Fermente gıdalardan izole edilen laktik asit bakterileri tarafından üretilen ekzopolisakkaritlerin karakterizasyonu
Characterization of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria isolated from fermented foods
Yazar: BADAMGARAV ENKHTUR
Danışman: PROF. DR. AHMET HİLMİ ÇON
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Günümüzde yaygın tüketime sahip birçok fermente gıdanın temel mikroflorasını oluşturan laktik asit bakterileri (LAB) tarafından birçok fonksiyonel özelliğe sahip olan ekzopolisakkarit (EPS) üretimi büyük önem kazanmıştır. Çalışmada, gıdalarda kıvam artırıcı, jelleştirici, emülsifiye edici, doku ve ağız hissini geliştirici ve reolojik özellikleri iyileştirici gibi birçok olumlu etkileri nedeniyle endüstriyel olarak kullanımı artan EPS'lerin üretimi için ekzopolisakkarit üreticisi laktik asit bakterilerinin izolasyonu ve tanımlanması ile bunların ürettikleri EPS'lerin izolasyonu gerçekleştirilmiş, karakterizasyonu ve reolojik özellikleri belirlenmiştir. Bu kapsamda, Samsun İl sınırları içerisinde farklı bölgelerden temin edilmiş, geleneksel olarak üretilmiş 40 adet fermente gıda örneği (süt ve meyve sebze ürünleri) ekzopolisakkarit üreticisi LAB izolasyonu için kaynak olarak kullanılmıştır. Fermente gıda örneklerden farklı morfolojiye sahip toplam 616 adet koloni seçilerek izole edilmiştir. Seçilen tüm izolatlara uzama özelliği ve EPS üretim testi uygulanıp 10 adet izolat potansiyel EPS üreticisi olarak seçilmiştir. Ardından bu izolatlar 16S rDNA dizi analizi ile tanımlanmış ve Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum 2X13-3, 1X18-5, 3X20-3, 2X21-2, 3X22-4, 1X36-1,  Lactiplantibacillus pentosus 2X36-3, 2X37-4, 2X38-3, Levilactobacillus brevis 4X35-2 oldukları anlaşılmıştır. 
LAB'lerin EPS üretim miktarının 0,12-0,31 g/L arasında ve üretilen EPS'lerin toplam şeker miktarının da 6,21-18,75 µg/mL arasında değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca saflaştırılmış LAB EPS'lerinin maltoz, glukoz, galaktoz ve fruktoz şekerlerini içerdiğini saptanmıştır. EPS numunelerinin kristallenme sıcaklıkları 72,55-86,35°C aralığında, erime sıcaklıklarının 68,05-301,58oC aralığında olduğu ve sıcaklığa karşı yüksek direnç gösterdikleri saptanmıştır. EPS örneklerinin reolojik özellikleri incelendiğinde; EPS örneklerine ait yatışkan fazdaki kayma gerilim değerleri (viskozite) kesme hızına bağlı olarak arttığı gözlenmiştir. Ayrıca Lb. pentosus 2X36-3 izolatının ürettiği EPS-h'nin en yüksek akış davranış değerine sahip olduğu ve  psedoplastik davranış gösterdiği, fakat diğer izolatlara ait EPS'lerin Newton davranışı gösterdiği saptanmıştır. EPS örneklerinin ağızdaki kesme hızı olarak kabul edilen görünür viskozite değerleri ise 0,0023-0,2020 Pa.s arasında tespit edilmiştir. Öte yanında EPS'lerin sıcaklığa bağlı akış davranış özelliğinin incelenmesi; genel olarak EPS'lerin 40°C sıcaklığa ulaşıldığında önemli viskozite kaybı yaşadığını göstermiştir. Lb. pentosus 2X36-3 izolatı tarafından üretilen EPS-h'nin 70ºC'ye kadar viskozitesinin 0,1 Pa.s değerinin üzerinde kalması gıda sistemlerinde doku ve reolojik özelliklerin iyileştirilmesinde önemli rol oynayabileceğine işaret etmiştir.

Abstract:
Nowadays, the production of exopolysaccharide (EPS), which has various functional properties, has received increasing interest by lactic acid bacteria (LAB), which form the fundamental microflora of numerous fermented foods with the widespread consumption. In the study, Lactic Acid Bacteria (LAB) were isolated and characterized with the potential to produce exopolysaccharides (EPSs) which play a major role in the rheological and physical properties (consistency, texture, mouthfeel, gelling, emulsifying) of foods. İn this work, 40 traditionally produced fermented food samples (milk and fruit and vegetable products) were collected from different regions in Samsun province were used to isolate EPS-producing LAB. A total of 616 colonies with different morphology were selected and isolated from fermented food samples. Elongation property and EPS production test was applied to all isolates and 10 strains were selected as potential EPS producers. Subsequently, selected isolates were analyzed by 16S rDNA sequence and were identified  Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum 2X13-3, 1X18-5, 3X20-3, 2X21-2, 3X22-4 and 1X36-1, Lactiplantibacillus pentosus 2X36-3, 2X37-4 and 2X38-3, Levilactobacillus brevis 4X35-2.
It has been determined that the amount of EPS production by LABs was between 0.12-0.31 g/L and the total sugar of EPS produced was between 6.21-18.75 µg/mL. Furthermore, the purified EPS from Lactic acid bacteria (LAB) has been identified with the presence of maltose, glucose, galactose and fructose sugars. The EPS samples showed high resistance to temperature with crystallization temperatures were between 72.55-86.35°C, and the melting temperature was between 68.05-301.58oC. During the rheological properties of EPS samples are examined; It was observed that the shear pressure values (viscosity) of the EPS samples in the steady phase decreased depending on the shear rate. EPS-h produced by Lb. pentosus 2X36-3 had the highest flow behavior value and showed pseudoplastic behavior, however, EPS belonging to other isolates showed Newtonian behavior. The apparent viscosity values of the EPS samples were determined between 0.0023-0.2020 Pa.s., which is the shear rate in the mouth. Otherwise, EPS showed significant viscosity loss at a temperature of 40°C. during the examination of temperature-dependent flow behavior. The fact that Lb. pentosus 2X36-3 isolate which EPS-h produced has a viscosity above 0.1 Pa.s, up to 70ºC indicates that it may play an important role in improving tissue and rheological properties in food systems.