Farklı peynirlerden izole edilen laktik asit bakterilerinin gama aminobütirik asit (GABA) üretme yeteneklerinin belirlenmesi ve seçilen suşların GABA ile zenginleştirilmiş beyaz peynir üretiminde kullanımı
Determination of the gamma aminobutyric acid (GABA) production capability of lactic acid bacteria isolated from different cheeses and the use of selected strains in the GABA-enriched beyaz cheese production
Yazar: NESLİHAN AYAĞ
Danışman: PROF. DR. ELİF DAĞDEMİR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada geleneksel yöntemle üretilmiş Beyaz, Kaşar ve Erzincan Tulum peynirlerinden Gama aminobütirik asit (GABA) üreten laktik asit bakterilerinin (LAB) izolasyonu, yüksek oranda GABA üretme yeteneğine sahip suşların belirlenmesi, bu suşların çeşitli kombinasyonlarının Beyaz peynir üretiminde yardımcı kültür olarak kullanılması ile GABA başta olmak üzere biyoaktif bileşenler bakımından zengin fonksiyonel bir peynirin üretimi amaçlanmıştır.
Yöntem: Araştırma kapsamında piyasada satışa sunulan geleneksel yöntemle üretilmiş Beyaz, Kaşar ve Erzincan Tulum peynirlerinden 45 adet toplanmış ve LAB'ların izolasyonu için araştırma materyali olarak kullanılmıştır. Sonraki aşamada teknolojik özellikleri ile GABA üretme yetenekleri dikkate alınarak seçilen izolatlar ile 4 farklı peynir üretimi (K, A, B ve C) gerçekleştirilmiş, salamurada (S) ve vakum (V) ambalajda olmak üzere iki farklı şekilde 120 gün süreyle olgunlaştırılmıştır. I. grup peynir sadece primer kültür (Lactococcus lactis 672 ve L. lactis subps. cremoris 586) suşlarının ilavesiyle üretilmiş ve kontrol (KS-KV) grubu olarak kabul edilmiştir. II. grup peynirin (AS-AV) üretiminde Lactiplantibacillus plantarum 255, III. grup peynirde (BS-BV) L. plantarum 255 + Lacticaseibacillus paracasei 670, son grup peynirde (CS-CV) ise L. paracasei 670 + L. plantarum 255 + L. plantarum 134 izolatları primer startere ilaveten yardımcı kültür olarak kullanılmıştır. Olgunlaşma süresince peynirlerin fizikokimyasal, mikrobiyolojik özellikleri, proteoliz düzeyleri, GABA ve serbest amino asit içerikleri ile uçucu bileşen profilleri analiz edilmiştir.
Bulgular: Toplam 507 adet LAB izole edilmiş, sekans analizi sonucunda L. paracasei 135 suş ile en fazla tespit edilen tür olmuş, bunu sırasıyla L. plantarum (42), Enterococcus italicus (39), L. lactis (34), E. faecium (34) suşları takip etmiştir. Yapılan PCR analizi sonucunda 507 izolattan sadece 40'ının (%7,89) GAD genine sahip olduğu, sekans analizi sonucunda tüm suşların L. plantarum türüne ait olduğu belirlenmiştir. L. plantarum 134 suşunun MRS brothda (626,359 mg/L), L. plantarum 255 suşunun ise yağsız sütte (5,403 mg/L) yüksek oranda GABA ürettiği tespit edilmiştir. Mikrobiyolojik analizler sonucunda B ve C kültür kombinasyonlarıyla üretilen ve vakum ambalajda olgunlaştırılan peynirlerin TAMB ve MRS agarda gelişen LAB sayılarının daha yüksek olduğu görülmüştür. Kimyasal kompozisyon açısından vakum ambalajda ve salamura olgunlaştırılan peynirler arasında farklılıkların bulunduğu, kuru madde, yağ ve protein içeriklerinin vakum ambalajda olgunlaştırılan peynirlerde, tuz içeriklerinin ise salamura olgunlaştırılan peynirlerde daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Çözünür azot fraksiyonlarının olgunlaşma süresince arttığı, söz konusu parametrelerin özellikle C kültürü ile üretilen peynirlerde daha yüksek olduğu, bu peyniri sırasıyla K, B ve A örneklerinin takip ettiği tespit edilmiştir. Üre-PAGE sonuçlarından, tüm Beyaz peynir örneklerinde β-kazein fraksiyonunun hidrolize karşı direnç gösterdiği, buna karşın αs1-kazein fraksiyonunun daha yüksek düzeyde hidrolize olduğu görülmüştür. Peptit profillerine ait kromatogramlarda vakum ambalajda olgunlaştırılmış peynirlere ait peptit piklerinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Yardımcı kültür kullanımının sekonder proteolizi artırdığı, serbest amino asitlerin özellikle C kültür kombinasyonu ile üretilen vakum ambalajlanmış peynirlerde daha yüksek düzeyde olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda L. paracasei 670 ile L. plantarum 134, L. plantarum 255 suşlarının bir arada kullanıldığı C kültürü ile üretilen ve hem salamurada hem de vakumda olgunlaştırılan peynirlerin önemli düzeyde GABA içerdiği tespit edilmiştir. GC-MS analizi sonucunda, toplam 75 adet uçucu bileşik tayin edilmiş olup, yardımcı kültür kullanımının bazı uçucu bileşik gruplarının çeşitliliğini ve miktarlarını artırdığı tespit edilmiştir. 
Sonuç: L. plantarum 255 ve L. plantarum 134 suşları kullanılarak üretilen GABA ile zenginleştirilmiş Beyaz peynirin hem hipertansiyonun kontrol altına alınmasına hem de bazı hastalıkların önlenmesine katkı sağlayabileceği, bu suşlar başta olmak üzere GABA üreten izolatların çoğunun biyo-fonksiyonel kültürler olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Beyaz peynir, Laktik asit bakterileri, GABA, Fonksiyonel gıda, Proteoliz, Uçucu bileşikler

Abstract:
Purpose: The aim of this study was to isolate of gamma aminobutyric acid (GABA) producing lactic acid bacteria (LABs) from traditionally produced Beyaz, Kasar and Erzincan Tulum cheeses, determination of strains capable of producing high GABA, and to produce functional cheese rich in bioactive components especially GABA, with using various combinations of these strains as adjunct culture.
Method: For this purpose, a total of 45 from Beyaz, Kasar and Erzincan Tulum cheeses produced with the traditional method, which are offered for sale in the market, were collected and used as material for the isolation of LAB. In the next stage, the four different cheeses (K, A, B, C) were produced with the selected isolates considering their technological features and their ability of GABA producing and cheeses were ripened for 120 days at two different ways, in brine and in vacuum packaging. Group I cheese was produced only with the addition of primary culture (Lactococcus lactis 672 and L. lactis subps. cremoris 586) strains and was accepted as the control (KS-KV) group. Lactiplantibacillus plantarum 255 was used together to the primary starter culture in the production of group II (AS-AV) cheese. L. plantarum 255 + Lacticaseibacillus paracasei 670 strains were used in the group III (BS-BV) and finally in the last group (CS-CV) cheese were produced strains as using L. paracasei 670 + L. plantarum 255 + L. plantarum 134 strains. During the ripening period, physicochemical, microbiological properties, proteolysis levels, GABA and free amino acid contents and volatile component profiles of cheeses were analyzed.
Findings: A total of 507 LABs were isolated and as a result of the sequence analysis L. paracasei was the most detected species with 135 strains, followed by L. plantarum (42), Enterococcus italicus (39), L. lactis (34) and E. faecium (34) strains. It was determined that only 40 (7,89%) of 507 isolates had the GAD gene, and as a result of the sequence analysis, all strains belonged to the L. plantarum species. It was determined that L. plantarum 134 and L. plantarum 255 strains produced at high concentration GABA in MRS broth (626,359 mg/L) and skimmed milk (5,403 mg/L) in respectively. As a result of microbiological analysis, it was seen that cheeses, produced with B and C culture combinations and ripened in vacuum packaging, had higher LAB counts growth on MRS agar and TAMB. There were differences between cheeses ripened in vacuum packaged and in brine in terms of chemical composition. The dry matter, fat, and protein contents were higher in vacuum packaged cheeses, and salt content was higher in cheeses ripened in brine. The soluble nitrogen fractions increased during ripening, the these parameters were higher especially in cheeses produced with C culture, followed by K, B and A samples, respectively. From the Urea-PAGE results, it was observed that the β-casein fraction showed resistance to hydrolysis in all Beyaz cheese samples, whereas the hydrolysis of αs1-casein fraction occurred at a higher level. In the chromatograms of peptide profiles, it was determined that the peptide peaks of cheeses vacuum packaged were higher. The use of adjunct cultures increased secondary proteolysis, and free amino acids were especially higher in vacuum packaged cheeses produced by C culture combinations. At the same time, it was determined that the cheeses produced by C culture, a combination of L. paracasei 670 and L. plantarum 134, L. plantarum 255 strains, and ripened both in brine and in vacuum contained significant levels of GABA. In results of GC-MS analysis, a total of 75 volatile compounds were determined, and the use of adjunct culture increased both diversity and quantities of some volatile components groups.
Results: It was concluded that Beyaz cheese enriched with GABA produced using L. plantarum 255 and L. plantarum 134 strains can contribute to both the control of hypertension and the prevention of some diseases, and that most of the GABA-producing isolates, especially these strains, can be used as bio-functional cultures.
Keywords: Beyaz cheese, Lactic acid bacteria, GABA, Functional food, Proteolysis, Volatile compounds