İÇİNDEKİLER 1. BÖLÜM GIDA MİKROBİYOLOJİSİ 1.1 GİRİŞ...1 1.2 GIDA KAYNAKLI MİKROORGANİZMALAR...2 1.2.1 Bakteriler...2 1.2.2 Mayalar...4 1.2.3 Küfler...4 1.2.4 Algler...5 1.2.5 Virüsler...6 1.3 MİKROORGANİZMALARIN ANALİZ YÖNTEMLERİ...7 1.4 MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI VE İSİMLENDİRİLMESİ...8 1.5 MiKROBİYAL GELİŞME KİNETİĞİ...9 1.6 MİKROORGANİZMA GELİŞMESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER... 10 1.7 MİKROORGANİZMALARIN GIDA ENDÜSTRİSİNDE KULLANIM ALANLARI. 12 1.8 SONUÇ... 14 KAYNAKLAR... 15 2. BÖLÜM BİYOKİMYA VE MOLEKÜLER BİYOLOJİ 2.1 GİRİŞ... 20 2.2 NÜKLEİK ASİTLER... 20 2.2.1 DNA Yapı ve Fonksiyonu... 23 2.2.2 RNA Yapı ve Fonksiyonu... 25 2.2.2.1 Mesenger (haberci) RNA (mrna)... 25 2.2.2.2 Ribosomal RNA (rrna)... 26 2.2.2.3 Transfer RNA (trna)... 26 2.3 KARBONHİDRATLAR... 27 2.3.1 Monosakkaritler (Basit Şekerler)... 29 2.3.2 Disakkaritler... 30 2.3.3 Polisakkaritler... 30 2.3.3.1 Nişasta... 31 2.3.3.2 Glikojen... 31 2.3.3.3 Selüloz... 31 2.4 LİPİDLER... 32 2.4.1 Yağ Asitleri... 32 2.4.1.1 Doymuş yağlar... 33 2.4.1.2 Doymamış yağlar... 33 2.4.2 Triaçilgliseroller (Yağlar)... 34 VII
2.4.3 Mumlar... 34 2.4.4 Diğer Lipid Bileşenleri... 34 2.4.4.1 Lipoproteinler... 34 2.4.4.2 Steroidler... 35 2.5 PROTEİNLER... 35 2.5.1 Proteinlerin Yapısal Özellikleri... 35 2.5.2 Amino Asitler... 36 2.5.3 Peptidler ve Proteinler... 38 2.5.3.1 Proteinin İkincil Yapısı... 40 2.5.3.2 Üçüncül ve Dördüncül Protein Yapıları... 41 2.6 ENZİMLER... 43 2.6.1 RNA Yapılı Enzimler (Katalitik RNA lar veya Ribozimler)... 44 2.6.2 Enzim Üretiminde Rekombinant DNA Teknolojisi... 44 KAYNAKLAR... 45 3. BÖLÜM MOLEKÜLER BİYOLOJİK YÖNTEMLER 3.1 GİRİŞ... 49 3.2 POLİMERAZ ZİNCİR REAKSİYONU (PZR)... 51 3.2.1 Gerçek Zamanlı Polimeraz Zincir Reaksiyonu (GZ - PZR) (Real Time Polymerase Chain Reaction: RT-PCR)... 54 3.3 DNA DİZİ ANALİZİ... 56 3.4 16S rdna METODU (KLONLAMA DİZİ PZR VE DNA DİZİ ANALİZİ... 58 3.5 DENATÜRE GRADYENT JEL ELEKTROFOREZİ (DGJE) ( DENATURING GRADIENT GEL ELECTROPHORESIS : DGGE)... 61 3.6 FISH (FLUORESCENCE in situ HYBRIDISATION) TEKNİĞİ... 63 3.7 2D-JEL ELEKTROFOREZ YÖNTEMİ... 64 3.8 GIDA ANALİZLERİNDE MOLEKÜLER BİYOLOJİK YÖNTEMLERİN KULLANIM ALANLARI... 65 KAYNAKLAR... 66 4. BÖLÜM GIDA ENDÜSTRİSİNDE FERMENTASYON TEKNOLOJİLERİ 4.1 GİRİŞ... 71 4.2 ENDÜSTRİYEL ÖNEME SAHİP MİKROORGANİZMALARIN İZOLASYONU, MUHAFAZASI VE GELİŞTİRİLMESİ... 72 4.2.1 İzolasyon... 72 4.2.2 İzolasyon Aşamaları... 73 4.2.3 İzole Edilen Mikroorganizmaların Saklanması... 74 4.2.3.1 Düşük Sıcaklıklarda Saklama... 74 VIII
4.2.3.2 Dehidrasyon ile Saklama... 74 4.2.4 Mikroorganizmaların Özelliklerinin Geliştirilmesi... 74 4.2.4.1 Mikroorganizmaların Yönlendirilmiş Evrim Yöntemi ile Geliştirilmesi... 75 4.3 BESİYERİ FORMULASYONU VE GELİŞTİRİLMESİ... 77 4.3.1 İstatistiksel Deney Desenleri... 80 4.4 STERİLİZASYON... 81 4.4.1 Ölüm Kinetiği... 82 4.4.2. Sterilizasyonu Etkileyen Faktörler ve Farklı Sterilizasyon Teknikleri 83 4.5 BİYOREAKTÖR TASARIMI VE KONTROLU... 84 4.5.1 Biyoreaktör Çeşitleri... 85 4.5.2 Biyoreaktör Tasarımı... 88 4.5.3 Proses Değişkenlerinin Ölçümü İçin Kullanılan Sensörler... 89 4.6 SAFLAŞTIRMA PROSESİ... 91 4.7 GIDA ENDÜSTRİSİNDE FERMENTASYON UYGULAMALARI... 94 4.7.1 Mayalar ve Gıda Endüstrisinde Kullanım Alanları... 95 4.7.2 Aminoasit Üretimi... 96 4.7.3 Organik Asit Üretimi... 98 KAYNAKLAR...101 5. BÖLÜM ENZİMLERİN GIDA ENDÜSTRİSİNDE UYGULAMA ALANLARI 5.1 GİRİŞ...105 5.2 ENZİMLERİN ÜRETİMİ...107 5.2.1 Mikrobiyal Enzimler...108 5.2.2 Tutuklanmış Enzimler...110 5.2.3 Genetik Mühendisliği Teknikleri İle Enzim Elde Edilmesi...112 5.3 GIDA ENDÜSTRİSİNDE KULLANILAN ENZİMLER...113 5.3.1 Karbohidrazlar...114 5.3.2 Proteazlar...116 5.3.3 Lipazlar...118 5.3.4 Oksidoredüktazlar...119 5.3.4.1 Fenolaz...120 5.3.4.2 Peroksidaz...120 5.3.4.3 Katalaz...121 5.3.4.4 Lipoksigenaz...121 5.3.4.5 Dehidrojenaz...122 5.4. GIDA ENDÜSTRİSİNDE ENZİMLERİN UYGULAMA ALANLARI...123 5.4.1 Değirmencilik ve Tahıl Ürünleri...123 5.4.2 Nişasta, Şeker ve Şurupları...125 IX
5.4.3 Süt Ürünleri...126 5.4.4 Meyve ve Sebze Suyu İşleme...128 5.4.5 Şarap Üretimi...130 5.4.6 Bira Üretimi...131 5.4.7 Et ve Balık Ürünleri...131 5.4.8 Gıda Analizleri...132 5.5 SONUÇ...133 KAYNAKLAR...134 6. BÖLÜM EKMEK MAYASI ÜRETIMI 6.1 GİRİŞ VE TARİHÇE...139 6.2 Saccharomyces cerevisiae...140 6.3 EKMEK MAYASININ BESİN GEREKSİNİMLERİ...142 6.3.1 Ekmek Mayası Üretiminde Etkili Diğer Faktörler...144 6.4 EKMEK MAYASI ÜRETİM PROSESİ...145 6.4.1 Fermentasyon Kademeleri...145 6.4.2 Proses Kontrol...146 6.4.3 Separasyon ve Maya Sütü Eldesi...147 6.4.4 Kurutma Prosesi...147 6.5 ATIK SU ARITIM YÖNTEMLERİ...150 6.6 GELECEĞE YÖNELİK BEKLENTİLER...150 6.7 DÜNYA VE TÜRKİYE DEKİ EKMEK MAYASI ÜRETİMİ...152 KAYNAKLAR...153 7. BÖLÜM FERMENTE ET ÜRÜNLERİ 7.1 GİRİŞ...157 7.2 FERMENTE ÜRÜN ÇEŞİTLERİ...158 7.3 HAMMADDE...160 7.4 KATKI MADDELERİ...161 7.5 ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ...164 7.6 MİKROFLORA...168 7.7 BİYOKİMYASAL VE MİKROBİYOLOJİK DEĞİŞİMLER...174 7.7.1 Asit Oluşumu...175 7.7.2 Renk Oluşumu...178 7.7.3 Aroma ve Lezzet Gelişimi...179 7.8 STARTER KÜLTÜRLER...183 7.8.1 Laktik Asit Bakterileri...186 7.8.2 Katalaz Pozitif Koklar...187 X
7.8.3 Maya ve Küfler...189 7.9 SONUÇ...189 KAYNAKLAR...190 8. BÖLÜM FERMENTE SÜT ÜRÜNLERİ, PROBİYOTİK ORGANİZMALAR VE PEYNİR 8.1 GİRİŞ...198 8.2 FERMENTE SÜT ÜRÜNLERİNİN SINIFLANDIRILMASI...199 8.3 LAKTİK ASİT BAKTERİLERİNİN TAKSONOMİSİ...201 8.3.1 Lactococcus spp...201 8.3.2 Streptococcus spp....203 8.3.3 Lactobacillus spp...204 8.3.4 Leuconostoc spp....206 8.3.5 Enterococcus spp...206 8.4 LAKTİK ASİT BAKTERİLERİNİN METABOLİZMASI...207 8.4.1 Karbonhidrat Metabolizması...207 8.4.2 Sitrat Metabolizması...211 8.4.3 Aroma Bileşenleri Sentezi...212 8.4.3.1 Asetaldehit Üretimi...213 8.4.3.1.1 Glukozdan Asetaldehit Üretimi...215 8.4.3.1.2 Treoninden Asetaldehit Üretimi...215 8.4.3.1.3 Nükleik Asitlerden Asetaldehit Üretimi...216 8.4.3.2 Asetat ve Asetolaktat Üretimi...216 8.4.4 Polisakkarit Üretimi...217 8.4.5 Bakteriyosin Üretimi...218 8.5 PROBİYOTİK BAKTERİLER VE PROBİYOTİK SÜT ÜRÜNLERİ...220 8.5.1 Probiyotik Bakterilerin Taksonomik, Morfolojik ve Fizyolojik Özellikleri...220 8.5.1.1 Bifidobacterium spp....220 8.5.1.2 Lactobacillus acidophilus...221 8.5.1.3 Probiyotik Bakterilerin Terapatik Etki Mekanizmaları...222 8.5.1.4 Probiyotik Bakterilerin Seçim Kriterleri...225 8.5.1.5 Prebiyotik Madde İlavesi...227 8.5.1.6 Mikrokapsülasyon Uygulaması...228 8.5.1.7 Oksijen Geçirimi Sınırlandırılmış Ambalaj Materyali Kullanımı...228 8.5.1.8 İki Aşamalı Fermentasyon...229 8.6 PEYNİR ÜRETİMİ...229 8.6.1 Olgunlaştırma ve Olgunlaşma Süresinin Kısaltılmasında Yararlanılan Teknikler...234 XI
8.6.2 Peynir Teknolojisinde Son Gelişmeler...236 KAYNAKLAR...237 9. BÖLÜM FERMENTE BİTKİSEL ÜRÜNLER 9.1 GİRİŞ...242 9.2 SOFRALIK ZEYTİNLER...242 9.2.1 Sofralık Yeşil Zeytin Üretimi...243 9.2.1.1 İspanyol Yöntemi...243 9.2.1.2 Çizme ve Kırma Yeşil Zeytin...245 9.2.1.3 Dolgulu Zeytin...245 9.2.2 Sofralık Siyah Zeytin Üretimi...246 9.2.2.1 Salamura Yöntemi...246 9.2.2.2 Sele (Kuru Tuzlama) Zeytini...247 9.2.2.3 Diğer Sofralık Siyah Zeytin Üretim Yöntemleri...248 9.3 TURŞULAR...248 9.3.1 Hıyar Turşusu...248 9.3.2 Hıyar Turşusu Benzeri Ürünlerin Üretimi...251 9.3.3 Lahana Turşusu...251 9.4 ŞALGAM SUYU...252 9.4.1 Geleneksel Yöntem...253 9.4.2 Doğrudan Şalgam Suyu Üretimi...254 9.5 SİRKE...255 9.5.1 Etil Alkol Fermentasyonu...256 9.5.2 Asetik Asit Bakterileri...256 9.5.3 Sirke Üretim Yöntemleri...257 9.5.3.1 Yavaş Yöntem...257 9.5.3.2 Çabuk Yöntem...257 9.5.3.3 Derin Kültür ( submers / submerged ) Yöntemi...258 9.5.4 Asetik Asit Fermentasyonu Sonrası Uygulanan İşlemler...259 9.6 TARHANA...259 9.6.1 Doğrudan Tarhana Üretim Yöntemi...260 9.6.2 Ekşi Hamur Yöntemi...261 9.7 BOZA...262 9.8 SOYA ÜRÜNLERİ...263 9.8.1 Soya Sosu...264 9.8.2 Tempe...266 9.8.3 Diğer Soya Ürünleri...267 9.9 ÇAY, KAHVE VE KAKAO...268 9.9.1 Çay...268 XII
9.9.2 Kahve...269 9.9.3 Kakao...271 KAYNAKLAR...272 10. BÖLÜM FERMENTE ALKOLLÜ İÇECEKLER 10.1 GİRİŞ...279 10.2 DÜNYA DA ALKOLLÜ İÇECEKLER...280 10.3 ÜRETİM TEKNİKLERİ...281 10.3.1 Şarap...281 10.3.1.1 Şaraplık Üzümler...281 10.3.1.2 Fermentasyon...282 10.3.1.3 Malolaktik Fermentasyon...286 10.3.1.4 Şarap Üretiminde Rol Oynayan Mikroorganizmalar...288 10.3.2 Meyve Şarapları...289 10.3.3 Bira...294 10.3.3.1 Malt Üretimi...295 10.3.3.2 Bira Üretimi...295 10.3.3.2.1 Şıranın Elde Edilmesi...296 10.3.3.2.2 Fermentasyon ve Dinlendirme...298 10.3.3.2.3 Biranın Süzülmesi, Şişelenmesi ve Pastörizasyonu299 10.3.4 Damıtık Alkollü İçecekler...300 10.3.4.1 Eskitilen Damıtık Alkollü İçecekler...300 10.3.4.1.1 Konyak (Cognac)...300 10.3.4.1.2 Viski ( Whisky / Whiskey )...301 10.3.4.1.3 Rom (Rum)...302 10.3.4.2 Eskitilmeyen Damıtık Alkollü İçecekler...303 10.3.4.2.1 Rakı...303 10.3.4.2.2 Cin (Gin)...304 10.3.4.2.3 Votka (Vodka)...305 KAYNAKLAR...306 11. BÖLÜM GIDA ENDÜSTRİSİNDE ATIK YÖNETİMİ VE YAN ÜRÜNLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ 11.1 GİRİŞ...309 11.2 ATIK KARAKTERİZASYONU...311 11.2.1 Atıksular...311 11.2.2 Katı Atıklar...316 11.2.3 Tehlikeli Atıklar...321 XIII
11.3 ATIK YÖNETİMİ...321 11.3.1 Gıda Endüstrisinde Atık Azaltım Stratejileri...322 11.3.2 Atıkların Değerlendirilmesi...323 11.3.2.1 Atıksu Geri Kazanımı...323 11.3.2.2 Yan Ürünlerin Geri Kazanımı...324 11.3.3 Atık Giderimi...326 11.3.3.1 Katı Atıkların Bertarafı...327 11.3.3.2 Atıksuların Arıtılması...329 11.3.3.3 Çeşitli Gıda Sektörlerinde Atıksu Arıtma Uygulamaları.333 11.3.3.3.1 Atıksu Arıtılmasında Yaygın Olarak Kullanılan Arıtma Stratejileri...333 11.3.3.3.2 Zeytinyağı Endüstrisinde Atıksu Arıtımı...335 11.3.3.3.3 Et Endüstrisinde Atıksu Arıtımı...336 11.3.3.3.4 Süt Endüstrisinde Atıksu Arıtımı...336 11.3.3.3.5 Şeker Endüstrisinde Atıksu Arıtımı...337 11.4 SONUÇ...337 KAYNAKLAR...338 12. BÖLÜM YAĞLARDA BİYOTEKNOLOJİK UYGULAMALAR VE YAPILANDIRILMIŞ YAĞLAR 12.1 GİRİŞ...343 12.2 YAPILANDIRILMIŞ YAĞLARIN ÜRETİMİNDE KULLANILAN YAĞ ASİTLERİ344 12.2.1 Kısa Zincirli Yağ Asitleri (KSZYA)...345 12.2.2 Orta Zincirli Yağ Asitleri (OZYA)...346 12.2.3 Omega-3 Yağ Asitleri...348 12.2.4 Omega-6 Yağ Asitleri...348 12.2.5 Omega-9 Yağ Asitleri...348 12.2.6 Konjuge Linoleik Asit (KLA)...349 12.2.7 Uzun Zincirli Doymuş Yağ Asitleri...349 12.3 YAPILANDIRILMIŞ YAĞLARIN SENTEZİ...349 12.3.1 Kimyasal Sentez...349 12.3.2 Enzimatik Sentez...351 12.3.2.1 Enzimatik Sentezi ve Ürün Verimini Etkileyen Faktörler.355 12.3.2.2 Kimyasal ve Enzimatik Sentezin Kıyaslanması...358 12.3.3 Mikrobiyal Sentez...359 12.3.4 Biyolojik Yöntemler...361 12.4 YAPILANDIRILMIŞ YAĞLARIN SINIFLANDIRILMASI...363 12.4.1 Tıbbi ve Nutrasetik Uygulamalarda Kullanılan Yapılandırılmış Yağlar...364 XIV
12.4.1.1. Bebek Mamaları...364 12.4.1.2. Enteral ve Parenteral Beslenme...365 12.4.1.3 Kalorisi Azaltılmış Yağlar...365 12.4.1.4 Zenginleştirilmiş Yağlar...366 12.4.2 Kullanım Açısından Fonksiyonel Yapılandırılmış Yağlar...367 12.4.2.1 Gıda Uygulamaları İçin Plastik Yağlar...367 12.4.2.2. Kakao Yağı İkameleri...367 12.4.2.3 Kızartma Yağları...369 12.5 GELECEKLE İLGİLİ ÇALIŞMALAR...369 KAYNAKLAR...370 13. BÖLÜM AROMA BİYOTEKNOLOJİSİ 13.1 GİRİŞ...375 13.2 MİKROBİYAL YOLLA AROMA MADDELERİNİN ÜRETİMİ...377 13.2.1 Fermentasyon Yoluyla Üretim...378 13.2.2 Biyodönüşüm Yoluyla Üretim...382 13.3 ENZİMATİK YOLLA AROMA MADDELERİNİN ÜRETİMİ...387 13.4 SONUÇ...389 KAYNAKLAR...390 14. BÖLÜM BİTKİ BİYOTEKNOLOJİSİ 14.1 GİRİŞ...393 14.2 BİTKİLERİN YAŞAMIMIZDAKİ ÖNEMİ VE TANIMLAR...394 14.3 BİTKİ DOKU KÜLTÜRLERİ...397 14.3.1 Besiyeri Bileşenleri...399 14.4 BİTKİLERE GEN AKTARIM YÖNTEMLERİ...403 14.4.1 Dolaylı Yöntemler...404 14.4.1.1 Gen Aktarımında Kullanılan Vektörler...406 14.4.2 Dolaysız Yöntemler...408 14.4.2.1 Biyolistik...408 14.4.2.2 Elektroporasyon...409 14.4.2.3 Mikroenjeksiyon...409 14.5 BİTKİ GENOM PROJELERİ VE GENOMİK ÇALIŞMALAR...410 14.6 BİTKİ BİYOTEKNOLOJİSİ UYGULAMALARI VE SORUNLAR...412 14.7 SONUÇ...412 KAYNAKLAR...413 XV
15. BÖLÜM GENETİK MODİFİYE GIDALAR 15.1 GİRİŞ...415 15.2 REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ...417 15.3 GIDA ENDÜSTRİSİNDE REK DNA TEKNOLOJİSİ UYGULAMALARI...418 15.3.1 Bitkilerde Genetik Modifikasyon Uygulamaları...418 15.3.1.1 Herbisitlere ve Bitki Zararlılarına Dirençli Bitki Üretimi...420 15.3.1.2 İşleme Kalitesinin Artırılması...420 15.3.1.3 Besin Değerinin Artırılması...421 15.3.1.4 İlaç, Hormon ve Aşı Üretimi...422 15.3.2 Genetik Modifiye Mikroorganizmalar...424 15.3.2.1 Gıda Katkı Maddeleri ve Gıda İngrediyenleri Eldesi...425 15.3.2.2 Enzim Üretimi ve Özelliklerinin Geliştirilmesi...426 15.3.2.3 Starter Kültürlerin Özelliklerinin Geliştirilmesi...429 15.3.3 Hayvanlarda Genetik Modifikasyon Uygulamaları...429 15.4 GENETİK MODİFİYE GIDALAR İLE İLGİLİ TARTIŞMALAR...431 15.4.1 Biyogüvenlik...432 15.4.2 Dini ve Kültürel Kaygılar...435 15.4.3 Sosyo-Ekonomik ve Etik Kaygılar...435 15.5 YASAL DÜZENLEMER...436 15.5.1 Uluslararası Düzenlemeler...436 15.5.2 Ülkemizdeki Mevcut Düzenlemeler...442 15.6 SONUÇ...443 KAYNAKLAR...443 16. BÖLÜM GIDA BİYOPREZERVASYONU 16.1 GİRİŞ...447 16.2 BAKTERİYOSİNLER...449 16.2.1 Nisin...451 16.2.1.1 Biyosentezi...451 16.2.1.2 Yapısal Özellikleri...452 16.2.1.3 Antimikrobiyal Mekanizma...452 16.2.1.4 Yapı-Fonksiyon İlişkisi...453 16.2.2 Pediyosin...454 16.2.2.1 Biyosentezi...454 16.2.2.2 Yapısal Özellikleri...454 16.2.2.3 Antimikrobiyal Mekanizma...455 16.2.2.4 Yapı-Fonksiyon İlişkisi...456 16.2.3 Biyosentezi Etkileyen Faktörler...457 XVI
16.2.4 Gıda Ortamındaki Etkinlik...458 16.2.5 Gıda Uygulamaları...458 16.2.6 Hedef Mikroorganizmada Direnç Gelişimi...463 16.3 KORUYUCU KÜLTÜRLER...465 16.3.1 Bakteriyosin Üreten Kültürler...465 16.3.2 Bakteriyosin Üretmeyen Kültürler...466 16.3.3 Gıda Ortamındaki Etkinlik...466 16.3.4 Gıda Uygulamaları...467 16.4 GÜNCEL ÇALIŞMALAR...468 16.4.1 Yeni Bakteriyosinler...469 16.4.2 Heterolog Bakteriyosin Üretimi...472 16.4.3 Engeller Teknolojisi Uygulamaları...476 16.5 SONUÇ...478 KAYNAKLAR...479 DİZİN...485 XVII