TÜBİTAK BİDEB LİSE ÖĞRETMENLERİ-FİZİK, KİMYA, BİYOLOJİ, MATEMATİK- PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI (LİSE-4 [ÇALIŞTAY 2014]) BİYOLOJİ PROJE RAPORU GRUP 2K PROJE ADI Ev Yapımı ve Endüstriyel Üretim Yoğurtlarda ph ve Probiyotiklik İlişkisi PROJE EKİBİ Umut GÖNEN Tuncay ŞAKİR PROJE DANIŞMANLARI Doç. Dr. Murat TOSUNOĞLU Prof. Dr. Güven ÖZDEMİR ÇANAKKALE 25 OCAK 2 ŞUBAT 2014 1
PROJE ADI: Ev Yapımı ve Endüstriyel Üretim Yoğurtlarda ph ve Probiyotiklik İlişkisi PROJENİN AMACI: Bu projenin amacı; 1) Ev yapımı ve endüstriyel yoğurdun probiyotiklik yönden karşılaştırılması. 2) Yoğurtta probiyotiklik ve ph değerleri arasındaki ilişkinin araştırılması. 3) Doğal yoğurt kavramı üzerinde bir farkındalık oluşturulmasıdır. GİRİŞ Türk Gıda Kodeksinin 2009/25 sayılı Fermente Süt Ürünleri Tebliğinde yoğurt, fermentasyonda spesifik olarak Streptococcus thermophilus ve Lactobacillus delbruecki subsp. bulgaricus un simbiyotik kültürlerinin kullanıldığı fermente süt ürünü olarak tanımlanır. Yoğurt üretiminin ilk defa ne zaman, nerede, kimler tarafından ve nasıl gerçekleştirildiği henüz tam olarak bilinmemektedir. Bu konuda birçok görüş olmasına karşın, yoğurdun çok eski çağlardan beri Orta Asya kavimleri ile İskitlerin temel tüketim maddeleri arasında yer aldığı, Ural Dağı etekleri ile Karadeniz ve Hazar Denizi arasında kalan bölgede Türklerce tüketildiği bilinmektedir. Günümüzde yaygın olan düşünceye göre yoğurt bir Türk buluşudur. Türk egemenliği ve Türk kültürü yaşayan bölgelerden göç yolları ile önce Balkanlar a ve Orta Doğu ya, oradan da Avrupa ya yayılmıştır. Yoğurt üretiminde kullanılan iki yoğurt bakterisi birbirlerinin gelişimi için gerekli olan maddeleri sağlamaktadır. Örneğin L. delbruecki subsp. bulgaricus, kazein fraksiyonlarından açığa çıkardığı serbest aminoasitler (valin, lösin, lisin, aspartik asit ve histidin) ile S.thermophilus un gelişimini teşvik etmektedir (stimülasyon). Aynı şekilde S.thermophilus tarafından hafif anaerobik koşullarda üretilen formik asit, L.delbruecki subsp.bulgaricus un gelişimini teşvik etmektedir. Ayrıca yine S.thermophilus tarafından fermantasyonun ilk aşamalarında üretilen CO 2 de L.delbruecki subsp.bulgaricus gelişimi üzerine stimülasyon etkisi yapmaktadır. 2
Starter kültür; yoğurtta istenilen duyusal, tekstürel ve reolojik özellikleri kazandıran ve son üründe standart kalite özelliklerinin oluşmasını sağlayan, seçilmiş tek ya da karışık suşları içeren mikroorganizmalardır. Yoğurt üretiminde S.thermophilus ve L.delbruecki subsp.bulgaricus karışım kültürü kullanılmaktadır (1 kok:1 basil). Yoğurt üretiminde kullanılan starter suşlarının seçiminde son üründe istenilen özellikler etkili olmaktadır. Örneğin, set tipi sade yoğurt üretiminde, daha aromatik ve polisakkarit materyal üretmeyen suşlar tercih edilirken meyveli/aromalı pıhtısı kırılmış yoğurt üretiminde polisakkarit materyal üreten, ancak aroma oluşturma yeteneği zayıf olan suşlar kullanılmaktadır. Kültürler özelliklerine göre sıvı, toz veya dondurulmuş formda hazırlanmaktadır. Yoğurda işlenecek süte, starter kültür ilave edilmesine inokülasyon, katılan starter kültür miktarına ise inokulum miktarı denilmektedir. Yoğurt üretiminde kullanılacak inokulum miktarı % 2-3 arasındadır. İnokülasyon işleminden sonra ambalajlama ve inkubasyon aşamaları gelir. İnkübasyon; starter kültür ilave edilen sütün yoğurt hâline gelinceye kadar belli bir sıcaklık derecesinde bekletilmesidir. İnkübasyon süreci, yoğurt üretiminin en önemli işlem basamaklarından birisidir. Yoğurdun karakteristik tat-aroma ve tekstürel özellikleri bu işlemin başarılı yapılması ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle inkübasyon parametrelerinin seçimi büyük önem taşımaktadır. Yoğurt üretiminde kullanılan starter kültürlerin optimum gelişme sıcaklığı 42 45 C dir. Yoğurdun su tutma kapasitesi ph 4.2 4.6 arasında optimum olduğundan yoğurt üretiminde inkübasyona ph 4.5 4.6 dolayında son verilmektedir. Küçük ambalaj materyalleri içerisinde inkübe edilen yoğurtlar 4.5 4.6 ph ta inkübasyondan çıkarılırken büyük boyutlu ambalajlar 4.7 4.8 ph ta çıkarılırlar. Yoğurt üretiminde kullanılan starter bakterileri metabolik aktiviteleri 10 C ın altında büyük ölçüde yavaşlamaktadır. Dolayısıyla inkübasyon sonrası asitlik gelişiminin kontrol altına alınabilmesi için sıcaklığın <10 C a (mümkünse <5 C a) düşürülmesi gerekmektedir. Aksi hâlde starter bakterilerinin metabolik faaliyetleri ve dolayısıyla asitlik gelişimi devam etmektedir. Böylece üründe karakteristik tat-aroma dengesi bozulmakta, serum ayrılması eğilimi artmakta ve yüksek depo asitliği (after-acidification) olarak ifade edilen olumsuzluk meydana gelmektedir [1]. Probiyotik kavramının kelime anlamı yaşam için dir. Probiyotikler; ağız yoluyla yeterli miktarda alındığı zaman kişinin sağlığı ve fizyolojisi üzerine pozitif anlamlı etki yapan, yararlı (non-patojen) canlı mikroorganizmalardır. Probiyotik yani yararlı-dost bakteriler binlerce yıldır besin maddeleri ile alınmaktadır [2]. Sütün fermantasyon 3
ürünlerinin sağlık için yararlı oldukları yüzyıllardır bilinmektedir. Bunlar arasında özellikle Türkçe bir sözcükle anılan yoğurt önemlidir [3]. Probiyotik içeriğe sahip bir gıda olan yoğurdun kuru madde, yağ, asitlik gibi kimyasal özellikler ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır [4]. Laktobasiller yoğurdun probiyotiklik kalitesinin gelişimi açısından önemlidir. [5]. Lactobacillus bulgaricus ve Streptococcus thermophilus bazı Klebsiella spp. ve E. coli gibi bağırsaklarda gelişebilecek bazı patojen bakteri türlerine karşı antimikrobiyal etki göstermiştir [6]. Standart ve kaliteli yoğurt üretimi, üretimde kullanılan çiğ sütün kalitesine, üretim teknolojisine, üretimde uygulanan hijyenik koşullara, uygun ambalajlama ve muhafaza şartlarına bağlıdır [7]. Bu çalışmada, ev yapımı ve endüstriyel yoğurdun probiyotiklik yönden karşılaştırılması ve ayrıca yoğurtta probiyotiklik ve ph değerleri arasındaki ilişkinin araştırılması amaçlanmaktadır. MATERYAL VE YÖNTEM Bu çalışma, Çanakkale On Sekiz Mart Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümü Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Şekil 1. Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Laboratuvarından görünüm Çalışmada aynı starter kültür ile hazırlanmış 2 günlük ve 7 günlük raf süreli ev tipi yoğurt ve aynı markaya ait 2 günlük ve 7 günlük raf süreli endüstriyel yoğurt 4
kullanılmıştır. Yoğurt örneklerinin ph ları, ph metre elektrodunun örneklere daldırılması ile test edilmiştir [8]. ph metre, ölçüm yapılmadan önce tampon çözeltiler kullanılarak kalibre edilmiştir. Şekil 2. Yoğurt örneklerinin ph değerlerinin, ph metre ile test edilmesi Çalışma için gerekli distile sular dispenser pipet kullanılarak her birine 9 ml olarak uygun 30 tüpe konularak hazırlanmıştır. Tüplerin ağzı pamukla kapatılmıştır. Süt ve süt ürünlerinde laktik asit üreten bakterilerin tespitinde kullanılan MRS (Man, Rogosa and Sharpe) agarın 70gr/lt çözeltisi hazırlanmıştır. Distile su, MRS agar ve petri kapları otoklavdan geçirilerek steril hale getirilmiştir. Şekil 3. Malzemelerin otoklavdan çıkarılması Yoğurt örnekleri homojenize edildikten sonra pipet kullanılarak, her birinden 1 ml örnek alınmış ve daha önce hazırlanan içinde 9 ml steril distile su bulunduran tüplere 5
aktarılmıştır. Bu şekilde hazırlanan ve vorteks kullanılarak homojenize edilen tüpten 1ml alınmış ve içinde 9 ml steril distile su bulunduran tüpe aktarılmıştır. Bu yöntemle her bir örnek için seri 5 tüpe kadar devam ettirilmiştir. Bu şekilde her bir örnek için 1:10, 1:100, 1:1000, 1: 10000, 1: 100000 şekilde 5 farklı dilüsyon serisi hazırlanmıştır. Dilüsyon serileri (1:10, 1:1000, 1: 100000) steril şartlarda vorteksten geçirildikten sonra otomatik pipet ile alınan 1 ml lik örnekler petri kaplarına aktarılmıştır. Örneklerin petri kaplarına aktarılmasından sonra üzerlerine 40-45 ºC ye soğutulmuş MRS agar dökülerek petri kapları ters çevrilip 37 C de 24 saat süre ile inkubasyona bırakılmıştır [9]. İnkubasyon süresinin sonunda petri kaplarındaki koloniler sayılmıştır. Şekil 4. MRS agarın petri kaplarına dökülmesi ve inkübasyon sonucunda petri kaplarında oluşan kolonilerin sayım işlemi Ayrıca petri kaplarından örnekler alınmış, bakteriler kristal viyole boyası ile boyanarak 10x100 lük büyütme ile morfolojileri incelemiştir. BULGULAR Yoğurt örneklerinin ph ve Lactobacillus ve Streptococcus bakterileri sayıları aşağıda verilmiştir. Tablo 1: Yoğurt örneklerinin ph ve Lactobacillus ve Streptococcus bakterileri sayıları 6
S.No Yoğurt Tipi Bekleme Süresi (gün) ph Bakteri Sayısı 1 EV TİPİ 2 3,82 8,8 x 10 4 2 YOĞURT 7 3.85 9,9 x 10 4 3 ENDÜSTRİYEL 2 4,07 2,0 x 10 7 4 YOĞURT 7 4,19 3,3 x 10 7 Boyama sonucunda gözlemlenen laktik asit üreten bakterilere benzer formlarda olan streptobasil ve kokobasiller in görüntüsü aşağıda verilmiştir. Şekil 5: Laktik asit üreten bakterilere benzer formlarda olan streptobasil ve kokobasiller. (B.O: 10x100) SONUÇ VE TARTIŞMA Ev tipi yoğurt örneklerinde, endüstriyel yoğurtlara göre ph değeri daha düşük çıkmıştır. Bu durumun nedeni endüstriyel yoğurtlarda inkübasyona ph 4.5 4.6 dolayında son verilmesi, fakat evsel üretimde ph ile ilgili herhangi bir kontrol mekanizmasının bulunmaması şeklinde açıklanabilir. Bu duruma endüstriyel üretimde inkübasyon öncesi süt yağı ve kuru maddenin ayarlanması veya gerektiğinde süt tozu gibi katkı maddelerinin ilavesi de neden olmuş olabilir. Petri kaplarında inkübasyon sonucunda üremesi gerçekleşen bakterilerin görünümü ve laktobasiller gibi basil formunda olup olmadığını teyit amacıyla mikroskobik inceleme yapılmıştır. Mikroskobik inceleme sonucunda elde edilen MRS agarda gelişim gösteren bakterilerin laktik asit üreten bakterilere benzer formlarda olan streptobasil ve kokobasiller olduğu morfolojik inceleme sonucunda ortaya konmuştur. 7
Ev tipi yoğurtlarda bakteri sayısı 8,8-9,9 x 10 4, endüstriyel yoğurtlarda bakteri sayısı ise 2,0-3,3 x 10 7 olarak tespit edilmiştir. S. thermophilus ve L. bulgaricus un ph değişimlerine karşı duyarlı bakteriler olduğu rapor edilmiştir. Gelişimleri için optimum ph sırasıyla 6,5 ve 5,8 dir [10]. Başka bir çalışmada, S. thermophilus ve L. bulgaricus bakterilerinin ph 4 e kadar gelişim gösterebildikleri fakat ph 4 ün altına düşmesinden itibaren bakteri sayısında hızlı bir azalma rapor edilmiştir [11]. Bu sonucun denememizdeki sonuçlarla da uyumlu olduğu görülmektedir. Ev tipi yoğurtlarda bakteri sayısının düşük çıkması, laktik asit birikiminin ph düşmesine neden olması ve bu durumun bakterilerin üremesinde olumsuz etki göstermiştir. Yoğurtların bekleme süresi ile, ph değişimi arasındaki ilişkiye bakıldığında ev tipi yoğurtlarda 2 ve 7 günlük sürelerde belirgin bir fark gözlenmemiştir. Endüstriyel yoğurtta ise 2 günlük yoğurdun ph değeri, 7 günlük yoğurdun ph değerinden düşük çıkmıştır. Bu durumun nedeni saklama koşullarının farklılığından kaynaklanmış olabilir. Bu veriler ışığında bekleme süresinin ph üzerinde ciddi bir etki göstermediği söylenebilir [12]. Çalışmanın sonuçları değerlendirildiğinde şu öneriler yapılabilir. Ev yoğurdunun doğal olarak laktik asit üreten bakterilerce zengin olduğu düşünülse de, hem inkubasyonun sonlandırma zamanlamasında hem de saklama koşullarında belirli bir standardın olmaması, içerdiği canlı bakteri sayısında azalmaya neden olmaktadır. Bu nedenle ev tipi üretimde yoğurdun inkübasyonun devamında hızlı bir şekilde soğutulması ve mutlaka soğuk bir ortamda saklanması gerekmektedir. Çalışma sonucunda her ne kadar endüstriyel yoğurdun probiyotik içerik bakımından, ev tipi yoğurduna göre daha zengin olduğu gözlemlense de, ev tipi yoğurt ve endüstriyel yoğurdun katkı maddeleri gibi başka açılardan da karşılaştırılması daha aydınlatıcı bilgilerin oluşmasını sağlayacaktır. Dolayısıyla ev tipi yoğurt da endüstriyel yoğurt gibi kontrollü üretimi ve uygun koşullarda saklanması sağlanırsa, hem katkı maddesi içermemesi hem de canlı bakteri sayısının fazla olması dolayısı ile daha tercih edilebilir olacaktır. Aksi taktirde biz ne kadar probiyotik besinle beslenmekteyiz sorusu bir soru işareti olarak kalacaktır. 8
TEŞEKKÜR Çalıştay koordinatörü Prof. Dr Mehmet AY a, danışmanlarımız Prof. Dr. Güven Özdemir ve Doç. Dr. Murat Tosunoğlu na, Temel Endüstriyel Mikrobiyoloji alanında araştırma görevlisi olan Dr. Nurcihan Hacıoğlu na, proje teknisyeni Nursel Hasanoğlu na, tüm çalıştay ekibine, TUBİTAK a ve Çanakkale 18 Mart Üniversitesi ne çalışmamıza yaptıkları katkı ve desteklerinden dolayı teşekkür ederiz. KAYNAKÇA [1] Mesleki Eğitim ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi, Gıda Teknolojisi, Yoğurt, 2006, Ankara. [2] Özden, A., Probiyotik Sağlıklı Yaşam İçin Yararlı Dost Bakteriler, Güncel gastroenteroloji,17/1, 22-38, 2013. [3] Yurdakök, M., Yoğurdun öyküsü, probiyotiklerin tarihi, Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Dergisi, 56: 43-60, 2013. [4] Fenderya S., Akalım A.S., Probiyotik Yoğurtların Bazı Kimyasal Özellikleri Üzerine Bir Araştırma, Ege Üniv. Ziraat Fak. Derg., 40(1):87-94, 2003. [5] Erdoğrul, Ö. ve Erbilir, F.. Isolation and Characterization of Lactobacillus bulgaricus and Lactobacillus casei from Various Foods. Turkish Journal of Biology, 30,39-44,(2006) [6] Dilli, Z. H.,.; De, N., Sudi, I. Y. Ali-Dunkrah, U., Study on Inhibitory Effects of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus as Probiotics on Some Clinical Pathogens, 2(11), 38-41, 2010. [7] Demirkaya, A. K., Ceylan, Z. G., Bilecik te Tüketime Sunulan Yoğurtların Kimyasal ve Mikrobiyolojik Kalitesinin Araştırılması, Atatürk Üniversitesi Vet. Bil. Derg., 8(3): 202-209, 2013. [8] Coşkun, H., Çağlar, A., Süt Teknolojisinde Ph'nın Önemi, Süt ve Süt Ürünlerinde Ölçülmesi, Atatürk Üniv. Ziraat Fak. Derg. 28 (1), 161-169, 1997. [9] Polat, S., Farklı Starter Kültür Kullanılarak Üretilen Ayranların Kalite Özellikleri, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, 2009. [10] Beal, C., Louvet, P., Corrieu, G., Influence of Controlled ph and Temperature on The Growth and Acidification of Pure Cultures of Streptococcus thermophilus 404 9
and Lactobacillus bulgaricus, Applied Microbiology and Biotechnology, 32, 148-154, 1989. [11] C Nogueira, H Albano, P Gibbs and P Teixeira, Microbiological Quality of Portuguese Yogurts, Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 21, 1-2, 19-21, 1998. [12] Rodrigues, L. A., Ortolani, M. B. T. and Nero L. A., Microbiological quality of yoghurt commercialized in Viçosa, Minas Gerais, Brazil, African Journal of Microbiology Research, 4 (3), 210-213, 2010 GRUP ÜYELERİNİN ÖZGEÇMİŞLERİ: Umut GÖNEN (KOCASİNAN AHMET EREN ANADOLU LİSESİ) Kayseri de doğdu. İlk, orta ve lise eğitimini Kayseri de tamamladı. Lisans eğitimini Gazi Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Biyoloji Öğretmenliği Bölümünde, yüksek lisans eğitimini Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoloji Ana Bilim Dalında tamamladı. 2000 yılında Yozgat ta başladığı öğretmenlik mesleğine Kayseri de devam etti. 2010 yılında Ahmet Eren Anadolu Lisesi ne müdür yardımcısı olarak atandı ve halen bu görevine devam etmektedir. Evli ve iki çocuk babasıdır. Tuncay ŞAKİR ( KIRŞEHİR YUSUF DEMİR BİLİM VE SANAT MERKEZİ) 1979 yılında Şanlıurfa Suruç ta doğdu. İlk ve ortaokulu Adana da, liseyi Bursa Ziraat Meslek Lisesi nde tamamladı. 2003 yılında ODTÜ Biyoloji Bölümünden mezun oldu. Formasyon eğitimi alarak, 2005 yılında MEB de Biyoloji Öğretmenliğine başladı. 2008 yılında üstün yetenekli öğrencilere eğitim veren Kırşehir BİLSEM e atandı. Halen aynı kurumda öğretmenliğe devam etmektedir. 10