Atımlı UV ışık ve gümüş nanopartiküllerinin beyaz şapkalı kültür mantarı (Agaricus bısporus) yüzeyinde listeria monocytogenes'in inaktivasyonu üzerine etkileri
Inactivation of listeria monocytogenes on the surface of cultivated mushroom (Agaricus bisporus) by pulsed uv light and silver nanoparticles
Yazar: GAMZE KOÇER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NENE MELTEM KEKLİK
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Agaricus bisporus = Agaricus bisporus ; Listeria monocytogenes = Listeria monocytogenes ; Mikrobiyal kirlilik = Microbial contamination

Özet:
Bu çalışmada, dilimlenmiş beyaz şapkalı kültür mantarı üzerinde Listeria monocytogenes patojeninin atımlı UV ışık (PUV ışık) ve gümüş nanopartikülleri (AgNP) kullanılarak inaktivasyonu amaçlanmıştır. Mikrobiyal inaktivasyonun yanında; bu yöntemlerin mantarın renk, nem, su aktivitesi ve antioksidan kapasitesine olan etkileri incelenmiştir. Bunun için sap ve şapka kısımları ayrılmadan dilimlenen mantarlar, bir atımlı UV ışık sistemi içinde kuvars lambadan farklı uzaklık (5, 8, 13 cm) ve sürelerde (5, 15, 30, 45, 60 s), 4.00-101.26 J/cm2 enerji dozu aralığında atımlı UV ışığa maruz bırakılmıştır. Ayrıca, kimyasal indirgenme yoluyla sentezlenen antimikrobiyal özelliğe sahip AgNP'leri, mantar yüzeyine (98.14 μg/mL) uygulanarak L. monocytogenes üzerine etkisi incelenmiştir. Sentezlenen AgNP'leri ortalama 45 nm boyutunda ve küre şeklinde olup, SEM ve UV-Vis spektrofotometre ile karakterize edilmiştir. Atımlı UV ışık ve AgNP yöntemlerinin beraber kullanılmasıyla elde edilen sinerjistik etki de değerlendirilmiş olup; her iki yöntemin beraber kullanıldığı uygulamalarda 0.42-1.96 log kob/g aralığında değişen mikrobiyal inaktivasyon değerleri elde edilmiştir. Atımlı UV ışık uygulamasında 1.96 log kob/g ile en yüksek mikrobiyal azalma 5 cm-60 s işleminde, 0.48 log kob/g ile en düşük mikrobiyal azalma ise 13 cm-5 s işleminde meydana gelmiştir. Ag nanopartikülleri uygulamasında etkili bir inaktivasyon gözlenememiştir (~0.20 log azalma). Atımlı UV ışık uygulamasında işlem süresi arttıkça ve kuvars lambaya olan uzaklık azaldıkça mantar yüzeyinde esmerleşmenin arttığı, nem miktarı ve su aktivitesi değerlerinin ise azaldığı gözlemlenmiştir. Atımlı UV ışık (5 cm-60 s) ve AgNP'leri uygulamalarında, mantarın antioksidan aktivitesinde önemli derecede artış sağlanmıştır (p<0.05). L. monocytogenes'in inaktivasyonunun tanımlanmasında Weibull modelinin logaritmik doğrusal modelden daha uygun olduğu görülmüştür (PUV ışık için R2, 0.9292-0.9868; RMSE, 0.09-0.19; Af, 1.08-1.18; AgNP+PUV için R2, 0.9488-0.9736; RMSE, 0.09-0.18; Af, 1.11-1.17). 

Sonuç olarak bu çalışma, atımlı UV ışığın kültür mantarı üzerinde L. monocytogenes için potansiyel bir dekontaminasyon yöntemi olduğunu, bununla birlikte Ag nanopartiküllerinin gıdalara uygulanması konusunda daha çok araştırmaya ihtiyaç duyulduğunu göstermektedir.

Abstract:
The aim of this study was to inactivate Listeria monocytogenes on sliced button mushrooms by using pulsed UV (PUV) light and silver nanoparticles (AgNPs). The effects of these inactivation methods on color, moisture, water activity and antioxidant capacity of the mushrooms were investigated. Mushrooms sliced without separating stalk and cap were exposed to PUV light at the energy dose ranging between 4.00-101.26 J/cm2, at different distances from the quartz window (5, 8, 13 cm)  for different times (5, 15, 30, 45, 60 s). Also, the effect of AgNPs synthesized through chemical reduction on L. monocytogenes was investigated by applying AgNPs to the mushroom surface at 98.14 μg/mL. Synthesized AgNPs were spherical nanoparticles with average size of 45 nm, characterized by SEM and UV-Vis spectrophotometry. The synergistic effect of PUV light and AgNP was also evaluated, yielding microbial inactivation of 0.42-1.96 log cfu/g. The highest and lowest inactivation values for PUV light application were determined as 1.96 log cfu/g (5 cm-60 s) and 0.48 log cfu/g (13 cm-5 s), respectively. The application of AgNPs was not effective on L. monocytogenes (~0.20 log reduction). In PUV light application, as the process time increased and distance from the quartz lamp decreased, the browning on the surface of mushroom increased. Also, moisture content and values of water activity decreased. In PUV light (5 cm-60 s) and AgNPs applications, significant increase in antioxidant activity of the mushroom was obtained (p<0.05). Weibull model was more suitable than the logarithmic linear model in defining the inactivation of L. monocytogenes (for PUV light R2, 0.9292-0.9868; RMSE, 0.09-0.19; Af, 1.08-1.18, for AgNP+PUV R2, 0.9488-0.9736; RMSE, 0.09-0.18; Af, 1.11-1.17).

This study demonstrated that PUV light is a potential technique for the elimination of L. monocytogenes on button mushrooms. However, more research is needed for the application of AgNPs on foods.