstract:
This study was undertaken to evaluate the growth and bacteriocin production of Lactococcus lactis ssp. lactis BZ and Enterococcus faecalis KP in full fat (3.0%), half fat (1.5%) and skim (0.1%) UHT milk, and the inhibitory effects of lactococcin BZ and enterocin KP against yoghurt and cheese cultures. The inhibitory effects of lactococcin BZ and enterocin KP against L. monocytogenes and E. coli O157:H7 in full fat, half fat and skim UHT milk were also determined. For this purpose, milk samples were inoculated with L. monocytogenes or E. coli O157:H7 at the level of 102, 104 and 106 cfu/ml and then treated with lactococcin (0, 400, 800, 1600 and 2500 AU/ml) or enterocin (0, 400, 800, 1600 and 2500 AU/ml) or a combination of 50% lactococcin BZ and 50% enterocin KP (0, 200/200, 400/400, 800/800 and 1250/1250 AU/ml).L. lactis ssp. lactis BZ and E. faecalis KP, lactococcin and enterocin-producing strains, showed good growth in all UHT milk samples, but they had higher bacteriocin production capability in skim UHT milk than half fat and full fat UHT milk. Also, increasing milk fat content prolonged the first bacteriocin production time. The bacteriocin production ability of E. faecalis KP in skim milk at 30oC was higher than L. lactis ssp. lactis BZ. In addition, enterocin production in skim milk started earlier than lactococcin BZ (6 h versus 15 h). The maximum lactococcin activity (800 AU/ml) was obtained at the 30 h of fermentation while enterocin KP was produced maximum level (2600 AU/ml) at the 18 h of incubation. Activities of both bacteriocins decreased prolong incubation time. Lactococcin BZ and enterocin KP (the level of 1600 AU/ml) by itself or their combination had inhibitory effect against 3 cheese cultures tested whereas they were not active against all yoghurt cultures tested. Lactococcin BZ had a bacterisidal effect against only one yoghurt culture while enterocin KP had a bactericidal effect against two of three yoghurt cultures.Lactococcin BZ, enterocin KB or their combination had a bactericidal effect against L. monocytogenes and E. coli O157:H7 in all UHT milk samples at 4oC and room temperature. The antibacterial activity of lactococcin BZ against these bacteria was higher than that of enterocin KP at both storage temperatures. Lactococcin BZ at the concentrations of 400-2500 AU/ml displayed a strong antilisterial activity in all type of milk samples at both storage temperatures for 20 days. Lactococcin BZ decreased the viable cell numbers of listeria to an undetectable level in all type of milk samples during the entire storage periods. Enterocin KP, also had a high antilisterial effect, but its antilisterial effect decreased as both the fat content of milk and inoculation amount of L. monocytogenes increased. This decrease in antisterial effect of enterocin KP was overcome with increasing its concentration to 2500 AU/ml. Synergistic bactericidal effect occurred when both bacteriocins were used together compared to bactericidal effect of enterocin KP used alone. It was found that E. coli O157:H7 was more sensitive to lactococcin BZ and enterocin KP in skim milk and that storage temperature affected activities of these bacteriocins to E. coli O157:H7. At room temperature, lactococcin and enterocin had higher antibacterial activity against E. coli O157:H7 than 4oC. At low level of E. coli O157:H7 (about 102 cfu/ml), both bacteriocin alone or their combination completely inhibited growth of E. coli O157:H7 after addition and during storage period (20 days). However, their inhibitory activity was decreased when fat content of milk and inoculum level of the bacteria (104 and 106 cfu/ml) was increased. This undesirable effect was overcome with increasing bacteriocin concentration up to 1600-2500 AU/ml .Due to their strong antimicrobial activity to L. monocytogenes and E. coli O157:H7 and their production in milk by producer bacteria, lactococcin BZ and enterocin KP have potential use as a biopreservative in milk and milk products.