Tarhana izolatı bazı laktik asit bakterilerinin bakteriyosinleri ve fermantasyonda patojen bakteriler üzerine etkisi

Abstract

Tarhana Anadolu insanının yazdan kış için hazırladığı ve sıklıkla tükettiği fermente bir gıda ürünüdür. Tarhana hamuru fermantasyonu laktik asit bakterileri ve maya türlerinin yer aldığı yarışmacı bir mikrofloraya sahiptir. Bu florada bulunan LAB?de bakteriyosin üretim yetenekleri sebebiyle antimikrobiyal aktivite gösterirler. Bu çalışmanın temel amacı tarhanadan izole edilmiş Pediococcus acidilactici PFC69 ve Lactococcus lactis PFC77 suşlarının antimikrobiyal aktiviteden sorumlu metabolitlerinin belirlenmesi ve karakterizasyonu, takiben bu suşların tarhana hamuru fermantasyonunda Bacillus cereus ATCC11778 ve Staphylococcus aureus ATCC29213 suşları üzerindeki antimikrobiyal etkisinin araştırılmasıdır. Yapılan çalışmada Pediococcus acidilactici PFC69 ve Lactococcus lactis PFC77 suşları gıda patojenlerine karşı farklı seviyelerde antimikrobiyal aktivite göstermiştir. Her iki laktik suşun 12800 AU/ml antimikrobiyal aktiviteye sahip olduğu tespit edilmiştir. Bakterilerin kültür üst sıvısındaki metabolitin; yüksek sıcaklık ve düşük pH koşullarında stabil, proteaz enzimlerine (proteinaz K, tripsin, ?-kimotripsin ve pepsin) karşı hassas bakteriyosin tabiatında olduğu anlaşılmıştır. Üretici hücrelerin genomu kullanılarak yapılan PZR taramasında bu bakteriyosinlerin sırasıyla, pediosin ve nisin benzeri oldukları belirlenmiştir. Söz konusu bu bakteriyosinler, kültür üst sıvısından sırasıyla amonyum sülfat çöktürmesi, katı faz ekstraksiyonu ve ters faz sıvı kromotografisi ile saflaştırılmış ve trisin-SDS PAGE ile moleküler büyüklükleri sırasıyla 5 ve 3,5 kDa olarak hesaplanmıştır. Tarhana hamurunun hazırlanmasında P. acidilactici PFC69 ve L. lactis PFC77 suşlarının kullanılması durumunda fermantasyonun 5. gününden itibaren hamura ilave edilen B. cereus ATCC11778 ve S. aureus ATCC29213 sayılarında kontrol hamur örneklerine kıyasla önemli düşüşler tespit edilmiştir. Çalışmada bakteriyosin üreticilerini içeren hamur örneklerinde fermantasyonun sonunda B. cereus ATCC11778 suşlarının tamamı inhibe edilmiştir. S. aureus ATCC29213 suşlarının sayısı ise bakteriyosin üreticisi içermeyen hamurlara kıyasla 4 log düşük bulunmuştur. DGGE analizleri, P. acidilactici PFC69 ve L. lactis PFC77 suşlarının hamur ortamında canlılığını koruyabildiğine işaret etmiş ayrıca hamur ortamından yapılan ekstraksiyonla ise bu şuşlardan bakteriyosin üretildiği saptanmıştır. Tüm bu sonuçlar, P. acidilactici PFC69 ve L. lactis PFC77 suşlarının iyi birer bakteriyosin üreticisi olduklarını, ayrıca tahıl temelli fermente gıdalar için kullanılabilecek potansiyel biyokoruyucu starter kültür niteliği taşıdıklarını göstermiştir.

Tarhana is a fermented food product that has been consumed often and produced by Anatolian people at summer for winter. Tarhana dough fermentation has a competitive microflora including lactic acid bacteria and yeast species. In this flora LAB exhibit antimicrobial activity due to bacteriocin production capabilities. The main purpose of this study is determination and characterization of metabolites of P. acidilactici PFC69 and L. lactis PFC77 starins that are responsible for their antimicrobial activity then investigation of antimicrobial effect of these relevant strains on B. cereus ATCC11778 and S. aureus ATCC29213 at tarhana dough fermentation. In the study both lactic strains showed different level antimicrobial activity against food pathogens. Both lactic strains had 12800 AU / ml antimicrobial activity. The relevant methabolites at the culture supernatant was to be bacteriocin nature with high temparature and low pH stability and protease enzymes (proteinase K, trypsin, ?-chymotrypsin and pepsin) sensitivity. In PCR screening with using the producer cells genome showed that these bacteriocins were similiar with pediocin and nisin. These bacteriocins were purified from culture supernatant respectively by ammonium sulphate precipitation, solid phase extraction and reversed phase liquid chromatography and thereby molecular weights were calculated as 5 and 3,5 kDa with Tris-SDS-PAGE. When the bacteriocin producer strains were inoculated to tarhana, significant reductions were determined at B. cereus ATCC11778 and S. aureus ATCC29213 numbers which were inoculated previously, from the fifth day of fermentation according to the control dough samples. At the end of fermentation, all B. cereus ATCC11778 strains were able to be inhibited in dough samples containing bacteriocin producers. Number of S. aureus ATCC29213 strain was 4 log lower when compared to bacteriocin producer free doughs. DGGE analysis pointed out that P. acidilactici PFC69 and L. lactis PFC77 strains were able to maintain their viability in dough and bacteriocin production was detected by extraction from dough where these strains were used All these results demonstrated that, P. acidilactici PFC69 and L. lactis PFC77 strains were efficient bacteriocin producers and also can be used for potential bioprotective starter cultures especially at cereal-based fermented foods.