Su ve kefir dane mikrobiyotalarının metagenomik analizle belirlenmesi
Determination of water and kefir grain microbiotas by metagenomic analysis
Yazar: SEDANUR AKAÇİN
Danışman: PROF. DR. TUĞBA KÖK TAŞ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu projede araştırma konusu olan doğal daneler; su-tibi ve süt kefir danelerini kapsamaktadır. Fermente ürünler alanında farklı ürünlerin oluşması kültür ve hammadde kaynaklıdır. Bu araştırmada konu olan iki kefir danesi de fermantasyonu gerçekleştir sonra oluşan ürün içinden alınarak tekrar kullanılan yapıdadır. Bu şekilde fermente ürün üreten, sürdürülebilir, yeniden kullanılabilir özellikli başka doğal yapı yoktur. Bu doğal daneler tür ve cins bazında farklılıklar içerse de laktik asit bakterileri, asetik asit bakterileri ve mayaları oldukça yüksek miktarda içermektedir.  Bu sebeple bu proje doğal dane yapının mikrobiotası arasındaki farklılıkları belirlemektir.

Bu projede her doğal dane grubundan üçer örnek Türkiye'de farklı bölgelerden temin ederek, düzenli aktifleştirme sağlanarak, danelerin direkt kültürden bağımsız olarak DNA izolasyonları yapılmıştır. Yeni nesil sıralama teknolojilerinden, metagenomik yaklaşımla tüm genomun belirlenmesini sağlanmıştır. Sonuç olarak üç farklı süt kefir danesinde tür çeşitliği olarak 931-17836; su kefir danesinde ise 299-16759 olarak belirlenmiştir. Çalışmada farklı taksonomik basamaklarda ne oranda tanımlanabildiğini gösterilmiştir. Tür seviyesindeki düşüş 16S rDNA temelli çalışmalarda, gen üzerindeki seçilen değişken (Variable) bölgeleri açısından çoğu türlerin farklılık göstermemesinden kaynaklanmaktadır. Metagenomik analiz sonuçlarına göre süt kefiri için baskın bakteri türlerinin sırasıyla Lactobacillus helveticus ve Lentilactobacillus parakefiri; su kefiri için ise Liquorilactobacillus nagelii, Liquorilactobacillus satsumensis, Liquorilactobacillus ghanensis ve Lentilactobacillus parakefiri olduğu belirlenmiştir. Bu tür dane yapıdan oluşan başlangıç kültürleri geleneksel olarak üretildikleri için birbirleri arasında çok farklıdırlar. Bu farklılıklar kullandıkları hammadde farklılıklarından ya da üretim aşamasında kontaminasyonlardan, ekipmanlardan, üretim parametrelerinden kaynaklanmaktadır. Elde edilen verilerin farklılıklarını oluşturan bakteri türleri literatüre katkı sağlanmaktadır.

Abstract:
The natural grains that are the subject of research in this project include water-type and milk kefir grains. The formation of different products in the field of fermented products is due to culture and raw material sources. Both kefir grains mentioned in this research are structures that are taken from the product after fermentation and reused. There is no other natural structure that produces fermented products in this way, which is sustainable and reusable. Although these natural grains contain different species and genera, they contain a very high amount of lactic acid bacteria, acetic acid bacteria, and yeasts. Therefore, the aim of this project is to determine the differences between the microbiota of these natural grain structures.
In this project, three samples from each natural grain group were obtained from different regions in Turkey, regular activation was ensured, and DNA isolations were performed directly from the grains independently of culture. Using next-generation sequencing technologies and a metagenomic approach, the entire genome was determined. As a result, the species diversity was determined to be 931-17836 in the three different milk kefir grains and 299-16759 in the water kefir grains. The study showed the proportion of taxa identified at different taxonomic levels. The decrease at the species level in 16S rDNA-based studies is due to the fact that many species do not differ in the selected variable regions of the gene. According to the metagenomic analysis results, the dominant bacterial species for milk kefir were determined to be Lactobacillus helveticus and Lentilactobacillus parakefiri, while for water kefir they were Liquorilactobacillus nagelii, Liquorilactobacillus satsumensis, Liquorilactobacillus ghanensis, and Lentilactobacillus parakefiri. Since the starter cultures formed from these grain structures are traditionally produced, they are very different from each other. These differences stem from the different raw materials they use, or from contaminations, equipment, and production parameters during the production stage. The bacterial species that create the differences in the obtained data contribute to the literature.