Su kefirinin mikroenkapsülasyonu ve in vitro gastrointestinal modelde mikroorganizmaların canlılığının belirlenmesi
Microencapsulation of water kefir and determination of the vitality of microorganisms in the in vitro gastrointestinal model
Yazar: AYSUN KULUÇLU
Danışman: PROF. DR. TUĞBA KÖK TAŞ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Gastrointestinal sistem = Gastrointestinal system ; Kaplama malzemeleri = Coating materials ; Lacticaseibacillus casei = Lacticaseibacillus casei ; Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation ; Mikroorganizmalar = Microorganisms ; Su kefiri = Water kefir

Özet:
Fonksiyonel ürünlerde sıklıkla kullanılan probiyotik mikroorganizmalar süt ürünlerinde oldukça yaygın bir şekilde bulunmakta, bu durum laktoz intoleransı olan ve süt tüketemeyen bireyler için oldukça zor bir durum oluşturmaktadır. Süt ürünlerine alternatif olan su kefirine talep ise artmaktadır. Su kefiri, içerisinde bulunan farklı probiyotik/yararlı mikroorganizmalar sayesinde fonksiyonel özelikleri yüksek olan geleneksel bir gıdadır. Probiyotik mikroorganizmalar olumsuz çevre koşullarında canlılıklarını kaybetmektedirler. Son yıllarda probiyotik mikroorganizmaları bu olumsuz koşullardan korumak amacıyla mikroenkapsülasyon işlemi yapılmaktadır. Mikroenkapsülasyon işleminin verimli olabilmesi için kullanılan mikroorganizmanın türüne göre kaplama yöntemi ve kaplama materyali değişebilmektedir. 
Probiyotik bakterilerin kaplanmasında en çok kullanılan teknik ekstrüzyon tekniğidir. Ekstrüzyon tekniğinin tercih edilmesinin sebebi maliyetinin düşük olması ve işlem süresinin kısa olmasıdır. Kaplama işlemi için en çok tercih edilen kaplama materyali ise aljinattır. Aljinatın tercih edilmesinin sebebi ise kolay temin edilebilir olması ve maliyetinin düşük olmasıdır. Kaplama materyalinin etkinliğinin arttırılması için farklı kaplama materyalleri kombinasyonları yapılarak kullanılabilmektedir. Kapsül oluşumu için dikkat edilmesi gereken en önemli nokta kullanılan kaplama materyalinin oranı ve hazırlanan çözeltinin pH değeridir. Düşük oranda kullanılan kaplama materyali istenilen etkinlikte kapsül oluşumunu sağlayamamaktadır ve kapsül yapısı istenilen düzeyde oluşmamaktadır. Kaplama materyalinin oranının yeterli olması durumunda kapsül yapısını çözeltinin pH'ı etkilemektedir. Düşük pH ile hazırlanan çözeltiden yapılan kapsüllerin de yapısının bozuk olduğu bilinmektedir. 
Bu çalışmanın amacı; ekstrüzyon tekniği kullanılarak su kefiri (WC), Lacticaseibacillus casei (LC) ve su kefirinden izole edilen kültürün (CC) farklı kaplama materyalleri kullanılarak kaplanması ve gastrointestinal sistemde canlılık düzeylerinin belirlenmesidir. Araştırmada kaplama materyali olarak aljinat-nişasta ve aljinat-jelatin kombinasyonları kullanılmıştır. Kapsüller hazırlanıp lizofilizasyon işlemi ile kurutulmuştur. Kurutulan kapsüller +4 oC ve -18 oC'de 30 gün depolanarak fizikokimyasal, mikrobiyolojik, gastrointestinal sistemde canlılık ve duyusal analizleri yapılmıştır. 
Yapılan mikrobiyolojik analizler sonucunda kaplama materyalinin canlı Lactobacillus spp. sayısı üzerinde bir etkisinin olmadığı, gastroinestinal sistem içerisinde kaplama materyallerinin canlı mikroorganizma sayısı üzerinde etkisi olduğu tespit edilmiştir. Su kefiri ve Lacticaseibacillus casei'nin kaplanmasında aljinat-nişasta kombinasyonunun kullanılması canlı mikroorganizma sayısını koruduğu belirlenmiştir. Bu durum su kefirinden izole edilen bakteri kültürü için aljinat-jelatin kombinasyonu ile sağlanmıştır.  Duyusal analiz olarak ürün denemesi sonucunda ise üretilen kapsüllerin kullanımının uygunluğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Su kefiri, mikroenkapsülasyon, kaplama materyalleri, gastrointestinal sistem

Abstract:
Probiotic microorganisms, which are frequently used in functional products, are quite common in dairy products, which creates a very difficult situation for individuals who are lactose intolerant and cannot consume milk. An alternative to dairy products is the water kefir that is increasing. Water kefir contains is different probiotic/beneficial microorganisms which a traditional food with high functional properties. Probiotic microorganisms lose their vitality in adverse environmental conditions. In recent years, microencapsulation has been used to protect probiotic microorganisms from these adverse conditions. In order for the microencapsulation process to be efficient, the coating method and coating material may vary depending on the type of microorganism used.
The most widely used technique for coating probiotic bacteria is the extrusion technique. The reason why the extrusion technique is preferred is its low cost and short processing time. The most preferred coating material for the coating process is alginate. The reason why alginate is preferred is that it is easily available and the cost is low. It can be used by making combinations of different coating materials to increase the effectiveness of the coating material. The most important point to be considered for capsule formation is the ratio of the coating material used and the pH value of the prepared solution. The coating material used at a low rate cannot provide capsule formation with the desired effectiveness and the capsule structure is not formed at the desired level. If the ratio of the coating material is sufficient, the pH of the solution affects the capsule structure. It is known that the structure of the capsules made from the solution prepared with low pH is also damaged.
The aim of this study, the culture isolated from water kefir (WC), Lacticaseibacillus casei (LC) and water kefir (CC) using different coating materials and determine the viability levels in the gastrointestinal tract using the extrusion technique. Alginate-starch and alginate-gelatin combinations were used as coating material in the study. Capsules were prepared and dried by lysophilization. The dried capsules were stored at +4 oC and -18 oC for 30 days, and their physicochemical, microbiological, gastrointestinal system viability and sensory analyzes were performed.
As a result of the microbiological analysis, the coating material was found to be live Lactobacillus spp. It was determined that the coating materials had no effect on the number of viable microorganisms in the gastrointestinal tract. It was determined that the use of alginate-starch combination in the coating of water kefir and Lacticaseibacillus casei preserved the number of viable microorganisms. This was achieved with the combination of alginate-gelatin for bacterial culture isolated from water kefir. As a result of the product trial as a sensory analysis, the suitability of the use of the produced capsules was determined.

Keywords: Water kefir, microencapsulation, coating materials, gastrointestinal tract