Nanoencapsulation of Traditional Yogurt Starter Cultures by Electrospining and Investigation of the Effects on Yogurt Production

Abstract

Yoğurt starter kültürü olan, Streptococcus thermophilus ve Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus bakterileri; yoğurdun üretimi, depolanması ve tüketimi sırasındaki gastrointestinal sistem koşullarında canlılığını istenen seviyede koruyamamaktadır. Olumsuz çevre şartlarına karşı mikroorganizmaları korumak için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Elektroeğirme ile yapılan nanoenkapsülasyon da bu yöntemlerden birisidir. Bu çalışmada, geleneksel yoğurtlardan elde edilmiş olan bakteri izolatlarının yoğurt kültürü olabilme potansiyelleri araştırıldıktan sonra nanoenkapsülasyonu gerçekleştirilmiştir. WPI (peynir altı suyu protein izolatı) ve salep glukomannanı elektroeğrilerek bakteri izolatları nanoenkapsüle edilmiştir. Elektroeğirme optimizasyonu; 11 kV yüksek güç uygulanmasıyla, 0.2 ml/h akış hızında ve iğne ile toplayıcı plaka arasındaki 12 cm uzaklık koşullarında gerçekleştirilmiştir. Nanoenkapsüle materyalin karakteristik özellikleri; SEM, TEM, FTIR ve TGA analizleri ile belirlenmiştir. Nanoenkpasüle starter kültürün fizikokimyasal özellikleri belirlendikten sonra kültürün üç farklı konsantrasyonu ile üretilen yoğurtlar; fizikokimyasal, mikrobiyolojik ve duyusal analizleri açısından değerlendirilmiştir. Nanoenkapsüllenen, Streptococcus thermophilus %84.10 ve Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus %91.48 oranında canlılık göstermiştir. Nanoenkapsüle kültürün; düşük pH, simüle mide ve bağırsak sıvısı ortamlarındaki canlılık stabilitesini önemli derecede koruyabildiği saptanmıştır. Nanoenkapsülasyon, yoğurt örneklerinin reolojik ve duyusal özelliklerini iyileştirmiştir.Streptococcus thermophilus and Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus bacteria as a yogurt starter culture; yoghurt cannot maintain its vitality at the desired level in gastrointestinal system conditions during production, storage and consumption. Various methods have been developed to protect microorganisms against adverse environmental conditions. Electrospinning nanoencapsulation is one of these methods. In this study, the nanoencapsulation of bacterial isolates obtained from traditional yoghurts was carried out after investigating their potential as yoghurt cultures. Bacterial isolates were nanoencapsulated by electrospinning WPI (Whey protein isolate) and salep glucomannan. Electrospinning optimization; It was carried out at a high power of 11 kV, at a flow rate of 0.2 ml/h and at a distance of 12 cm between the needle and the collector plate. The characteristics of the nanoencapsulated material; It was determined by SEM, TEM, FTIR and TGA analysis. After determining the physicochemical properties of the nanoencapsulated starter culture, yoghurts produced with three different concentrations of the culture; evaluated in terms of physicochemical, microbiological and sensory analyses. Nanoencapsulated, Streptococcus thermophilus 84.10% and Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus showed 91.48% viability. Nanoencapsulated culture; It has been determined that it can significantly maintain its viability stability in low pH, simulated gastric and intestinal fluid environments. Nanoencapsulation improved the rheological and sensory properties of yogurt samples.