Laktik asit bakterilerinden elde edilen postbiyotiklerin antifungal etkinliğinin incelenmesi
Investigation of the antifungal effectiveness of postbiotics obtained from lactic acid bacteria
Yazar: ZEYNEP AKİNAN ERDEM
Danışman: PROF. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Gıda mikrobiyolojisi = Food microbiology

Özet:
Laktik asit bakterileri fermantasyon sırasında postbiyotik adı verilen birçok metabolik yan ürün üretirler. Literatürde postbiyotiklerin antifungal etkileri üzerine yapılan çalışma sayısı sınırlıdır. Bu nedenle, gerçekleştirilen çalışmada üç farklı laktik asit bakterisinin (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus plantarum) postbiyotiklerinin antimikrobiyal etkisi araştırılmış ve bu postbiyotiklerin keklerde raf ömrünü uzatmada etkili olup olmadığı incelenmiştir. Tez kapsamında küflenmiş kekten küf izolasyonu ve identifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Elde edilen izolat %99,43 benzerlik oranı ile Penicillium brevicompactum ZAEDND23 olarak tanımlanmıştır. Postbiyotiklerin karakterizasyonu için yüksek performanslı sıvı kromatografisi ile organik asit tayini yapılmış ve laktik asit, tartarik asit ve propiyonik asit varlığı tespit edilmiştir. Antibakteriyel etki bulgularına göre Salmonella Typhimurium, Staphylococcus aureus ve Pseudomonas aeruginosa bakterilerine karşı en yüksek etkinliği Lb. acidophilus ve Lb. rhamnosus'tan elde edilen postbiyotikler göstermiştir. Üç bakteriden elde edilen postbiyotiğin Penicillium spp.'ye karşı etkili olduğu ancak Aspergillus niger'e karşı herhangi bir inhibitör etki göstermediği bulunmuştur. En etkili antifungal etki P. brevicompactum ZAEDND23'e karşı %48,07 ± 5,65 inhibisyon ile Lb. plantarum postbiyotiğinde olduğu anlaşılmış ve ürün denemesinde bu postbiyotik kullanılmıştır. Seçilen postbiyotik üzerinden kek ürünlerinde doğru konsantrasyonu belirlemek için ön denemeler kapsamında kek hamuruna %0,25, %0,5 ve %1 oranında postbiyotik ilavesi yapılmıştır. Konsantrasyonlar arasında %1 ilaveli kekler tekstürel ve renk olarak uygun bulunmazken %0,25 ve %0,5 postbiyotik ilaveli keklerde tekstürel olarak kimyasal koruyuculu ve koruyucusuza göre bir farklılık gözlenmemiştir. Ancak hızlandırılmış raf ömründe takip edilen keklerden %0,25 postbiyotik ilaveli kekler 12 gün sonunda küflenmiş %0,5 ve %1 postbiyotik ilaveli kekler küflenme göstermemiştir. Bu nedenle karşılaştırmalı hızlandırılmış raf ömrü çalışmalarına %0,5 postbiyotik konsantrasyonu ile devam edilmiştir. Hızlandırılmış raf ömründe koruyucusuz, kimyasal koruyuculu ve %0,5 postbiyotik içeren kekler için depolama süresince fizikokimyasal ve mikrobiyolojik testler yapılarak sonuçlar elde edilmiştir. Genel olarak üretilen kekler arasında incelenen özellikler bakımından istatiksel olarak anlamlı bir fark belirlenmezken duyusal değerlendirmede postbiyotik ve kimyasal koruyucu içeren kekler koruyucusuzdan daha yüksek puan almıştır. Hızlandırılmış raf ömrü testinde 60 gün boyunca postbiyotiğin keklerde raf ömrünü uzatıp uzatmadığı incelenmiştir. Değerlendirmede 37°C ve %75 bağıl nemde depolanan koruyucusuz kekler 60. günde küflenmiş ancak postbiyotikli ve kimyasal koruyuculu keklerde depolama boyunca küflenme görülmemiştir. 28°C'de her çeşitten dört adet takip edilen keklerde 15 gün sonunda koruyucusuz keklerin dört tanesi de küflenirken postbiyotikli keklerin sadece bir tanesi küflenmiş, kimyasal koruyucu keklerin hiçbiri küflenmemiştir. Ayrıca 28°C'de takip edilen üç postbiyotikli kekte 30. güne kadar küf gelişimi gözlenmemiştir. Çalışmalar sonucunda postbiyotikli kek örneklerinin duyusal özellikleri açısından kabul edilebilir olması, koruyucusuz ve kimyasal koruyuculu çeşitlerle kalite özellikleri açısından aralarında önemli bir fark tespit edilmemesi ve mikrobiyolojik açıdan koruyucu özellik göstermesi endüstride doğal koruyucu alternatifi olarak kullanılması açısından umut vadetmektedir.

Abstract:
Lactic acid bacteria produce many metabolic byproducts called postbiotics during fermentation. The number of studies on the antifungal effects of postbiotics is limited in the literature. Therefore, in this study, the antimicrobial effect of postbiotics of three different lactic acid bacteria (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus plantarum) was investigated and whether these postbiotics were effective in extending the shelf-life of cakes was examined. Within the scope of the thesis, mold isolation and identification were carried out from moldy cake. The obtained isolate was identified as Penicillium brevicompactum ZAEDND23 with a similarity rate of 99.43%. For the characterization of postbiotics, organic acid was determined by high-performance liquid chromatography and the presence of lactic acid, tartaric acid and propionic acid was detected. According to the antibacterial effect findings, postbiotics obtained from Lb. acidophilus and Lb. rhamnosus showed the highest effectiveness against Salmonella Typhimurium, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. It was found that the postbiotic obtained from three bacteria was effective against Penicillium spp., but did not show any inhibitory effect against Aspergillus niger. The most effective antifungal effect was found to be in Lb. plantarum postbiotic with 48.07 ± 5.65% inhibition against P. brevicompactum ZAEDND23, and this postbiotic was used in the product trial. In order to determine the correct concentration in cake based on the selected postbiotic, 0.25%, 0.5% and 1% postbiotics were added to the cake dough within the scope of preliminary trials. While cakes with 1% addition were not found to be suitable in terms of texture and color among the concentrations, no difference was observed in texturally in cakes with 0.25% and 0.5% postbiotic addition compared to those with and without chemical preservatives. However, among the cakes monitored in the accelerated shelf-life, cakes with 0.25% postbiotic addition showed mold after 12 days, and cakes with 0.5% and 1% postbiotic addition did not show mold. For this reason, comparative accelerated shelf-life studies were continued with 0.5% postbiotic concentration. Results were obtained by performing physicochemical and microbiological tests during storage for cakes without preservatives, with chemical preservatives and with 0.5% postbiotic in the accelerated shelf-life. In general, no statistically significant difference was determined between the cakes produced in terms of the examined properties, while in sensory evaluation, cakes containing postbiotics and chemical preservatives received higher scores than those without preservatives. It was examined whether postbiotics extended the shelf-life of cakes for 60 days in accelerated shelf-life. In the evaluation, preservative-free cakes stored at 37°C and 75% relative humidity grew moldy on the 60th day, but no mold growth was observed in postbiotic and chemical preservative cakes throughout storage. In four cakes of each type monitored at 28°C, at the end of 15 days, all four of the cakes without preservatives were molded, while only one of the cakes with postbiotics was molded, and none of the cakes with chemical preservatives were molded. In addition, no mold growth was observed in three postbiotic cakes monitored at 28°C until the 30th day. As a result of the studies, the fact that cakes with postbiotic are acceptable in terms of sensory properties, no significant difference was detected in terms of quality characteristics compared to preservative-free and chemical preservative cakes and their microbiological protective properties are promising for industry.