Lactococcus lactis Lactococcus Lactococcus ‡izelge. Fermentasyon yollar±na g¶re laktobasil s±n±flar±

  • View
    218

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Lactococcus lactis Lactococcus Lactococcus ‡izelge. Fermentasyon yollar±na g¶re...

1

LAKTK AST BAKTERLER Laktik asit bakterileri fermentasyon sonucu temel rn olarak laktik asit oluturan mikroorganizmalardr. Bu bakteriler, genellikle spor oluturmayan ve gda fermentasyonlarnda gvenli bir ekilde kullanlan mikroorganizmalar kapsamakla birlikte, patojen olanlarna ya da spor oluturanlarna da rastlanmaktadr. Dier taraftan, metabolizmas bakmndan farkllk gsteren bifidobakteriler gibi mikroorganizmalar da bu bakteriler ierisinde yer almaktadr. Bu nedenle, laktik asit bakterilerinin tanmlanmasnda evrensel olarak kabul gren bir terim mevcut deildir. Klasifikasyonlar Mikroorganizmalarn isimlendirilmesi ve klasifikasyonu, Uluslararas Mikrobiyoloji Topluluklar Birlii (International Union of Microbiological Societies)nin gzetiminde faaliyet gsteren taksonomi komitelerinin nerileri dorultusunda yrtlmektedir. Bakteriler arasndaki genetik akrabalklar doru bir ekilde yanstan yeni ve gl kantlar elde edildike bakterinin dahil edildii tr ve resmi tanmlamalar deiiklie uramaktadr. Bakterilerin tehisi ve snflandrlmas, uzunca bir sre fenotip olarak ifade edilen gzlemlenebilir zelliklerine (morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal zellikler) gre yaplabilmitir. Buna gre, birbirine ok benzer zellikler gsteren bakterilerin ayn trden olduu kabul edilmekte, benzer zellikler gsteren trler de ayn cins ierisinde toplanmaktadr. Baz durumlarda, trler alt trlere (ksaca subsp. veya ssp.) blnmektedir. Trlerin resmi olarak isimlendirilmesi, esasen bitkiler ve hayvanlarn isimlendirilmesi iin gelitirilen Latin binomiyal sistemine gre yaplmaktadr. rnein, Lactococcus lactis, Lactococcus cinsine ait bir tr, Lactococcus lactis subsp cremoris ise Lactococcus lactisin alt trdr. Fenotipik almalarn molekler dzeye (hcre duvarnn kompozisyonu, serolojik teknikler, elektroforetik teknikler) yaylmas ve DNA analiz tekniklerinin gelitirilmesi (DNA hibridizasyonu ve DNA sekansnn karlatrlmas), mikroorganizmalar arasndaki benzerlik ve farkllklarn daha gvenilir biimde ortaya konulmasn mmkn klmtr. Gnmzde, DNA hibridizasyon almalar iki bakterinin ayn tre ait olup olmadna dair en fazla kabul gren bir lt saylmaktadr. Fenotipik zellikler konusu nemini korumakla birlikte, bu zelliklere gre genetik akrabalklar her zaman doru bir ekilde ortaya konulamamaktadr.

2

Gnmzde canl organizmalar 3 st alem ierisinde toplanmtr: - karya (Eucarya) - Arkaya (Archaea) - bakteri veya bakteri (Eubacteria) Hcre nkleusu ierisinde kromozom tayan, bitkiler, hayvanlar ve funguslar iine alan canllar (karyotlar) karya olarak snflandrlmtr. Topluca bakteri olarak ifade edilen prokaryot organizmalar da arkaya ve bakteri olmak zere iki blme ayrlmtr. Filogenetik (Bir trn veya yksek taksonomik gruplarn soy geliimi ve evrim gemii) ifadeyle, laktik asit bakterileri olarak adlandrlabilecek belirli bir bakteri grubu mevcut deildir. Laktik asit bakterileri, gram-pozitif bakterilerin (Firmicute) G + C (Guanin + Sitozin) yzdesi dk olan alt blmnde yer alrlar. Bunlarn DNA molekllerinde, Guanin ve Sitozin bazlarnn toplam yaklak %53n altndadr. Bu alt blm, bazen, klostridiyal alt blm olarak da ifade edilmekte olup, burada yer alan bakterilerin hepsi laktik asit bakterileri deildir. Bacillus, Listeria, Staphylococcus cinsi bakteriler de bu alt blmde yer alrlar. Bifidobacterium, Brevibacterium, Micrococcus ve Propionibacterium cinsi mikroorganizmalar da st fermentasyonlarnda yer alan dier gram-pozitif bakterilerdir. Ancak, biyokimyasal zellikleri ynnden laktik asit bakterileri arasnda saylmazlar, ayrca filogenetik olarak da laktik asit bakterileri ile yaknlklar yoktur. Bu bakteriler aktinobakteri (actinomycete) alt blm ierisinde yksek G + C oranna sahip bakterilerdir. Laktik asit bakterileri, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Enterococcus, Streptococcus ve Pediococcus cinslerini iine almaktadr. 2.1.1. Lactobacillus cinsi st asidi bakterileri Laktobasiller gram-pozitif, katalaz-negatif, spor oluturmayan ubuk biimli bakterilerdir. ubuklar ok uzun ve ok narin incelikte olabilecei gibi, ok ksa, kokobasil eklinde de olabilir. Zincir formlarna genellikle logaritmik gelime dneminin ge evresinde rastlanr. St asidi bakterilerinin byk bir ksm Lactobacillus cinsine dahildir. Gnmze kadar, 80den fazla tr ve alt trn tanmlamas yaplm olup, yeni bilgiler dorultusunda taksonomileri gzden geirilmektedir. Laktobasiller, toprak, bitki ve hayvanlarn dahil olduu geni bir evrede bulunan bakterilerdir. Fermente olabilen ekerler, vitaminler, hidrolize protein rnleri, kofaktrler ve oksijen ierii dk ortamlar bu cinse dahil mikroorganizmalarn doal yaam alanlardr. nsanlar ve hayvanlarda, az

3

boluu, barsak ve vajinada; gbrede; toprakta ve bitkilerde bu mikroorganizmalara rastlanr. Fermentasyon teknolojisinde (rn., silaj yemi, et, yourt, peynir, turu, unlu mamller) istenen, ancak gdalarda bozulmaya neden olan mikroorganizmalardr. St endstrisinde yalnzca birka tr starter kltr olarak kullanlmaktadr. Beslenme istekleri karmaktr. Amino asitlerine, peptitlere, vitaminlere, fermente olabilir karbonhidratlara, ya asitlerine ve esterlerine, eitli tuzlara, nkleik asitlere ve trevlerine gereksinim duyarlar. Lactobacillus cinsi laktik asit bakterileri, ok heterojen bir cins olma zellii tamaktadr. DNA baz kompozisyonunda G+C % mol oran % 32-55 gibi geni bir aralkta deiim gstermektedir. Tehislerinde yararlanlan fenotipik zelliklerine gre iki, ya da drt grup altnda toplanmlardr. Fermentasyon zelliklerine gre, aadaki alt gruba blnmlerdir: Homofermentatif laktobasiller: Bu grupta yer alan trler, hegsoz

ekerlerini Embden-Meyerhof glikolitik yoluna gre paralar ve yalnzca ya da baskn olarak laktik asit olutururlar. Pentozlar ve glukonat fermente etmezler. Trlerden bazlar peynir, yourt ve probiyotik ieceklerde starter klt olarak kullanlan nemli bakterilerdir.

Fakltatif heterofermentatif laktobasiller: Hegsozlar Embden-Meyerhof

yoluna gre, pentozlar ve dier baz substratlar ise fosfoketolaz enzim aktivitesine dayal metabolik yola gre paralarlar. Sonuta, laktik asitin yan sra tipik olarak asetik asit ve etanol olutururlar. Birka tr, geleneksel fermente rnlerin ve silaj yemlerinin retiminde kullanlr.

Obligat heterofermentatif laktobasiller: Bunlar, ekerleri yalnzca

fosfoketolaza dayal metabolik yola gre paralar, laktik asit ve nemli miktarda asetik asit ve/veya etanol ve CO2 olutururlar. Bozukluk etmeni bakteriler olarak kabul edilirler. Gastrointestinal sistemde bulunurlar. Ayrca, olgun peynirin de dahil olduu deiik gdalarda bu mikroorganizmalara rastlanabilir.

Aadaki izelgede fermentasyon yollarna gre st rnlerinde rastlanan laktobasiller gsterilmitir.

4

izelge. Fermentasyon yollarna gre laktobasil snflar

Homofermentatif Heterofermentatif

Fakltatif

Obligat

Lb. acidophilus Lb. helveticus Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus Lb. delbrueckii subsp. lactis Lb. delbrueckii subsp. delbrueckii

Lb. casei Lb. paracasei Lb. plantarum Lb. rhamnosus Lb. coryneformis Lb. curvatum

Lb. brevis Lb. reuteri Lb. fermentum Lb. bifermentans Lb. kefiri Lb. buchneri

Kaynak: Curry and Crow, 2010.

Filogenetik olarak, Lactobacillus cinsi bakterilerin, aada gsterilen genellikle 3 byk grubu olduu kabul edilmektedir: a) Lactobacillus casei Pediococcus grubu. Homofermentatif, fakltatif

heterofermentatif ve obligat heterofermentatif trleri iine almaktadr.

Homofermentatif Fakltatif heterofermentatif Obligat heterofermentatif

Lb.salivarius Pc.damnosus

Lb.casei Lb.paracasei Lb.plantarum Lb.rhamnosus Lb.sake Pc.acidilactici

Lb.fermentum Lb.kefiri Lb.sanfranciscens Lb.hilgardii

b) Lactobacillus delbrueckii grubu. Bu gruptaki tm trler homofermentatiftir.

nceden Lb.acidophilusun alt trleri olan Lb.johnsonii, Lb.amylovorus, Lb.crispatus, Lb.gallinarum ve Lb.gasseri gnmzde ayr tr stats kazanmtr. Grubun tipik yeleri aada verilmitir.

Lb.delbrueckii Lb.delbrueckii subsp delbrueckii Lb.delbrueckii subsp bulgaricus Lb.helveticus Lb.acidophilus

c) Leuconostoc grubu. Lactobacillus cinsi ierisinde bir iki trn filogenetik

olarak, laktobasillerden ziyade Leuconostoc cinsine daha fazla benzerlik gsterdii belirlenmitir. Bu grupta yer alan laktobasiller obligat heterofermentatif (rn.; Lb. fructosus) zellikte olup, kark hcre morfolojisi sergileyen filogenetik gruba dier bir rnektir.

- Laktobasillerin starter kltr olarak kullanm Laktobasiller, laktozun hzl bir ekilde laktik asite dnmesi iin ste yksek oranda alanrlar. Bunun sonucu, ortamn pH deerini drerek

5

istenmeyen bakterilerin geliimini basklar ya da onlar ldrrler. Ayrca, fermente rnlerde jel oluumu salarlar. St rnlerinde starter kltr olarak kullanlacak Lactobacillus cinsi bakterilerin seiminde dikkate alnan faktrler unlardr: - Bakterinin tr ve suu - noklm miktar - Dier bakterilerin varl ve says - St tr - Stn bileimi - Stn sl ileme tabi tutulmas - Katk maddelerinin varl - Fermentasyon koullar Baz durumlarda, laktobasillerin geliimi ve son rnde asit oluumu engellenebilir. Starter kltr aktivitesini olumsuz ynde etkileyen bu faktrler aadaki gibidir: Bakteriyofajlar. Laktobasillere zg bakteriyofajlar stn fermentasyonu

srasnda phtlamay yavalatrlar. Stn doal inhibitrleri (rnein laktoperoksidaz sistemi). Yksek somatik hcre says. Antibiyotik ve temizlik maddesi kalntlar. Mikroorganizmalar tarafndan retilen ya da ste dardan ilave edilen

hidrojen peroksit. Isl ilem uygulamasnn tetikledii inhibitrler. Starter kltr kombinasyonlar oluturulurken, laktobasillerle dier bakteriler arasndaki rekabetin gz nne alnmas nemli bir husustur, nk farkl bakteri trlerine ait birka su dier starter bakterilerinin faaliyetini engelleyen bakteriyosinler retebilir. Fermente rnlerde, esasen Lb.delbrueckii subsp. bul