Mikroyeşillik üretiminde patojen transferinin takibi ve ultraviyole-C'nin patojen redüksiyonundaki etkinliğinin tespiti
Monitoring of pathogen transfer in microgreen production and determination of the effectiveness of ultraviolet-C in pathogen reduction
Yazar: SEFA IŞIK
Danışman: PROF. DR. BÜLENT ÇETİN ; DOÇ. DR. ZEYNAL TOPALCENGİZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, Salmonella enterica, Shiga toksin üreten Escherichia coli O157:H7 ve L. monocytogenes'in bitki besin solüsyonu ve perlitteki davranışlarının belirlenmesi, perlit ve tohumun bu patojenler ile düşük ve yüksek seviyede kontamine olması halinde mikroyeşilliklere transfer olma düzeylerinin tespiti ve tohum özelliklerinin transfer düzeyine etkisinin saptanması, mikroyeşilliklere uygulanan UV-C'nin bu patojenleri inhibe etmedeki etkinliğinin tespiti ve Glo-Germ tozu yardımıyla patojenlerin mikroyeşillik yüzeyindeki muhtemel lokalizasyonlarının belirlenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Öncelikle STEC O157:H7, S. enterica ve L. monocytogenes'in herbiri düşük (102-103 kob/g) ve yüksek (105-106 kob/g) seviyelerde bitki besin solüsyonu ve perlite inoküle edilerek popülasyonda meydana gelen değişim 28 gün boyunca yayma plak yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Perlitin STEC O157:H7, S. enterica ve L. monocytogenes ile kontamine olması durumunda patojenlerin mikroyeşilliklere transfer düzeylerinin belirlenmesi için 20 farklı mikroyeşillik türü yetiştirilmiştir. Ayrıca, tohumların düşük ve yüksek seviyelerde kontamine olması durumunda mikroorganizmaların mikroyeşilliklere transfer düzeylerinin tespiti için ise 5 farklı mikroyeşillik türü yetiştirilmiştir. Mikroyeşillikler üzerindeki patojen popülasyonu ve mikrobiyal yük tespit edilmiştir. Ardından, ayçiçeği ve turp mikroyeşilliklerine farklı mesafeler (10, 20 ve 30 cm), farklı yönler (tek ve çift yönlü) ve farklı sürelerde (5, 10, 20, 30, 60 ve 120 s) UV-C uygulanmış ardından +4 °C'de depolanarak mikrobiyal yükteki değişim incelenmiştir. Ayçiçeği ve turp tohumları Glo-Germ tozu ile kaplanarak, STEC O157:H7, S. enterica ve L. monocytogenes ile kontamine edilmiş perlite ekilmiştir. UV-C lamba altında floresan ışımanın yüksek olduğu ya da az olduğu/olmadığı kotiledon bölgeleri kesilerek bu bölgelerdeki ilgili bakterilerin popülasyon farklılığı araştırılmıştır. Ayrıca Glo-Germ ile kaplı turp tohumları jenerik E. coli ile kontamine edilmiş perlit kullanılarak yetiştirilmiş ve mikroyeşillik yüzeyi SEM ile görüntülenmiştir.
Bulgular: Perlitin ve bitki besin solüsyonunun S. enterica, STEC O157:H7 ve L. monocytogenes ile düşük düzeyde bile kontamine olması halinde ilk 24 saat içerisinde patojenlerin yüksek popülasyonlara ulaşabildiği görülmüştür. Hem düşük hem de yüksek düzeyde kontamine edilen perlit ve tohum kullanılarak yetiştirilen mikroyeşilliklerin tümüne S. enterica, STEC O157:H7 ve L. monocytogenes'in transfer olabildiği ayrıca tohum özelliklerinin patojenlerin transferini etkilediği görülmüştür. UV-C uygulamasının S. enterica, STEC O157:H7 ve L. monocytogenes popülasyonunda önemli düzeyde redüksiyon sağladığı özellikle yakın mesafeden çift yönlü ve uzun süreli UV-C uygulamasının redüksiyonu arttırdığı belirlenmiştir. UV-C uygulaması sonrası patojen popülasyonunda önemli düzeyde azalma olmasına rağmen depolama süresince popülasyon artışı gözlenmiştir. Glo-Germ uygulaması sonrası her iki mikroyeşillikte floresan ışımanın yoğun olduğu bölgelerdeki patojen popülasyonunun, ışımanın az ya da olmadığı bölgelerdekine göre yüksek olduğu ancak floresan ışımanın olmadığı bölgelerde de yüksek seviyede patojen varlığının olduğu belirlenmiştir. 
Sonuç: Mikroyeşillik üretiminde kullanılan bitki besin solüsyonu, perlit ve tohumların patojenler ile muhtemel kontaminasyonu sonrası gıda güvenliği açısından risk oluşturduğu, UV-C uygulamasının patojen inhibisyonunu sağladığı ancak tek başına yeterli olmadığı kanaatine varılmıştır.

Abstract:
Purpose: The aim of this study was to determine the behavior of Salmonella enterica, Shiga toxin-producing Escherichia coli O157:H7, and Listeria monocytogenes in plant nutrient solution and perlite, to detect the levels of transfer to microgreens when perlite and seeds are contaminated with these pathogens at low and high levels, to determine the effect of seed properties on transfer levels, to assess the effectiveness of UV-C treatment on inhibiting these pathogens in microgreens, and to identify the possible localization of pathogens on the surface of microgreens using Glo-Germ powder.
Method: Initially, changes in the populations of STEC O157:H7, S. enterica, and L. monocytogenes in plant nutrient solution and perlite were determined by inoculating each pathogen at low (102-103 kob/g) and high (105-106 kob/g) levels and incubating for 28 days. To determine the transfer levels of pathogens from perlite to microgreens, 20 different microgreen species were grown after perlite was contaminated with STEC O157:H7, S. enterica, and L. monocytogenes. Similarly, to determine the transfer levels of microorganisms from contaminated seeds to microgreens, 5 different microgreen species were grown after seeds were contaminated with pathogens at low and high levels. Pathogen population and microbial load on microgreens were determined. Afterwards, UV-C was applied to sunflower and radish microgreens at different distances (10, 20, and 30 cm), directions (single and double), and durations (5, 10, 20, 30, 60, and 120 s), stored at +4 °C, and changes in microbial load were examined. Sunflower and radish seeds were coated with Glo-Germ powder and grown in perlite contaminated with STEC O157:H7, S. enterica, and L. monocytogenes. The cotyledon regions with high or low/absent fluorescence under UV-C light were harvested, and the population differences of relevant bacteria in these regions were investigated. Furthermore, radish seeds coated with Glo-Germ powder were grown in perlit contaminated with generic E. coli, and the microgreen surface was imaged using SEM.
Findings: It has been observed that even low levels of contamination with S. enterica, STEC O157:H7, and L. monocytogenes in perlite and plant nutrient solution can result in high pathogen populations within the first 24 hours. It has also been shown that all microgreens grown using both low and high levels of contaminated perlite and seeds can transfer S. enterica, STEC O157:H7, and L. monocytogenes. Additionally, seed characteristics can affect the transfer of pathogens. UV-C treatment has been found to significantly reduce S. enterica, STEC O157:H7, and L. monocytogenes populations, especially with close-range and long-duration UV-C treatment. However, despite significant reductions in pathogen populations after UV-C treatment, an increase in population has been observed during storage. After Glo-Germ application, it was found that the presence of pathogens was high in areas with intense fluorescent radiation in both microgreens, but also high in areas without fluorescent radiation.
Results: It has been concluded that the plant nutrient solution, perlite, and seeds used in microgreen production pose a risk to food safety following potential contamination with pathogens. While UV-C treatment can inhibit pathogens, it has been deemed insufficient on its own.