Bazı baharatlarda antimikrobiyal madde üreten bakterilerin belirlenmesi
Identifying indigenous bacteria producing antimicrobial agents in some spices
Yazar: FATMA BOZANOĞLU
Danışman: PROF. DR. HASAN YETİM
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kimyasal ve sentetik antimikrobiyal ajanların yerine kullanılabilecek doğal antimikrobiyal ajanları üretebilen bakterilerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, Kayseri'deki bazı aktarlardan 33 çeşit baharat temin edilmiştir. Örnek olarak alınan baharatların pH, nem ve bazı mikrobiyolojik özellikleri ile örneklerin doğal mikroflorasındaki antimikrobiyal madde üreten bakteriler genotipik olarak tanımlanmıştır. Bakterilerin ürettiği antimikrobiyal madde ekstrakte edilerek ekstraktın patojen mikroorganizmalar üzerindeki ve üründeki etkisi incelenmiştir. Baharat örneklerinin pH değerlerinin 2.71-9.72, nem değerlerinin ise %4.07-16.05 aralığında olduğu belirlenmiştir. Toplam mezofilik aerob bakteri sayımı için dört farklı genel besiyeri kullanılmış ve her bir besiyerinde bakteri sayımları yapılmıştır. Bakteri sayıları Nutrient Agarda 3.00-7.90 log kob/g, Tryptic Soy Agarda 2.48-7.70 log kob/g, Brain Heart Agarda 2.70-7.77 log kob/g ve Plate Count Agarda 2.48-7.80 log kob/g aralığında bulunmuştur. Ayrıca 9 adet baharatta (acı kırmızı toz biber, tatlı kırmızı toz biber, tatlı kırmızı pul biber, beyaz biber, kimyon, haşhaş tohumu, rezene, ısırgan, meyan) 1.70- 3.68 log kob/g aralığında laktik asit bakterisi saptanmıştır. Bu besiyerlerinde gelişen kolonilerin antimikrobiyal aktivitelerini tespit etmek için gerçekleştirilen analizler sonucunda 19 adet mikroorganizmanın (4 adet Listeria innocua, 9 adet Micrococcus luteus ve 6 adet Escherichia coli) antimikrobiyal etki gösterdiği belirlenmiştir. Antimikrobiyal aktivite gösterenlerden elde edilen izolatların inkübasyonu sonrası elde edilen bazı ekstraktların da yine L. innocua, M. Luteus ve E. coli'ye karşı etki gösterdiği saptanmıştır. Hem gram-negatif ve hem de gram-pozitif test mikroorganizması üzerine etki gösteren bir izolat veya ekstrakt belirlenememiştir. Ekstraktlardan en yüksek düzeyde antimikrobiyal aktivite gösterenlerin elde edildikleri izolatlardan 7 adetinin genotipik olarak tanımlaması yapılmıştır. Tanımlama sonucunda 6 izolatın, spor oluşturan bakterilerden (4 adet Bacillus sp. ve 2 adet Paenibacillus sp.) olduğu belirlenmiş, 1 izolatın ise Micrococcus sp.'e ait olduğu saptanmıştır. Antimikrobiyal etki gösteren izolatlardan, L. innocua ve M. luteus üzerinde etkili bir örnek ile E. coli üzerinde etkili bir örneğin bazı patojen mikroorganizmalar üzerindeki antimikrobiyal etkisi incelenmiştir. L. innocua ve M. luteus için seçilen örneğin 7 adet patojen mikroorganizma üzerinde, E. coli için seçilen örneğin ise 2 adet patojen mikroorganizma üzerinde antimikrobiyal etki gösterdiği tespit edilmiştir. Her iki örneğinde antimikrobiyal etki gösterdiği ortak bir patojen mikroorganizma belirlenememiştir. Çalışmanın son aşamasında ise, Listeria monocytogenes ve Staphylococcus aureus'a karşı en yüksek düzeyde etki gösteren ekstraktın, bu bakterilerin inoküle edildiği içme sütündeki antimikrobiyal etkisi incelenmiştir. Sonuçta 1. günde ekstraktın bu iki bakteriye karşı antimikrobiyal etkisi çok fazla değilken depolamanın 3. günü sonunda kontrol örneğine göre ekstrakt ilaveli sütlerde her iki bakteri sayılarının daha az olduğu saptanmıştır. In vitro şartlarda ekstraktın etkisi oldukça yüksek iken sütte etkisinin daha az olmasının nedeninin, süt matriksinin farklı ve kompleks olmasından kaynaklanabileceği düşünülmektedir. Bu araştırmada çalışılan baharatlarda çok sayıda ve farklı antimikrobiyal madde üreten bakterilerin bulunabileceği ve bu bakterilere ait metabolitlerin daha ileri çalışmalar ile incelenmesi gerektiği kanaatine varılmıştır.

Abstract:
This study aims to identify indigenous bacteria producing natural antimicrobial agents that can substitute using of chemical and synthetic antimicrobial agents. For this purpose, 33 different spices were obtained from some herbalist in Kayseri. pH, moisture content, and some microbiological properties of these spices were determined, and then the indigenous bacteria producing antimicrobial agents in these spices were genotypically identified. The antimicrobial agents produced by bacteria were extracted and the effects of these extracts on pathogen microorganisms and the products were investigated. As a result of the analyses performed on 33 spices, their pH and % moisture values varied from 2.71-9.72 and %4.07-16.05, respectively. Total mesophilic aerobic bacteria count of the samples were performed on four different medium which were Nutrient Agar, Tryptic Soy Agar, Brain Heart Agar, and Plate Count Agar and the counts on these mediums were between 3.00-7.90 log cfu/g, 2.48-7.70 log cfu/g, 2.70-7.77 log cfu/g, and 2.48-7.80 log cfu/g, respectively. Also, the lactic acid bacteria in 9 of 33 spices (red hot pepper powder, red sweet pepper powder, red sweet pepper flakes, white pepper, cumin, poppy seed, fennel, dead nettle and liquorice) were detected, and their counts were between 1.70-3.68 log cfu/g. As a result of genotypic identification and antimicrobial tests, total of 19 bacteria [Listeria innocua (4), Micrococcus luteus (9), and Escherichia coli (6)] having antimicrobial effect were determined. As a result of confirming the antimicrobial effect by extraction method, the antimicrobial effect of total 14 samples on L. innocua (4 samples), and M. luteus (4 samples), E.coli (3 samples), and both L. innocua, and M. luteus (3 samples) were determined. In this study, a microorganism having antimicrobial effect on both gram negative and gram positive bacteria were not determined. Total 7 of bacteria isolates having the antimicrobial effect were genotypically determined. As a result of genotypic identification of the isolates, 6 isolates were forming endospores including Bacillus sp. (4 isolates) and Paenibacillus sp. (2 isolates), and remaining 1 isolate was determined as Micrococcus sp. One of the isolates which shows antimicrobial activity effective on L. innocua and M. luteus, and another one effective on E. coli were selected and the antimicrobial activity of these strains on the pathogen microorganisms were investigated. In the result, the sample for both L. innocua and M. luteus showed antimicrobial effect on 7 of pathogen microorganisms while the other sample for E.coli illustrated antimicrobial effect on 2 of pathogen microorganisms. The both samples did not have antimicrobial effect on the same pathogen. The effect of extracted antimicrobial agent on both Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus in milk were investigated. When comparing control group of milk and the milk including the extract, the antimicrobial effect of the extract in milk on both Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus were not detectable at the first storage day whereas the both bacteria counts were seemed to be less in the milk at the end of the 3rd days of storage. Overall, antimicrobial effects of the extract in vitro was quite high, but its effects in milk were low, the reason for this result may be due to difference or complexity of the milk matrix. In conclusion, it might be suggested that the spices may have some bacteria that producing antimicrobial agents need to be studied in more detail.