Presence of Carotenoid Gene in Lactic Acid Bacteria Isolated from White Cheese

Year 2023, Volume: 21 Issue: 4, 361 - 366, 31.12.2023

Aslı Polat Ceren Özbağcı Dicle Dilara Akpınar Ömer Şimşek

https://doi.org/10.24323/akademik-gida.1423436

Abstract

Carotenoids are organic pigments with antioxidant properties that are commonly found in nature. Various types of carotenoids are produced by microorganisms. In this study, we aimed to determine the microorganisms with potential carotenoid production and yellow-orange pigment production during the storage of white cheese below 10°C. Five different white cheeses with pigmentation problems were obtained from the provinces of Istanbul and Kocaeli. Colonies with a typical yellow-orange color and morphological differences were selected on MRS and M17 media. The presence of carotenoid genes in 136 selected colonies was determined by agarose gel electrophoresis using colony PCR, and carotenoid genes were detected in 6 colonies. According to the 16S rRNA sequence results, one of the 6 bacterial colonies carrying the carotenoid gene was Lactococcus lactis, another was Enterococcus faecium, and the rest was Lactobacillus plantarum. In addition to genotypic identification, Gram-staining was performed to determine the phenotypic characteristics of bacteria carrying the carotenoid gene, and it was found that six bacteria had Gram-positive and bacilli morphology. These results showed that some carotenoid producer strains existed in the microbioata of cheeses during cold storage.

Keywords

White Cheese, Carotenoid, Lactococcus lactis, Lactobacillus plantarum, Enterococcus faecium

Project Number

1919B012101868

Beyaz Peynirden İzole Edilen Laktik Asit Bakterilerinde Karotenoid Gen Varlığı

Abstract

Karotenoidler antioksidan özellik gösteren ve doğada yaygın olarak bulunan organik pigmentler olarak bilinmektedir. Çeşitli karotenoid türleri mikroorganizmalar tarafından üretilmektedir. Bu çalışmada, beyaz peynirin 10°C’nin altında depolanması sonucu ortaya çıkan, potansiyel karotenoid üreticisi olup sarı-turuncu pigment oluşturan mikroorganizmaların belirlenmesi amaçlanmıştır. İstanbul ve Kocaeli illerinden toplamda 5 farklı sari pigmentasyon olan beyaz peynir temin edilmiştir. Peynirlerden MRS ve M17 besiyerleri üzerinden tipik sarı-turuncu renkli ve morfolojik bakımdan farklılık gösteren koloniler seçilmiştir. Seçilen 136 adet kolonide karotenoid geni varlığı koloni PZR yapılarak agaroz jel elektroforezde incelenmiş ve sonuca göre 6 adet kolonide karotenoid geni bulunduğu belirlenmiştir. Karotenoid geni varlığı tespit edilen kolonilerin 16S rRNA gen bölgesi PZR ile çoğaltılarak sekansa gönderilmiştir. 16S rRNA sekans sonucuna göre karotenoid geni taşıyan 6 adet bakteri kolonisinden bir tanesinin Lactococcus lactis, diğerinin Enterococcus faecium ve kalan diğerlerinin ise Lactobacillus plantarum olduğu tespit edilmiştir. Genotipik tanımlamanın yanında, karotenoid geni taşıyan bakterilerin fenotipik özelliklerinin belirlenmesi için gram boyama yapılmış ve 6 adet bakterinin Gram-pozitif ve çubuk hücre yapısında olduğu belirlenmiştir. Tüm bu sonuçlar peynirin soğuk muhafazasında muhtemel karatenoid üreticisi suşların varlığını göstermiştir.

Keywords

Beyaz peynir, Karotenoid, Lactococcus lactis, Lactobacillus plantarum, Enterococcus faecium

Supporting Institution

THE SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL RESEARCH COUNCIL OF TÜRKİYE (TÜBİTAK)

Project Number

1919B012101868

References

• [1] Demirci, M., Şimşek, O. (1997). Süt İşleme Teknolojisi. Hasad Yayıncılık Ltd. Şti. Rebel Ofset, İstanbul.
• [2] Üçüncü, M. (2005). Süt ve Mamülleri Teknolojisi. Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, İzmir.
• [3] Marangoz, B. (2020). Salamura peynirlerde kötü kokuya neden olan uçucu bileşenlerin tanımlanması ve bozulma yapıcı mikroorganizmalarla ilişkilendirilmesi (Doktora tezi). İstanbul Aydın Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, İstanbul.
• [4] Belitz, H.D., Grosch, W., Schieberle, P. (2008). Food Chemistry. Springer Science; Business Media.
• [5] Hayaloğlu, A., Güven, M., Fox, P. (2002). Microbiological, biochemical and technological properties of Turkish White cheese 'Beyaz Peynir'. International Dairy Journal, 12(8), 635-648.
• [6] TGYK, 2015, Peynir tebliği, Türk Gıda Kodeksi Yönetmeliği, Tebliğ no: 2015/6, T.C. Resmi Gazete Sayı: 29261.
• [7] Karakuş, M., Borcaklı, M., Alperden İ. (1992). Beyaz peynirin olgunlaşma sürecinde laktik asit bakterileri. Gıda, 17(6), 363-369.
• [8] Öner, Z., Karahan, A., Aloğlu, H. (2006). Changes in the microbiological and chemical characteristics of an artisanal Turkish white cheese during ripening. LWT- Food Science and Technology, 39(5), 449-454.
• [9] Tekinşen, O.C., Tekinşen, K.K. (1997). Peynir Teknolojisi. Süt Ürünleri Teknolojisi. Selçuk Üniversitesi Veteriner Fakültesi Yayın Ünitesi, Konya.
• [10] Özer, B., Kırmacı, H.A., Hayaloğlu A.A., Akçelik, M., Akkoç, N. (2011). The effects of incorporating wild- type strains of Lactococcus lactis into Turkish white- brined cheese (Beyaz peynir) on the fatty acid and volatile content. International Journal of Dairy Technology, 64(4), 494-501.
• [11] Üçüncü, M. (2004). A'dan Z'ye Peynir Teknolojisi (Cilt I). Meta Basım Matbaacılık Hizmetleri, İzmir.
• [12] Çelik, Ş., Uysal, Ş. (2009). Beyaz peynirin bileşim, kalite, mikroflora ve olgunlaşması. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 40(1), 141-151.
• [13] Suriyaphan, O., Drake, M. A., Cadwallader, K R. (1999). Identification of volatile off-flavors in reduced- fat Cheddar cheeses containing lecithin. LWT- Food Science and Technology, 32(5), 250-254.
• [14] Clauditz, A., Resch, A., Wieland K. P., Peschel, A., Götz, F. (2006). Staphyloxanthin plays a role in the fitness of Staphylococcus aureus and its ability to cope with oxidative stress. Infection and Immunation, 74(8), 4050-4953.
• [15] Halkman, K. (2005). Merck Gıda Mikrobiyolojisi Uygulamaları, Başak Matbaacılık, Ankara.
• [16] Savello, P., Ernstrom C., Kalab, M. (1989). Microstructure and meltability of model process cheese made with rennet and acid casein. Journal of Dairy Science, 72, 1-11.
• [17] Kurt, A., Çakmakçı, S., Çağlar, A. (1993). Süt ve Mamülleri Muayene ve Analiz Metodları Rehberi, A.Ü. Yayınları No:252/d, Ziraat Fak. Yay. No:18, A.Ü.Z.F. Ofset Tesisi, Erzurum.
• [18] Altschul, S.F., Madden, T. L., Schäffer, A. A., Zhang, J., Zhang, Z., Miller, W., Lipman, D. J. (1997). Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Research, 25(17), 3389-3402.
• [19] Garrido-Fernández, J., Maldonado-Barragán, A., Caballero-Guerrero, B., Hornero-Méndez, D., Ruiz-Barba, J. L. (2010). Carotenoid production in Lactobacillus plantarum. International Journal of Food Microbiology, 140(1), 34-39.
• [20] Turpin, W., Renaud, C., Avallone, S., Hammoumi, A., Guyot, J. P., Humblot, C. (2016). PCR of crtNM combined with analytical biochemistry: An efficient way to identify carotenoid producing lactic acid bacteria. Systematic and Applied Microbiology, 39(2), 115-121.
• [21] Kim, M., Seo, D. H., Park, Y. S., Cha, I. T., Seo, M.J. (2019). Isoliation of Lactobacillus plantarum subsp. plantarum producing C30 carotenoid 4,4'- diaponeurosporene and the assessment of its antioxidant activity. Food Microbiology and Biotechnology, 29(12), 1925- 1930.
• [22] Nam, V. H., Trang, H. H. T., Huong, T. L. T., Cuong, D. V. (2017). Enhanced β-carotene biosynthesis in recombinant Escherichia coli harboring the bottom portion of mevalonate pathway of Enterococcus faecium VTCC-B-935 isolated in Vietnam. Journal of Applied Biotechnology& Bioengineering, 3(4), 1-7.