Hasat sonrası depolama alanlarında sanitasyonun mikrobiyolojik olarak modellenmesi
Microbiological modelling of sanitation in post-harvest storage areas
Yazar: JALE NİL GÜRSOY MACUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZMİYE ÖZLEM ŞANLI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Biyosidal etkiler = Biocidal effects ; Küf = Mould ; Maya = Maya ; Sanitasyon = Sanitation ; Soğuk hava deposu = Cold weather store

Özet:
Küresel ısınma, verimli toprakların kaybı ve kaynak sularının azalması günden güne tarımı zorlaştırmaktadır. Yağışlarla bile verimli topraklarda kayıplar yaşanırken ve su kaynakları tükenirken üretimi arttırmak zor olacaktır. Dolayısıyla sağlıklı gıdaya erişim zorlaşmakta, nüfus çoğalması ile gıda ihtiyacının paralel olarak artması da ayrıca bu problemi derinleştirmektedir. Tarım alanlarından hasadı yapılmış ürünlerin ise ancak ortalama % 50'si marketlere ulaşmaktadır. Bu kaybın büyük bir çoğunluğu mikroorganizmalar sebebiyle yaşanmaktadır. Üretimi arttırılamayan tarım ürünlerinde oluşan kayıpların önüne geçmek gerekmektedir. Bu bağlamda yapılan çalışmada, hasat deposunda sıklıkla rastlanan çevresel izolatların mikrobiyolojik ve moleküler teknikler kullanılarak adlandırılması ve in vitro koşullarda sanitasyon uygulamasına karşı davranışı modellenmiştir. Çevresel izolatlara karşı su bazlı trimetoksilil quat (SilQUAT) bileşiğinin minimum etkin dozları belirlenmiş ve etkin dozunun standart suşlardan farkı ortaya konulmuştur. İzole edilen bakteri suşları için BS EN 1276:2019 test metodu ile 1 ve 5 dakikada; mantar suşları için BS EN 1650:2019 test metodu ile 15 ve 60 dakikada temiz ve kirli koşullarda üç farklı dozun etkinliği belirlenmiştir. Bunun yanı sıra EPA (Environmental Protection Agency)#01 Protokolü ile JISZ2801:2010 test metotları modifiye edilerek SilQUAT bileşiğinin uygulama sonrası kalıcığı test edilmiştir. Çevresel izolatlarla kıyaslamada standart suşlardan Gram pozitif Staphylococcus aureus, Gram negatif Escherichia coli, Candida albicans mayası, Aspergillus niger küf mantarı temsilci organizma olarak seçilmiştir.
SilQUAT bileşiğinin bakteriler için minimum inhibitör konsantrasyon (MİK) değeri 5-200 mg/L; minimum bakterisidal konsantrasyon (MBK) değeri 10-200 mg/L olarak belirlenmiştir. Maya mantar izolatları için MİK değeri 3-5 mg/L ve minimum fungisidal konsantrasyon (MFK) değeri 40-50 mg/L iken, küf mantarı izolatları için MİK ve MFK değerleri 40-400 mg/L olarak tespit edilmiştir.
BS EN 1276:2019 standardına göre etkin biyosit kriteri olan 5 log düşüşü temiz ve kirli koşullarda 5 dakikalık temas süresinde biyositin 50 mg/L konsantrasyonu 6 bakteri izolatı için; 75 mg/L konsantrasyonu 10 bakteri izolatı için 100 mg/L konsantrasyonu 14 bakteri izolatı için sağlamıştır. BS EN 1650:2019 4 log etkin biyosit kriterini denenen tüm biyosit dozları temiz/kirli koşullarda 15 dakika temas süresinde tüm maya izolatları için sağlarken; temiz/kirli koşullarda 60 dakika temas süresinde 125 mg/L 8 küf; 150 mg/L 10 küf ve 200 mg/L biyosit 15 küf izolatı için sağlamıştır. Çevresel izolatların standart temsilci organizmalara göre daha dirençli olduğu belirlenmiştir.
EPA protokolüne göre SilQUAT bileşiği uygulanmış PVC (polivinil klorür), paslanmaz çelik ve cam yüzeyler, 12 aşındırma ve 5 reinokulasyon sonrası kontrole kıyasla güçlü antimikrobiyal etki göstererek, mikroorganizma karışımlarının > % 99.9'unu öldürmüştür. Farklı yüzeylerde aşındırma işlemlerinin biyositin aktivitesinde kayba yol açmadığı SilQUAT bileşiğinin mekanik temizleme işlemlerine karşı dayanıklı ve kalıcı olduğu belirlenmiştir.
Gıda hasat depolarındaki ürünlerde birikimli oluşan mikrobiyal yükün giderilmesi ve sanitasyonun kalıcılığının sağlanması sayesinde ürün kaybının önüne geçilebilir. Ayrıca çalışmada kullanılan biyosit suda kalıntı bileşik bırakmaması sebebiyle ve düşük dozlarda farklı organizma gruplarına etki etmesi nedeni ile gereğinden yüksek konsantrasyonda biyosit kullanımını engellemesi sayesinde sekonder çevre kirliliğini de en aza indirgeyecektir. Gıda hasat deposunun doğal florasına karşı etkinliği ve kalıcılığı doğrulanmış SilQUAT bileşiğinin mikrobiyal yükün önüne geçmesinde hasat depolarında kullanılması önerilebilir.

Abstract:
Global warming, loss of fertile soils and reduction of spring waters make the agriculture difficult day by day. While the fertile soils are even lost with precipitations and with the water resources running low, it will have been harder to reduce the production of agricultural products. Therefore accessing of the healthy food is getting difficult, where as the growing  need of food deepens this problem with the parellel increase of the population. On the other hand, only average of 50 % of the crops that harvested from the farmlands can get to the markets. Most of the loss is caused by the microorganisms. It is necessary to prevent the losses in agricultural products whose production cannot be increased. In this context, the naming of environmental isolates, which are frequently encountered in the postharvest warehouses, using microbiological and molecular techniques, and their behavior against sanitation in vitro conditions were modeled. Effective doses of water-based trimethoxyl quat (SilQUAT) compound against environmental isolates were determined and the difference of the effective doses for standard strains has been demonstrated. The effectiveness of three different doses, in clean and dirty conditions, was determined in 1 and 5 minutes for the isolated bacteria strains with the BS EN 1276:2019 test method and in 15 and 60 minutes for the isolated fungi strains with the BS EN 1650:2019 test method. Besides that post-application persistence of SilQUAT compound was tested with EPA (Environmental Protection Agency)#01 Protocol (2007). In comparison with the environmental isolates, Gram positive Staphylococcus aureus, Gram negative Escherichia coli, Candida albicans yeast, Aspergillus niger mold were selected as representative organisms among the standard strains.
The minimum inhibitory concentrations (MIC) of SilQUAT compound for bacteria were determined as 5-200 mg/L; the minimum bactericidal concentrations (MBC) were determined as 10-200 mg/L. The MIC values for yeast fungus isolates were 3-5 mg/L and the minimum fungicidal concentration (MFC) values were 40-50 mg/L, while the MIC and MFC values for mold fungus isolates were 40-400 mg/L.
According to BS EN 1276: 2019 standard, reduction of 5 log, which is the effective biocide criteria, was provided in 5-minute contact time at the concentration of 50 mg/L of the biocide in clean and dirty conditions for 6 bacteria isolates; at the concentration of 75 mg/L for 10 bac concentration of 100 mg / L for 10 bacterial isolates for 14 bacterial isolates. While BS EN 1650:2019 provides 4 log effective biocide criteria for all yeast isolates at 15 minutes contact time in clean/dirty conditions at all tested biocide doses; it was provided for 8 mold isolates at 125 mg/L in 60 min contact time in clean/dirty conditions; for 10 mold isolates at 150 mg/L and for 15 mold isolates at 200 mg/L of concentration. Environmental isolates were found to be more resistant than standard representative organisms.
According to the EPA protocol, SilQUAT compound treated PVC (polyvinyl chloride), stainless steel and glass surfaces showed a strong antimicrobial effect compared to the control after 12 etchings and 5 reinoculations, killing > 99.9% of the microorganism mixtures. It was determined that SilQUAT compound, which etching on different surfaces did not cause loss in the activity of the biocide, was durable and permanent against mechanical cleaning processes.
Product loss can be prevented by removing the accumulated microbial load that comes with the products in the postharvest storages and by ensuring the permanence of sanitation. In addition, the biocide used in the study will minimize secondary environmental pollution by preventing the use of biocides at higher concentrations than necessary due to the fact that it does not leave any residual compounds in the water and affects different organism groups at low dosages. SilQUAT compound, whose effectiveness and permanence has been verified against the native flora of the postharvest storage, can be recommended to be used in postharvest storage areas to prevent microbial load.