Determination of some functional properties and bioprotective potential of metabolites of native lactic acid bacteria isolates
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, SÜT TEKNOLOJİSİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: AREEBA TARIQ
Danışman: Şebnem Budak
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Postbiyotikler, bakterilerin büyümeleri sırasında ürettikleri metabolitlerdir. Bunlar hücresiz süpernatanlar (CFU) olarak elde edilir ve faydalı proteinleri, peptitleri, organik asitleri, SCFA'ları, bakteriyosinleri ve/veya diğer hayati bileşenleri içerir. Bu postbiyotik metabolitlerin, gıda ürünlerine eklendiğinde temel anti-biyofilm, antimikrobiyal, antioksidan, anti-diyabetik, anti-inflamatuar ve biyokoruyucu aktiviteleri gerçekleştirdiği kabul edilir. Postbiyotikler genellikle sağlıklı ve faydalı laktik asit bakterilerinden elde edilir. Canlı bakterilerin doğrudan kullanımıyla bağlantılı birçok zorluk vardır. Gıda endüstrisi açısından, kontrolsüz fermantasyonda doğrudan bakterilerin kullanılması asitlikte artışa neden olabilir ve ayrıca UHT gibi yüksek sıcaklıkta işlem yararlı bakterileri öldürebileceğinden ısıl işlemi değiştirebilir. Bu tez çalışmasında 10 adet yerli Laktik Asit Bakterisinden (LAB) postbiyotikler elde edilerek fonksiyonel ve antimikrobiyal özellikleri analiz edilmiştir. Bu türler Lactobacillus (Lb. plantarum, Lb. paraplantarum, Lb. coryniformis, Lb. brevis, Lb. helveticus ve Lb. bulgaricus), Enterococcus (E. faecium ve E. faecalis), Lactococcus (Lc. lactis) ve Streptococcus (St. thermophilus) cinslerindendir. Amaç, maksimum miktarda bakteri metaboliti elde etmekti ve bakteriler durağan fazda yüksek sayıda metabolit üretilmektedir. Her bir bakterinin durağan fazı, log döngüleri gözlemlenerek belirlendi. Her bakteri için log döngüsü, her 2 saatte bir optik yoğunluklar (OD) kontrol edilerek belirlendi. Durağan faz tüm LAB türleri için not edildi. Postbiyotik elde etmek için, Lactobacillus türleri 37 ºC'de MRS besiyerinde anaerobik olarak geliştirildi. Streptococcus, Lactococcus ve Enterococcus LAB türleri, durağan fazlarına ulaşana kadar 30 ºC'de M17 besiyerinde aerobik olarak geliştirildi. Postbiyotikleri ayırmak için bakteri kültürleri, peleti hücresiz süpernatan veya postbiyotiklerden ayırmak için 15 dakika boyunca 8000 rpm'de santrifüj edildi. iv Postbiyotikler fonksiyonel özellikleri açısından ayrı ayrı analiz edildi. Fenolik içerikler, Folin-ciocalteu reaktifi ile Na2CO3 (%20) kullanılarak analiz edildi ve gallik asit (mg GAE/mL) ile karşılaştırıldı. Tüm postbiyotiklerin antioksidan aktiviteleri DPPH testi kullanılarak gözlendi ve troloks standardı (TEAC mM/mL) ile karşılaştırıldı. Altı patojen bakteriye (Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Mycobacterium tuberculosis (ATCC 7644), Escherichia coli (ATCC 25922), Bacillus cereus (ATCC 14579), Salmonella enterocolitica (ATCC 14028), Enterococcus faecalis (ATCC 29212)) karşı agar kuyusu difüzyon yöntemi ile antimikrobiyal aktiviteler kontrol edildi. Her bir postbiyotiğin organik asit profili HPLC ile ve 0.013N H2SO4 mobil faz kullanılarak belirlendi. Biyo-koruyucu rolünün belirlenmesi için postbiyotik 100 mL pastörize sütte (78 °C'de 2 dk) biyo-koruyucu etkilerinin belirlenmesi amacıyla E. coli içeren ve içermeyen pastörize süte eklenerek raf ömrü boyunca (1, 5 ve 10 günler) mikrobiyolojik analizlere tabi tutuldu. Karşılaştırma için iki kontrol numunesi hazırlandı (biri sadece pastörize süt ve diğeri patojen E. coli içeren). Fizikokimyasal analizler depolamanın 1,5 ve 10 günlerinde yapıldı ve pH, TA %, TS % ve reolojik faktörler analiz edildi. Biyokoruyucu rol, patojen E. coli'ye karşı kontrol edildi. 100 mL pastörize süte 200 μL postbiyotik ve 100 μL E. coli kültürü ilave edildi ve 4ºC'de bekletildi. Depolamanın 1, 5 ve 10. günlerinde TAMB ve E. coli sayımı için örnekler gözlendi. Elde edilen sonuçlara göre, Lb. paraplantarum'dan elde edilen postbiyotikler en fazla fenolik içerik sayısına (0.72 ± 0.03) sahipken, bunu E. faecalis'in postbiyotikleri (0.66 ± 0.04) izlemiştir. Lb. plantarum (3.67 ± 0.25) postbiyotikler için yüksek antioksidan aktiviteler gözlendi, bunu E. faecalis (3.60 ± 0.11) ve Lc. lactis (3.58 ± 0.18) postbiyotikleri izledi. Yüksek miktarda fenolik içerik, E. faecalis'in postbiyotiklerinde yüksek antioksidan aktiviteleri ile bağlantılı olabilir. Agar-well difüzyon yöntemi ile belirlenen antimikrobiyal aktivite, E. coli için önemli inhibisyon zonları gösterdi. Lactobacillus türlerinden postbiyotiklerle tedavi edildiğinde antimikrobiyal aktivite önemli ölçüde gözlenmiştir. Enterococcus, Lactococcus ve Streptococcus türlerinden postbiyotikler, M. tuberculosis'e karşı iyi antimikrobiyal aktiviteler gösterirken, Lactobacillus türlerinden postbiyotikler bu patojene karşı herhangi bir antimikrobiyal aktivite göstermedi. Tüm postbiyotikler E. coli'ye karşı antimikrobiyal aktivite gösterdiğinden, antimikrobiyal aktiviteyi gözlemlemek için denenmiş patojen olarak alınmıştır. Tüm postbiyotiklerde farklı miktarlarda farklı organik asitler mevcuttu. Sitrik asit diğer asitlere göre daha düşük miktarda tespit edilmiştir. Pirüvik asit, Lb. brevis'in postbiyotiklerinde yüksekti, Enterococcus türlerinin postbiyotiklerinde çok az miktarda mevcuttu. Lactobacillus bakterilerinden elde edilen postbiyotikler daha düşük süksinik asit üretti. Laktik asit ve asetik asit, tüm postbiyotiklerde daha büyük miktarlarda mevcuttu. Formik asit, Enterococcus bakterileri tarafından yüksek miktarda üretildi, ancak Lactobacillus bakterileri daha düşük miktarlarda üretildi. Propiyonik asit ve bütirik asit, Lactobacillus bakterileri tarafından az miktarda üretildi, ancak Enterococcus ve v Streptococcus bakterileri herhangi bir bütirik asit üretemedi. Ayrıca tüm postbiyotiklerde asetoin ve diasetil de tespit edildi. Postbiyotiklerin potansiyel biyokoruyucu rolünü gözlemlemek için, deneysel bir süt ürünü olarak pastörize süt alındı. Postbiyotik içeren tüm örneklerde E. coli sayısında kademeli bir azalma gözlendi, ancak E. faecium ve Lb. helveticus'tan elde edilen postbiyotikler tarafından önemli bir azalma gösterildi. Toplam Aerobik Mezofilik Bakteri sayımı (TAMB) açısından, Lb. helveticus'tan elde edilen postbiyotikler TAMB için minimum log sayısı gösterirken, Lb. plantarum depolamanın 10. gününden sonra TAMB sayısında artış gösterdi. LAB türlerinden elde edilen tüm postbiyotikler E. coli sayısında azalma gösterdiğinden, bu bakteri kültürleri tarafından üretilen postbiyotiklerin pastörize süt örneklerini kontamine edebilecek E. coli kolonilerine karşı etkili bir şekilde yardımcı olduğu kabul edilmektedir. Bazı postbiyotikler ayrıca aerobik mezofilik bakteri sayımını kontrol etmede yardımcı oldu. Postbiyotik içeren tüm örneklerin fizikokimyasal özellikleri ve biyokoruyucu aktiviteleri karşılaştırıldığında, tüm postbiyotiklerin pastörize sütün biyokoruntunda kullanılamadığı, bunun yerine fonksiyonel özellikleri nedeniyle diğer süt ürünlerinde kullanılabileceği görülmüştür. pH, TA % ve reolojik parametrelerdeki değişiklikler karşılaştırıldığında, Lc. lactis ve Lb. helveticus'tan elde edilen postbiyotiklerin pastörize süt için en uygun postbiyotikler olduğu belirlendi. Postbiyotikler çok sayıda metabolitten oluştuğundan, pastörize sütte yüksek antimikrobiyal aktivite ve biyokoruyucu rolden sorumlu olan postbiyotik metabolit tiplerini belirlemek için kısa bir çalışma yapılması tavsiye edilir.