Tarhana örneklerinden izole edilen laktik asit bakterileri postbiyotiklerinin karakterizasyonu
Characterization of lactic acid bacteria postbiotics isolated from tarhana samples
Yazar: ECEM AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. OLCAY BOYACIOĞLU ; DOÇ. DR. ÇİSEM BULUT ALBAYRAK
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Amaç: Ülkemizde yaygın olarak tüketilen besleyici ve fermente bir gıda olan tarhana örneklerinin içerdiği laktik asit bakterilerinden postbiyotiklerin elde edilmesi, elde edilen postbiyotiklerin antimikrobiyal, antioksidan ve anti-kanser özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Materyal ve Yöntem: Aydın ve çevresinden temin edilen, sezonunda geleneksel yöntemler ile üretilmiş tarhana örneklerinden laktik asit bakterileri (LAB) izolasyonu gerçekleştirilerek, bu LAB'ların cins/tür düzeyinde klasik ve moleküler yöntemlerle tanımlanması sağlanmıştır. LAB'lardan hücresiz süpernatantlarının eldesi ve ısıl işlem uygulaması ile ölü hücrelerin eldesi olmak üzere 2 farklı yöntem ile postbiyotiklerin eldesi gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan postbiyotiklerin antimikrobiyal özellikleri kuyu difüzyon metodu ile Bacillus cereus CCM 99, Listeria monocytogenes ATCC 19113, Staphylococcus aureus ATCC 29213, Escherichia coli ATCC 11229, Salmonella Typhimurium ATCC 14028 patojenlerin üzerinde araştırılmıştır. Gösterdiği antimikrobiyal özellikleri ile öne çıkan örneklerin karakterizasyonu çeşitli analizlerle gerçekleştirilmiştir . Bu kapsamda postbiyotiklerde antioksidan aktiviteninin tayini 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil (DPPH) yöntemi ile gerçekleştirilmiş ve fenolik kompozisyonun belirlenmesi amacıyla HPLC ve FTIR ile analizleri yapılmıştır. Liyofilize postbiyotik örneklerinin HT-29 kanser hücre hattı üzerindeki sitotoksik etkileri MTT yöntemi ile tespit edilmiştir.
Bulgular: Temin edilen tarhana örneklerinin 5 adedinden koloni oluşumu gözlemlenmiş ve LAB izolasyonu gerçekleştirilmiştir. Elde edilen 75 izolattan hazırlanan postbiyotiklerin antimikrobiyal analizinde, S. aureus ATCC 29213 patojeninin 41 adet postbiyotiğe duyarlı, L. monocytogenes ATCC 19113 patojeninin 18 adet postbiyotiğe karşı duyarlı olduğu değerlendirilmiştir. Postbiyotiklerin nötralize edilmesiyle yapılan uygulamalarda inhibisyon etkisi gözlenmeyerek aktif antimikrobiyal maddenin organik asit kaynaklı olduğu tespit edilmiş ve postbiyotiklerin pH değerinin 4-5 aralığında değiştiği belirlenmiştir. Antimikrobiyal özellik yönünden öne çıkan 10 tür, 16S rRNA gen dizileri analizi ile Pediococcus pentosaceus olarak tanımlanmıştır. DPPH radikal temizleme aktivitelerinin 8 ile 75 µg/ml arasında değiştiği, MTT analizi ile IC50 değerleri 8,5 ile 11,2 mg/ml olarak belirlenmiştir. Postbiyotiklerin süpernatant ve ısıl işlemle elde edilen formları arasında aktivite ve yapı yönünden istatistiksel bir farklılık meydana gelmemiştir.
Sonuç: Bu tez çalışması ile, zengin besin bileşimine sahip fermente bir gıda olan tarhananın postbiyotik potansiyeli ortaya koyulmuştur. Probiyotiklere kıyasla postbiyotiklerin canlılık kaybı problemi olmadığı için saklama koşullarının, depolama ve taşımanın kolaylığı ile yapılacak çeşitli çalışmalarla geliştirilerek gıda ve sağlık alanında daha fazla uygulama alanı bulabilecek potansiyele sahip olduğu ön görülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Tarhana, Laktik asit bakterileri, Probiyotik, Postbiyotik, Antikanser, Antimikrobiyal, Antioksidant

Abstract:
Objective: It is aimed to obtain postbiotics from lactic acid bacteria contained in tarhana samples, which is a nutritious and fermented food widely consumed in our country, and to determine the antimicrobial, antioxidant and anti-cancer properties of the postbiotics obtained.
Material and Method: LABs were isolated from tarhana samples obtained from Aydın and its surroundings and produced with traditional methods in season, and these LABs were identified at the genus/species level using classical and molecular methods. Postbiotics were obtained by two different methods: obtaining cell-free supernatants from LABs and obtaining dead cells by heat treatment. The antimicrobial properties of the prepared postbiotics were determined by the well diffusion method. The inhibition effect on the pathogens B. cereus CCM 99, L. monocytogenes ATCC 19113, S. aureus ATCC 29213, E. coli ATCC 11229, S. Typhimurium ATCC 14028 was investigated. Characterization analyzes of the samples that stand out with their antimicrobial properties were carried out, and within the scope of the characterization of postbiotics, antioxidant activity was determined by the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl  (DPPH) method and analyzed by HPLC and FTIR to determine the phenolic composition. The cytotoxic effects of lyophilized postbiotic samples on the HT-29 cancer cell line were determined by the MTT method.
Results: Counts were taken from 5 tarhana samples provided and LAB isolation was performed. In the antimicrobial analysis of the postbiotics prepared for the 75 isolates obtained, the S. aureus ATCC 29213 pathogen was evaluated as sensitive against 41 of the postbiotics, and the L. monocytogenes ATCC 19113 pathogen was evaluated as sensitive against 18 of the postbiotics. In the applications made by neutralizing the postbiotics, no inhibition effect was observed and it was determined that the active antimicrobial substance was derived from organic acids and the pH value of the postbiotics varied between 4-5. 10 species that stand out for their antimicrobial properties have been identified as Pediococcus pentosaceus. DPPH radical scavenging activities were found to vary between 8 and 75 µg/ml, and IC50 values were found to be 8.5 to 11.2 mg/ml. No significant difference was observed in terms of activity and structure between the supernatant and heat-treated forms of postbiotics.
Conclusion: With this thesis study, the postbiotic potential of tarhana, a fermented food with a rich nutritional composition, was revealed. Since there is no loss of viability problem compared to probiotics, it is predicted that it has the potential to find more application areas in the field of food and health by improving storage conditions, ease of storage and transportation, product distribution to underdeveloped regions and future studies.
Keywords: Tarhana, Lactic acid bacteria, Probiotic, Postbiotic, Anticancer, Antimicrobial, Antioxidant