Geri Dön

Developing an alternative biological control method against aspergillus carbonarius growth and its ochratoxin a production on grape

Üzümde aspergıllus carbonarıus gelişimi ve okratoksin a üretimine karşı alternatif biyolojik kontrol yöntemi geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 947508
  2. Yazar: GÜLİZ KONUŞUR
  3. Danışmanlar: PROF. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Mikrobiyoloji, Food Engineering, Microbiology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 83

Özet

Mikotoksin olarak bilinen doğal toksinler, Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Claviceps ve Alternaria gibi belirli türlerden kaynaklanır. İnsan ve hayvan sağlığını etkileyen başlıca mikotoksinler arasında aflatoksinler (AFT), okratoksinler (OT), trikotekinler (TCT), fumonisinler (FUM), zearalenon (ZEN), patulin (PAT), sitrinin (CT) ve ergot alkaloidleri (EAs) bulunur. Günümüzde yaklaşık 100.000 küf keşfedilmiş olup ve bunların 500'ünün potansiyel olarak toksin üreticisi olduğu bildirilmiştir. Aspergillus türleri, şu anda 4 alt cins ve 19 bölüm arasında tanınan 339 tür ile yeryüzündeki en çok sayıda ve yaygın olarak dağılmış organizmalardır. Aspergillus metabolitleri çeşitli antibiyotikler, antitümöral ve antifungal ajanlar geliştirmek için kullanılmaktadır. Soya sosu, miso, sake (Aspergillus oryzae ve Aspergillus sojae) ve çeşitli organik asitler ve enzimler (Aspergillus niger, Aspergillus aculeatus, Aspergillus carbonarius) dahil olmak üzere çeşitli Aspergillus türleri endüstriyel üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca en önemli endüstriyel ürünler olan amilaz ve sitrik asitleri de üretirler. Öte yandan, hasat öncesi ve sonrası, işleme ve taşıma dahil olmak üzere çeşitli aşamalarda gıda ve yemlere bulaşabilen aspergilli, maalesef tarım ürünlerinin bozulmasının ana nedenlerinden biridir. Okratoksin A (OTA), özellikle Aspergillus ve Penicillium türleri tarafından üretilen endişe verici bir mikotoksidir. OTA, böbrek toksisitesi, mutajenisite, teratojenisite ve immünotoksisite gibi çeşitli toksikolojik etkilerle ilişkilendirilmiştir ve bu durum hem insan hem de hayvan sağlığı için küresel bir endişe kaynağıdır. Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı, OTA'yı olası bir insan kanserojeni (Kategori 2B) olarak sınıflandırmıştır. Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi, OTA için tolere edilebilir haftalık alım limitini ve farklı gıda ürünlerinde OTA konsantrasyonu için maksimum kalıntı düzeylerini belirlemiştir. OTA, tahıllar, kahve çekirdekleri, kurutulmuş meyveler, bira, üzüm suyu, şarap, fındık, kakao ürünleri ve baharatlar gibi çeşitli gıdalarda bulunabilir. Sağlık endişelerinin yanı sıra, her yıl yaklaşık 1.3 milyar ton gıda israf edilmektedir. Küfler tarafından tetiklenen hasat sonrası hastalıklar, gıda israfının başlıca nedenidir. Küf ve mikotoksin oluşumundan kaynaklanan gıda israfı sorununu çözmek için küresel çapta çaba sarf edilmektedir. Bu çabalar, daha iyi hasat sonrası yönetim uygulamalarının hayata geçirilmesini, depolama ve taşıma koşullarının iyileştirilmesini, izleme ve kontrol önlemlerinin artırılmasını, ayrıca uygun gıda işleme ve depolama yöntemlerinin öneminin farkındalığının artırılmasını içermektedir. Küf gelişimini azaltarak, mikotoksin kontaminasyonunu önleyerek ve hasat sonrası kayıpları etkin bir şekilde yöneterek, bu faktörlerle ilişkili küresel gıda israfını önemli ölçüde azaltmak ve daha güvenli ve sürdürülebilir gıda sistemleri sağlamak mümkündür. Küfler hızlıca yayılabilir ve özellikle su, şeker ve besin maddeleri içeren zarar görmüş meyvelerde ideal bir ortam bulabilir. Hasat sırasında OTA kontaminasyonu riskini azaltmak için temizlik ve tarım ekipmanlarının uygun şekilde kullanılması, bitki hasadının optimum nem içeriğinde olması, olgun ve kontaminasyondan uzak hasat yapılması, olgunlaşmış ve fermente olmuş ve zarar görmüş ürünlerin çıkarılması, düşük kaliteli ürünlerin diğer ürünlerle karıştırılmasının önlenmesi, hasadın temiz ve kontrollü bir ortamda homojen ve hızlı bir şekilde kurutulması gibi bazı kritik kontrol noktaları (KKN) bulunmaktadır. Ön hasat ve hasat koşullarında kontaminasyon meydana gelirse, hasat sonrası yönetim stratejileri bunu kontrol altına almak ve yönetmek için en iyi yaklaşımdır. Ayrıca, OTA'nın etkili bir şekilde detoksifikasyonu, çeşitli fiziksel, kimyasal, enzimatik ve/veya mikrobiyolojik yöntemlerle sağlanabilir. Hasat sonrası hastalıkların kimyasal kontrolü, hasat sonrası bozulmanın yönetilmesi için hala en yaygın yöntemdir. Tarlalarda fungisit uygulaması geleneksel bir önleme yöntemidir. Ürünlerde fungisit kalıntısının kalmasına karşı duyulan endişelerin artması, dirençli biyotiplerle enfeksiyonların ortaya çıkması ve bunların devam eden kullanımının tehlikeleri nedeniyle biyolojik kontrol önem kazanmıştır. Potansiyel biyolojik kontrol ajanları olarak kabul edilen bazı mikroorganizmalar arasında mayalar, filamentöz funguslar ve bakteriler bulunur. Acinetobacter calcoaceticus, Alcaligenes faecalis, Bacillus subtilis, Pediococcus parvulus, Streptomyces sp. ve mayalar, OTA konsantrasyonunun azaltılmasında başarılı olmaktadır. Temel beslenme gereksinimleri, ucuz ortamlarda fermantasyon yapabilme kapasiteleri ve geniş bir çevresel faktörlere karşı dayanıklılığa sahip olmaları nedeniyle mayalar son derece ilgi çekici organizmalardır. Mayalar, GRAS sınıflandırmaları sayesinde tarımda uygulanmaktadır. Biyokontrol sistemi konukçu hammadde (ürün), patojen ve antagonistik mikroorganizma arasında meydana gelen ve çevresel faktörlere bağlı olan üç yönlü bir etkileşimden oluşmaktadır. Biyokontrol stratejisi ile bozucu türlerin yayılmaları ve çoğalmalarını bu türlerin doğal düşmanlarını kullanarak sınırlandırmak ve kontrol altında tutmak amaçlanır. Biyokontrol mayalarının küf kontaminasyonunu kontrol etmek için kullanılan mekanizmalar arasında besin ve yaşam alanı için rekabet, biyofilm oluşumu, parazitizm, yayılabilir antimikrobiyal bileşiklerin üretimi, antibiyozis, lizozomal enzimlerin üretimi ve antimikrobiyal uçucu organik bileşiklerin üretimi yer almaktadır. Metschnikowia pulcherrima mayası çiçeklerde ve meyvelerde özellikle filosferde bulunur ve dünya genelinde yaygın olarak dağılım gösterir. Metschnikowia pulcherrima, antifungal etkisi olan çözünmez kırmızı bir pigment olan pulcherrimin de dahil olmak üzere doğal antimikrobiyal kimyasallar üretebilme yeteneği nedeniyle biyolojik bir kontrol ajanı olarak kullanılabilir. Bu özel antimikrobiyal aktivite, Metschnikowia pulcherrima tarafından salgılanan pulcherriminin bir öncüsü olan pulcherriminik asit ile ilişki nedeniyle demir (III) iyonlarının çökelmesiyle sağlanır ve bu da ortamdaki demirin tükenmesine neden olur. Böylece gelişmek ve çoğalmak için demire bağımlı olan diğer mikroorganizmalar için ortam yaşanmaz hale gelir. Candida tropikalis ve Candida albicans mayalarının yanı sıra Brettanomyces/Dekkera, Hanseniaspora ve Pichia türleri ve Penicillium, Alternaria ve Monilia türleri pulcherrimin mekanizmasıyla etkili inhibe edilmiştir. Olgun üzümler, yüksek şeker ve asit içeriği nedeniyle birçok Aspergillus türü için ideal bir ortam sunar. Üzümlerde OTA bulaşma süreci genellikle küf sporlarının üzüm tanelerinin yüzeyine yapışmasıyla başlar. Uygun koşullar altında, küfler meyveye nüfuz edebilir ve iç dokuyu kolonize ederek OTA üretimine yol açabilir. Siyah Aspergillus türleri, üzüm gelişimi sırasında yüksek sıcaklık ve güneş ışığı nedeniyle bağlarda yaygın olarak bulunurlar. Güneşte kurutma sırasında, hasat edilen üzümlerde A. carbonarius ve A. niger'in gelişmesi sonucunda tipik olarak okratoksin A üretilir. Üzümler 0,80 veya daha düşük bir su aktivitesine kadar kuruyana kadar, siyah aspergilli gelişmeye ve okratoksin A üretmeye devam eder. Bu çalışmada, üzüm yapraklarından izole edilen ve Metschnikowia aff. pulcherrima DN-UY mayası, antagonistik maya izolatı olarak kullanılmıştır. Bu biyolojik kontrol ajanının Aspergillus carbonarius'un OTA üretimi ve büyümesine karşı olan etkisi ile üzümdeki kalite parametrelerine etkisi araştırılmıştır. İkili kültür ve disk diffüzyon testi, iki farklı ortamda mayanın antagonistik aktivitesini belirlemek için kullanılan inokülasyon yöntemlerindendir. İkili kültür analizinde Aspergillus carbonarius 57-D1AN (%71,43 ± 1,75) ve Aspergillus carbonarius 39-04X4A (%68,57 ± 2,02) kültür süspansiyonları olarak kullanılmış ve daha yüksek inhibisyon oranına sahip olduğu için Aspergillus carbonarius 57-D1AN ileri araştırmalar için kullanılmıştır. Ayrıca 3 farklı sıcaklık (20⁰C, 25⁰C, ve 30⁰C) ve 2 farklı su aktivitesinde (0,97 ve 0,99) yapılan disk difüzyon analizi sonuçları A. carbonarius 57-D1AN gelişiminin Metschnikowia aff. pulcherrima DN-UY tarafından neredeyse tamamen engellendiğini göstermiştir. Metschnikowia aff. pulcherrima DN-UY'nin üzümler üzerinde bir biyolojik kontrol ajanı olarak etkinliğini değerlendirmek için hem iyileştirici hem de koruyucu etkileri araştırılmıştır. Koruyucu etkiyi incelemek için, öncelikle antagonistik maya üzüme uygulanmıştır ve ardından işlem görmüş meyveyi spor süspansiyonuyla enfekte ederek patojene maruz bırakılmıştır. İyileştirici etkiyi incelemek için ise üzümler öncelikle spor süspansiyonuyla enfekte edilip sonrasında antagonistik maya uygulaması gerçekleştirilmiştir. Üzüm çürüme oranına göre, koruyucu uygulama 25⁰C'de fungal hasara karşı en yüksek inhibisyonu göstermiştir. 10⁰C'de koruyucu ve iyileştirici uygulamalar arasında önemli farklılıklar bulunmamaktadır (p

Özet (Çeviri)

Natural toxins known as mycotoxins originate from specific species of Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Claviceps, and Alternaria. The major mycotoxins affecting human and animal health include aflatoxins (AFTs), ochratoxins (OTs), trichothecenes (TCTs), fumonisins (FUMs), zearalenone (ZEN), patulin (PAT), citrinin (CT), and ergot alkaloids (EAs). About 100,000 fungi were recently discovered, and more than 500 of these have been reported as potentially toxigenic. Ochratoxin A (OTA) is a particularly concerning mycotoxin produced by Aspergillus and Penicillium species. OTA is associated with various toxicological effects such as kidney toxicity, mutagenicity, teratogenicity, and immunotoxicity, making it a global concern for human and animal health. The International Agency for Research on Cancer has classified OTA as a possible human carcinogen (Category 2B). The European Food Safety Authority has established a tolerable weekly intake limit for OTA at 100 ng/kg body weight and maximum residue levels for OTA concentration in different food products. OTA can be found in various foods, including cereals, coffee beans, dried fruits, beer, grape juice, wine, nuts, cacao products, and spices. Besides health concerns, approximately 1.3 billion tonnes of food—or almost 33% of all produced—are wasted yearly. Postharvest illnesses brought on by fungal degradation are the main cause of food waste. Fungi can spread quickly and find an excellent environment, especially in fruit that has been harmed because of including a lot of water, sugar, and nutrients. Several important control points should be considered to minimize the risk of OTA contamination during harvesting. These include maintaining cleanliness and ensuring the proper operation of farming equipment, ensuring the plant harvest has an optimal moisture content, harvesting mature and uncontaminated crops, removing overripe, fermented, and damaged produce, avoiding the mixing of low-quality products with other commodities, and promoting homogeneous and swift drying of the harvest in a clean and controlled environment. If contamination occurs during pre-harvest and harvest conditions, post-harvest management strategies are the best way to contain and manage it. Additionally, efficient detoxification of OTA can be achieved via a range of physical, chemical, enzymatic, and/or microbiological methods. Chemical control of post-harvest diseases is still the most common method for managing post-harvest deterioration. Field treatment with fungicides is a conventional prevention method. Biological control has gained importance because of growing worries about fungicide residues in fruit, the emergence of infections with resistance biotypes, and the dangers of their continued usage. Some microorganisms considered to be potential biological control agents include yeasts, filamentous fungi, and bacteria. Acinetobacter calcoaceticus, Alcaligenes faecalis, Bacillus subtilis, Pediococcus parvulus, Streptomyces sp., and yeast are just a few of the bacterial and fungal species that are successful in OTA reduction. Because of their basic nutritional requirements, capacity to grow on inexpensive media in fermenters, and resistance to a wide range of environmental factors, yeasts are incredibly fascinating organisms. Yeasts have been applied to agriculture because of their GRAS classification. The yeast Metschnikowia pulcherrima is found in the phyllosphere, particularly in flowers and fruits, and is widely spread worldwide. Metschnikowia pulcherrima can be employed as a biological control agent because it produces naturally occurring antimicrobial chemicals, including pulcherrimin, an insoluble red pigment with antifungal action. The species was also recognized as a possible biocontrol agent against Alternaria, Aspergillus, Botrytis, Fusarium, Monilinia, and Penicillium species, as well as foodborne infections of freshly cut apples and fungal grape diseases. In this study, Metschnikowia aff. pulcherrima DN-UY was used as the antagonistic yeast isolate, isolated and identified from grape leaves. Its biocontrol capabilities against OTA producer Aspergillus carbonarius growth and OTA production and the effect of this biocontrol agent on the quality parameters of grapes were investigated. Dual culture and disc diffusion assay were used as inoculation methods to determine the antagonistic activity of yeast in two different media. In dual culture analysis, Aspergillus carbonarius 57-D1AN and Aspergillus carbonarius 39-04X4A were used as mould suspension and Aspergillus carbonarius 57-D1AN was used for further investigation due to a higher inhibition ratio. Also in vitro studies showed that growth of A. carbonarius 57-D1AN nearly inhibited by Metschnikowia aff. pulcherrima DN-UY. To evaluate the effectiveness of Metschnikowia aff. pulcherrima DN-UY as a biocontrol agent, both curative and preventive effects of yeast were investigated. preventive treatments were carried out by first applying the antagonistic yeast to grapes and then inoculating the treated fruit with the spore suspension to expose it to the pathogen. Curative treatments were conducted by first applying the spore suspension and then the antagonistic yeast, or vice versa. According to the decay incidence ratio of grapes, preventive treatments showed highest inhibition against the fungal damage at 25⁰C. There is no significant differences between preventive and curative treatments at 10⁰C (p

Benzer Tezler

  1. Tez No

    967349

    Bilim, tıp ve teknolojiyi edebiyat aracılığıyla okumak: Tüberküloz ve ilgili sağlık mekânları bağlamında Türkiye'deki deneyimler (1900–1950)

    Reading science, medicine and technology through literature: Experiences in Türkiye in the context of tuberculosis and places of healthcare (1900–1950)

    MELİKE KARALİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilim ve Teknoloji Tarihi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUNCAY ZORLU

  2. Tez No

    548778

    Bazı biyoinsektisitlerin biber bitkisinde Myzus Persicae' ye etkileri

    Effects of some bioinsecticides againts Myzus Persicae on pepper plant

    GÜLSÜM KURŞUNCU ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    ZiraatIsparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi

    Bitki Koruma Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL KARACA

  3. Tez No

    781690

    Akdeniz defnesi (Laurus nobilis) ve su kamışı (Phragmites australis) yaprak özütleri ile bakır oksit nanopartiküllerin fitosentezi: Antioksidan içeriğinin, antibakteriyel aktivitenin ve boyar madde adsorpsiyonunun belirlenmesi

    Phytosynthesis of copper oxide nanoparticles via Laurus nobilis and Phragmites australis: Determination of antioxidant content, antibacterial activity and dye decolorization potential

    BUKET BULUT KOCABAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyokimyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELDA ALTIKATOĞLU YAPAÖZ

  4. Tez No

    693860

    Gıda ürünlerinde mikrobiyal bozulmaya neden olan Pseudeomonas spp. bakterisinin yüzey plazmon rezonans (SPR) temelli biyosensör kullanılarak belirlenmesi

    Determination of Pseudomonas spp bacteria that cause microbial deterioration in food products using surface plasmone resonance (SPR) based biosensors

    TUĞÇE YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    BiyomühendislikHacettepe Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADİL DENİZLİ

  5. Tez No

    447130

    Investigation of the molecular and genetic response in enterocytes of duodenum during elevated intracellular glucose level

    İnce bağırsak enterosit hücrelerinde artan hücre içi glikoz miktarına bağlı moleküler ve genetik yanıtın araştırılması

    TUĞÇE BOZTEPE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Beslenme ve Diyetetikİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ŞÜKRÜ GÜLEÇ

    PROF. DR. VOLKAN SEYRANTEPE

Geri Dön