Ambalajlı tavuk etinin soğukta muhafazasında yüksek voltajlı darbeli elektrik alanın etkisi
Effect of high voltage pulsed electric field on packaged chicken meat during cold storage
Yazar: EMİNE AŞIK CANBAZ
Danışman: PROF. DR. ATIF CAN SEYDİM ; PROF. DR. SELÇUK ÇÖMLEKÇİ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında üstel azalan dalgaların kullanıldığı darbeli elektrik alan yönteminin (HVPEF) soğuk depolama ile kombinasyonunun bazı patojen ve bozulma etmeni mikroorganizmaların gelişimi ve tavuk göğüs eti örneklerinin kalitesi üzerine etkisi araştırılmıştır. Çalışma üç aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada Pseudomonas aeruginosa, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes, Staphylococcus auerus, Escherichia coli, Salmonella Enteritidis bakterilerinin sıvı besi yerinde buzdolabı sıcaklığında (4°C) HVPEF (467 kV/m, 700 kV/m) uygulamasından etkilenme düzeyleri tespit edilmiştir. İkinci aşamada bu mikroorganizmaların gelişmesine açık olan tavuk göğüs eti örneklerinin buzdolabı sıcaklığında (4°C) HVPEF (250 kV/m, 467 kV/m, 700 kV/m) yöntemi ile pH değeri, renk parametreleri ve mikrobiyolojik kriterlerindeki değişim belirlenmiştir. Son aşamada ise P. aeruginosa ve L. monocytogenes bakterileri tavuk göğüs eti örneklerine inoküle edilerek HVPEF (467 kV/m, 700 kV/m) altında buzdolabı sıcaklığında (4°C) sayılarındaki değişim belirlenmiştir. 

Mikroorganizmaların saf kültürlerine HVPEF'in uygulandığı ilk aşamada P. aeruginosa sayısı soğuk depolama boyunca tüm gruplarda azalmış, başlangıç sayısına göre en büyük azalma (0,69 log kob/ml) 700 kV/m HVPEF uygulanmış örneklerde gerçekleşmiştir (p<0,05). Depolama süresince C. jejuni sayısında meydana gelen azalma depolamanın ilk günlerinde 700 kV/m PEF uygulanmış gruplarda diğerlerinden farklı bulunmuşsa (p<0,05) da C. jejuni sayısındaki bu fark ilerleyen günlerde ortadan kalkmıştır. 700 kV/m HVPEF uygulamasının neden olduğu L. monocytogenes (ATCC 19115) sayısındaki artış diğer gruplardan daha fazla olmasına rağmen örnek grupları arasındaki fark önemli bulunmamıştır (p>0,05). Depolama boyunca 700 kV/m elektrik alan uygulanan gruplarda S. aureus sayısı diğer gruplara nazaran daha yavaş azalmış olsa da gruplar arasında depolama boyunca istatistiksel olarak önemli bir fark olmadığı (p>0,05) gözlenmiştir. E. coli sayısında depolama boyunca meydana gelen azalma, 6. günden itibaren 467 kV/m elektrik alan uygulanan örneklerde diğer gruplara nazaran önemli oranda düşük bulunmuştur (p<0,05). E. coli bakterilerinin 467 kV/m değerindeki HVPEF uygulamasına karşı soğuk depolama boyunca direnç gösterdiği tespit edilmiştir. HVPEF uygulamasının S. Enteritidis bakterisinin soğuk depolamadaki gelişimi üzerine ise etkili olmadığı sonucuna varılmıştır. 

HVPEF yönteminin tavuk göğüs eti örneklerini kalitesi üzerine etkisinin araştırıldığı ikinci aşamada, depolama boyunca toplam mezofilik aerobik bakteri (TMAB) sayısında meydana gelen değişim incelendiğinde, ICMSF tarafından önerilmiş olan sınır değer K grubuna göre 250 kV/m PEF uygulanmış örneklerde 2 gün, 467 ve 700 kV/m elektrik alan uygulanmış gruplarda ise 4 gün sonra aşıldığı gözlenmiştir. Tavuk göğüs eti örneklerinin buzdolabı sıcaklığında depolama süresince artan toplam koliform bakteri (TKB) sayıları K grubunda 6. günde, 250 ve 467 kV/m elektrik alan uygulanan örneklerde 8. günde, 700 kV/m elektrik alan uygulanmış örneklerde ise 10. günde bildirilen sınır değerin üstüne çıkmıştır. Başlangıç pH değerleri 5,85-6,25 aralığında tespit edilmiştir. pH değerleri soğuk depolama boyunca artmış, ancak PEF uygulamasının pH değeri üzerine önemli bir etkisi bulunmamıştır. Soğuk depolama boyunca CIE L*, b*, C* değerleri üzerine PEF uygulamasının önemli bir etkisi olmadığı gözlenmiştir. CIE a* değeri 700 kV/m PEF uygulanmış örneklerde gözlenen azalma depolamanın son günlerinde diğer gruplardan önemli seviyede farklı bulunmuştur (p<0,05). 250 kV/m HVPEF altında depolanan tavuk göğüs eti örneklerinin CIE h değeri depolama boyunca önemli seviyede artış göstermiştir (p<0,05). Depolamanın sonunda ΔE değerleri başlangıç değerlerine göre en büyük farkı K grubunda göstermiştir.

Tavuk göğüs etlerine L. monocytogenes  ve P. aeruginosa  bakterilerinin inoküle edildiği üçüncü aşamada P. aeruginosa sayısı üzerine PEF uygulaması depolama süresince önemli bir değişikliğe neden olmamıştır. L. monocytogenes bakterisinin ise 467 kV/m PEF altında sayıları depolama boyunca diğer gruplara göre önemli derecede yüksek bulunmuştur (p<0,05). 

Yapılmış olan bu çalışma ile soğutma teknolojilerine adapte edilebilecek, minimal enerji tüketimine sahip bir yöntem geliştirilmeye çalışılmış ve tavuk göğüs eti örneklerinde darbeli elektrik alan teknolojisi bozulma nedeni ve patojen mikroorganizmalara karşı uygulanmıştır. Sonraki çalışmalarda farklı elektrik alan kriterlerinin değerlendirildiği, yeni görüntüleme tekniklerinin kullanıldığı, kimyasal, fiziksel ve duyusal özellikler üzerine etkinin de ortaya konduğu çalışmalar ile desteklenmesi gerekmektedir.

Abstract:
In this thesis, effect of combination of high voltage pulsed electric field (HVPEF) with exponential decaying pulses with cold storage on the growth of spoilage and pathogen microorganisms and quality of chicken breast fillets was investigated. Study has three parts. First part including the detection of the influencing level of Pseudomonas aeruginosa, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes, Staphylococcus auerus, Escherichia coli, Salmonella Enteritidis form HVPEF (467 kV/m, 700 kV/m) application in broth during cold storage (4°C). In second part pH value, color parameters and microbial quality of chicken breast fillets were determined under HVPEF (250 kV/m, 467 kV/m, 700 kV/m) during cold storage (4°C). In last part counts of P. aeruginosa and L. monocytogenes were determined under HVPEF (467 kV/m, 700 kV/m) during cold storage (4°C) which were inoculated on chicken breast fillets 

First part of the study, effect of PEF (467 kV/m, 700 kV/m) on growth of Pseudomonas aeruginosa, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes, Staphylococcus auerus, Escherichia coli, Salmonella Enteritidis in broth at 4°C was investigated. Pseudomonas aeruginosa count was decreased in all groups and 700 kV/m HVPEF applied group showed the highest reduction (0,69 log kob/ml) (p<0,05). Difference of C. jejuni counts between groups were significant only in the first periods of storage (p<0,05). L. monocytogenes load increase significantly in 467 kV/m applied group after day 2, and in the other groups after day 6. During cold storage S. aureus load increased more slowly in 700 kV/m applied group than other groups but the difference between groups were not found significant. E. coli count decrease was found significant (p<0,05) after day 6 in 467 kV/m compare to other groups and at the end of the storage almost 0,8 log difference was observed. HVPEF was found inefficient on growth of S. Enteritidis.

In second part, HVPEF (250 kV/m, 467 kV/m, 700 kV/m) was applied on chicken breast samples during refrigerated storage (4°C). pH values were found between 5,85-6,25 and increased during cold storage but this increase was not affected by HVPEF application.  Total mesophilic aerobic bacteria (TMAB) count were found for control (C), 250 kV/m, 467 kV/m, 700 kV/m groups as 3,24, 3,37, 3,39 and 2,82 log kob/g, respectively. During storage initial counts increased and exceeded limit value at day 6 at C group. 250 kV/m HVPEF applied groups exceeded same limit 2 days later and 467 kV/m and 700 kV/m HVPEF applied groups exceeded 4 days later than C group. Initial total coliform bacteria (TCB) count was detected between 1,95-2,27 log kob/g. C group exceeded limit value after day 6, while 250 and 467 kV/m HVPEF retarded this time range by 2 days. 700 kV/m PEF exceeded same limit at the end of the storage. CIE L*, b*, C* color values of chicken breast fillets were not affected by HVPEF application during refrigerated storage. But a* value was found significantly lower (p<0,05) in 700 kV/m PEF applied samples at the end of the storage. CIE h value increased significantly (p<0,05) during cold storage. At the end of the storage the maximum difference of ΔE values with respect to the initial values was detected for C group.

In third part of the study L. monocytogenes and P. aeruginosa were inoculated on chicken breast fillets and HVPEF (467 kV/m, 700 kV/m) effect on growth of these pathogens were investigated during cold storage. PEF was found inefficient for P. aeruginosa inhibition. On the other hand cold storage under 467 kV/m HVPEF application supported significantly L. monocytogenes  growth (p<0,05). 

In this study, pulsed electric field which has the advantage of minimum energy consumption was applied against spoilage and pathogen microorganisms on chicken breast meat in combination with cold storage. In further studies evaluation of both physical, chemical, sensorial parameters and electrical field factors is recommended. Also new imaging techniques should be employed.