Dünya Gıda Dergisi - 2014/Mayıs

Son Sayı

Dünya Gıda Arşivi

ARŞİV

Faydalı Bağlantılar

T.C Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı
Gıda ve Kontrol Genel Müdürlüğü
İhracat Bilgi Platformu
T.C Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı
FAO
KOSGEB
TMMOB Gıda Mühendisleri Odası
TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası
Türkiye Gıda Sanayi İşverenleri Sendikası
Türkiye Gıda Dernekleri Federasyonu


ANKET

 
Gıda Güvenliği konusunda en çok şüphe duyduğunuz ürün grubu hangisi?
 
Kırmızı ve beyaz et ürünleri
Bakliyat ve hububatlar
Tatlı ve Unlu Mamüller
İçecekler
Süt Ürünleri



Yazım Kuralları

Biyokoruma ve süt endüstrisinde kullanımı

Doç. Dr. Gökhan KAVAS 1 Öğr. Gör.Dr. Nazan KAVAS 2 Gıda Müh. Derya SAYGILI 3 1Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Süt Teknolojisi Bölümü. Bornova-İzmir. 2Ege Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulu, Süt ve Ürünleri Teknolojisi. Bornova-İzmir 3Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Süt Teknolojisi Bölümü. Bornova-İzmir.

 


Son yıllarda tüketicilerin kimyasal katkı maddelerinin gıdalarda kullanımından dolayı duyduğu endişenin artışına bağlı olarak kaliteli, besleyici değeri yüksek, tazeye yakın tada sahip, vitamince zengin, az işlenmiş ve doğallığı tüketiciye ulaşana kadar korunmuş gıdalara olan talep her geçen gün artmaktadır. Hızla artan bu talep doğrultusunda geleneksel muhafaza teknikleri yerine (yüksek ısıl işlem, tuzlama, asidifikasyon, tütsüleme, kurutma ve kimyasal koruyucu ilavesi gibi) yeni muhafaza teknikleri ön plana çıkmaktadır. Bu doğrultuda üzerinde çalışılan yeni teknolojilerden biri; gıdalarda raf ömrünün uzatılması ve kalitenin korunması amacıyla kullanılan biyolojik bir yöntem olan biyokoruma yöntemidir. Biyokoruma, gıdaların bozulması sebebiyle oluşan ekonomik kayıpların azaltılması, üretim maliyetlerinin düşürülmesi, gıda zinciri boyunca mikrobiyal patojenlerin bulaşmasının engellenmesini sağlayan, artan tüketici talepleri doğrultusunda besleyici değeri yüksek ve kaliteli gıdaların üretimi için uygulanan önemli bir tekniktir. Biyoprezervasyon olarak da bilinen bu yöntem; gerek mikroorganizmaların, gerekse mikroorganizmalar tarafından üretilen metabolitlerin, gıda güvenliğinin sağlanması ve raf ömrünün uzatılması amacıyla kullanılmasını ifade etmektedir (Köseoğlu, 2007).
Biyoprezervasyon amacıyla en yaygın kullanılan mikroorganizma grubu laktik asit bakterileridir (LAB). Laktik asit bakterilerinin süt ve süt ürünlerinde bir gıda koruyucusu olarak kullanılmasını doğuran başlıca sebepler; doğal protein yapısında olmaları, toksik bir etkiye sahip olmamaları, ökaryotik hücrelere karşı inaktif ve genel olarak ısıya karşı dirençli olmaları olarak sıralanabilirken (Çizelge 1.), LAB’nin geniş antimikrobiyal aktivitesi birçok Gram (+) bakteriyi etkilemekte, ayrıca patojen olan ve süt endüstrisi için önem taşıyan L. monocytogenes, B. cereus, S. aureus, ve Salmonella gibi bazı Gram (-) bakterilere de zarar verebilmektedir (Özcan ve Aran, 2003).
Çizelge 1. Süt ve süt ürünlerinin biyokorumasında koruyucu kültür olarak kullanılan çeşitli LAB (Seçkin, 2010).
Ürün Koruyucu kültür Hedef mikroorganizma
Gouda peyniri  Laktokoklar Cl. Tyrobutyricum
Süt ürünleri E. faecium DPC 1146 Clostridium spp.
L.monocytogenes
V. cholerae
Taleggio, Mozerella ve
Gorgonzola peynirleri E. faecium DPC 1146 L. monocytogenes
Mozeralla peyniri Lc. lactis L. monocytogenes
Yağsız süt Lc. Lactis DIP 15, DIP 16,
C. piscicola CP5 L. monocytogenes
Çiğ süt LAB L. monocytogenes
Yağsız süt C. piscicola CP5, CP7 L. monocytogenes
LAB, Gram (+), katalaz (-), spor oluşturmayan, kok/basil/kokobasil şeklinde, mezofilik ve termofilik özellik gösterebilen bakteriler olup, fonksiyonel özelliklerinin yanı sıra gıda güvenliği açısından da ürettikleri bileşikler sayesinde, bozulma ve hastalık etkeni mikroorganizmalar üzerinde antimikrobiyal aktiviteleri ile büyük öneme sahiptirler (Gilliland, 1990). Gıda ortamında gösterdikleri yüksek besin rekabeti, redoks potansiyeli, su aktivitesi, pH ve sıcaklık gibi faktörlere karşı geliştirdikleri adaptasyon yetenekleri ve ürettikleri organik asitler (laktik asit ve asetik asit), diasetil, hidrojen peroksit, reuterin, bakteriyosinler gibi bileşiklerle de gıda güvenliğini etkileyen patojenler ve raf ömrünü kısaltan bozulma etkeni mikroorganizmalar üzerine de antimikrobiyal aktivite göstermektedirler. Bu nedenle fermente gıdalarda starter kültür olarak kullanılabildikleri gibi, koruyucu kültür olarak da kullanılan LAB tarafından oluşturulan organik asitler, antagonistik özellikleri nedeniyle bakterilerin sitoplazma zar geçirgenliğini değiştirerek gelişimlerini inhibe etmektedir. Oluşturdukları metabolitler arasında yer alan CO2’in anaerobik bir ortam oluşturması, hücre içi/dışı pH değerini ve hücre zarının elektriksel potansiyelini düşürmesi sonucu antimikrobiyal etki sağlamaktadır. Yapılan çalışmalarda LAB’nin gıdaların biyokorumasında başlıca dört şekilde kullanılabildiği tespit edilmiştir. Bunlar:  (i) saf kültürlerinin ortama eklenmesi, (ii) bakteriyosin karışımlarının, fermentasyon sıvılarının veya kültür ortamı üzerinde geliştirilen bazı LAB’den elde edilen ekstraktların ortama katılması, (iii) saf veya yarı saf “antagonistik” metabolitlerinin ortama ilavesi, (iv) bakteriyosin üreten LAB’leriyle üretilen fermente gıdaların kullanımı şeklinde özetlenebilir (Özcan ve Aran, 2003).
LAB tarafından üretilen ve ilk olarak 1953 yılında Jakob at al. tarafından tanımı yapılan bakteriyosinler Şekil 1.’de görüldüğü gibi doğal yolla ribozomal olarak sentezlenen, küçük amfifilik, antimikrobiyal peptitlerdir. LAB tarafından üretilen değişik bakteriyosinler içerisinde en geniş kullanım alanı bulan bakteriyosin ise nisin’dir. Üretici bakteriler, bakteriyosin olarak tanımlanan maddelere karşı spesifik bağışıklık mekanizmasına sahip iken bu maddenin diğer bakteriler üzerinde antimikrobiyal etkisi oluşmaktadır. Bakteriyal antimikrobiyal peptidlerin (bakteriyosinlerin), birçok bakteri tarafından sentezlendiği tespit edilmiş ve Klaenhammer ’e göre, tüm bakterilerin yüzde 99’unun en azından bir bakteriyosin sentezlediği öne sürülmüştür. Bakteriyosinlerin aktiviteleri geniş ya da dar spektrumlu olabilmekte, aynı türden ya da farklı cinsten bakterileri hedef alabilmekte, genetik belirleyicileri kromozomal ya da plazmid kökenli olabilmektedirler. Bazıları gelişmenin erken safhalarında üretilirken bazıları geç dönemlerde sentezlenmektedir (Köseoğlu, 2007).
 
Şekil 1. Bakteriyosinlerin biyosentezi
LAB’den, Bacillus, Corynebacterium, Lactobacillus, Clostridium, Listeria, Micrococcus, Mycobacteria, Sarcina, Staphylococcus, Streptococcus ve Streptomyces gibi pek çok cinse ait üyelerinin bakteriyosin sentezlediği tespit edilmiş ve Klaenhammer (1993), Gram (+) bakteriler tarafından üretilen bakteriyosinleri dört farklı grup altında sınıflandırmıştır. Sınıf I bakteriyosinler; lantibiyotikler olarak da adlandırılan bu grup bakteriyosinler, translasyondan sonra değişikliğe uğrayarak (post-translational modification) aktif hale geçen ve dehidre kısımlar (dehidroalanin, dehidrobutirin), lantionin ve metillantionin içeren küçük moleküllü peptidler olarak bilinmektedir. Nisin, bu grupta üzerinde en fazla çalışılmış olan bakteriyosindir ve pek çok patojen ve gıdalarda bozunmaya neden olan bakterilere karsı aktif olarak kullanılmaktadır. Sınıf II bakteriyosinler; ısıya dayanıklı, düşük molekül ağırlığına sahip, membran-aktif peptidler olarak tanımlanmaktadır. Sınıf III üyesi bakteriyosinler ise; molekül ağırlıkları büyük, ısıya dayanıklı olmayan grubu oluşturmakta, Sınıf IV grubunda yer alan bakteriyosinler de; aktiviteleri için protein olmayan bir kısma gereksinim duyan kompleks bakteriyosinler olarak ifade edilmektedirler. Bakteriyosinlerin gıdaların biyokorumasında, terapötik amaçlarla, bitki patojenlerine karşı ve kanser gelişimini önleyici potansiyelleri ile ilgili yapılmış çeşitli çalışmalar bulunmaktadır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, gıdaların korunmasında bakteriyosinlerin kullanımı pek çok yarar sağlamaktadır. Kullanımına yasal açıdan bir gıda katkı maddesi olarak izin verilen ilk bakteriyosin Lactococcus lactis spp. lactis tarafından üretilen nisin’dir. Bugün yaklaşık 50 ülkede birçok gıda çeşidinde kullanılan nisinin bir gıda koruyucusu olarak kullanımına ilk olarak İngiltere’de izin verilmiş ve krem peynir üretiminde kullanılmıştır. Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus ve Escherichia coli süt endüstrisi için büyük sorun teşkil eden patojen mikroorganizmalar olarak bilinmekte ve bunların bir çok peynir çeşidinden izole edilebildikleri ifade edilmektedir (Rodriguez ve diğ., 2005). Bakteriyosin üreten LAB, peynirde istenmeyen bu mikroorganizmaları inaktive etme yeteneğine sahip olmaları nedeni ile süt ve süt ürünlerinde starter ya da yardımcı kültür olarak kullanılmaktadır. Süt ürünlerinde, bozulmayı önlemek amacıyla kullanılan iki farklı bakteriyosinin (nisin ve pediyosin) kombine olarak ürünlerin raf ömrünün uzatılması amacıyla kullanıldığı görülmektedir. Bakteriyosinlerin, peynir raf ömrü geliştirmede önemli bir avantaj sağladığı, bakteriyosin genlerinin peynir starter kültürü içerisine konjügasyon ile taşınması sonucunda patojenik bakterileri ve bozulmaları inhibe ettiği de bilinen yararları arasında yer almaktadır. Konu ile ilgili olarak yapılan bir çalışmada, darbeli elektrik alan uygulaması ile bakteriyosinlerin kombine bir şekilde kullanılmasının mikrobiyal popülasyon üzerindeki etkileri incelenmiş ve nisin ile darbeli elektrik alan uygulamasının neticesinde, sütte S.aureus, L. innocua bakterileri ve B. cereus vejetatif hücrelerinin inaktivasyonunun arttığı tespit edilmiştir (Galvez ve diğ., 2007). Çizelge 2’den de izleneceği gibi, süt endüstrisinde biyokoruyucu olarak kullanılan bazı bakteriyosinlerin uygulama alanlarına örnekler verilmiştir. Nisin değişik peynirlerde Cl. botulinum ve L. monocytogenes‘e karşı antimikrobiyal olarak kullanılmakta iken, Pediyosin AcH adlı bakteriyosinin süt , Cheddar ve Munster peynirlerinde L. monocytogenes, S. aureus ve E. coli’ye karşı, laktisin 3147’nin Cheddar, Cottage peynirlerinde ve yoğurtta L. monocytogenes ile B. cereus’a karşı ve enterosin AS-48’in süt ve Manchego peynirinde B. cereus, S. aureus ve L. monocytogenes patojenlerine karşı kullanılabileceği yapılan araştırmalar sonucunda gözlemlenmiştir (Ananou ve diğ., 2007).
       
Çizelge 2. Bakteriosinlerin gıda koruyucuları olarak süt endüstrisinde uygulama alanları (Seçkin, 2010).
Bakteriyosin Uygulama Sonuç
Pediyosin AcH Pediosin AcH üreticisi L. plantarum WHE 92 kullanılması. Munster peynirinin olgunlaşma periyodu başında püskürtülmesi  L. monocytogenes
gelişmesini önlemek.
Ayrıca bir antilisteriyal
uygulama olarak da
kullanılabilir.
Enterosin 4 Bir enterosin üreticisi olan E. faecalis INIA4 Manchego peynirinde starter kültür olarak kullanılması L. monocytogenes Ohio
inhibasyonu
Linosin M-18 Bre. lines bir starter kültür olarak kırmızı lekeli peynir üretiminde kullanılması L. ivanovi ve L.
monocytogenes 2 log
azalmaya sebep
olmaktadır.
Nisin A Ricotta peynirinde L. monocytogenes
kontrolünde kullanımı L. monocytogenes 8 hafta
için inhibe edilmiştir.
Yapılan araştırmalarda, Nisin ve laktisin 3147 bakteriyosinlerinin peynir paketleme biyoaktifleri olarak kullanılması, bir yandan L. innocua ve S. aureus bakterilerine karşı koruma sağlamakta, diğer yandan ürünlerin raf ömrünü uzatmakta olduğu tespit edilmiştir. Bununla birlikte, yağsız süt ve taze peynirde S. aureus’un kontrolü amacıyla enterosin AS–48 bakterisi kullanımı neticesinde, bir haftalık depolama sürecinde S. aureus’un yüksek oranda inhibasyonunun sağlandığı bildirilmiştir (Munoz ve diğ., 2007).
Sonuç olarak, günümüzde gıda koruma teknolojilerini geliştirmek amacıyla biyokoruma yönteminin kullanımı ve özellikle bu teknolojinin modifiye atmosfer paketleme gibi farklı tekniklerle kombinasyonu geleceğe dair yeni tekniklerin geliştirilmesine imkân tanımaktadır. Özellikle doğala yakın ürünlerin üretimi ve muhafazası amacıyla bazı antimikrobiyaller ile bakteriyosinlerin kullanımı, organik gıda üretimi için de elverişli olup, tüketicilerin gıda güvenliği konusunda kendilerini güvende hissetmelerini sağlamaktadır.
Kaynakça
1. Ananou, S., Maqueda, M., Martínez-Bueno, M., Valdivia, E., 2007. Biopreservation, an ecological approach to improve the safety and shelf-life of foods. Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology: 475–486.
2. Ayana, B. (2007). Antimikrobiyal Yenilebilir Filmlerin Üretimi ve Özelliklerinin Belirlenmesi. Mersin Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
3. Axelsson, L., 1998. Lactic Acid Bacteria: Classification and Physiology. In: Lactic Acid Bacteria Microbiology and Functional Aspects, Eds. Salminen, S., Wright, A., Marcel Decker, Inc. New York, Bassel, Hong Kong, pp. 1-72.
4. Başbülbül, G., Bıyık, H. (2010). Ekstremofilik Mikroorganizmalar Tarafından Üretilen Bakteriyosinler. Elektronik Mikrobiyoloji Dergisi Cilt: 8, No:2, 2010 (26-34).
5. Bilgin, H. (2008). Fermete Süt Ürününden İzole Edilen Bakteriyosinojenik Bir Bakterinin Antimikrobiyal Aktivitesi. Gazi Osman Paşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
6. Cleveland, J., Montville, T. J., Nes, I. F., Michael L. Chikindas, M. L., 2001. Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. International Journal of Food Microbiology 71: 1–20.
7. Gálvez, A., Abriouel, H., López, R. L., Omar, N. B., 2007. Bacteriocin-based strategies for food biopreservation. International Journal of Food Microbiology 120: 51–70.
8.  Gilliland, S.E., 1990. Health and nutritional benefits from lactic acid bacteria. FEMS Microbiological.Reviews, 87, 175–178.
9.  Gürsel, A., Şenel, E., Yaman, Ş., 2004. Use of a biopreservative culture against yeast and mould growth in set-type yoghurt. Gıda 29: 283–289.
10. Kabuki, T., Uenishi, H., Watanabe, M., Seto, Y., Nakajima, H., 2006. Characterization of a bacteriocin, Thermophilin 1277, produced by Streptococcus thermophilus SBT1277. Journal of Applied Microbiology: 971–980.
11.  Kışla, D. (2001). Nisin Üreten Lactococus lactis İzolasyonu ve Nisin Üretimine Etki Eden Faktörler. Ege Üniverstesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. 
12.  Köseoğlu, V. (2007). Model Sistemlerde Laktik Asit Bakterilerinin Bazı Patojenler Üzerine Antibakteriyal Etkilerinin İncelenmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
13.  Munoz, A., Ananoua, S., Galvez, A., Martinez-Bueno, M., Rodriguez, A., Maqueda, M., Valdivia, E., 2007. Inhibition of Staphylococcus aureus in dairy products by enterocin AS-48 produced in situ and exsitu: Bactericidal synergism with heat. International Dairy Journal 17: 760–769.
14.  Özcan A. Ö., Aran N., 2003. Laktik asit bakterilerinin gıda muhafazasında koruyucu kültür olarak kullanımları. Gıda Teknolojisi: 60–64.
15.  Rodriguez, E., Calzada, J., Arques J. L., Rodriguez, J. M., Nunez, M., Medina, M., 2005. Antimicrobial activity of pediocin-producing Lactococcus lactis on Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus and Escherichia coli O157:H7 in cheese. International Dairy Journal 15: 51–57.
16.  Schnürer, J., Magnusson, J., 2005. Antifungal lactic acid bacteria as biopreservatives. Trends in Food Science & Technology 16: 70–78.
17.  Seçkin, K., Baladura, E. (2010). Gıdaların Muhafazasında Bakteriyosin ve Bakteriyofaj Uygulamaları. Gıda, Cilt:35, No:6, 2010 (461-467).
18.  Seçkin, K., Tosun, H.,Aritürk, R. (2010). Biyokorumanın Süt Endüstrisinde Kullanım Olanakları. Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 5, No: 3, 2010 (36-46).