Bakterilerin biyoteknolojideki kullanım alanları nelerdir?

Bifidobakteriler ve Süt Teknolojisinde Kullanım Alanları
Ahmet KÜÇÜKÇETİN1 Safiye DURANOĞLU2


Bifidobakteriler ilk olarak 1899’da
Pasteur Enstitüsü’nden Henry Tissier
tarafından keşfedilmiş ve Bacillus
bifidus communis olarak
isimlendirilmiştir. İnsan ve hayvanların
bağırsak sisteminde bulunan bu
bakterilerin insanlarda bulunan türleri,
B. bifidum, B. infantis, B. longum, B.
adolescentis, B. catenulatum ve B.
pseudocatenulatum’dur (Kaptan, 2000).
Bifidobakteriler üniform veya dallanmış
çubuk şeklinde, gram (+), katalaz (-),
anaerobik ve hareketsizdir. Optimum
gelişme sıcaklığı 37-43°C’ler arasında
olup, 25-43°C’lerde de gelişebildiği
belirtilmektedir. Optimum gelişme pH’sı
ise 6,5-7,0 olup, L(+) formunda laktik
asit üretmektedir (Akalın ve Gönç,
1995).
Bifidobakteriler karbon kaynağı
olarak karbonat veya bikarbonata ihtiyaç
duymaktadır. Organik asitler, yağ asitleri
ve amino asitler etkin karbon kaynakları
değildir; yalnızca sistein ve sistin
zorunlu azot kaynaklarıdır. Bunun
yanında bifidobakteriler “bifidus
faktörleri” olarak bilinen belirli büyüme
faktörlerine ihtiyaç duymaktadır.
Bu maddeler genelde Nasetiglukozamine
gibi amino şekerleri
veya fruktooligosakkaritler ve laktuloz
gibi karbonhidratlardır (Kaptan, 2000).
Bifidobakterilerin hücre duvarı
muramik asit, glukozamin, alanin,
glutamik asit ve ornitin veya lisin ile
beraber treonin, aspartik asit, serin,
glisin aminoasitlerinin biri veya
ikisinden oluşmuş peptidoglikan
(murein)’dan ibarettir. Hücre
duvarındaki polisakkaritlerin bileşiminde
glukoz, galaktoz ve ramnoz bulunduğu
bildirilmiştir. Ancak ramnoz içeriğinde
farklı türlere göre değişmeler
olabilmektedir (Kılıç, 2001).
Bifidobakteriler, insan ve hayvanların
ince ve kalın bağırsağında en fazla
bulunan türler arasında yer almaktadır.
İnce bağırsakta 105-107 hücre/ml, kalın
bağırsakta ise yaklaşık 1010 hücre/ml
bifidobakteri bulunmaktadır.
Bifidobakteriler yetişkin bağırsağındaki
toplam mikrobiyal popülasyonun
% 25’ini, yeni doğmuş bebeklerde ise
% 95’ini oluşturmaktadır (Yıldırım ve
Yıldırım, 2000).
Bifidobakterilerin Yararlı Etkileri
Yapılan pek çok araştırma
Bifidobakterilerin bağırsaktaki
faaliyetlerinin insan sağlığı için çok
yararlı olduğunu göstermiştir.
Bifidobakteriler mide sıvısına dayanıklı
olup, ağız yoluyla alındığında kolayca
ince bağırsağa, oradan kalın bağırsağa
geçebilmekte ve kalın bağırsakta kolayca
kolonize olarak gelişebilmektedir
(Hughes ve Hoover, 1991; Yaygın,
1999).
Bifidobakteriler, hem besin hem de
epitel yüzeye yapışmak için patojenlerle
yarışarak patojenlerin bağırsakta
kolonize olmasını engellemektedir.
Bifidobakteriler, asetik ve laktik asit ile
daha az miktarda formik asit
üretmektedir. Üretilen asitle bağırsak
pH’sı düşerek, alkali ortamda gelişebilen
istenmeyen mikroorganizmaların
faaliyetleri engellenmektedir.
Organik asitler Bifidobakterilerin
antagonistik etkisinde en önemli rolü
üstlenmiş olsa da yapılan çalışmalar,
Bifidobakterilerin antimikrobiyal
maddeler ürettiğini göstermektedir. Bu
antimikrobiyal maddelerin
Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,
Escherichia coli, Pseudomonas
fluorescens, Salmonella typhosa ve
1. Yrd. Doç. Dr. Akdeniz Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Antalya
2. Gıda Müh., Akdeniz Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, Antalya
Shigella dysenteriae gibi bazı
mikroorganizmaların faaliyetlerini
engellediği belirlenmiştir (Homma,
1988; Kurman ve Rasic, 1991; Yaygın
1999).
Bifidobakterilerin değişik
immunolojik fonksiyonlarının mitojeni,
makrofaj ve antikor üretimini teşvik
etme ve antitumor etkilerinin olduğu
bildirilmiştir. Bifidobakterilerin belirli
hücre içi bileşikleri, kanserli hücrelere
karşı immunolojik mücadeleyi teşvik
edici rol oynamaktadır. Bifidobakteriler,
fosfoprotein fosfataz aktivitesine sahip
olduklarından insan sütünde bulunan α-
kazeini parçalayabilmekte ve böylece süt
proteinlerinin absorpsiyonuna katkıda
bulunmaktadır (Kaptan, 2000).
Bifidobakterilerin bebek mamalarında
kullanımı, bebeklerde azottan
yararlanmayı artırmakta ve böylelikle
bebeklerin kilo alımını olumlu yönde
etkilemekte ve dışkı pH’sını
düşürmektedir. Ayrıca bu bakterilerin
nitratın indirgenmesini inhibe edebilmesi
bebeklerin beslenmesi açısından çok
önemli olabilmektedir. Bifidobakteriler,
ürettiği maddelerle bağırsaktaki nitratları
indirgeyip nitrit ve diğer maddelerin
oluşumuna sebep olan bakterilerin
faaliyetlerini önlemektedir (Kurman ve
Rasic, 1991; Yaygın, 1999). Yaşa bağlı
olarak sağlıklı insanların bağırsak
sisteminde baskın olarak bulunan
bifidobakteriler, B1, B2, B6, B12
vitaminleri ve ayrıca nikotinik asit ve
folik asit üretmektedir (Kaptan, 2000).
Bifidobakteriler, bağırsak florasını
değiştirmekte ve düzenlemektedir
(Kurman ve Rasic, 1991; Yaygın, 1999).
Bu yararlı özelliklerinden dolayı
Bifidobakteriler süt ürünlerinin
üretiminde kullanılmaktadır. Birçok
ülkede sağlıklı kalmak ve çeşitli
rahatsızlıkları gidermek amacıyla
Bifidobakteriler kullanılarak çeşitli süt
ürünleri üretilmekte ve tüketilmektedir
(Nagawa ve ark., 1988; Yaygın, 1999).
Bifidobakterilerin Süt Teknolojisinde
Kullanım Alanları
Süt ürünleri aracılığı ile probiyotik
bakterilerin vücuda alınması, insan
bağırsak florasının dengeye ulaşması
açısından önem taşımaktadır.
Günümüzde probiyotik bakteri içeren
çok sayıda ürünün endüstriyel üretimi
gerçekleştirilmektedir (Özer, 2006).
Bifidobakterilerin süt teknolojisinde
kullanılması fikri oldukça eski olmasına
rağmen, ticari ürün üretiminde
kullanılmaları zaman almıştır. Bunun
nedeni bu bakterilerin oksijene ve
yüksek asitliğe karşı duyarlı olması ve
dolayısı ile gelişiminin güç ve pahalı
olmasıdır. Ancak uygun üretim
yöntemlerinin tespit edilmesi sonucu söz
konusu bakteri kültürleri gerek tek
başına gerekse farklı bakterilerle
kombinasyon halinde çeşitli süt ürünleri
yapımında kullanılmaktadır (Taylor,
1987; Kurman ve Rasic, 1991).
Üretiminde Bifidobakterin
kullanıldığı ilk süt ürünü diyare olan
kişilerin iyileştirilmesi amacıyla 1906
yılında Tissier tarafından yapılmıştır. Bu
ürünün yapımında Bifidobacterium
bifidum kültürü kullanılmıştır (Yaygın,
1999). Günümüzde Bifidobakteri
türlerini içeren 80’den fazla süt ürünü
bulunmaktadır (Özer, 2006). Bu tip süt
ürünleri genellikle Batı Avrupa ülkeleri
(Almanya, İngiltere vb), Japonya ve
Amerika Birleşik Devletleri gibi
ülkelerde üretilip tüketilen ürünlerdir
(Akın, 2006). Üretimlerinde
Bifidobakteri kullanılan bazı süt ürünleri
ile ilgili bilgiler aşağıda özet olarak
sunulmuştur.
Bifiduslu fermente süt ürünü
Bu ürün Bifidobakterilerle üretilen bir
bebek gıdasıdır. Bifiduslu süt üretiminde
tam yağlı, yarım yağlı veya yağsız süt
kullanılabilmektedir. Standardize edilen
süt, homojenize edildikten sonra
80°C’de 5-10 dakika ısıl işleme tabi
tutulmaktadır. Isı işlem sonrası
inkübasyon sıcaklığına soğutulan süte
% 10 B. bifidum veya B. longum
aşılanmakta ve süt pH’sı 4,5’e
ulaşıncaya kadar 37°C’de inkübasyona
bırakılmaktadır (Yaygın, 1999).
Bifiduslu-Acidophiluslu fermente süt
ürünü
Danimarka’da üretilen ürün “Cultura”
olarak bilinmekte ve L. acidophilus ile
B. bifidum aşılanarak üretilmektedir. Son
ürün 108 kob/ml L. acidophilus ve 108
kob/ml’den fazla B. bifidum
içermektedir. Ürün karakteristik bir
aromaya, hafif asidik tada ve koyu bir
kıvama sahiptir. Ürünün raf ömrü 20
günden fazladır (Kırdar, 2000).
Bifiduslu yoğurt
Yoğurt starter kültürlerinin
Bifidobacterium sp, L. acidophilus’la
uygun oranlarda kombinasyonu sonucu
geliştirilen bir ürün olup kendine has
karakteristik tada sahiptir. Bu tip
yoğurdun iki tipi bulunmaktadır. Birinci
tip, yoğurt bakterileri ile birlikte
Bifidobakteri türü bakteri içeren
yoğurttur. Bu tip yoğurt üretiminde
sırasıyla standardizasyon, homojenizasyon
ve ısıl işlem sonrası inkübasyon
sıcaklığındaki (40-41°C) süte, % 5-10
oranında yoğurt ve Bifidobakteri türü (B.
bifidum, B. infantis, B. longum)
bakterileri içeren starter kültür
aşılanmaktadır. Süt pıhtılaşıncaya
inkübasyona devam edilmekte ve
inkübasyon sonunda soğutulmaktadır.
İkinci tip Bifiduslu yoğurt üretiminde ise
normal yoğurt ve Bifiduslu fermente süt
ayrı ayrı üretildikten sonra istenilen son
ürün özelliklerine bağlı olarak
karıştırılmaktadır (Akın, 2006).
Proghurt
Proteince zenginleştirilmiş ürün,
Şili’de üretilmektedir. Pastörize süt
%1-3 oranında S. diacetilactis ve S.
cremoris (1:1) katılarak % 0,7-0,8 laktik
asit oluşuncaya kadar 12-18 saat
fermantasyona tabi tutulmaktadır. Serum
kısmı ayrıldıktan sonra pıhtıya krema ve
% 0,5-1,0 oranında L. acidophilus
ve/veya B. bifidum kültürleri ilave
edilmektedir. Homojen bir karışım
sağlandıktan sonra ürün soğutularak
depolanmaktadır (Kırdar, 2000).
Biogarde
Almanya’da geliştirilmiş olan
Biyogarde üretiminde insanlarda izole
edilmiş B. bifidum ve L. acidophilus ile
S. thermophilus bakterileri
kullanılmaktadır. Süt standardizasyon ve
homojenizasyon sonrası 95°C’de
5 dakika ısıl işleme tabi tutulmakta ve
42°C’ye soğutulmaktadır. Starter kültür
aşılandıktan sonra süt yaklaşık 3,5 saat
inkübasyona bırakılmaktadır.
İnkübasyon sonrası ürün soğutularak
depolanmaktadır (Yaygın, 1999).
Bifilack®
Rusya’da daha çok mide-bağırsak
rahatsızlıkları olan çocukların tedavi
edilmesinde kullanılmaktadır.
Üretiminde Bifidobakteri ve Laktobasil
içeren starter kültürler kullanılmaktadır.
Laktoz ve mısır nişastası suda
çözündürülmekte ve ısıl işlem
uygulanmış yağsız süte ilave
edilmektedir. İlave sonrası karışım
sterilize edilerek 37°C’ye
soğutulmaktadır. Karışım bu sıcaklıkta
18-20 saat inkübe edilip soğukta
muhafaza edilmektedir. Ürün yaklaşık
% 4,2 protein ve % 3,7 yağ içermektedir.
Son ürünün asitliği % 0,22-0,29 laktik
asit, pH’sı 5,8-6,0’dır. Bifilack®,
108-109 kob/ml canlı bakteri içermektedir
(Kırdar, 2000).
Mil-Mil
Mil-Mil Japonya’da üretilen fermente
bir süt ürünüdür. Pastörize edilmiş sütün
fermentasyonunda B. bifidum, B. breve
ve L. acidophilus karışık kültürleri
kullanılmaktadır. Son ürün az miktarda
glukoz ya da fruktozun eklenmesiyle
tatlandırılmakta ve ayrıca havuç suyu ile
renklendirilebilmektedir (Kırdar, 2000).
Bifighurt
Standardizasyon ve ısıl işlem sonrası %6
S. thermophilus ve B. longum aşılanan
süt 42°C’de pH 4,7’ye kadar inkübe
edilmektedir. Üründe 107 kob/ml S.
thermophilus ve B. longum
bulunmaktadır (Akın, 2006).
Biyokys
Biyokys Bifidobacteria sp, L.
acidophilus ve Pediococcus acidilactis
içeren starter kültür ile fermentasyon
sonucunda elde edilmektedir. Bu ürünün
üretiminde kullanılan Bifidobacteria sp
ve L. acidophilus’un orijini insanların
ince bağırsağıdır. Üretimde kullanılacak
süt standardize edildikten sonra 95°C’de
5 dakika ısıl işleme tabi tutulmakta ve
32°C’ye soğutulmaktadır. Soğutulan süte
içerisinde Bifidobacteria sp, L.
acidophilus ve Pediococcus acidilactis
(1:1:1) bulunan starter kültürden % 2-5
oranında ilave edilerek uygun şekilde
karıştırılıp aynı sıcaklıkta pıhtılaşması
için yaklaşık 3-5 saat kadar inkübe
edilmektedir. İnkübasyon sonrası pıhtı
karıştırılıp soğutularak depolanmaktadır
(Akın, 2006).
Yunan yoğurdu
Bu ürün üretiminde inek, koyun ve
keçi sütü ultrafiltre edilerek B. bifidum,
Bb 12 ile fermente edilmektedir.
Bifidobakteri sayısı kullanılan süte bağlı
olarak 4,6x105–4,1x107 arasında
değişmektedir.
Ürünün tadında L (+) laktik asit daha
baskındır. Ürün, %21.5-22,6 toplam
kurumadde, % 8,5-10,6 yağ % 7,3-7,6
protein, % 0,7-0,9 kül içermektedir.
Ürünün pH’sı 4,25-4,54 arasında
değişmektedir (Kırdar, 2000).
Biyogarde® dondurma
1980’li yılların ortalarında
Almanya’da üretilmiştir. Biyogarde®
dondurma 108 kob/gr L. acidophilus,
107 kob/gr B. bifidum ve S. thermophilus
içermektedir.
Amerika Birleşik Devletleri’nde bu
mikroorganizmalar kullanılmak suretiyle
sert ve yumuşak dondurma üretimi
gerçekleştirilmektedir. Üretim için % 12
yağ, % 11 SYKM, % 0,32 stabilizer,
% 12,5 şeker, % 0,45 mısır şurubu
kurumaddesi içeren dondurma miskine
pastörizasyon (79,4°C, 28 saniye) ve
homojenizasyon (17,5 Mpa) işlemleri
uygulanmakta ve soğutulmaktadır.
Soğutma ve 4°C bekletme sonrasında
sırasıyla bu işlemleri, ısıl işlem
(82°C/39 dk), soğutma (42°C), aşılama
(% 4 L. acidophilus ve B. bifidum),
inkübasyon (pH 4,9’kadar/yaklaşık
5 saat), soğutma (5°C), aroma maddesi
ilavesi (çilek), sertleştirme (-29°C) ve
depolama (17 hafta) takip etmektedir.
17 hafta depolama sonrasında L.
acidophilus, B. bifidum’un canlı kalma
düzeyleri çok iyi olup, sırasıyla pH
5,5’de 4x106 ve 1x107 kob/ml’dir.
Yumuşak dondurmada B. bifidum sayısı
dondurma işlemi öncesi ve sonrasında
sırasıyla 1,18x108 ve 1,23x108’dir. Son
üründe pH 5,4-6,5 arasında
değişmektedir (Kırdar, 2000).
Sonuç
Probiyotik bakterileri içeren süt
ürünleri, insan sağlığını olumlu
etkilediği için uzun bir süredir ilgi
çekmektedir. Üretimlerinde
Bifidobakterilerin kullanıldığı pek çok
gıda dünya pazarında önemli ölçüde
yerini almıştır. Ülkemizde de bu tür
ürünlerin ürün yelpazemiz içerisinde
gerektiği düzeyde yer bulabilmesi için
konu ile ilgili araştırmalara ağırlık
verilmesi ve ayrıca toplumumuzun daha
fazla bilinçlendirilmesi gerekmektedir