dc.contributor.advisor | Gökmen, Vural | |
dc.contributor.author | Yılmaz, Cemile | |
dc.date.accessioned | 2018-01-16T08:21:11Z | |
dc.date.available | 2018-01-16T08:21:11Z | |
dc.date.issued | 2018 | |
dc.date.submitted | 2017-12-22 | |
dc.identifier.citation | Yılmaz, C., Gökmen, V., INVESTIGATION OF CHANGES IN AMINO ACIDS DURING DIFFERENT FERMENTATION CONDITIONS, 2018. | tr_TR |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/4171 | |
dc.description.abstract | Fermentation is one of the food processing techniques, which can change the chemical composition of foods. Changes in chemical composition during fermentation stem from metabolism of microorganisms found in fermented foods, which leads to formation of microbial metabolites. Their formation in fermented foods is of critical importance due to the fact that microbial metabolites can affect human health positively or negatively. The main focus of this thesis was to understand changes of amino acids and thereby, formation of bioactive amines and tryptophan derivatives during fermentation.
At the beginning of this study, the effect of S. cerevisiae on the formation of gamma-aminobutyric acid (GABA) and the other bioactive amines during wort fermentation was investigated. For this purpose, spoiled and unspoiled worts were evaluated in terms of content of bioactive amines. Unspoiled wort was prepared by adding antibiotic to the wort. During fermentation, concentration of GABA increased in both unspoiled and spoiled worts. In spite of that, tyramine and histamine were found only in spoiled wort. Decreased concentrations of tyrosine and histidine were associated with increased concentrations of tyramine and histamine, respectively, in spoiled wort. The results indicated that occurrence of GABA in beers should not be considered as one of the indicators of microbial contamination differently from tyramine and histamine.
In the second part, the formation of tyramine during yoghurt fermentation with the focus on interaction between Streptococcus thermophilus RSKK 04082, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 and Lactobacillus plantarum RSKK 02030 was investigated. These microorganisms were used in the yoghurt fermentation as single strains or mixed cultures containing double or triple strains. The interactions between microorganisms have been also revealed by determining total free amino acids and the pH of the medium together with the microbial count of the strains. It was observed that L. delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 did not produce tyramine while S. thermophilus RSKK 04082 and L. plantarum RSKK 02030 could produce tyramine depending on the fermentation conditions. Synergistic interactions between S. thermophilus RSKK 04082 and L. delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 and, between L. delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 and L. plantarum RSKK 02030 were found in terms of tyramine production. It was observed in this study that L. delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 had indirect impact for accumulation of tyramine in the yoghurts.
In the third part, a method for the detection of tryptophan derivatives in kynurenine pathway using tandem mass spectrometry in various fermented food products (bread, beer, red wine, white cheese, yoghurt, kefir and cocoa powder) was developed. The method entails an aqueous extraction and reversed phase chromatographic separation using pentafluorophenyl (PFP) column. It allowed quantitation of low ppb levels of tryptophan and its derivatives in different fermented food matrices. Dairy products (yoghurt, white cheese and kefir) were found to contain kynurenine. Although bread samples analyzed did not contain kynurenic acid, beer and red wine samples as yeast-fermented foods were found to contain kynurenic acid. Among foods analyzed, cacao powder had the highest amounts of kynurenic acid, which is a neuroprotective compound.
In the fourth part, the formation of tryptophan derivatives in kynurenine pathway by S. cerevisiae NCYC 88 and S. pastorianus NCYC 203 during wort fermentation by using Gompertz model was investigated. As a result of this study, more tryptophan was utilized by S. cerevisiae NCYC 88 during fermentation as compared to S. pastorianus NCYC 203. The kynurenic acid concentration of wort fermented with S. cerevisiae NCYC 88 and S. pastorianus NCYC 203 increased during fermentation. When tryptophan was added into the wort fermented with S. cerevisiae NCYC 88 and S. pastorianus NCYC 203, the concentrations of the kynurenic acid increased. Moreover, the kynurenine content of worts fermented with S. cerevisiae NCYC 88 increased when tryptophan was added into the wort. It was also observed in this study that S. pastorianus NCYC 203 used more niacin than S. cerevisiae NCYC 88 during beer fermentation. | tr_TR |
dc.description.tableofcontents | CONTENTS
page
ABSTRACT..............................................................................................................i
ÖZET……………………………………………………………………………………...iv
ACKNOWLEDGEMENTS………………………………………………………………vii
CONTENTS……………………………………………………………………………...viii
LIST OF TABLES………………………………………………………………………..xii
LIST OF FIGURES……………………………………………………………………...xiv
SYMBOLS AND ABBREVIATIONS…………………………………..………………xvi
INTRODUCTION………………………………………………………………………….1
1. GENERAL INFORMATION…………………………………………………………...3
1.1. Fermentation 3
1.1.1. Fermented Foods 3
1.1.1.1. Beer……………………………………………………………………………….5
1.1.1.2. Yoghurt…………………………………………………………………………...5
1.1.2. Microorganisms in Fermented Foods and Their Interactions 6
1.1.3. Metabolism of Food Components during Beer and Yoghurt Fermentation 8
1.1.3.1. Metabolism of Nitrogen…………………...…………………………………….8
1.1.3.2. Metabolism of Carbohydrates………………………………..………………10
1.1.3.3. Metabolism of Lipid……………………………………………………………11
1.2. Bioactive amines 12
1.2.1. Classification 12
1.2.2. Physiological and Toxicological Effects 13
1.2.3. Bioactive Amines in Fermented Foods 14
1.3. Tryptophan Derivatives 17
1.3.1. Kynurenine Pathway 17
1.3.2. Tryptophan Derivatives in Kynurenine Pathway in Foods 21
1.3.3. Analysis of Tryptophan Derivatives in Kynurenine Pathway 22
2. COMPARATIVE EVALUATION OF THE FORMATIONS OF GAMMA-AMINOBUTYRIC ACID AND OTHER BIOACTIVE AMINES DURING UNHOPPED WORT FERMENTATION………………………………………………………………23
2.1. İntroduction 23
2.2. Materials and Methods 24
2.2.1. Chemicals and Consumables 24
2.2.2. Preparation of Wort 24
2.2.3. Fermentation 25
2.2.4. Analysis of Bioactive Amines and Free Amino Acids 25
2.2.5. Yeast Count and total Microbial Count 27
2.2.6. Analysis of pH 27
2.2.7. Statistical Analysis 27
2.3. Results and Discussion 27
2.3.1. Changes of Yeast Count, Total Microbial Count and pH 27
2.3.2. Formation of Bioactive Amines 29
2.3.3. Changes of Amino Acid Concentration 32
3. FORMATION OF TYRAMINE IN YOGHURT DURING FERMENTATION – INTERACTION BETWEEN YOGHURT STARTER BACTERIA AND LACTOBACILLUS PLANTARUM……………………………………………………...37
3.1. Introduction 37
3.2. Materials and Methods 38
3.2.1. Chemicals and Consumables 38
3.2.2. Preparation of Yoghurts 39
3.2.2.1. Culture Preparation……………………………………………………………39
3.2.2.2. Fermentation…………………………………………………………………...39
3.2.3. Analysis of Bioactive Amines and Free Amino Acids 39
3.2.3.1. Extraction……………………………………………………………………….39
3.2.3.2. UPLC-MS/MS Analysis of Tyramine and Other Bioactive Amines….……40
3.2.3.3. UPLC-MS/MS Analysis of Free Amino Acids……………………….……...40
3.2.4. Enumeration of Viable Bacteria 40
3.2.5. Statistical Analysis 40
3.3. Results and Discussion 40
3.3.1. pH Changes 40
3.3.2. Changes in Microbial Counts 41
3.3.3. Formation of Bioactive Amines 42
3.3.4. Modifications in the Growth Medium 47
3.3.4.1. Decrease in pH………………………………………………………………...48
3.3.4.2. Increase in the Concentrations of Free Amino Acids………………….…..48
4. DETERMINATION OF TRYPTOPHAN DERIVATIVES IN KYNURENINE PATHWAY IN FERMENTED FOODS USING LIQUID CHROMATOGRAPHY TANDEM MASS SPECTROMETRY………………………………………………….60
4.1. Introduction 59
4.2. Materials and Methods 59
4.2.1. Chemicals and Consumables 59
4.2.2. Sample Preparation 60
4.2.3. LC-MS/MS Analysis 60
4.2.4. Validation of the Method 61
4.2.5. Statistical Analysis 61
4.3. Results and Discussion 62
4.3.1. Evaluation of the Analytical Method 62
4.3.2. Determination of Tryptophan and Its Derivatives in Foods 69
5. INVESTIGATION OF TRYPTOPHAN DERIVATIVES IN KYNURENINE PATHWAY DURING WORT FERMENTATION……………………………………..77
5.1. Introduction 76
5.2. Material and Methods 76
5.2.1. Chemicals and Consumables 76
5.2.2. Preparation of Wort 77
5.2.3. Fermentation 77
5.2.4. Analysis of Tryptophan Derivatives in Kynurenine Pathway 77
5.2.5. Yeast Count 77
5.2.6. Kinetic Modeling………………………………………………………………….79
5.2.7. Statistical Analysis 79
5.3. Results and Discussion 78
GENERAL CONCLUSION AND DISCUSSION……………………………………...89
REFERENCES…………………………………………………………………………..90
CURRICULUM VITAE…………………………………………………………………108 | tr_TR |
dc.language.iso | en | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Fermantasyon | tr_TR |
dc.title | Aminoasitlerin Farklı Fermantasyon Koşullarında Ortaya Çıkan Değişimlerinin İncelenmesi | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis | tr_TR |
dc.callno | Bira | |
dc.callno | Yoğurt | |
dc.callno | Biyoaktif aminler | |
dc.callno | Triptofan türevleri | |
dc.callno | Kynurenin yolu | |
dc.description.ozet | Fermantasyon, gıdaların kimyasal bileşimini değiştirebilen gıda işleme tekniklerinden biridir. Fermantasyon sırasında kimyasal bileşimdeki değişiklikler fermente gıdalardaki mikroorganizmaların metabolizmalarından kaynaklanır ve bu da mikrobiyel metabolitlerin oluşumuna neden olur. Fermente gıdalarda mikrobiyel metabolitlerin oluşumu, insan sağlığını olumlu veya olumsuz etkileyebilecekleri için kritik öneme sahiptir. Bu tezin esas amacı, fermantasyon sırasında amino asitlerdeki değişiklikleri ve dolayısıyla biyoaktif amin ve triptofan türevlerinin oluşumunu anlamaya yöneliktir.
Bu çalışmanın başında, S. cerevisiae mayasının şıra fermantasyonu sırasında gama-aminobütirik asit (GABA) ve diğer biyoaktif aminlerin oluşumu üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, bozulmuş ve bozulmamış şıralar biyoaktif amin içeriği açısından değerlendirilmiştir. Bozulmamış şıra, antibiyotik eklenerek hazırlanmıştır. Fermantasyon süresince, bozulmamış ve bozulmuş şıralarda GABA konsantrasyonu artmıştır. Buna rağmen, tiramin ve histamin sadece bozulmuş şırada bulunmuştur. Bozulmuş şıradaki azalan konsantrasyonlardaki tirozin ve histidin, artan tiramin ve histamin konsantrasyonları ile ilişkilendirilmiştir. Sonuçlar, tiramin ve histaminden farklı olarak, GABA'nın bir mikrobiyel kontaminasyon göstergesi olarak düşünülmemesi gerektiğini göstermiştir.
İkinci bölümde, Streptococcus thermophilus RSKK 04082, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 ve Lactobacillus plantarum RSKK 02030 arasındaki etkileşimlere odaklanılarak yoğurt fermantasyonu sırasında tiramin oluşumu incelenmiştir. Bu mikroorganizmalar yoğurt fermantasyonunda tek suş veya ikili veya üçlü suşlar içeren karışık kültürler olarak kullanılmıştır. Mikroorganizmalar arasındaki etkileşimler, suşların mikrobiyel sayımı ile birlikte toplam serbest amino asitlerin ve pH'ın belirlenmesiyle de ortaya çıkarılmıştır. S. thermophilus RSKK 04082 ve L. plantarum RSKK 02030 fermantasyon koşullarına bağlı olarak tiramin üretebilirken, L. delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 tiramin üretmemiştir. Tiramin üretimi açısından S. thermophilus RSKK 04082 ve L. delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 arasında ve, L. plantarum RSKK 02030 ve L. delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 arasında sinerjik etkileşimler görülmüştür. Bu çalışmada, L. delbrueckii subsp. bulgaricus DSM 20081 bakterisinin yoğurtlarda tiramin birikimi üzerine dolaylı etkisi olduğu görülmüştür.
Üçüncü bölümde, çeşitli fermente gıda ürünlerinde (ekmek, bira, kırmızı şarap, beyaz peynir, yoğurt, kefir ve kakao tozu) tandem kütle spektrometrisini kullanarak kynurenin yolundaki triptofan ve türevlerinin tayini için analitik bir yöntem geliştirilmiştir. Metot, pentaflorofenil (PFP) kolonu kullanılarak sulu ekstraksiyon ve ters faz kromatografik ayrımını içermektedir. Metot, farklı fermente gıda matrislerinde düşük ppb düzeyindeki triptofan ve türevlerinin miktarlarının belirlenmesini sağlamıştır. Süt ürünlerinin (yoğurt, beyaz peynir ve kefir) kynurenin içerdiği tespit edilmiştir. Analiz edilen ekmek örnekleri kynurenik asit içermezken, maya fermantasyonu ile üretilen bira ve kırmızı şarap örneklerinin kynurenik asit içerdiği bulunmuştur. Analiz edilen gıdalardan kakao tozu, nöroprotektif bir bileşik olan kynurenik asidi yüksek konsantrasyonlarda içermektedir.
Dördüncü bölümde, şıra fermantasyonu sırasında kynurenin yolundaki triptofan türevlerinin S. cerevisiae NCYC 88 ve S. pastorianus NCYC 203 tarafından oluşumu Gompertz modeli kullanılarak araştırılmıştır. Bu çalışmanın sonucu olarak, S. cerevisiae NCYC 88 fermantasyon boyunca S. pastorianus NCYC 203'e kıyasla daha fazla triptofan kullanmıştır. S. cerevisiae NCYC 88 ve S. pastorianus NCYC 203 ile fermente edilen şıranın kynurenik asit konsantrasyonu fermantasyon sırasında artmıştır. S. cerevisiae NCYC 88 ve S. pastorianus NCYC 203 ile fermente edilmiş şıraya triptofan ilave edildiğinde kynurenik asit konsantrasyonu artmıştır. Ayrıca, şıraya triptofan ilave edildiğinde S. cerevisiae NCYC 88 ile fermente edilen şıradaki kynurenin içeriği artmıştır. Bu çalışmada bira fermantasyonu sırasında, S. pastorianus NCYC 203 mayasının, S. cerevisiae NCYC 88 mayasına göre daha fazla niasin kullandığı görülmüştür. | tr_TR |
dc.contributor.department | Gıda Mühendisliği | tr_TR |
dc.contributor.authorID | 184286 | tr_TR |