Siyah nohut mayası ile fermente edilen hamurlarda ekzopolisakkarit üretiminin incelenmesi
Investigation of exopolysaccharide production in doughs fermented with black chickpea yeast
Yazar: ANIL ALPER
Danışman: DOÇ. DR. AYLİN ALTAN METE
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Ekzopolisakkarit = Exopolysaccharide ; Mayalar = Yeasts ; Metagenomik = Metagenomics ; Nohut = Chickpea

Özet:
Son yıllarda, çeşitli endüstriyel uygulamalar için doğal polimerlere olan talebin artması, mikroorganizmaların ekzopolisakkarit (EPS) üretimine olan ilginin artmasına neden olmuştur. Ekzopolisakkaritler, tıpkı hidrokolloidler gibi hem glutenli hem de glutensiz ürünlerin geliştirilmesinde, özellikle de glutensiz ürünlerin üretimi ile ilgili zorlukların ortadan kaldırılmasında büyük önem taşımaktadır. Nohut mayası, ekmeğe kendi aromasını veren, lezzetini arttıran ve sahip olduğu mikrofloradan dolayı unlu mamullerde bayatlamayı geciktirici geleneksel bir maya çeşididir. Nohut mayasının üretiminde; ülkemizde bölgesel olarak bilinen fakat içerdiği besin değerleri nedeniyle gıdalarda yaygın olarak kullanılma potansiyeline sahip bir ürün olan siyah nohut kullanılmıştır. Bu amaçla çalışmada öncelikle nohut mayasının hazırlanmasında kullanılan nohutların partikül boyutu, nohut-su oranı, kullanılan su kaynağı ve su sıcaklığı, fermantasyon sıcaklığı ve süresi parametrelerinin siyah nohut mayasının fiziksel özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Siyah nohut mayası, 37°C'de 18 saat fermente edilmiş ve hamurların hazırlanmasında kullanılmıştır. Hamurların üretimi için tepki yüzey yöntemi ile merkezi kompozit tasarımı kullanılarak üç değişken ve beş düzeyde deney tasarımı oluşturulmuştur.  Fermantasyon sıcaklığı (25°C, 35°C), sakkaroz miktarı (%5, %15) ve hamur verimi (200, 300) parametreleri bağımsız değişkenler olarak, pH, toplam titrasyon asitliği (TTA) ve EPS miktarları yanıt olarak seçilmiştir. Hamurların fermantasyon süresi sabit tutulmuştur. Deney tasarımında verilen değerler kullanılarak hamur üretimleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek EPS verimine sahip hamurda ve kullanılan nohut mayasında laktik asit bakteri sayısı belirlenmiştir. Ayrıca, siyah nohut mayasının mikrobiyotasını ve hamurda üretilen EPS'nin hangi mikrobiyal çeşitlilikten kaynaklandığını belirlemek için metagenomik analizler uygulanmıştır. Üretilen EPS, Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektrofotometresi kullanılarak karakterize edilmiştir. Çalışmada, pH, TTA ve EPS miktarı yanıtlarının tümü için önerilen modeller anlamlı bulunmuştur (p<0.05). Fermantasyon sıcaklığı ve hamur verimi (HV)'nin EPS miktarını önemli derecede etkilediği (p<0.05), buna karşın sakkaroz miktarının EPS miktarı üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı (p>0.05) görülmüştür. En yüksek EPS verimine sahip hamurun fermantasyon sıcaklığının 25°C, sakkaroz miktarının %15 ve HV'nin 200 olduğu belirlenmiştir. Üretilen hamurun pH değeri 4.93, TTA değeri %1.73 (laktik asit) ve EPS miktarı % 2.64 bulunmuştur. Yapılan metagenomik analizlerde, siyah nohut mayasında ve hamurda mikrobiyal çeşitliliğin oldukça fazla ve maya yoğunlukta olduğu görülmüştür. Yapılan ITS analizlerinde, nohut mayasında baskın cinsler Kluyveromyces ve Saccharomyces, hamurda ise Aspergillus olarak tanımlanmıştır. Yapılan 16S rRNA analizlerinde, hamurda tanımlanan baskın türler arasında LAB cinsine ait Lactobacillus (L.) delbrueckii türünün nohut mayasında tanımlanan baskın türler arasında olmadığı, fermantasyon sonucu miktarının arttığı belirlenmiştir. FTIR sonucu ise dondurularak kurutulmuş ürünün polisakkarit olduğunu doğrulamıştır.

Abstract:
In recent years, the increasing demand for natural polymers for various industrial applications has led to an increased interest in the production of exopolysaccharide (EPS) by microorganisms. Exopolysaccharides, like hydrocolloids, are of great importance in the development of both gluten-containing and gluten-free products, especially in eliminating the difficulties associated with the production of gluten-free products. Chickpea yeast is a traditional type of yeast that gives bread its own aroma, enhances its flavor and delays staling in bakery products due to its microflora. In the production of chickpea yeast; black chickpea, which is a regionally known product in our country but can potentially be used in a wide variety of foods due to its nutritional values, was used. For this purpose, the effects of particle size, chickpea-water ratio, water source and water temperature, fermentation temperature and time parameters on the physical properties of chickpea yeast were investigated. Black chickpea yeast was fermented at 37°C for 18 hours and used in the preparation of doughs. Three variables and five levels of experimental design were created by using the reaction surface method and the central composite design for the production of doughs. Fermentation temperature (25°C, 35°C), sucrose amount (5%, 15%) and dough yield (200, 300) parameters were chosen as independent variables, pH, total titration acidity (TTA) and EPS content were selected as response. The fermentation time of the doughs was kept constant. Dough samples were produced according to the experimental design and the dough with the highest EPS yield was determined. The number of lactic acid bacteria was determined in dough with the highest EPS yield and in the chickpea yeast. In addition, metagenomic analyzes were applied to determine the microbiota of black chickpea yeast and from which microbial diversity the EPS produced in the dough originated. The produced EPS was characterized using Fourier transform infrared (FTIR) spectrophotometer. The models found for all responses, pH, TTA and EPS content were significant (p<0.05). Fermentation temperature and dough yield (HV) significantly affected EPS content (p<0.05), but sucrose content had no significant effect on EPS content (p>0.05). The dough with the highest yield of EPS was obtained at fermentation temperature of 25°C, 15% sucrose content and 200 HV. The pH value of the dough produced was 4.93, the TTA value was 1.73% (lactic acid) and the EPS amount was 2.64%. In the metagenomic analysis, microbial diversity was found to be quite high in black chickpea yeast and dough, and this was mostly yeast. In the ITS analysis, the dominant genera were Kluyveromyces and Saccharomyces in chickpea yeast and Aspergillus in dough. In the 16S rRNA analysis, the dominant species identified in the dough was Lactobacillus (L.) delbrueckii belonging to the LAB genus. It was not among the dominant species identified in chickpea yeast and its amount increased as a result of fermentation. The FTIR results confirmed that the freeze-dried product was a polysaccharide.