Şalgam suyunda bulunan mayaların izolasyonu, moleküler tanısı ve starter kültür olarak kullanım olanaklarının araştırılması
Identification and technological characterization of endogenous yeast isolated from fermented black carrot juice, shalgam
Yazar: HALİL İBRAHİM KAHVE
Danışman: PROF. DR. MEHMET AKBULUT
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Markörler = Markers ; Maya = Maya ; Mikrobiyal fermentasyon = Microbial fermentation ; Teknolojik özellikler = Technological properties ; Şalgam suyu = Turnip juice

Özet:
Şalgam suyu, laktik asit bakterileri ve mayalar ile elde edilen fermente bir içecektir ve kalitesi sahip olduğu floraya bağlıdır. Bu nedenle, nihai ürünlerin kalitelerini ve güvenlik kontrollerini iyileştirmek için florada bulunan endojen mayaların tanımlanması ve karakterizasyonu oldukça önemlidir. Bu çalışmada, şalgam suyunun fermantasyonu boyunca florada bulunan endojen mayaların moleküler yöntemler kullanılarak tanımlanması ve tanımlanan mayaların olası starter kültür kombinasyonlarında kullanılabilmesi için teknolojik özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. 
Bu bağlamda, fermantasyonun 0, 7, 14 ve 21. günlerinde şalgam sularından 172 maya suşu izole edilmiştir. İzole edilen mayaların parmak izleri, retrotranspozon temelli bir markör yöntemi olan iPBS-PCR yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. iPBS parmak izlerine göre farklı gruplara ait olan ITS bölgelerinin dizilenmesi sonucunda, 172 maya izolatının 81 tanesi Pichia kudriavzevii, 53 tanesi P. fermentans, 20 tanesi Saccharomyces cerevisiae, 16 tanesi Candida oleophila,  1 tanesi Kazachstania bulderi ve son olarak 1 tanesi Geotrichum candidum olarak belirlenmiştir. 
Çalışma sonuçları, bilinenin aksine şalgam suyu fermantasyonunda Saccharomyces cerevisiae'nın değil Pichia spp. türlerinin baskın olduğunu ortaya koymuştur. Bununla birlikte, şalgam suyu fermantasyonunda ilk kez P. fermentans, Candida oleophila, Kazachstania bulderi ve Geotrichum candidum mayalarının varlığı ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca çalışma sonuçlarına göre, fermantasyon süresi boyunca Pichia kudriavzevii'nin prevelansı artarken, diğer maya türlerinin düştüğü tespit edilmiştir. 
Mayaların ön teknolojik özelliklerini belirlemek için farklı pH, sıcaklık, NaCl, şeker konsantrasyonu ve laktik asit seviyelerinde gelişimleri incelenmiş ve Temel Bileşen Analizi (TBA) ile teknolojik olarak üstün görünen 31 suş belirlenmiştir. İlginç bir şekilde, ön teknolojik özellikler bakımından en üstün 31 suşun tamamının Pichia kudriavzevii olduğu belirlenmiştir. Bunların arasından 17 tanesinin güçlü fermantasyon kapasitelerinin ve hızlarının olduğu saptanmış ve bu suşların enzim aktiviteleri belirlenmiştir. Sonuçlara göre suşların, şalgam suyunda aroma oluşumu için çok önemli rollere sahip olan, farklı seviyelerde esteraz, esteraz lipaz ve lösin arilamidaz dahil olmak üzere çeşitli enzim aktivitelerine sahip olduğu ortaya konmuştur. Daha sonra bu suşlar yine TBA'ne tabi tutulmuş ve Pichia kudriavzevii 3-3S9, 3-3S2 ve 3-3Y1 suşlarının teknolojik yönden en üstün suşlar olduğu belirlenmiştir.
Araştırma sonuçlarına göre, şalgam suyunda olası starter kültür veya ek kültür kombinasyonlarının hazırlanmasında laktik asit bakterileri ile birlikte mayalarında kullanılmasının kaçınılmaz olduğu ortaya konmuştur. Bu kombinasyonlarda özellikle Pichia kudriavzevii suşlarının kullanılmasının umut verici sonuçlar ortaya koyacağı düşünülmektedir. Bununla birlikte, mayalar kullanılarak hazırlanan starter/ek kültür kombinasyonları ile üretilecek şalgam sularının teknolojik uygulamaları ve nihai ürün iyileştirme süreçleri için bu alanda daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulmaktadır.

Abstract:
Shalgam is a fermented food product obtained by lactic acid bacteria and yeast. Its quality depends mostly on the unique endogen microflora. Therefore, the identification and characterization of endogenous microorganisms are very important to improve the quality and safety controls of the final product. Within the scope of this study, it was aimed to identify endogenous yeasts in the flora during the fermentation of shalgam by using molecular methods and to determine the technological properties to be used in the possible starter culture combinations.
A total of 172 yeast strains were isolated from shalgam samples on days 0th, 7th, 14th, and 21st days of fermentation. DNA fingerprints were obtained using the iPBS-PCR method, which is a retrotransposon-based marker method. ITS regions of each group were sequenced obtained by iPBS-PCR. Accordingly, 81 were identified as Pichia kudriavzevii, 53 as P. fermentans, 20 as Saccharomyces cerevisiae, 16 as Candida oleophila, 1 as Kazachstania bulderi, and 1 as Geotrichum candidum.
The identification results revealed that Pichia spp. were the dominant species. The presence of P. fermentans, Candida oleophila, Kazachstania bulderi, and Geotrichum candidum was reported to be identified with this study for the first time in shalgam. In addition, P. kudriavzevii became most likely isolated species with increasing fermentation period.
In order to determine the preliminary technological properties of yeasts, their development at different pH, temperature, NaCl, sugar concentration, and lactic acid levels were examined. Thirty-one strains that were technologically superior were determined by Principal Component Analysis (TBA). It was determined that all 31 strains were Pichia kudriavzevii that were superior in terms of preliminary technological properties. It was revealed that the strains have various enzyme activities, including different levels of esterase, esterase lipase, and leucine arylamidase, which have very important roles for flavor formation in shalgam. Afterward, these strains were subjected to TBA again and it was determined that Pichia kudriavzevii 3-3S9, 3-3S2 and 3-3Y1 strains were most likely to be candidate strains for starter culture combinations.
It is significant to use yeast in starter culture combinations along with lactic acid bacteria. P. kudriavzevii strains are thought to yield promising results for shalgam production, however, more studies are required in technological applications and final product improvement processes of shalgam to be produced with starter/additional culture combinations.