Ediz Ömer Özkök
1 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SÜTÜN YOĞURDA DÖNÜŞÜMÜ SIRASINDA İÇERDİĞİ FENOLİK ANTİOKSİDAN MADDELERE PROBİYOTİK BAKTERİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ SUAT METİN NAYİR YÜKSEK LİSANS TEZİ Danışman Doç. Dr. Ayten SAĞIROĞLU
2 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SÜTÜN YOĞURDA DÖNÜŞÜMÜ SIRASINDA İÇERDİĞİ FENOLİK ANTİOKSİDAN MADDELERE PROBİYOTİK BAKTERİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ SUAT METİN NAYİR YÜKSEK LİSANS TEZİ KİMYA ANABİLİM DALI Danışman Doç. Dr. Ayten SAĞIROĞLU EDİRNE 2008
3 TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SÜTÜN YOĞURDA DÖNÜŞÜMÜ SIRASINDA İÇERDİĞİ FENOLİK ANTİOKSİDAN MADDELERE PROBİYOTİK BAKTERİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ SUAT METİN NAYİR YÜKSEK LİSANS TEZİ KİMYA ANABİLİM DALI Bu tez tarihinde aşağıdaki jüri tarafından kabul edilmiştir. EDİRNE 2008 Doç. Dr. Ayten SAĞIROĞLU Danışman Yrd. Doç. Dr. Hülya YAĞAR Üye Yrd. Doç. Dr. Figen ERTAN Üye
4 İÇİNDEKİLER Sayfa No ÖZET SUMMARY i iii 1. GİRİŞ 1 2. KURAMSAL TEMELLER ve KAYNAK ARAŞTIRMASI PROBİYOTİK BAKTERİLER Probiyotik Bakterilerin Tarihçesi İyi Bir Probiyotiğin Özellikleri Probiyotik Bakterilerin Etkinliğini Belirleyen Temel Faktörler Probiyotik Mikro Organizmaların Etki Mekanizması Probiyotiklerin Aktivitesini Etkileyen Faktörler Probiyotik Bakteri Çeşitleri Probiyotiklerin Sağlık Açısından Görevleri Bağırsak Florası Bozulması Ve Sonuçları Bağırsak Florasının Bozulmasına Bağlı Hastalıklar Kanser Probiyotik İlişkisi İdrar Yolu Hastalıkları Alerji Romatoid Artrit Okzalat Taşı Serum Kolesterol Düzeyinin Düşürülmesi Vitamin Üretimi PROBİYOTİKLERİN GIDALARDA KULLANILIŞI 14
5 Süt Peynir Teknolojisinde Laktobasiller Yoğurt Üretiminde Probiyotikler PROBİYOTİKLERİN DİĞER KULLANIM ALANLARI Deniz Ürünlerinde Kullanımı Probiyotiklerin Hayvan Besleme Alanında Kullanımı Kimyasal Madde Üretiminde Kullanılması Kefir PREBİYOTİK Prebiyotiklerin Kimyasal Yapısı Prebiyotiklerin Sağlığımız Üzerindeki Olumlu Etkileri Mineral Biyoyararlanımı Üzerine Etkileri PROBİYOTİK VE PREBİYOTİK ARASINDAKİ İLİŞKİ Simbiyotik İlişki AROMATİK BİTKİLERİN ANTİOKSİDAN AKTİVİTELERİ Fenolik Maddeler Antioksidan Özellikleri Antioksidanların Tarihi Antioksidan Türleri Antioksidanların Gıdalardaki Fonksiyonu Gıda Katkısı Olarak Antioksidanlar Antioksidanların Sistem Ve Hidrofobiyete Bağımlılığı Gıdalardaki Doğal Antioksidanlar PEROKSİDAZ 38
6 2.8. LAKKAZ ENZİMİ β-glukozidaz MATERYAL ve METOT MATERYALLER Kullanılan Kimyasal Maddeler Alet ve Cihazlar Hazırlanan Çözeltiler METODLAR Probiyotik Yoğurdun Hazırlanması Genel Aktivite Testleri Standart Kateşol Grafiği ve Toplam Fenolik Madde Miktarı Tayin Metodu Antioksidan Aktivite Tayin Metodu Lakkaz Aktivite Tayin Metodu Toplam Peroksidaz Tayin Metodu β-glukozidoz Aktivite Tayin Metodu Protein Tayini Genel Optimisasyon Testleri Bakteri Miktarının Etkisi Bakteri Kulanım Seklinin Etkisi Substrat Adapteli Bakteri Etkisi ARAŞTIRMA BULGULARI FENOLİK MADDE TAYİNİ İÇİN STANDART EĞRİ Fenolik Madde Miktarının Belirlenmesi 46
7 4.1.2.Antioksidan Aktivite Tayini Lakkaz Aktivite Tayini Peroksidaz Aktivite Tayini β-glukozidaz Aktivitesi İçin Standart Eğri β-glukozidaz Aktivitesinin Belirlenmesi Protein Tayini BAKTERİ MİKTARININ ETKİSİ Fenolik Maddedeki Değişimi Antioksidan Aktivitesine Bakteri Miktarının Etkisi Bakteri Miktarının Beta Glukozidaz Aktivitesine Etkisi Protein Miktarına Etkisi BAKTERİ KULLANIM ŞEKLİNİN ETKİSİ Fenolik Bileşik Miktarına Etkisi Antioksidan Aktivitesine Etkisi B-Glukozidaz Aktivitesine Etkisi Protein Tayinine Etkisi SUBSTRAT ADAPTE BAKTERİ ETKİSİ Fenolik Bileşik Miktarına Etkisi Antioksidan Aktivitesine Etkisi β-glukozidaz Aktivite Tayini SONUÇLAR VE TARTIŞMA KAYNAKLAR TEŞEKKÜR ÖZGEÇMİŞ 67
8 ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa No Şekil 2.1. Fermantasyonla çoğaltılmış kefir taneleri 20 Şekil 2.2. Bir prebiyotik prototipi olan inülinin kimyasal yapısı 25 Şekil 2.3. İnsan kolon florası tarafından fermantasyon. 26 Şekil 2.4. Oligosakkaritlerin bağırsak bakterileri tarafından fermantasyonu sonucu ortaya kısa zincirli yağ asitleri ve bunların sağlığımız üzerindeki olumlu etkileri 26 Şekil 2.5. Temel aromatik halkalar 30 Şekil 2.6. Temel sınıftaki Flavonoidlerin yapısı 31 Şekil 4.1. Fenolik bileşik standardı 46 Şekil 4.2. Yoğurt örneklerindeki Fenolik bileşik miktarı 46 Şekil 4.3. Yoğurt örneklerindeki Antioksidan aktivitesi 47 Şekil 4.4. Yoğurt örneklerindeki Lakkaz aktivitesi 47 Şekil 4.5. Yoğurt örneklerindeki Peroksidaz aktivitesi 48 Şekil 4.6. β-glukozidaz aktivitesi için p nitro fenol standardı 48 Şekil 4.7. Alınan yoğurt örneklerinde beta glukozidaz aktivitesi 49 Şekil 4.8. Protein tayini için standart grafik 49 Şekil 4.9. Alınan yoğurt örneklerinde protein tayini 50 Şekil Bakteri miktarında ki değişimin fenolik madde miktarına etkisi 51 Şekil Bakteri miktarının antioksidan aktiviteye etkisi 52 Şekil Bakteri miktarının beta glukozidaz aktivitesine etkisi 52 Şekil Bakteri miktarının protein tayinine etkisi 53 Şekil Bakteri kullanım şeklinin fenolik madde miktarına etkisi 53 Şekil Bakteri kullanım şeklinin antioksidan aktivitesine etkisi 54 Şekil Bakteri kullanım şeklinin β-glukozidaz aktivitesine etkisi aktivitesine etkisi54 Şekil Bakteri kullanım şeklinin beta glukozidaz aktivitesine etkisi 55 Şekil Substrat adapteli bakterilerle mayalanan yoğurtta fenolik bileşik miktarı 55 Şekil Substrat adapteli bakterilerle mayalanan yoğurtta antioksidan aktivitesi 56 Şekil Substrat adapteli bakterilerle mayalanan yoğurtta beta glukozidaz aktivitesi tayini 56
9 TABLO DİZİNİ Sayfa No Tablo 2.1. Probiyotik Bakterilerin başlıca sınıfları 8 Tablo 2.2. Kefirin kimyasal bileşenleri 21 Tablo 3.1. Protein tayini 45
10 i ÖZET Bu çalışmada sütün yoğurda dönüşümü sırasında içerdiği fenolik antioksidan etkili maddelere probiyotik bakteri(lactabacilluous acidophulus, Lactabacilluous bulgaricus, Streptococus thermofilus) etkisini incelendi. 48 saat mayalama süresince değişen aktiviteler incelendi. 47,5 ml süte 2,5 g bakteri katılarak yoğurt mayalandı. 8 saat arayla yoğurttan örnekler alınarak bu zaman aralığındaki fenolik madde değişimi ve buna bağlı olarak antioksidan aktivitesi, β glukozidaz aktivitesi, lakkaz aktivitesi, peroksidaz aktivitesi ve protein miktarındaki değişim incelendi. Fenolik madde tayini fenolik bileşiklerin Folin belirteci ile verdiği reaksiyon sonucundaki renk değişimine göre 725 nm de spektrofotemetrik ölçüme göre yapıldı. Sekizinci ve otuz ikinci saatlerde fenolik madde miktarında artış gözlendi. Antioksidan aktivitesi 1,1 difenil 2- picahidrazil DPPH ı süpürme miktarına göre gerçekleşen renk değişimi ile 517 nm de spektrofotometrik ölçüm ile yapıldı ve 24. saatte antioksidan aktivitesi artışı maksimim seviyeye ulaştı. Lakkaz aktivitesi, her bir mg protein ünitesi olarak ifade edilen bir ünite deney koşullarında ABTS oksidasyonuna uğramış 1μmol üreten enzim miktarı olarak tanımlanır. 420 nmde ABTS oksidasyonunu molar söndürme katsayısı 36 m cm -1 dir. 8,24 ve 32. saatlerde aktivitenin arttığı ve buna bağlı olarak 32. saatte fenolik bileşik miktarının da arttığı polifenollerin degrasyona uğradığı görülmüştür. Peroksidaz aktivitesinin de 8, 16 ve 40. saatlerde arttığı spektrofotometrik yöntemle 420 nm de gözlenmiştir. β-glukozidaz aktiviteside p-nitro fenilin -β glukopranozid bileşiğinin azalmasına karşı 400 nm de renk değişimine göre incelendi. Sadece 16. saatte artıp diğer saatlerde sürekli olarak azaldığı gözlendi. Değişen bakteri miktarının etkisi incelendiğinde; fenolik madde değişiminde 16.saat sonrasında artış ve azalışların değiştiği gözlendi. Antioksidan aktivesinde en iyi aktivasyonun 1 g bakteri/9 ml süt olduğunda gözlemlendi. β-glukozidaz aktivitesinde de 0,5 g bakteri/ 9 ml süt ve 2 g bakteri/ 9 ml süt kullanımın aktifliği düşürdüğünü gözlemlendi. Protein miktarlarının anlamlı bir değişimi olmadı. Bakterileri MRS Broth besi ortamında yetiştirdikten sonra bu bakteri ile üretilen yoğurtlarda fenolik bileşik miktarının ilk 16 saatte maksimuma ulaştığı daha sonra azaldığı
11 ii tespit edildi. Antioksidan aktivitesinin değişimi, β glukozidaz aktivitesi ve protein miktarına etkisi de incelendi. Belirgin farklılık bulunmadı. Kateşollü MRS Broth ortamında yetiştirilen bakterilerle mayalanan probiyotik yoğurtta da bütün tayinler yapılarak aradaki farklılıklar belirlendi. Anahtar kelimeler: fenolik, β-glukozidaz, lakkaz, peroksidaz, antioksidan, probiyotik bakteri
12 iii SUMMARY İn this study we have examined the effect of probiotic bacteria to effective fenolic antioxidant subtance in the process of changing activities are examined. By eding 2,5g bacteria to 47,5 ml milk the yoghurt is fermented. By taking samples from yogurt among 8 hours, the change in fenolic substances. In these hours and according to this antioxidan activity and change of amount in protein are examined. Fenolic substance search is done according to colour change in the reaction between fenolic compound and Folin marker in 725 nm spektrofotometric measurement in 8th and 32th hours, it is observed that there is an increase in the amount of fenolic substance. Antioxidant activity is done due to colour change is sweeping 1-1 diphenil 2-pica hidrazil (DPPH) and in 517 nm spectraphotometric measurement and in 24 th hour the antioxidant activity increase reached to maximum degree. Laccase activity is expressed in units per miligram protein, with 1 unit defined as the amount of enzyme that produces 1 μ mol ABTS oxidized perm in under assay conditions. The molar exinction cofficient of oxidized ABTS at 420 nm is 36,000 M -1 cm -1. There is an increase in the activity in 8 th, 24th and 32nd hours and according to this, in 32th hours and according to this, in 32nd hour there is an increase in the amount of phenolic compound and it is seen the poliphenols are degrated. There is an increase in peroxidase activity in 8th, 16th and 40th hours in 420 nm by spectrophotemetric method. We have examined the β-glucosidase activity due to the decrease in p-nitrofenil-βgluko compound in the colour change in 400 nm and we have observed that there is an increase in 16 th hour and a decrease continuously. As the effect of changing of amount bacteria is examined, after the 16th hour in changing of phenolic substance changes in increases and decreases are observed. We have observed that in antioxidant activity the best activation is in 1 g bacteria/9 ml milk and β glucosidase 0,5g bacteria / 9 ml milk and 2g bacteria / 9 ml milk usage decreased the activation. There is a slight change in protein amount. After growing up the bacterias in mrs broth fatteting area in the yogurts that are produced. we have observed that in the first 16 hours phenolic compound amount reached to
13 iv maximum degree and then there is decrease in it. we have examined antioxidant activity change, the cahanges in β glucosidase and protein search. By doing the activity search in the bacterias that are grown up in mrs broth fattening area with catechin and fermenting yoghurt, the differences are determined. bacteria. Keywords: phenolic, β glucosidase, laccase, peroxidase, antioxidant, probiotic
14 1 1. GİRİŞ Probiyotik bakteriler; hayvansal organizmaların bağırsak florasını meydana getiren mikroorganizmaların en büyük sınıfıdır. Bağırsak florasını; hayvansal organizmaların sindirim kanalında yaşayan burada birçok yararlı işlevi olan mikroorganizma toplulukları meydana getirir. Bir insanın vücudundaki ortalama hücre sayısı civarında hesaplanmıştır. Hâlbuki bağırsak florasındaki ortalama hücre sayısı, vücut hücre sayısının 10 katı ( ) kadar olduğu tahmin edilmektedir (Fuller, 1998 ). İçimizde yaşayan bu şaşırtıcı topluluğun, daha dikkatle incelenmesi, hakkında daha fazla bilgi edinilmesi ve üzerinde daha fazla araştırma yapılmasının insanın sağlığı açısından gerekli olduğu açıktır. Araştırmalarla; organizma ile bağırsak florası arasındaki ilişki simbiyotik ve mutualistik olarak tanımlanmıştır. Simbiyotik ilişki, iki canlının birlikte yaşamasının her ikisine de yarar sağlamasıdır. Mutualistik ilişki, iki canlının yaşamını karşılıklı olarak kolaylaştırması, daha sağlıklı kılması şeklinde açıklanabilir. İnsanın sindirim sistemindeki probiyotik bakterilerin çoğunluğu kalın bağırsaklarda gram negatif bakteriler türünde bulunurken, mide ve ince bağırsaklarda daha az ve gram pozitif bakteriler türünde bulunurlar. Kalın bağırsaklar bakteri etkinliği bakımından en aktif organlardır. Burada ilk önce bakteriler yardımıyla karbonhidratlar, sonra protein ve aminoasitler fermantasyona uğratılırlar. Kalın bağırsağın; ph ı, bağışıklık sistemi ve kasılma hareketlerinin etkisiyle farklı yerlerindeki bakteri türleri de farklılık gösterir. Bağırsaklardaki bakteriler % 99 a yakın anaerobiktir. Ancak kalın bağırsağın başlangıç kısımlarında aerobik bakterilerde bulunur. Bağırsak bakterilerinin çoğunluğu yararlıdır, fakat zararlı bakterilerde bulunur. Doğada olduğu gibi insanda yararlı ve zararlı bakteriler bağırsaklarda dengeli bir ekosistem içinde yaşar. İnsanın kendisinin ve ortamının sebep olduğu; yanlış beslenme, alkol, sigara, stres, antibiyotikler, diğer ilaçlar ve yaş gibi etkenlerle bahsedilen bağırsak ekosistemi bozulur. Bu bozulma yararlı bakteri topluluğunu azaltıyorsa, sindirim sisteminde; ishal, kabızlık, ülserleşme, gastrit, zehirlenme gibi hastalıklar başlar.
15 2 Hastalığın tedavisi amacıyla alınan antibiyotik ve ilaçlarda zararlı bakteriler yanında yararlı bakterileri de etkisiz hale getirebilir. Bu bakımdan doktor ve hastanın ilaçlar konusunda da dikkatli olmaları gerekir. Böyle durumlarda bağırsak ekosistem dengesini sağlamak için dışarıdan destek alınması gerekmektedir. Bunun için günümüzde bazı firmalar çeşitli canlı kaynaklarından izole edip, tanımladıkları bazı yararlı bakteri çeşitlerini kültürleme ile üreterek Probiyotik bakteri kültürleri, halinde doğrudan veya süt ve süt ürünleri, kefir gibi gıdalar içinde piyasaya çıkarmışlardır. Birçok gıda üretici firma probiyotik katkılı, yoğurtlar, peynirler üretip pazarlamaktadırlar. Aynı amaçla büyük-küçük baş hayvanların, kümes hayvanlarının probiyotik katkılı yemleri de kullanılmaya başlanmıştır (Gibson, 2000). Günümüzde popüler hale gelen probiyotik katkılı yoğurtlarda; probiyotiksiz yoğurtlara göre kimyasal bileşik kapsamı bakımından nasıl değişiklikler olduğunun bilinmesi önemlidir. Bu amaçla araştırmalar başlatılmış olup henüz yetersiz düzeydedir. Probiyotik genel anlamıyla, düzenli olarak yeterli miktarda tüketildiklerinde bağırsak mikro florasına yerleşerek kullanan kişiye normal beslenmenin ötesinde çeşitli faydaları olan mikroorganizmalar olarak açıklanabilir. Bu tez kapsamında günlük yaşamda çok tüketilen, temel proteinli besinler arasında ilk sırada yer alan süt ve süt ürünlerinden yoğurdun probiyotik katkılı, yeni popüler ürünlerinin içerdiği fenolik madde ve antioksidanların probiyotik bakterilerin zamana bağlı etkisiyle nasıl değiştiğini belirlemek için toplam fenolik bileşik miktarları, antioksidan düzeyleri belirlendi. Enzimlerden peroksidaz, lakkaz ve β-glukozidaz aktivitelerindeki değişimler yardımıyla da meydana gelen fenolik madde değişimleri takip edilerek etkilenme zamanına bağlı olarak fenolik maddelerin hareketi hakkında bilgi edinildi.
16 3 2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI 2.1. PROBİYOTİK BAKTERİLER Probiyotik Yunanca bir sözcük ve yaşam için anlamına geliyor. Probiyotik bakteriler içinde bulunduğu canlının sindirim sistemine faydalı etkilerde bulunan mikroorganizmalar için kullanılan bir terimdir. Bazı laktik asit bakterileri probiyotik bakteriler sınıfındandır ve yoğurtlarda daha çok bu türler kullanılır. Probiyotikler; insanların veya hayvanların doğal mikroflorasına ait özellikleri geliştiren, tüketilmeleri sonucunda ağızda, gastrointestinal sistemde, üst solunum yollarında ya da ürogenital kanallarda yararlı etkileri ile konakçının sağlığında iyileşmeye sebep olan tek veya karışık canlı mikroorganizma kültürleridir (Kullen, M.J. ve Klaenhammer, 1999). Ancak son yıllarda yapılan çalışmalar probiyotiklerin sağlık üzerindeki olumlu etkisinin sadece mikroorganizma hücrelerinden değil, içerdiği metabolitlerinden de kaynaklandığını ortaya koymuştur Probiyotiklere Lactobacillus, streptococcus, Bifidobacterium, Bacillus cinsleri içerisinde yer alan bakteriler örnek olarak verilebilir. Bu türler, mide-bağırsak florasının önemli popülasyonunu oluşturmaktadır (www.odevsitesi.com/ odevler/arsiv1/23820-probiotikler.htm). Reuter ve meslektaşları insan gastrointestinal sistemi ile ilgisi olan tipik Laktobasil türleri ile ilgili çalışmalar yapmışlar ve kesin sonuçlara dayanarak, insanlarda bulunan homofermentatif laktobasil türlerini üç grup altında toplamışlardır. Birinci grup L. acidophilus, L. gasseri, L. crispatus ve L. Johnsonii yi içeren Lactobacillus acidophilus grubu dur. Diğer iki grup ise Lactobacillus salivarius ve Lactobacillus casei yi içermektedir. Son grupta L. paracasei, L. zeae ve L. rhamnosus bulunmaktadır. Reuter ve meslektaşları L. reuteri ve L. fermentum u da insan gastrointestinal sisteminde bulunan en önemli Heterofermentatif laktobasiller olarak tanımlamışlardır (Holzapfel ve Schillinger (2002) ). Probiyotik bakteriler gram pozitif, sporsuz, çomakçık şeklindedirler. L. acidophilus un optimum üreme sıcaklığı ο C dir. Bifidobacterium türleri Heterofermentatiftir ve anaerobik olarak laktik ve asetik asidi 2:3 oranında üretirler. Probiyotik bakteriler mide asitliğine diğer bakterilere göre daha dayanıklıdır, safra tuzuna ve lizozim enzimine daha dirençlidir. Lactobacillus un türleri ince bağırsakta
17 4 fazla sayıda bulunurken, Bifidomacterium lar kalın bağırsakta bulunurlar. Probiyotik bakteriler laktik asit, asetik asit ve bakteriyosin gibi antimikrobiyal maddeler üreterek, bağırsaklarda istenmeyen mikrofloranın çoğalma hızını kontrol ederler ve mikrofloranın dengede olmasını sağlarlar. Gram pozitif bakteriler, bakteriyosinlere çok duyarlıdır. L. reuteri ürettiği gliserol ve reuterin ile gram pozitif ve gram negatif bakterilerin inhibisyonuna neden olur (Holzapfel ve Schillinger (2002) ). Probiyotiklerin bulunduğu konakçıdaki diğer mikroorganizmalara karşı güçlü bir etkileri ve konakçıya yararları olduğu kesin olarak kabul edilmiştir Probiyotiklerin Tarihçesi İnsanlar yüzyıllardır içeriklerini ve fonksiyonlarını bilmeden birçok fermente besin ürününü yaygın olarak kullanılmışlardır yıl öncesinde Asya ve Orta Doğu da tarihte ilk defa Türkler tarafından sütün fermantasyonuyla yoğurt elde edilmiştir. Yoğurt süte göre daha dayanıklı kendine göre hoş tadıyla bir yaşam kaynağı ve sağlık veren besin olarak yaygın biçimde kullanılmaktadır. Laktobasiller ilk olarak Fransa da modern mikrobiyolojinin konusu olan Pasteur tarafından tanımlanmış ve probiyotik özelliklerine dikkat çekilmiştir. Probiyotiklerin tam olarak anlaşılması Bulgar köylülerinin uzun yaşamlarının fermente süt ürünleri tüketimlerinden kaynaklandığını savunan Nobel ödüllü Rus fizyolist Metchnikcoff ( ) un intoksikasyon teorisiyle gerçekleşmiştir. Kişilerin artan sağlıklı yaşam talepleri için bilimsel olarak desteklenmiş, rahatsızlık riskini azaltan probiyotik bakteriler içeren fonksiyonel yiyecekler marketlerde kapsül, toz, zenginleştirilmiş yoğurt, peynir ve benzeri ürünler şeklinde raflardaki yerini almıştır (Bennie Analie Lourens-Hattıngh ve Vıljoen 2001).
18 İyi Bir Probiyotiğin Özellikleri İyi diye tanımlanan probiyotik bakterilerin ortak özelliklerini maddeler halinde şöyle sıralayabiliriz ( Hayvan Beslemede Probiyotikler Tarım Bakanlığının Bildirisi 2005). Mide ve bağırsak florasında sürekli olarak bulunmalıdır. Patojenik ve toksik olmamalı İnsan kaynaklı olmamalı, bağırsak florasında izole edilmiş olmalı Bağırsak hücrelerine tutunabilmeli Bağırsaklarda geçici olarak kolonize olabilmeli Doğal bağırsak florası ile uyumlu olmalı Antimikrobiyal ürünler üretebilmeli Konağa yarar sağlayabilmeli Mide asidine, safraya ve lizozim enzimine karşı dayanıklı olmalı, hızlı aktivite olarak yüksek çoğalma oranı gösterebilmeli Yem üretimindeki teknolojik işlemler sırasından canlılıklarını koruyabilmeli Yem içindeki besin maddeleri ve diğer yem katkılı maddeler ile karıştırıldığında yüksek stabilite özelliği olabilmeli Fenotipik özellikleri ve morfolojik yapıları karakteristik olmalı Glukozu fermente ederek yoğun laktik asit üretebilmeli Farklı ısılarda yaşayabilmeli Laktik asit konfigürasyonlarına göre çeşitlenmeli Gram-pozitif, sporsuz ve katalaz negatif mikroorganizmalar olmalı Sitokinlerden ve nonaerobik solunumdan yoksun olmalı Hava toleranslı olmalı Asit toleranslı olmalı Güçlü fermantasyon özellikleri göstermelidirler.
19 Probiyotik Bakterilerin Etkinliğini Belirleyen Temel Faktörler Bu faktörlerin önemi; probiyotik mayaların ürünlerde ve sindirim sisteminde uzun süre kalıcı kalabilmelerini sağlayan faktörler olmasıdır. Bunun için probiyotik bakterilerin etkinliği aşağıda verilen faktörler tarafından belirlenir ( Fatih EZGÜ, (2006)). Probiyotiklerin mide asidine direnci Safra tuzlarına direnci Yerel immun mekanizmalarına dayanıklılığı Kişinin beslenme alışkanlığı Bölgede bulunan diğer mikroorganizmalardan etkilenme derecesi Probiyotik Mikroorganizmaların Etki Mekanizması Probiyotiklerin etki mekanizmasına yönelik çalışmalar, bağırsak florası düzensizliğiyle ortaya çıkan gastrointestinal sistemdeki bozukluklara dayanarak yapılmaya başlanmıştır. 1) Patojen ve zararlı bakterilerin sayılarını azaltmak a. Antimikrobiyal bileşikler üretmeleri b. Besin elementleri için rekabet etmeleri c. Kolonizasyon bölgeleri için rekabet etmeleri 2) Mikrobiyal metobolizmayı (enzimatik aktiviteyi) değiştirmek a. Sindirim sistemini teşvik eden enzimlerin üretimi (örneğin; laktaz) b. Amonyak, amin veya toksik enzimlerin üretiminin azalması c. Bağırsak duvarının fonksiyonlarının iyileştirilmesi d. Organik asitler üreterek ( özellikle laktik asit ) ph' ı düşürmek suretiyle nötr yada bazik ortamda yaşayan zararlı bakterilerin üremelerini engellerler. e. Redoks potansiyelini düşürürler, böylece aerobik patojenlerin oksijenden yararlanmalarını engelleyerek gelişimlerini durdururlar.
20 7 3) Bağışıklık sistemini iyileştirmek a. Antikor düzeyinin artmasını ve antikor üretimini düzenler. b. Makrofaj aktivitesinin artmasını sağlar. c. Lenfosit aktivitesini yükseltir. d. Fagosit hücrelerini aktive eder. e. Antijen spesifik hücrelerini aktive eder Probiyotiklerin Aktivitesini Etkileyen Faktörler Probiyotiklerin etki gösterebilmeleri için mideyi geçip aktif olarak bağırsaklara ulaşmaları gerekir. Normal mide ph'ına dayanıklı olmalarına karşın, yüksek mide ph'ı mikroorganizmaların ölümüne yol açar. Bağırsaklara ulaşanlar villus intestinalislere yerleşerek kolonize olurlar. Etkilerini gösterebilmeleri için bağırsak lümeninde değil bağırsak epitel yüzeyinde kolonize olmaları gerekir. Sindirim kanalında absorbe olmayan bu bakteriler mukozadan salgılanan mukoz madde içinde çoğalarak, mukustaki müsin maddesini enerji kaynağı olarak kullanmakta ve mukoza yüzeyini örten salgı içinde kolonize olmaktadırlar (Dr Fatih EZGÜ (2006)). Probiyotiklerin C ve kuru yerde depolanması, gerekmektedir. Demir ve bakır iyonları başta olmak üzere mineral, yüksek yoğunluktaki vitaminler, antibiyotikler, bazı oksidatif ajanlar ve bazı koruyucu maddelerin bakteriler üzerinde zararlı etkileri vardır Probiyotik Bakteri Çeşitleri Probiyotik bakteriler 10 ana sınıfta incelenmektedir. Bu bakteri sınıfları aşağıdaki tabloda verilmiştir.(robert Penner, Richard N Fedorak, Karen L Madsen J Nutr )
21 8 Tablo 2.1. Probiyotik bakterilerin başlıca sınıfları Lactobacillus türleri Bifidobacterium türleri Bacillus türleri Pediococcus türleri Streptococcus türleri Bacteriodes türleri Propionibacterium türleri Leuconostoc türleri Küfler Mayalar Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus cellebiosis Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus lactis Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus reuteri Lactobacillus brevis, Lactobacillus casei Lactobacillus curvatus, Lactobacillus fermentum Lactobacillus plantarum, Lactobacillus johnsonii Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus helveticus Lactobacillus salivarius, Lactobacillus gasseri Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium bifidum Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis Bifidobacterium longum, Bifidobacterium thermophilum Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Bacillus lentus Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans Pediococcus cerevisiae, Pediococcus acidilactici Pediococcus pentosaceus Streptococcus cremoris, Streptococcus thermophilus Streptococcus intermedius, Streptococcus lactics Streptococcus diacetilactis Bacteriodes capillus, Bacteriodes suis Bacteriodes ruminicola, Bacteriodes amylophilus Propionibacterium shermanii, Propionibacterium freudenreichii Leuconostoc mesenteroides Aspergillus niger, Aspergillus oryzae Saccharomyces cerevisiae, Candida torolopsis
22 Probiyotiklerin Sağlık Açısından Görevleri Bağışıklık sistemini güçlendirmek. Yiyeceklerin hazmını kalaylaştırmak. Vitaminlerin (K vitamini, biyotin, B 12, nikotin amid vb) sentezini yapmak. Bağırsak duvarını zararlı maddelerden korumak ve bağırsak geçirgenliğini azaltmak. Zararlı maddelerin (toksinler) kan dolaşımına geçmesini engellemek. Besin allerjilerini ve egzamayı önlemek. Kronik enflamatuvar (iltihabi) hastalıkların oluşumunu engellemek. Kanseri önlemek. Yaşlanmayı yavaşlatmak. Depresyonu hafifletmek. Otizm bulgularını hafifletmek. İshali önlemek ve tedavi etmek. İdrar yolu iltihaplarını önlemek. Kabızlığı tedavi etmek. Böbrek taşlarının (okzalat) oluşumunu azaltmak. Probiyotiklerin yukarıda maddeler halinde verilen insan sağlığı açısından görevleri vücudun çeşitli bölgeleri için farklı olarak gözlenir. Bu bölgelerin başlıcaları aşağıda başlıklar halinde ele alınarak incelenmiştir (www.gidaraporu.com/gida_probiyotiklerinsan-sagligi-onemi.htm) Bağırsak florası bozulması ve sonuçları Bağırsak florasının bozulmasına neden olan başlıca etkenler; karbonhidratça zengin gıdalar, rafine gıdalar, çeşitli toksinler, antibiyotikler, sezaryen ile doğumlar olarak sayılabilir. Bunlardan sezaryen doğum ve probiyotiklerin ilişkisini biraz açıklamak gereklidir. Bebekler sezaryenle doğum sırasında vajenden gelen probiyotikler (Laktobasiller ve Bifidobakterler) ile karşılaşır. Bebek anne sütü ile beslendikçe normal flora gelişir.
23 10 Sezaryen ile doğan bebekler anne sütü ile hemen beslenemedikleri için dış ortamda bulunan mikroplar ile karşılaşır ve normal flora oluşamaz. Doğum sonrası ilk kolonize olan floradan sağlıklı floraya geçiş uygun beslenme ortamı meydana getirilse bile oldukça zordur (www.gidaraporu.com/gida_probiyetikler-insan-sagligi-onemi.htm). Probiyotiklerin bağırsak mukozası üzerinde oluşturduğu koruyucu tabakanın ortadan kalkması bağırsak geçirgenliğini artırır. Yeteri kadar sindirilmemiş yiyecek maddeleri ve nötralize edilmemiş toksinler kan dolaşımına geçer. Bağışıklık sistemi yeteri kadar sindirilmemiş protein parçacıklarına karşı aşırı bir şekilde uyarılır. Bu yabancı protein parçacıklarının bazıları vücudun kendi proteinlerine çok benzer. Bağışıklık sistemi aşırı uyarıldığı zaman kendinden olanı yabancıdan ayıramaz. Onu tahrip ederken kendinden olanı da tahrip eder. Bunlara oto immün (öz bağışıklık) hastalıklar denir. Diyet ile bağırsak florası tedavisi Un ve şekerden fakir, sebze, meyve, et ve yumurta gibi doğal gıdalardan zengin bir diyet bağırsak florasının koruyuculuğunu artırır. Fermantasyon ürünleri (turşu, yoğurt, peynir, sirke, tuzlama yiyecekler) bağırsak florasında bulunan probiyotikleri arttırırlar. Pastörizasyon, gıdalardaki probiyotikleri büyük ölçüde tahrip eder. Probiyotikçe en zengin gıdalar anne sütü ve yoğurttur Bağırsak Florasının Bozulmasına Bağlı Hastalıklar İshal: Yapılan çok sayıda çalışma probiyotik yiyeceklerin ishal tedavisinde son derece başarılı olduğunu göstermiştir. Geleneksel halk tıbbında ishalli kişilere yoğurt verilmesi yaygın bir uygulamadır. Probiyotikler virüs ishallerinde daha etkili olmakta, dizanteri şeklinde ishalleri fazla etkilememektedir. Antibiyotik ishali: Oral antibiyotik kullananların yaklaşık % 20 sinde bağırsak florasının bozulmasına bağlı olarak ishal gelişmektedir (Etkenler daha çok C. difficile ve K. oxytoca). Probiyotikler antibiyotik ishallerinin önlenmesi ve tedavisinde oldukça başarılıdırlar.
24 11 Uyarılgan (irritabl) bağırsak sendromu: İrritabl bağırsak sendromu 6 ay ile 4 yaş arasındaki çocuklarda görülen günde 4-10 kez mukuslu ve sulu ishal ile özelleşen bir bağırsak hareket bozukluğudur. Probiyotikler irritabl bağırsak sendromunda ishali azaltmaktadır. Crohn hastalığı-ülseröz kolit: Crohn hastalığı ve ülseratif kolitin temel nedeninin bağırsakta sağlıklı mikroorganizma dengesinin hastalık yapan mikroorganizma lehine bozulması sonucu gelişen bir reaksiyon olduğu düşünülmektedir. Probiyotikler bağırsakta sağlıklı mikroorganizma dengesini kurarak Crohn hastalığı ve ülseröz kolit bulgularını hafifletebilirler. Yağ ve protein sindirimi: Süt ürünlerinin içindeki probiyotikler bağırsakta bulunan proteinlerin ve yağların sindirilmesini sağlarlar, yiyeceklerin hazmını kolaylaştırırlar. Proteinlerin en küçük birimlerine (aminoasitler) kadar indirgenmesi (protein hidrolizi) alerjik olayların oluşumunu azaltabilir. Zekâ geriliği olan (otistik) çocuklarda bağırsak florası: Otistik çocukların çoğunda bağırsak florası bozulmuştur. Bu kişilerde patojen bakteriler, mantarlar ve parazitler aşırı şekilde ürer. Bu patojen mikroorganizmalar yiyeceklerin sindirimini bozarlar ve çeşitli toksinlerin oluşmasına yol açarlar Kanser probiyotik ilişkisi Yaygın olarak kullanılan bir probiyotik kaynağı olan yoğurdun antikanserojenik (kanseri tedavi edici) etkilerinin olabileceği gösterilmiştir. Antikarsinojenik etki: Birkaç laktik asit bakterisi antikarsinojenik ve antimutajenik aktivite göstermektedir. Bağırsaklarda laktik asit bakterilerinin gelişmesi sonucu oluşan laktik asit ve yoğurdun sahip olduğu diğer antibakteriyel özellikler, kalın bağırsakta indol ve skatol gibi fenolik bileşikler üreterek canlı dokuya zarar veren ve hatta kanser başlangıcına neden olan bakterilere karşı engelleyici etkide bulunmaktadır. Yoğurtta bulunan kalsiyumun, kansere karşı koruyucu özelliği olduğu ileri sürülmüş, ayrıca laktik asit bakterileri tarafından antitümör özellik gösteren bileşiklerin sentezlendiği bildirilmiştir.