Pseudomonas putida bakteriyofajının püskürterek kurutulmasının optimizasyonu ve elde edilen bakteriyofaj tozunun sütte antimikrobiyal amaçlı kullanımı
Optimization of spray drying of pseudomonas putida bacteriophage and use of the obtained bacteriophage powder for antimicrobial purposes in milk
Yazar: MERVE AL
Danışman: PROF. DR. AHMET KÜÇÜKÇETİN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, püskürtmeli kurutucu kullanılarak Pseudomonas phage gh-1 
(ATCC 12633-B1) bakteriyofajının farklı taşıyıcı materyallerle kurutulması optimize 
edilmiş ve elde edilen bakteriyofaj tozunun model gıda olarak seçilen sütte psikrotrof bir 
bakteri olan Pseudomonas putida ATCC 12633'ün gelişmesini önlemede etkinliği 
araştırılmıştır. Bakteriyofaj tozunun elde edilmesinde 3 bağımsız değişken (taşıyıcı 
materyaldeki maltodekstrin oranı, taşıyıcı materyaldeki peyniraltı suyu protein izolatı 
oranı ve kurutma çıkış sıcaklığı) kullanılarak bakteriyofaj titresinde en az kayıp olacak 
ve en yüksek çözünürlük değerleri elde edilecek şekilde püskürtmeli kurutucu ile 
gerçekleştirilen kurutma işlemi optimize edilmiştir. Optimum değerler, maltodesktrin ve 
peyniraltı suyu protein izolatı için sırasıyla %8.49 ve %5.66; çıkış sıcaklığı için 47.1°C 
olarak 
belirlenmiştir. Optimum değerlerde üretilen bakteriyofaj tozları ve 
bakteriyofajların sıvı formları 6 ay süre ile 4°C'de depolanmıştır. Bakteriyofaj tozu 
örneklerinde çözünme, faj titresi, partikül boyutu, kurumadde, su aktivitesi, yığın 
yoğunluğu, renk, camsı geçiş sıcaklığı ve görüntüleme analizleri yapılmıştır. Ayrıca 
depolamanın 1., 3. ve 6. aylarında sütte bakteriyofaj uygulamaları gerçekleştirilmiştir. 
Depolamanın 1. gününde sıvı bakteriyofaj stok çözeltisinin sahip olduğu bakteriyofaj 
titresi 13 log POB/ml olarak saptanırken, optimum noktada üretilen bakteriyofaj toz 
örneğinin sahip olduğu faj titresi depolamanın 1. gününde 11 log POB/g olarak tespit 
edilmiştir. Depolamanın 3. ayında sıvı formda depolanan bakteriyofaj örneklerinin 
canlılık ve aktivitesini kaybettiği tespit edilirken, toz örneklerinin depolamanın 6. ayına 
kadar bakteriyofaj canlılığını ve aktivitesini koruduğu saptanmıştır. Pseudomonas putida 
bakterisi ile Pseudomonas putida gh-1 bakteriyofajını farklı konsantrasyonlarda (106 ve 
108 POB/ml) ve formlarda (sıvı ve toz) içeren süt örneklerinde 72 saatlik depolama 
süresince proteolitik aktivite, viskozite ve pH değerlerinin değişmediği, bakteri 
sayılarının azaldığı ve faj titrelerinin ise arttığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak 
Pseudomonas putida gh-1 bakteriyofajının püskürtülerek kurutulmasıyla elde edilen 
bakteriyofaj tozlarının aktivitesini 6 aylık depolama süresince koruduğu ve Pseudomonas 
putida kaynaklı sütün fizikokimyasal özelliklerinde meydana gelebilecek olumsuzlukları 
engellemek amacıyla kullanılabileceği değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this study, the drying of Pseudomonas phage gh-1 (ATCC 12633-B1) 
bacteriophage with different carrier materials using a spray dryer was optimized, and the 
effectiveness of the obtained bacteriophage powder in preventing the growth of 
Pseudomonas putida ATCC 12633, a psychrotrophic bacterium, in milk selected as a 
model food was investigated. In obtaining bacteriophage powder, three independent 
variables (maltodextrin ratio in the carrier material, whey protein isolate ratio in the 
carrier material, and drying outlet temperature) were used, and the drying process carried 
out with a spray dryer was optimized to ensure the least loss in bacteriophage titer and 
the highest solubility values. Optimum bacteriophage powder production was achieved 
by using a solution containing 8.49% maltodextrin and 5.66% whey protein isolate as 
carrier material and setting the drying exit temperature to 47.1°C. Both bacteriophage 
powders and liquid forms of bacteriophages were stored at 4°C for 6 months. Dissolution, 
phage titer, particle size, dry matter, water activity, bulk density, color, glass transition 
temperature, and imaging analyses were performed on bacteriophage powder samples. 
Additionally, bacteriophage applications were carried out on milk in the 1st, 3rd, and 6th 
months of storage. On the first day of storage, the phage titer of the liquid bacteriophage 
stock solution was found to be 13 log POB/ml. On the other hand, the phage titer of the 
bacteriophage powder sample produced at the optimal point was found to be 11 log 
POB/g. While it was determined that bacteriophage samples stored in liquid form lost 
their viability and activity in the 3rd month of storage, it was determined that powder 
samples maintained bacteriophage viability and activity until the 6th month of storage. In 
milk samples containing Pseudomonas putida bacteria and Pseudomonas putida gh-1 
bacteriophage in different concentrations (106 and 108 POB/ml) and forms (liquid and 
powder), proteolytic activity, viscosity, and pH values did not change during 72 hours of 
storage; bacterial numbers decreased and phage titers increased. As a result, it was 
evaluated that the bacteriophage powders obtained by spray-drying the Pseudomonas 
putida gh-1 bacteriophage maintained their activity during 6 months of storage and could 
be used to prevent the negative effects that may occur in the physicochemical properties 
of milk caused by Pseudomonas putida.