TÜBİTAK – BİDEB LİSE ÖĞRETMENLERİ

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 CO2 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
YOĞURT
2
3,82
8,8 x 104
7
3.85
9,9 x 104
ENDÜSTRİYEL
YOĞURT
2
4,07
2,0 x 107
7
4,19
3,3 x 107
2
3
4
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 104, endüstriyel yoğurtlarda bakteri
sayısı ise 2,0-3,3 x 107 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, 148154, 1989.
[11] C Nogueira, H Albano, P Gibbs and P Teixeira, Microbiological Quality of
Portuguese Yogurts, Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 21, 12, 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