Dr. Özge KAHRAMAN ILIKKAN. 9 hafta

9 hafta

Dr. Özge KAHRAMAN ILIKKAN

MİKROORGANİZMALARIN GELİŞMESİ

VE GELİŞMENİN KONTROLÜ

9 hafta

MİKROORGANİZMALARIN GELİŞMESİ

 Değişen çevre şartlarına göre metabolizmalarını kolayca değiştirirler.

Örn;

spor evresinde metabolizmaları en az düzeyde ve besin ihtiyacı en az veya hiç yok aktif metabolizmaya sahip olanlar (gelişen ve çoğalan hücreler) önemli ölçüde besine ihtiyaç duyar

 Mikroorganizmaların yaşamlarını sürdürebilmeleri ve çoğalabilmeleri için besin maddelerine ihtiyaçları bulunmaktadır. Bir mikroorganizmanın dış ortamdan aldığı tüm kimyasal maddeler onun besin maddelerini oluşturur. Kimyasal maddelerin oksitlenerek parçalanması ile enerji açığa çıkar ve bu enerji hücrede çeşitli amaçlar için kullanılır.

MİKROORGANİZMALARIN GELİŞMESİ

Besin gereksinimi açısından en düşükten en yükseğe doğru sıralama yapıldığında

1)küfler 2)mayalar

3)gram-negatif bakteriler 4) gram-pozitif bakteriler

9 hafta

Mikroorganizmaların gelişimleri üzerine etki eden faktörler:

İç Faktörler 1. Sıcaklık

2. Oksijen İhtiyacı

3. Işık, Enerji kaynağı, C kaynağı 4. pH

5. Ozmotik Basınç ve su aktivitesi 6. Oksidasyon-Redüksiyon potansiyeli Dış Faktörler

1. Depolama sıcaklığı 2. Çevrenin bağıl nemi

3. Çevrede bulunan gazlar ve konsantrasyonları

MİKROORGANİZMALARIN GELİŞMESİ

Sıcaklık

9 hafta

 Mikroorganizmalar çok geniş bir sıcaklık aralığında yaşarlar

 Her m.o. için en düşük, en yüksek ve optimum bir sıcaklık değeri vardır ve bu değerler belirli bir aralıkla ifade edilir

 Optimum sıcaklıkta tüm metabolik aktivite en yüksektir, çoğalma en hızlı olur.

Mikroorganizma En Düşük(°C) Optimum(°C) En Yüksek(°C)

1.Psikrofil (Soğuk Seven) (– 5)-0 15-20 20-30

2.Mezofil (Ilık Seven) 5 – 25 30 – 40 40 – 50

3.Termofil (Sıcak Seven) 35 – 45 45 – 65 60 – 90

9 hafta

Methanopyrus kandleri 110^oC Hidrotermal Ventler

Pyrolobus fumarii 106^oC

Gıdalarla ilişkisi;

 Psikrofiller ; buz dolabında saklanan gıdalarda bozulmalara neden olur

 Mezofiller ; İnsanlarda hastalık yapan mikroorganizmalar.

 Termofiller ; Yüksek ısısal işlem gören gıdalarda canlı kaldıkları takdirde, şartlar uygun olduğunda gelişerek bozulmalara neden olabilirler.

9 hafta

Oksijen İhtiyacı

1. Zorunlu aerob :Bunlar beslenebilmeleri ve üreyebilmeleri için mutlaka havanın serbest oksijenine ihtiyaç gösterirler.

Örn; Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis

2. Zorunlu anaerob: Bu gruba giren mikroorganizmalar ortamda serbest oksijen bulunmadığı zaman üreyebilirler. Oksijenli ortamda üreyemezler. Bu tip mikroorganizmalara oksijen toksik etki yapar.

Örn; Clostridium tetani, Clostridium botulinum

3. Fakültatif anaerob: Oksijenli ve oksijensiz ortamda bu mikroorganizmalar yaşamlarını sürdürebilirler. Ancak genelde aerobik solunumu tercih ederler çünkü daha fazla ATP elde edilir.

Örn; Escherichia coli

9 hafta

4. Aerotolerant : Aerotolerant mikroorganizmalar oksijen kullanmazlar ve oksijenden zarar da görmezler. Kısaca oksijeni tolere edebilirler. Anaerobik solunum yapabilirler ama zorunlu anaerobların aksine oksijenden zehirlenmezler.

5. Mikroaerofilik:Çoğalabilmeleri için az miktarda oksijene ihtiyaç gösteren mikroorganizmalardır.

Fermentasyon ya da anaerobik solunum yapamazlar ancak yüksek oksijen seviyeleri bunlara toksik etki yapar.

Örn; Helicobacter pylori

Örn; Streptococcus pyogenes

Oksijen İhtiyacı

Zorunlu aerob

Fakültatif anaerob Zorunlu

anaerob Mikroaerofilik Aerotolerant

9 hafta

Oksijen İhtiyacı

Işık

Enerji Kaynağı

C Kaynağı

9 hafta

KEMOORGANOTROFİ:

Kimyasal bileşikleri enerji, organik maddeleri elektron kaynağı olarak kullanan organizmalardır.

Mantarlar, bazı archaea ve çoğu bakteri kemoorganotrofturlar

Örn; Staphylococcus aureus

9 hafta

KEMOLİTOTROFİ:

Bacteria türlerinin birçoğu kemolitotrofik olarak yaşayabilir. Kemolitotrofik bakteriler inorganik elektron vericilerini enerji kaynağı olarak kullanma yeteneğinde olan bakterilerdir

Hidrojen Oksidasyonu

İndirgenmiş Kükürt Bileşiklerinin Oksidasyonu Demir Oksidasyonu

Nitrifikasyon ve Anammoks

FOTOTROFİ

Fotootrof mikroorganizmalar içerdikleri fotosentetik pigmentler ile güneş ışığından yayılan enerjiyi absorbe etme özelliğine sahiptirler ve bunu kimyasal enerjiye çevirerek metabolik olaylarda kullanırlar.

Klorofil ışığı soğurup kimyasal enerjiye dönüştüren moleküldür. Klorofil veya benzeri bir molekülü olmayan hiçbir hücre fotosentez yapamaz.

9 hafta

FOTOTROFİ

Fotosentezde hidrojen vericiler (donörler)

1- Su (H₂O): Yeşil bitkiler ve bazı algler, CO₂ ‘in fotosentetik redüksiyonunda hidrojen vericisi olarak suyu kullanırlar ve kendilerine organik hücresel bileşikleri sentez ederler.

Işık enerjisi

CO₂ + 2H₂O ———› (CH2O) + H₂O + O2 (Oksijen atmosfere verilir.)

FOTOTROFİ - Oksijenik Fotosentez

9 hafta

2- Hidrojen sülfür (H₂S): İki grup fototrofik bakteri (yeşil kükürt ve mor kükürt bakterileri), kendilerinde bulunan bakterioklorofil pigmentler yardımıyla, hidrojen alıcısı olarak H₂ kullanılır, suyu kullanamazlar.

Işık enerjisi

CO2+ 2H2S ———————› (CH2O)+ H2O + 2S

Bu reaksiyonda oksijen çıkmaz, kükürt oluşur ve bu da intra veya ekstrasellüler olarak birikir.

FOTOTROFİ –Anoksijenik Fotosentez

3- Organik bileşikler: Fotosentetik bakteriler içinde çok az bir grup (fotoheterotroflar) organik bileşiklerden yararlanırlar.

Işık enerjisi

CO2+4H-R ————› (CH2O)+H2O+4R

4- Moleküler hidrojen (H2): Birçok fototrofik bakteri fotosentez olayında moleküler hidrojenden, CO2‘i redükte etmek için yararlanırlar.

Işık enerjisi

CO2+ H2 —————› (CH2O) + H2O

FOTOTROFİ–Anoksijenik Fotosentez

9 hafta

Klorofil a Bakteriyoklorofil

FOTOTROFİ

Bitki ve bakteri fotosentezi arasındaki farklar

Bitki Fotosentezi Bakteri Fotosentezi

Klorofil kloroplast içerisinde yer alır. Klorofil sitoplazmada yer alır.

Hidrojen kaynağı olarak H₂O kullanılır. Türüne göre H₂O, H₂S, H₂ kullanılır.

Oksijen gazı açığa çıkar. Kullanılan ürüne göre değişir.

ETS kloroplastta yer alır. ETS hücre zarında yer alır.

9 hafta

özetle

pH (Power of Hydrogen)

9 hafta

Mikroorganizmalar gelişebilmek için belli pH’lara gereksinim duyarlar . Her türün gelişebildiği bir pH değeri vardır.

Asidofiller: Düşük pH değerlerinde gelişebilen mikroorganizmalar. Asidofiller için optimum pH 1 - 5,5 arasındadır.

Nötrofiller: 5,5 - 8,0 pH değerlerinde gelişebilen mikroorganizmalar.

Alkalofiller: 10-11 gibi yüksek pH değerlerinde gelişebilen mikroorganizmalar

pH

9 hafta

pH

Su Aktivitesi

9 hafta

Mikroorganizmalar da bütün canlılar gibi yaşabilmeleri için suya ihtiyaç gösterirler.

Besin maddelerinin hücre içine alınmasında, metabolik olayların sürdürülmesinde, metabolizma atıklarının atılmasında , çoğalmada suyun birçok görevleri vardır.

Mikroorganizmaların su ihtiyacı, kullanılabilir su veya su aktivitesi (Aw) terimi ile ifade edilir. Su aktivitesi, çözeltinin buhar basıncının, aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına oranıdır. Su aktivitesi 0 ile 1 arasında değişir. Saf suyun su aktivitesi(Aw) 1.0’dır.

Gıda mikrobiyolojisi açısından su aktivitesi ise; gıda maddesinin yüzeyinde serbest halde bulunan ve mikroorganizmalar tarafından kullanılabilen su olarak tanımlanmaktadır.

Su aktivitesi düştükçe mikroorganizma aktivitesi azalır.

Mikroorganizmanın bulunduğu çevrenin suyu uçurularak, kurutularak, ortama şeker ve tuz gibi maddeler ilave edilerek su aktivitesi düşürülür. Ortama ilave edilen şeker ve tuz serbest suyu tutar ve ayrıca hücre içindeki suyu dışarı çıkararak mikroorganizmanın faaliyetini engellerler.

Gıdalarda bozulmaya neden olan bakterilerin çoğu 0,91 değerinin altındaki Aw’de gelişemezken, bozulmaya neden olan küfler 0,80 olan Aw değerinde de üreyemezler. Patojen bakterilerin su aktivite değerleri ise 0,98 gibi yüksek bir değerdir.

Bazı mikroorganizmalar düşük Aw değerlerinde daha iyi ürerler ve halofilik, ozmofilik ve kserofilik olarak tanımlanırlar.

Halotolerant (halofil): Yüksek tuz konsantrasyonunda üreyebilme özelliği Ozmotolerant (Ozmofil): Yüksek konsantrasyonda iyonize olmamış organik maddelerin(şeker gibi) varlığında üreyebilme özelliği

Kserotolerant (Kserofil): Kuru ortamlarda üreyebilme özelliği.

9 hafta

Su Aktivitesi

Ozmotik Basınç

9 hafta

Bir ortamın osmotik basıncı, içinde eriyen maddelerin konsantrasyonu ile ilişkilidir. Mikroorganizmalar, içinde üredikleri sıvı besi yerinin osmotik basıncı ile kendi hücre içindeki osmotik basınç arasında bir denge kurmuşlardır.

Mikropların en iyi üreyebildikleri ortamın osmotik basıncı, bakteri içindeki ile aynı veya çok az farklıdır (izotonik)

Ozmotik Basınç

Örn; eğer bakteri, %20 tuz konsantrasyonu içinde suspansiyon yapılırsa, hipertonik bir ortam oluşacağından, plasmoliz olayı meydana gelir.

Eğer ortamın osmotik basıncı azalmış ise (hipotonik, hipoosmatik), böyle durumlarda dışardan bakteri içine fazla sıvı girerek bakteriyi şişirir ve olay devam ederse bakteriyi patlatır (deplazmoliz).

Hipertonik, ortamlarda ise, bakterinin içinden dışarı fazla sıvının çıkması sitoplasmik membranın hücre duvarından ayrılarak büzülmesine ve ortada toplanmasına neden olur (plasmoliz).

9 hafta

Oksidasyon-Redüksiyon potansiyeli

9 hafta

Oksidasyon-Redüksiyon potansiyeli

Hücrelerde enerjinin korunması oksidasyon-redüksiyon (redoks) tepkimelerini gerektirmektedir.

Redoks tepkimeleri, elektron vericisinden açığa çıkan elektronların elektron alıcısı tarafından alındığı durumlarda gerçekleşir

Bir element veya bileşik elektron kaybettiğinde substrat yükseltgenir (oksidasyon), elektron kazandığında ise indirgenir (redüksiyon).

Bir sistemin O/R potansiyeli Eh sembolü ile ifade edilir. Aerobik mikroorganizmalar gelişmek için pozitif Eh değerlerine, anaerobik mikroorganizmalar ise negatif Eh değerlerine gereksinim duyarlar

Genel olarak gıdaların Eh değerleri +400 mV ile -400 mV arasında değişmektedir.

Mikroorganizmaların Eh isteklerine gelince, bazı bakteriler gelişmenin başlaması için indirgenmiş koşullara (Eh -200 mV; Clostridium gibi anaerobik bakteriler), diğerleri ise pozitif Eh değerlerine (Bacillus gibi aerobik bakteriler) gereksinim duyarlar.

Bitkisel gıdaların özellikle meyve sularının Eh değerleri +300 ile +400 mV arasındadır. Buna göre; bu tip gıdaların bozulmasında daha çok aerobik bakteriler ve küflerin etken olması şaşırtıcı değildir.

Taze etlerin Eh değerleri -200 mV, kıymada ise genellikle +200 civarındadır. Çeşitli tipteki peynirlerin -20 ile -200 mV arasında değişen negatif Eh değerleri gösterdikleri belirlenmiştir.

Konserve gıdalardaki Eh değerleri çeşitlerine, cam veya teneke kapta hazırlanmasına göre Oksidasyon-Redüksiyon potansiyeli

9 hafta

Dış Faktörler

Depolama sıcaklığı

Gıdalarda rastlanılan psikrotrof bakteri cinsleri arasında Shewanella, Pseudomonas, Alcaligenes, Brochothrix, Corynebacterim, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Psychrobacter, Enterococcus sayılabilir. Bu bakteriler buzdolabı sıcaklığında rahatlıkla

gelişirler ve genellikle bu sıcaklıkta muhafaza edilen et, balık, kanatlı etleri, yumurta ve diğer gıdaların bozulmasına neden olurlar

 Psikrofil bakteriler

9 hafta

Gıdalarda önemli termofilik bakterilerin çoğu Bacillus ve Clostridium cinsleri içinde yer alır.

Bu cinslerin sadece bir kaç türü termofilik olmakla birlikte konserve sanayiinde gıda mikrobiyologları ve gıda teknologları için önemlidir. Termofilik bakteriler fakültatif ve

zorunlu termofilikler olarak ikiye ayrılabilirler. B. thermoacidurans ve B. stearothermophilus gibi fakültatif termofiliklerde spor çimlenmesi ve vejetatif hücre gelişimi mezofilik ve

termofilik sıcaklıklarda mümkün olmakla birlikte, zorunlu termofilik olanlar için termofilik koşullar şarttır. Termadurik bakteriler ise yüksek sıcaklıklarda canlılıklarını sürdürebilen ancak termofilik bakteriler gibi yüksek sıcaklıklarda üreyemeyen bakterilerdir. Çoğunlukla spor oluştururlar. Bu bakteriler gıdalara uygulanan ısıl işlemlere direnç gösterebilmekte, ısıl işlem görmüş ürünlerde canlılıklarını sürdürebilmekte ve uygun koşullarda gelişerek gıdanın bozulmasına neden olmaktadırlar.

Depolama sıcaklığı

 Termofilik bakteriler

Depolama sıcaklığının seçiminde gıdanın kalitesi göz önüne alınmalıdır. Her ne kadar tüm gıdalar için buzdolabı sıcaklığı veya daha altındaki sıcaklıklar arzu edilir gibi

görünse de, bazı gıdalarda arzulanan gıda kalitesinin korunması için her zaman uygun olmayabilir.

Örneğin;

muzlar 13-17 oC' de depolandıklarında 5-7 oC' de depolamalarına göre daha uzun süre kalitelerini korurlar.

Patates, kereviz, lahana dahil pek çok sebzenin kalitesinin korunması için 10oC civarındaki sıcaklık uygundur. Bütün bunlara karşın, depolama sıcaklığının başarısı depolamanın yapıldığı çevrenin bağıl nemi ile CO2 ve O2 gibi gazların bulunup bulunmamasına bağlıdır

Depolama sıcaklığı

9 hafta

Çevrenin bağıl nemi

Gıdaların depolandığı çevrenin bağıl nemi hem gıdanın su aktivitesi hem de yüzeyde mikroorganizma gelişimi açısından önemlidir.

Herhangi bir gıdanın As = 0,60'a ayarlanmışsa bu gıdanın yüzeyindeki ve yüzeyin altındaki As değerini mikroorganizmaların gelişebileceği bir düzeye yükseltecek oranda nem

almasının engelleneceği bir ortamda saklanması gerekir.

Çevrenin bağıl nemi

Küfler, mayalar ve belirli bazı bakteriler tarafından yüzeysel bozulmaya maruz kalan gıdalar düşük bağıl nemli koşullarda muhafaza edilmelidir. Bütün tavuk ve parça sığır etleri uygun şekilde ambalajlanmadıkları takdirde, buzdolabı sıcaklığında hem

buzdolabının bağıl neminin yüksek olması hem de etlerde bozulmaya neden olan organizmaların genel olarak aerobik olması nedeniyle yüzeysel bozulmaya maruz kalırlar. Bazı gıdalarda yüzeysel bozulma olasılığını gıdayı düşük bağıl nemli ortamda depolama ile azaltmak mümkün olmakla birlikte gıdanın bu koşullarda depolanması sonucu nem kaybetmesiyle arzu edilmeyecek hale gelebileceği unutulmamalıdır.

Gıdaların depolanmaları için uygun bağıl nem seçilirken hem mikroorganizmaların hem de gıdanın arzulanan kalitesinin korunması hedeflenmelidir. Bağıl nemin

değiştirilmesinin mümkün olmadığı durumlarda gıdayı çevreleyen atmosferin gaz bileşimi değiştirilerek mikroorganizmaların yüzeyde gelişmelerini engellemek

9 hafta

Çevrede bulunan gazlar ve konsantrasyonları

Gıda maddelerinin yaklaşık olarak %10 oranında CO₂ içeren atmosferde depolanması tekniğine "kontrollü atmosfer" (K.A.) veya "modifiye atmosfer"

(M.A.) depolaması adı verilir.

Meyvelerin muhafazasında kontrollü atmosfer depolaması çok sayıda ülkede uygulanmakta olup özellikle elma ve armutların depolanmasında kullanılmaktadır.

Ortamdaki CO₂ konsantrasyonu genellikle %10'u aşmaz ve gaz mekanik kaynaklardan sağlanır veya kuru buz (katı CO2) olarak uygulanır. Karbondioksitin meyvelerde çeşitli fungusların neden olduğu fungal çürümeyi geciktirdiği bilinmektedir. Tam olarak bu mekanizma anlaşılmamış olmakla birlikte etilen oluşumunu engelleyen bir etkiye sahip olduğu düşünülmektedir. Etilenin meyvelerde geçkinliği hızlandırıcı etkisi söz konusudur. Etilenin inhibisyonu ile meyvede fungal saldırıya karşı doğal direncin devamı sağlanmış olur. Depolama ortamına ozon ilavesinin kimi gıdalarda koruyucu etki yaptığı uzun yıllardan beri bilinmektedir. Ozon gazının bir kaç ppm düzeyinde kullanımının pek çok bozulma etmeni mikroorganizmaya karşı etkili olduğu belirlenmiştir. Ancak bu gaz kuvvetli bir oksidantdır (yükseltgeyici) ve yüksek oranda lipit içeren gıdaların korunmasında kullanılmamalıdır. Hem CO₂ hem de Ozon uzun süreli depolanan karkasların yüzeysel bozulmasını geciktirmede etkilidir.

MİKROORGANİZMALARIN

GELİŞME SAFHALARI

9 hafta

Bakterilerde üreme eğrisi bir bakteri kültürü uygun bir besiyerine ekilip, inkübasyon süresince belirli aralıklarla besiyerinden örnekler alınıp, standart plak sayım yöntemlerine göre ekimler yapılıp, sonuçlar grafik üzerine geçirildiğinde, STANDART BÜYÜME EĞRİSİ elde edilir. Büyüme eğrisi 4 safhadan oluşur

MİKROORGANİZMALARIN GELİŞME SAFHALARI

1. Lag fazı (Gizli, durgunluk, uyum dönemi) İlk bölünmenin başladığı zamana kadar geçen süredir. Hücre sayısında artış olmaz. Üreme için gerekli yeni bileşenler, enzimler sentezlenir. Hücreler yeni besi ortamına veya diğer koşullara adapte olurlar.

2. Eksponensiyel faz (logaritmik üreme fazı) Logaritmik üreme dönemi olarak da isimlendirilir. Üremenin en hızlı (jenerasyon süresinin en kısa) olduğu dönemdir. Kimyasal ve fiziksel etmenlere en fazla duyarlı olunan dönemdir (bu dönemdeki mikroorganizmaları öldürmek daha kolaydır).

9 hafta

MİKROORGANİZMALARIN GELİŞME SAFHALARI

3. Duraklama fazı Çoğalan hücre sayısı ile ölen hücre sayısı birbirine eşit sayıdadır.

Metabolik olarak aktif olan hücrelerin çoğalmalarının durmasına bağlıdır. Çoğalma hızı ölüm hızıyla denge halindedir.

Duraklama fazına geçişin muhtemel nedenleri:

Besin maddelerinin sınırlanması oksijen kullanılabilirliğinin sınırlanması Toksik atıkların birikimi

Populasyon yoğunluğunun artışı

4. Ölüm fazı Hücreler logaritmik düzeyde (hızlı) ölmeye başlarlar. Üreme yeteneğinde geri dönüşümsüz kayıplar olur. Ortamda dirençli hücreler varsa ölüm oranı daha yavaş seyredebilir. Bazı bakteri suşları tamamen ölürken, sporlu olanlar canlılığını koruyabilir.

Hücre sayısı, ikiye bölünerek üreyen mikroorganizmalarda 1-2-4-8-16-32-64- 128...şeklinde iki katına çıkarak artar (2ⁿ)

MİKROORGANİZMALARIN GELİŞMESİ

Mikroorganizma popülasyonunda meydana gelen her bölünmeye jenerasyon, iki jenerasyon arasından geçen süreye de jenerasyon süresi adı verilir

Jenerasyon süresi

–Ortamdaki besin elementlerine –Besin elementlerinin miktarına –Fiziksel koşullara

–Üremenin hangi fazda olduğu

–Mikroorganizmanın türüne göre değişir

9 hafta

MİKROORGANİZMALARIN GELİŞMESİ

- İlaç uygulama zamanını tespit etmek için

- Endüstriyel üretimde mikroorganizmaların ürün ürettiği zamanı tespit etmek için

- Belirli koşullarda mikroorganizmaların gelişimlerini gözlemlemek için

BÜYÜME EĞRİSİ NEDEN OLUŞTURULUR?

9 hafta

BÜYÜME EĞRİSİ NASIL OLUŞTURULUR?

1. Canlı Sayım

BÜYÜME EĞRİSİ NASIL OLUŞTURULUR?

2. Optik Yoğunluk

- Spektrofotometre cihazında belirli aralıklarla ölçüm alarak

9 hafta

SPEKTROFOTOMETRE

Bioreaktörler/Fermentörler

Biyoreaktörler, hücre kültürü ve fermantasyon çalışmalarında prosesi oluşturan parametrelerin sensörler yardımıyla kontrol edilmesine olanak sağlayan sistemlerdir. Bu sistemler genelde endüstriyel fermantasyon, atık su artımı, gıda endüstrisi, ilaç ve rekombinant proteinlerin (antikor, büyüme faktörü, aşı, antibiyotik vb.) büyük ölçek üretimlerinde kullanılmaktadır.

9 hafta

1)Kesikli ( Batch) Yöntem:

Bu yöntemle tank substratla doldurulur. Kültür ile aşılanır ve fermente edilir.

2)Yarı Kesikli ( Semi-Batch) Yöntem:

Bu fermentasyonda, fermentasyon sonrası tank içeriği tamamen boşaltılmaz. Bir kısım materyal aşılama kültürü olarak tankta bırakılır ve üzerine substrat doldurulur.

3)Sürekli (Kontinü) Yöntem:

Sürekli fermentasyonda fermentere ilave edilen yeni substrat kadar fermenterden ürün alınır. Bu sistemde yeni substrat mikroorganizma üreme gelişme fazının sona erdiği anda tanka verilir ve aynı miktarda ürün alınır. Böylece mikroorganizma hep bu gelişme fazında tutulur. Özellikle bu fazda salgılanan maddelerin elde edilmesinde büyük fayda sağlar.

Bioreaktörler/Fermentörler

MİKROBİYAL GELİŞMENİN KONTROLÜ

VE GIDALARLA İLİŞKİSİ

11. hafta

Nedeni

– Hastalık ve enfeksiyonların yayılmasını önlemek – Bulaşmış mikroorganizmayı konakçıdan ayırmak

– Gıda maddesinde mikroorganizma gelişmesi; istenmeyen tat, koku, renk, yapı ve görünüş gibi ve bozulma olarak tanımlanan değişikliklere yol açabilmektedir Mikroorganizmaların kontrolü ya organizmanın kendisinin öldürülmesi ya da büyümesinin engellenmesi ile olur.

Mikrobiyal gelişme iki şekilde kontrol edilir

1. Fiziksel Yöntemlerle - Isıl Uygulama

- Filtrasyon - Düşük Sıcaklık - Kurutma

- Radyasyon 2. Kimyasal Yöntemlerle

- Antiseptik ve dezenfektanlar

- Antibiyotikler/ilaçlar (kemoterapötikler)

11. hafta

MİKROBİYAL GELİŞMENİN KONTROLÜ

Mikrobiyal gelişmenin kontrolünde kullanılan bazı tanımlar:

Sidal Etki: Mikroorganizmaların vejetatif formlarını öldüren maddeler.

(bakterisit, virüsit,fungisit, sporosit, herbisit, pestisit)

Statis/Statik Etki: Mikroorganizma gelişiminin engelleyen veya üremeyi durduran maddeler

(bakteriyostatik, virüstatik, fungistatik)

Sterilizasyon: Bir obje yada materyal üzerinde bulunan canlı mikroorganizmanın bütün formlarını öldüren proses

Dezenfeksiyon: Vejetatif formların öldürülmesi

Antisepsis: Deri, mukoza membranları veya diğer canlı dokuların kimyasallarla dezenfeksiyonu

Asepsis: Belirli bir kontaminasyonun olmaması durumudur. Canlı ortamlardan bakteriyel kontaminasyonu fiziksel ve mekanik araçlarla önlemektir

Isıl Uygulama

– Kuru ısı

• Kuru hava sterilizasyonu:

• Alevden geçirme – Nemli ısı

• Basınçlı Buhar -Tindalizasyon

-Pastörizasyon -UHT

11. hafta

Kuru hava sterilizasyonu

Yüksek sıcaklığa dayanıklı cam malzemeler buhardan etkilenen toz materyal, yağ, bazı aletler

160°C/2 saat 175°C/ 1. 5 saat Alevden geçirme

Öze, iğne, pens, bıçak gibi aletler bunzen alevinden geçirilir Basınçlı Buhar

– Basınç altında kaynama derecesinin üzerinde elde edilen sıcaklıkla otoklavda uygulanır

– besiyeri, cam malzeme ve filtreler – 121°C/ 15-20 dakika

Tindalizasyon

– Protein ve karbohidrat gibi ısıya dayanıksız bileşenler

– Malzemeler arka arkaya 3 gün 70-80°C/ 1 saat ısıl işleme tabi tutulur

– Birbirini izleyen ısıtma işlemleri sırasında vejetatif hale geçen sporlar da bir sonraki ısıtmada öldürülür

Pastörizasyon

 Gıdalarda bulunan patojenlerin elimine edilmesi ve bozulmaya neden olan mikroorganizma ve enzimlerin büyük bir kısmının inaktive edilmesi için gereken zaman bağlı sıcaklık uygulamasıdır

 Gıda endüstrisinde, süt, meyve suları, şarap, bira ve yumurta gibi gıdaların korunmasında kullanılır.

 Pastörizasyon gıdaların 63-65°C’de en az 30 dk veya 72-74 0C’de 30-40 sn tutulur ve birden soğutulur.

 Gıdaya uygulanacak pastörizasyon işlemi, - O gıdanın besin içeriğini koruyacak

- Tat ve koku bileşenlerini değiştirmeyecek

- Hastalık etmeni mikroorganizmaları ianktive edecek

- Bozulma etmeni mikroorganizmaların sayısını depolamada sorun yaratmayacak düzeylere indirecek şekilde tasarlanmalıdır

11. hafta

Ultra High Temperature (UHT)

 Konserve endüstrisi ve süt üretiminde kullanılır.

 Gıdanın çeşidine, pH ‘sına ve büyüklüğüne göre farklılık gösteren ısıl işleme tabi tutulurlar

 Asitli gıdalar için ısıl işlem sıcaklığı 100 oC’de yeterli olmaktadır

Özel bir teknolojik işlemle gıda 135-150ºC de 2-4 saniye tutularak içinde bozulmasına neden olan ve hastalık yapan etkenlerin tümü imha olur

Filtrasyon

Bir sıvı veya gazın mikroorganizmanın geçemeyeceği kadar küçük delikli filtrelerden geçirilmesidir.

Filtrasyon bazen mikroorganizma sayısını azaltmak üzere, daha çok ise ısıya hassas materyallerin, örneğin vitaminler vb sterilizasyonunda kullanılmaktadır

Bu amaçla günümüzde membran filtreler geliştirilmiştir. Bunların gözenek genişlikleri 0,22-0,45 µm arasında değişir.

11. hafta

Düşük sıcaklık

Bakteriostatik etkiyle 0-7 oC arasında genellikle çoğalma engellenir

Çünkü optimum çoğalma sıcaklığından uzaklaşıldıkça, büyüme yavaşlar. Dolayısıyla;

Mezofilik bakterilerin ve çoğu patojen olan mikroorganizmaların faaliyetleri 0-4 oC arasında durur

Psikrofil bakterilerin ise; - 10oC’nin altında durur.

Bazı psikrofiller ise -18oC’nin altında yavaş da olsa faaliyet gösterir ama bu gıdayı bozacak kadar olmaz.

Mikroorganizmalar gelişmeleri için suya ihtiyaç duyarlar, suyun bulunmaması ve ya çok az bulunması durumu kurutma olarak ifade edilir. Mikroorganizmalar bu ortamda üreme yeteneğinde olmasa da yıllarca canlı kalabilirler.

Laboratuvarda, liyofilizasyon (dondurarak kurutma) yöntemi ile yapılır.

Kurutma

Liyofilizatör

11. hafta

Radyasyon

- İyonize olmayan Radyasyon

X ışınları, gamma ışınları gibi iyonize etkili radyasyonun nüfus etme gücü yüksektir.

Gamma sterilizasyon,

 tıbbi malzemelerin sterilizasyonunda (şırınga, eldiven vb.)

 Baharatların sterilizasyonunda - İyonize Radyasyon

İyonize olmayan radyasyona en iyi örnek UV ışınıdır.

Laboratuvar ortamının sterilizasyonunda, steril kabinlerde

özet

11. hafta

Kimyasal Yöntemlerle Antiseptik ve dezenfektanlar

Antibiyotikler/ilaçlar (kemoterapötikler)

 Bazı mikroorganizmalar tarafından üretilen ve bazı mikroorganizmalara karşı aktif olarak kullanılan kimyasal maddelerdir.

İdeal bir antimikrobiyal ilaç şu özelliklere sahip olmalıdır:

1. Mikroba karşı seçici toksik olurken, konak hücreye zarar vermemelidir 2. Nispeten çözünebilen ve vücutta çok düşük konsatrasyonlarda olsa

bile etkili olmalıdır

3. Antibiyotik dirençlilik oluşumuna uygun olmamalıdır 4. Konak savunma sistemine yardımcı olmalıdır

5. Organik maddelerden etkilenmemeli, aktivitelerini korumalıdırlar 6. Enfeksiyon yerine kolay ulaşabilmelidir

7. Alerji oluşturmamalıdır

11. hafta

Antibiyotikler/ilaçlar (kemoterapötikler)

 Antimikrobiyal maddeler genellikle hücre zarı, hücre metabolizması üzerine etkilidir.

 Örn;

- Penisilin  hücre duvarı - Polymixin  hücre zarı

- Tetracyclin protein sentezi - Quinolon  DNA replikasyonu - rifamycin  RNA sentezi

Antibiyotikler ve etki mekanizmaları

Yeni kullanıma sunulan/klinik aşamasında olan antibiyotikler