Farklı kültür kombinasyonları kullanımının fermente sütlerin biyoaktif peptid ve gama aminobütirik asit içeriği ile kalite özellikleri üzerine etkisi
The effect of using of different culture combinations on the bioactive peptide, gamma aminobutyric acid content and quality characteristics of fermented milks
Yazar: SÜMEYRA IŞIK
Danışman: PROF. DR. ELİF DAĞDEMİR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Fermente gıdalar = Fermented foods ; Gama aminobütirik asit = Gamma aminobutyric acid ; Peptidler = Peptides ; Radyoaktif madde = Radioactive matter ; Süt = Milk

Özet:
Amaç: Bu çalışmada ev yapımı yoğurt ve kefir danelerinden izole edilen laktik asit bakterilerinin (LAB) gama aminobütirik asit (GABA) üretme yeteneklerinin belirlenmesi ve farklı starter kültür kombinasyonları kullanılarak biyoaktif peptitler ve GABA açısından doğal olarak zenginleştirilmiş yoğurt benzeri fermente bir süt ürününün üretilmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Öncelikle yoğurt ve kefir danelerinden izole edilerek tanısı yapılmış toplam 422 adet LAB suşunun glutamat dekarboksilaz (GAD) aktivitesi PCR yöntemiyle kalitatif olarak belirlenmiştir. Ardından GABA üreticisi olarak belirlenen Lactobacillus plantarum 156, L. casei ATCC 334, L. helveticus DPC 4571 ve Streptococcus thermophilus 20S4 suşları beş farklı kombinasyon halinde (A, B, C, D ve E) yoğurt benzeri fermente sütlerin üretiminde kullanılmıştır. Depolama periyodu boyunca fermente sütlerin bazı fizikokimyasal, mikrobiyolojik, duyusal özelliklerinin yanı sıra; GABA ve serbest amino asit miktarı, uçucu bileşenler ile peptid profili, oluşan peptitlerin ACE–inhibitör, antioksidan ve antimikrobiyal aktiviteleri incelenmiştir. 
Bulgular: GABA üretme yeteneği açısından taranan toplam 422 adet izolatın hiçbirinde GAD aktivitesinin olmadığı belirlenmiştir. Farklı kültür kombinasyonları kullanımının yoğurt benzeri fermente sütlerin kimyasal kompozisyonu üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı, bununla birlikte asitlik ve pH değerlerini etkilediği tespit edilmiştir. MRS agarda gelişen mezofilik ve termofilik LAB sayıları açısından örnekler arasında farklılıkların bulunduğu, M17 agarda gelişen LAB sayısının tüm örneklerde benzer olduğu belirlenmiştir. Peptid profiline ait kromatogramlar incelendiğinde hem pik yükseklikleri hem de çeşitliliği açısından önemli farklılıkların bulunduğu, özellikle B (S. thermophilus 20S4+L. plantarum 156+L. helveticus DPC 4571), D (S. thermophilus 20S4+L. plantarum 156+ L. casei ATCC 334+L. helveticus DPC 4571) ve E (S. thermophilus 20S4+L. casei ATCC 334+L. helveticus DPC 4571) kültür kombinasyonları ile üretilen örneklerde pik sayısı ve yüksekliklerinin diğer örneklere oranla daha fazla olduğu belirlenmiştir. Peptid ekstraktlarının yüksek ACE inhibitör aktivitesi gösterdiği, L. casei ATCC 334 ile L. helveticus DPC4571 suşlarının birlikte kullanıldığı örneklerde (D ve E) ACE inhibitör aktivitesinin önemli derecede yükseldiği tespit edilmiştir. Fermente sütlerden ekstrakte edilen peptitlerin antioksidan aktivitelerinin ise genel olarak benzer olduğu görülmüştür. Peptid ekstraktlarının S. aureus ATCC 29213, L. monocytogenes ATCC 7644, S. typhimurium RSHMB 95091 ve E. coli O157:H7'e karşı belirli ölçüde antimikrobiyal aktivite sergilediği, bununla birlikte B. cereus BC 6230'a karşı inhibitör aktivite göstermediği belirlenmiştir. His, Arg, Ala ve Pro tüm fermente süt örneklerinde hakim amino asitler olarak tespit edilmiştir. GABA konsantrasyonu açısından fermente süt örnekleri arasında istatistiksel olarak önemli farklılıklar bulunmuş ve proteolitik aktivite sonucu GABA konsantrasyonunun arttığı gözlenmiştir. GC-MS analizi sonucunda fermente süt örneklerinde 13'ü keton, 10'u alkol, 7'si karboksilik asit, 6'sı ester, 4'ü aldehit, 4'ü terpen ve 10'u diğer bileşikler olmak üzere toplam 54 adet uçucu bileşik tespit edilmiştir. Kültür kombinasyonlarının duyusal parametreleri genel olarak etkilemediği ve farklı LAB suşlarının yoğurt benzeri fermente süt ürünlerinde kullanımının tüketici beğenilirliği üzerinde olumsuz bir etkisinin olmadığı gözlenmiştir. 
Sonuç: Farklı starter kültürlerin kullanımıyla GABA ve biyoaktif peptitler açısından zengin, sağlığa olumlu katkıları olabilecek fonksiyonel bir fermente süt ürünü üretilebileceği kanaatine varılmıştır.

Abstract:
Purpose: In this study, it was aimed to determine the gamma amino butyric acid (GABA) production abilities of lactic acid bacteria (LAB) isolated from homemade yogurt and kefir grains, and to produce a fermented milk product like yogurt naturally enriched in bioactive peptides and GABA by using different starter culture combinations.
Method: Glutamat decarboxylase (GAD) activity of a total of 422 LAB strains isolated from yogurt and kefir grains were determined qualitatively by PCR method. L. plantarum 156, identified as GABA producer, L. casei ATCC 334, L. helveticus DPC 4571 and S. thermophilus 20S4 strains were used in the production of yogurt-like fermented milk (A, B, C, D and E) in five different combinations. During the storage period, some physicochemical, microbiological and sensory properties of fermented milks, as well as the amounts of GABA and free amino acids, volatile component and peptide profiles, ACE-inhibitory, antioxidant and antimicrobial activities of the formed peptides were investigated. 
Findings: It was determined that none of the 422 isolates screened for GABA production ability had GAD activity. It was determined that the use of different culture combinations did not have a significant effect on the chemical composition of yoghurt-like fermented milks, but affected acidity and pH values. There were differences between samples in terms of LAB counts mesophilic and thermophilic growth on MRS agar, and the counts of LAB growth on M17 agar was similar in all samples. When the chromatograms of the peptide profile were examined, it was seen that there were significant differences in terms of both peak heights and diversity.  Especially samples produced by culture combinations B (S. thermophilus 20S4+L. plantarum 156+L. helveticus DPC 4571), D (S. thermophilus 20S4+L. plantarum 156+ L. casei ATCC 334+L. helveticus DPC 4571) and E (S. thermophilus 20S4+ L. casei ATCC 334+L. helveticus DPC 4571) had higher peak numbers and heights than the others. It was determined that peptide extracts showed high ACE inhibitory activity, and ACE inhibitory activity was significantly increased in samples (D and E) in which coexisted L. casei ATCC 334 and L. helveticus DPC 4571 strains. It was determined that the antioxidant activities of the peptides extracted from fermented milk were generally similar. Peptide extracts exhibited some antimicrobial activity against S. aureus ATCC 29213, L. monocytogenes ATCC 7644, S. typhimurium RSHMB 95091 and E. coli O157:H7, however inhibitory activity against B. cereus BC 6230 did not show. His, Arg, Ala and Pro were determined as the predominant amino acids in fermented milk samples. The significant differences were statistically found among fermented milk samples in terms of GABA concentration and it was observed that GABA concentration increased as a result of proteolytic activity. In the result of GC-MS analysis, a total of 54 volatile compounds in fermeted milks, consist of ketones (13), alcohol (10), carboxylic acids (7), esters (6), aldehydes (4), terpenes (4), and other compounds (10), were detected. It was observed that the culture combinations generally did not affect the sensory parameters and the use of different LAB strains in fermented milks did not have any negative effect on consumer desirability.
Results: According to the findings obtained in this study, it was concluded that a functional fermented milk product rich in GABA and bioactive peptides with positive contributions to health can be produced by using different starter cultures.