Isıl işlem görmüş sucuk benzeri et ürününün kalitesinin iyileştirilmesinde enkapsüle starter kültür kullanımı
The use of encapsulated starter culture for improving the quality of the heat treated sausage like product
Yazar: TUĞÇA BİLENLER
Danışman: PROF. DR. İHSAN KARABULUT
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Sucuk üretimi esnasında uygulanan ısıl işlemde temel amaç gıda kaynaklı patojen mikroorganizmaların yaklaşık 68-70°C'de 15-20 dakikada yok edilmesidir. Ancak söz konusu işlem ile ürün güvenilirliğinin arttırılmasının yanı sıra, istenilen bakteri sayısında gerçekleşen azalma nedeniyle ürünün fiziksel, kimyasal ve duyusal özelliklerinde önemli kayıplar yaşanmaktadır. Starter kültürlerin enkapsülasyonu ile ısıl işlem sonrası canlılıkları korunabilir. Isıl işlem uygulanarak üretilen sucuklarda serbest ve enkapsüle starter kültür kullanımını konu alan çalışma sayısı yetersizdir. Bu çalışmanın amacı aljinat-nişasta karışımı ile emülsüyon yöntemi kullanılarak mikroenkapsüle edilen Staphylococcus xylosus ve Lactobacillus plantarum'un etkinlik, yüzey morfolojisi ve salınım profilini incelemek ve ısıl işlem ve fermente sucukların mikrobiyolojik ve fizikokimyasal karakteristikleri üzerine enkapsüle starter kültür kullanımının etkisini saptamaktır. Anlaizler 0. gün (üretimden önce), 14. gün (üretimden sonra) ve buzdolabında (4°C) gerçekleştirilen depolama periyodunun 30. ve 45. günlerinde gerçekleştirilmiştir.
Fermente örneklerin nem, aw, kalıntı nitrit, Lipit oksidasyonu (TBA), pH değerlerinin ısıl işlem örneklerinden daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Üretim periyodu sonunda (14 gün) enkapsül formda kültür kullanımının fermente örnekler arasında (kalıntı nitrit ve TBA değerleri hariç) farklılığa neden olmadığı, ancak ısıl işlem örneklerinin nem aw, kalıntı nitrit, titrasyon asitliği sonuçlarının enkapsüle kültür kullanımından etkilendiği belirlenmiştir. Isıl işlem etkisi ile serbest ve enkapsül formda gerçekleşen azalma oranının Laktik asit bakterileri için 4.18 ve1.27 log kob/g, Mikrokok-Stafilokok için sırası ile 3.36 ve 1.19 log kob/g olarak blirlenmiştir. En yüksek canlı hücre sayısının enkapsül formda kültür içeren örneklerde olduğu tespit edilmiştir. Fermentasyon örneklerinde daha yüksek miktarlarda olmakla birlikte, tüm örneklerde biyojen amin olarak putresin, histamin, kadaverin, spermidin, tiramin ve spermin belirlenmiştir. Fermentasyon ve kuruma süresi sonunda, enkapsül formda starter kültür kullanımı ile serbest forma kıyasla daha düşük miktarlarda tiramin (sırası ile 70.15 ve 87.99 mg/kg KM) ve spermin (sırası ile 82.06 ve 93.45 mg/kg KM) tespit edilmiştir. 
Fermente örneklerde uçucu bileşiklerin çeşit ve miktarının ısıl işlem örneklerinden daha yüksek olduğu görülmüştür. Enkapsüle edilmiş starter kültür kullanımının serbest forma kıyasla tüm uçucu bileşiklerde (ester bileşikleri hariç) yaşanan kaybı azalttığı belirlenmiştir. Depolama süresi sonunda (45. gün) serbest ve enkapsüle starter kültür içeren örnekler arasında tektürel ve duyusal özellikler bakımından önemli farklılık bulunmadığı saptanmıştır. 
Sonuç olarak, starter kültürlerin mikroenkapsülasyonu fermente ve ısıl işlem sucuklarında spesifik sucuk karateristiklerin devam ettirilmesi ve fermentasyonun düzenlenmesinde yeni bir teknik olarak araştırılmaktadır. Elde edilen sonuçlar, aljinat-nişasta temelli enkapsülasyon tekniği ile starter kültür içeren mikroenkapsüllerin olumsuz koşullarda stabilitelerinin arttırıldığını ifade etmektedir. Isıl işlem gören sucuk üretiminde, enkapsüle starter kültür kullanımı ile üretim öncesi, süresi ve sonrasında kültürlenin canlı kalması sağlanmış ve serbest kültür kullanılan örneklere kıyasla, son ürüne sağlık ve güvenlik bakımından üstünlükler sağlayan daha düşük kalıntı nitrit miktarı, daha yüksek asitlik gelişimi ve uçucu bileşik miktarı elde edilmiştir.

ANAHTAR KELİMELER: 	Sucuk, Isıl İşlem, Fermentasyon, Enkapsül, Starter Kültür, Mikrobiyal Kalite, Biyojen Amin, Uçucu Bileşikler.

Abstract:
The main target in heat treatment during sucuk production is elimination of the foodborne pathogen bacteria at approximately 68-70°C for 15-30 min. However, problems in physical, chemical and sensory quality as well as product safety may arise during production and storage due to the significant reduction of desirable bacteria. Encapsulation thus may protect the viability of starter cultures from heat treatment. Studies using free or encapsulated starter cultures in heat treated sucuks are still scarce. In this context, the purpose of the present study was to evaluate morphological properties, survival rate and release behavior of starter cultures of L. plantarum and S. xylosus, microencapsulated using an emulsion method with the alginate-starch mixture, and also to monitor the effects of addition of these encapsulated starter cultures on physicochemical and microbiological characteristics of heat treated and fermented sucuks. Analyses were carried out at days 0 (befor production), 14 (after production), 30 and 45 during refrigerated storage (4°C).
Moisture, aw, residual nitrite, TBA and pH values of fermented sucuks were lower than those of heat treated samples. Encapsulated starter cultures did not create significant differences on physicochemical properties of fermented sucuk at the end of manufacturing period (14 days), except for TBA and residual nitrite value. However moisture, aw, residual nitrite value and titratable acidity value were affected with encapsulated starter cultures in heat treated sucuk. Compared to initial counts (7 log CFU/g sucuk), reduction rates of Lactic acid bacteria in heat treated samples at day 0 were 1.28 log unit for encapsulated sample and 4.81 log unit for free sample, while the reduction for Micrococcus-Staphylococcus in encapsulated and free samples were determined as 1.20 log unit and 3.37 log unit, respectively. The highest number of viable cell was determined in the sample containing encapsulated starter culture. 
Biogenic amines such as, putrescine, histamine, cadaverine, spermidine, tyramine and spermine were detected in all samples, but in higher quantity in fermented sucuks. Compared to free starter cultures inoculated sucuks, encapsulated starter cultures inoculated ones have lower level of tyramine (87.99 and 70.15 mg/kgDW, respectively) and spermine (93.45 and 82.06 mg/kg DW).
The number and quantity of volatile compounds was higher in fermented sucuks than those of heat treated sucuks ones. All the volatile compounds except esters were less reduced by utilization of encapsulated starter cultures compared to free starter culture inoculation in the production of heat treated sucuks. There are no significant changes in textural and sensorial attributes between the free and encapsulated starter culture inoculated sucuks after 45 days storage.
In conclusion, microencapsulation of starter cultures was investigated as an emerging technique to regulate fermentation processes and to maintain specific product characteristics of fermented and heat treated sucuks. The results revealed that alginate-starch based encapsulation technique enhanced the stability of microcapsules containing starter cultures in adverse conditions. Utilization of encapsulated starter cultures in the production of heat treated sucuks ensured their viability before, during and after production (both fermentation and heat treatment), and resulted in lower residual nitrite content,  higher acidity generation and volatile compounds in comparison to the free cultures, which could offer health and safety benefits for the ultimate product.

KEYWORDS: Sausage, Heat Treatment, Fermentation, Encapsulation, Starter Culture, Microbial Quality, Biogenic Amine, Volatile Compounds.