Beyaz peynir ve süt işleme tesisinden izole edilen mikrobiyotanın karakterizasyonu
Characterization of microbiota isolated from white cheese and milk processing facility
Yazar: ZEYNEP GÖRKEM CERİT
Danışman: DOÇ. DR. REMZİYE YILMAZ ; DOÇ. DR. MEHMET CENGİZ BALOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, endüstriyel olarak üretilen beyaz peynirin, üretim süresince meydana gelen süt ürünlerinin ve üretimde kullanılan işletme ekipmanının mikrobiyotasının Matriks Destekli Lazer Desorpsiyon İyonizasyon- Uçuş Zamanı Kütle Spektrometrisi (MALDI-TOF MS, Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight Mass Spectrometry) analizine dayalı kültüromik ve shotgun metagenomik dizileme yöntemleriyle belirlenmesi ve sonuçların laktik asit bakterileri açısından değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, küçük ölçekli bir süt işletmesinde gerçekleşen beyaz peynir üretimi süresince çiğ sütten itibaren son ürüne kadar çeşitli aşamalarda süt ürünü örnekleri (çiğ süt, starter kültür eklendikten sonra süt, pıhtı, teleme ve beyaz peynir) alınmıştır. Bunun yanında üretimde kullanılan ekipman yüzeylerinden (tanker, tekne, karıştırıcı, kesme teli, cendere bezi) örnekler alınmıştır. Örneklerden elde edilen izolatlardan MALDI-TOF MS analizi ile Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus crispatus, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus brevis, Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Enterococcus durans ve Pediococcus pentosaceus türlerine ait 109 adet laktik asit bakterisi tür düzeyinde tanımlanmıştır. İzolatlardan 9 adedi cins düzeyinde tanımlanmış olup Enterococcus olarak belirlenmiştir. İzolatlardan 4 adedi MALDI-TOF MS ile tanımlanamamış olup "Tanımlama olmadığında veri tabanına göre bulunan en yakın suş" tanımı ile Enterococcus faecium, Lactococcus lactis, Enterococcus gallinarum ve Enterococcus gallinarum/Enterococcus casseliflavus olarak sonuçlanmıştır. Shotgun metagenomik dizileme ile belirlenen süt ürünü ve ekipman yüzey örneklerinin mikrobiyel profilleri farklılık göstermiştir. Süt ürünü örneklerinde en yoğun bulunan filum Firmicutes (%63-70 arasında değişen oranlarda) iken, ekipman yüzey örneklerinde Proteobacteria (%84-89 arasında değişen oranlarda) en yoğun bulunan filum olmuştur. Ekipman yüzey örneklerinde Firmicutes filumu %5-14 oranında tespit edilmiştir. Örneklerde laktik asit bakterileri içinde en yoğun bulunan cins Lactococcus olmuştur. Bunu Streptococcus, Enterococcus, Leuconostoc, Weisella, Lactobacillus ve Pediococcus takip etmektedir. En yoğun bulunan laktik asit bakterisi türü ise Lactococcus lactis'tir. Tüm bakteri türleri arasında süt ürünü örneklerinde baskın tür Stapylococcus aureus (%21-37 arasında değişen oranlarda) olmuştur. İki yöntem birbiriyle karşılaştırıldığında, metagenomik analizlerle elde edilen biyoçeşitlilik kültüromik ile elde edilen biyoçeşitlilikten çok daha yüksektir. Metagenomik yöntemler ile örneklerde Lactococcus cinsine ait 11 tür, Streptococcus cinsine ait 64 tür Enterococcus cinsine ait 46 tür, Lactobacillus cinsine ait 54 tür ve Pediococcus cinsine ait 2 tür tanımlanmıştır. MALDI-TOF MS ile ise Lactococcus cinsine ait 1 tür, Enterococcus cinsine ait 4 tür, Lactobacillus cinsine ait 5 tür, Streptococcus cinsine ait 1 tür ve Pediococcus cinsine ait 1 tür tanımlanmıştır. Bu çalışmanın devamında örneklerden izole edilip tanımlanan bakterilerin starter kültür olma potansiyelleri incelenerek bir beyaz peynir starter kültürü elde edilmesi planlanmaktadır. Ayrıca MALDI-TOF MS ile tanımlanamayan 4 izolatın tüm genom dizileme analizleri ile yeni laktik asit bakterisi türü olma potansiyelleri incelenecektir.

Abstract:
In this study, it was aimed to determine the microbiota of industrially produced white cheese, dairy products that occur during production and equipment using in production by culturomics based on Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) and shotgun metagenomic sequencing methods and evaluate the results in terms of lactic acid bacteria. In this line, dairy samples from raw milk to final product (raw milk, starter culture added milk, clot, curd, white cheese) and equipment surface samples using in production (raw milk truck, cheese vessel, stirrer, cutting wire, cheesecloth) are collected from a small-scale dairy plant. 109 isolates identified at species level belonging to Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus crispatus, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus brevis, Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Enterococcus durans and Pediococcus pentosaceus and 9 isolates identified as Enterococcus at genus level by MALDI-TOF MS. 4 of the isolates couldn't be identified by MALDI-TOF MS and resulted Enterococcus faecium, Lactococcus lactis, Enterococcus gallinarum ve Enterococcus gallinarum/Enterococcus casseliflavus as "The closest strain found by database if there is no identification". These isolates have the potential to be new species. Microbial profile of dairy samples and equipment surface samples determined by shotgun metagenomic sequencing differed. Firmicutes was found as the dominant phylum (ranging from 63% to 70%) in the dairy samples while Proteobacteria was found as the dominant phylum (ranging from 84% to 89%) in the equipment surface samples. Firmicutes was found in the equipment surface samples by 5-14%. Lactococcus was the most abundant lactic acid bacteria genus for all samples. Among all bacterial species, the dominant species in dairy samples was Stapylococcus aureus (ranging from 21% to 37%). This followed by Streptococcus, Enterococcus, Leuconostoc, Weisella, Lactobacillus and Pediococcus genera respectively. Lactococcus lactis was the dominant species. The biodiversity obtained by metagenomics was much higher than the biodiversity obtained by culturomics. 11 species of Lactococcus genus, 46 species of Enterococcus genus, 54 species of Lactobacillus genus, 64 species of Streptococcus genus and 2 species of Pediococcus genus were determined by metagenomics while 1 species of Lactococcus genus, 3 species of Enterococcus genus, 6 species of Lactobacillus genus, 1 species of Streptococcus genus and 1 species of Pediococcus genus were determined by MALDI-TOF MS. In the continuation of this study, it is planned to examine the potential of bacteria isolated from samples to be starter culture and obtain a white cheese starter culture. In addition, the potential of being a new lactic acid bacteria species will be examined with whole genome sequencing analyzes of 4 isolates that couldn't be identified by MALDI-TOF MS.