Bacillus Bakteri İzolatlarının Hasat Sonrası Bursa Siyahı İncir Çeşidinin Depolama Kalitesine Etkileri

Abstract

Hasat sonrası Bursa Siyahı incir çeşidinin muhafazasına etkisinin belirlenmesi amacıyla, tamamı Bacillus türlerinden oluşan, sekonder metabolitlerin üretimini teşvik eden ve solunumu yavaşlatarak, etilen sentezini inaktive eden 3 farklı bakteri izolatı (RC65(Bacillus coagulans), RC502(Bacillus licheniformis), RC521(Bacillus subtilis)) ve bunların ikili ve üçlü kombinasyonları kullanılmıştır. Hasat edilen meyvelere bakteri izolatları (1 x 107 cfu/ml) meyvenin daldırılması şeklinde kolonize edilmiştir. Çalışmada hiçbir muamele yapılmayan meyveler kontrol, 1-MCP uygulaması yapılanlar pozitif kontrol olarak değerlendirilmiş ve uygulamaların etkileri karşılaştırılmıştır. Meyveler, 0 ± 0.5 °C sıcaklıkta ve %90 ± 5 bağıl nem koşullarında, normal atmosfer ortamında 21 gün süreyle soğuk hava deposunda muhafaza edilmiştir. Başlangıçta ve depolama boyunca meyveler, her 7 günde bir (7., 14. ve 21. günlerde) meyve eti sertliği (N), ağırlık kaybı (%), suda çözünebilir kuru madde oranı (% SÇKM), titre edilebilir asitlik (TEA) (% sitrik asit), meyve zemin rengi (Hue°) ve toplam fenolik bileşik miktarı (mg GAE 100 g-1) gibi kalite kriterleri ile takip edilmiştir. Elde edilen bulgulara göre, RC521 (Bacillus subtilis) bakteri uygulamasının, meyve eti sertliği, ağırlık kaybı, çözünür kuru madde miktarı ve titre edilebilir asitlik üzerinde olumlu etkiler göstermiş ve ürünün soğukta saklanma süresini uzatmada en başarılı uygulama başarılı olmuştur. Ayrıca meyvelerde renk değişimini ve fenolik bileşen miktarını korumada yine RC521 uygulaması diğer uygulamalara göre ön plana çıkmıştır. Tüm bu kriterler ele alındığında, RC521 uygulamasından sonra en başarılı uygulamalar RC521+RC65 kombine uygulaması ve tek başına RC65 (Bacillus coagulans) uygulaması olmuştur. RC521 veya RC65 uygulamaları ile kombine edilen diğer bakteri uygulamalarında ise kontrol ve 1-MCP uygulamasına kıyasla daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Bunun aksine RC502 (Bacillus licheniformis) uygulaması, 1-MCP uygulamasına kıyasla daha düşük başarı göstermiştir.

Keywords

• Ficus carica L.
• Bursa Siyahı
• Soğukta Muhafaza
• Bacillus spp.
• 1-MCP

EFFECTS OF ALTERNATIVE BACTERIAL APPLICATIONS TO 1-MCP ON THE STORAGE OF BURSA SIYAHI FIG CULTİVAR

Abstract

To determine the effects of postharvest treatments on the storage performance of the Bursa Siyahı fig cultivar, three different bacterial isolates (RC65 (Bacillus coagulans), RC502 (Bacillus licheniformis), and RC521 (Bacillus subtilis)) all belonging to the Bacillus genus were utilized. These isolates are known to stimulate the production of secondary metabolites, slow down respiration, and inactivate ethylene synthesis. In addition, dual and triple combinations of these isolates were tested. Freshly harvested fruits were inoculated with the bacterial isolates by immersion in a suspension containing 1 × 10⁷ cfu/ml. Untreated fruits were considered as the control, whereas fruits treated with 1-MCP served as the positive control. All fruits were stored for 21 days under normal atmospheric conditions at 0 ± 0.5 °C and 90 ± 5% relative humidity. Quality parameters, including fruit firmness (N), weight loss (%), soluble solids content (SSC, %), titratable acidity (TA, % citric acid), peel color (Hue°), and total phenolic content (mg GAE 100 g⁻¹), were monitored at harvest and at 7-day intervals (7th, 14th, and 21st days) during storage. According to the results, the RC521 (Bacillus subtilis) treatment exhibited the most favorable effects on fruit firmness, weight loss, soluble solids content, and titratable acidity, making it the most effective treatment in extending the cold storage life of the fruits. Moreover, RC521 was also superior in maintaining peel color and preserving phenolic compounds compared to other treatments. Considering all evaluated parameters, the most successful treatments following RC521 were the combined RC521 + RC65 application and the single RC65 (Bacillus coagulans) treatment. Other bacterial combinations involving RC521 or RC65 also yielded better outcomes than both the control and the 1-MCP treatments. In contrast, the RC502 (Bacillus licheniformis) treatment showed comparatively lower effectiveness than 1-MCP.

Keywords

• Ficus carica L.
• Bursa Siyahı
• Cold Storage
• Bacillus spp.
• 1-MCP

References

1. Alexander, L., Gierson, D., 2002. Ethylene biosynthesis and action in tomato: a model for climacteric fruit ripening. Journal of Experimental Botany. 53 (377): 2039-2055.
2. Bahar, A., Lichter, A., 2018. Effect of controlled atmosphere on the storage potential of Ottomanit fig fruit. Scientia Horticulturae. 227: 196-201.
3. Bal, E., 2012. Effect of postharvest UV-C treatments on quality attributes of fresh fig. Bulgarian Journal of Agricultural Science. 18(2): 191-196.
4. Bashan, Y., Holguin, G., 1997. Azospirillum-plant relationships: Environmental and physiological advances (1990-1996). Can. J. Microbiol. 43: 103-121.
5. Bernalte G.J., T. Hernandez Mendez, M. Lozano Ruiz, 2003. Effect of temperature on the shelf-life of fig fruit during refrigerated storage. Acta Hort. 605: 229-232.
6. Byeon, S.E., Lee, J., 2020. Differential responses of fruit quality and major targeted metabolites in three different cultivars of cold-stored figs (Ficus carica L.). Scientia Horticulturae. 260: 108877.
7. Çakmakçı, R., (2016). Screening of multi-trait rhizobacteria for improving the growth, enzyme activities, and nutrient uptake of tea (Camellia sinensis). Communications in Soil Science and Plant Analysis. 47:13-14, 1680-1690.
8. Çakmakçı, R., Kotan, R., Atasever, A., Erat, M., Türkyılmaz, K., Sekban, R., Haznedar, 2017. Çayda besin alımı, gelişme, enzim aktivitesi ve verimim artırılması için farklı bitki büyümesini teşvik edici bakterilerin birlikte aşılamasının etkinliği. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi. 26 (1): 86−91.

9. Çakmakçı, R., Dönmez, M.F., Ertürk, Y., Erat, M., Haznedar, A., Sekban, R., 2010. Diversity and metabolic potential of culturable bacteria from the rhizosphere of Turkish tea grown in acidic soils. Plant and Soil. 332 (1-2): 299-318.
10. Çakmakçı, R., Ertürk, Y., Atasever, A., Kotan, R., Erat, M., Varmazyari, A., Türkyılmaz, K., Haznedar; A., Sekban, R., 2014. Development of plant growth-promoting bacterial based bioformulations using solid and liquid carriers and evaluation of their influence on growth parameters of tea. 9th International Soil Science Congress on the Soul of the Soil and Civilization, 14-16 October 2014, Side, Book of Proceedings: 801-808.
11. Çalışkan, O., Polat, A.A., 2011. Phytochemical and antioxidant properties of selected fig (Ficus carica L.) accessions from the eastern Mediterranean region of Turkey. Scientia Horticulturae. 128: 473-478.
12. Çalışkan, O., Polat, A.A., 2012. Bazı incir çeşitlerinin fitokimyasal ve antioksidan özelliklerinin belirlenmesi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi. 49(2): 201-207.
13. Cao, J., Yu, Z., Liu, W., Zhao, X., Zhang, H., Zhai, O., Chena, W., 2020. Probiotic characteristics of Bacillus coagulans and associated implications for human health and diseases. Journal of Functional Foods. 64, 10364.
14. Celikel, F.G., Karacali, I., 1998. Effects of harvest maturity and precooling on fruit quality and longevity of ‘Bursa Siyahı’ figs (Ficus carica L.). Acta Hort. 480: 283-288.
15. Celikel, F.G., Kaynas, K., S. Ozelkok, S., Ertan, U., 1996. Effect of anti-transpirant treatment on water loss and keeping of fruit quality of the fig cultivar “Bursa Siyah”. Journal of Ataturk Central Horticultural Research Institute. 25 (1-2):21-28.
16. Chockchaisawasdee, S., Golding, J.B., Vuong, Q.V., Papoutsis, K., Stathopoulos, C.E., 2016. Sweet cherry: Composition, postharvest preservation, processing and trends for its future use. Trends in Food Science & Technology. 55: 72-83.
17. Colom, J., Freitas, D., Simon, A., Brodkorb, A., Buckley, M., Deaton, J., Winger, A.M., 2021 Presence and germination of the probiotic Bacillus subtilis DE111 ® in the human small intestinal tract: a randomized, crossover, double blind, and placebo-controlled study. Front. Microbiol. 12:715863.
18. Dokuzoğuz, M., 1983. Türkiye’de meyve muhafazasının gelişmesi ve sorunları. Türkiye’de Bahçe Ürünlerinin Depolanması Pazara Hazırlanması ve Taşınması Sempozyumu, 23-25 Kasım 1983, Çukurova Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Adana, 1-9.
19. Dworkin, M., Foster, J., 1958. Experiments with some microorganisms which utilize ethane and hydrogen. The Journal of Bacteriology. 75: 592-601.
20. Echeverria, G., Graell, J., Lopez, M.L., 2002. Effect of harvest date and storage conditions on quality and aroma production of Fuji apples. Food Science and Technology. 8(6): 351-360.
21. Ekinci, N., Sakaldaş, M., 2016. Hasat sonrası yapılan Kalsiyum Klorür ve Kalsiyum Oksit uygulamalarının Pink Lady elma çeşidinin muhafaza kalitesi üzerine etkileri. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi. 4(2): 21-28.
22. Elgar, H.J., Burmeister, D.M., Watkıns, C.B., 1998. Storage and handling effects on a CO2-related internal browning disorder of Braeburn apples. HortScience. 33(4): 719-722.
23. El-Ramady, H.R., Domokos-Szabolcsy, É., Abdalla, N.A., Taha, H.S., Fári, M., 2015. Postharvest management of fruits and vegetables. In: Lichtfouse, E. (Ed.), Sustainable Agriculture Reviews (15), Springer International Publishing. pp. 65- 152, Switzerland.
24. Erbaş, D., Onursal, C., Koyuncu, M.A., 2015. Derim sonrası salisilik asit uygulamasının Aprikoz kayısı çeşidinin soğukta depolanması üzerine etkileri. Meyve Bilimi. 2 (2): 50-57.
25. Ergün, M., 2006. Etilen hareketini engelleyen inhibitörlerin sebze muhafazasında kullanımı. VI Sebze Tarımı Sempozyumu, s:343-347, 19-22 Eylül 2006, Kahramanmaraş.
26. Glick, B.R., 1995. The enhancement of plant growth by free-living bacteria. Can. J. Microbiol. 41: 109-117. Glick, B.R., Penrose, D.M., Li, J., 1998. A model for the lowering of plant ethylene concentrations by plant growth-promoting bacteria. J. Theor. Biol. 190: 63-68.
27. Glick, B.R., Patten, C.L., Holguin, G., Penrose, D.M., 1999. Biochemical and Genetic Mechanisms Used by Plant Growth-Promoting Bacteria, London: Imperial College Press.
28. Göttingerová, M., Kumšta, M., Rampáčková, E., Kiss, T., Nečas, T., 2021. Analysis of phenolic compounds and some important analytical properties in selected apricot genotypes. HortScience. 56(11): 1446-1452.
29. Guan, J., Dou, S., 2010. The effect of MAP on quality and browning of cold-stored plum fruits. Journal of Food, Agriculture & Environment. 8(2): 113-116.
30. Hazarhun, G., Kumral, N. A., 2021. Hasat öncesi incir meyvelerinde ethephon kullanımının oluşturduğu kalıntı riskinin belirlenmesi. Bursa Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi. 35(2): 299-312.
31. Hiwasa-Tanase, K., Ezura, K., 2014. Climacteric and non-climacteric ripening. In: Nath, P., Bouzayen, M., Mattoo, A.K., Pech, J.C.(Eds.), Fruit Ripening Physiology, Signalling And Genomics, Cabi Publising. pp. 1-14, Reading.
32. Irfan, P.K., Vanjakshi, V., Prakash, M.K., Ravi, R., Kudachikar, V.B., 2013. Calcium chloride extends the keeping quality of fig fruit (Ficus carica L.) during storage and shelf-life. Postharvest biology and technology. 82: 70-75.
33. Kader, A.A., 2013. Postharvest technology of horticultural crops - an overview from farm to fork. Ethiopian Journal of Science and Technology. (Special Issue No:1): 1-8.
34. Kader, A.A., 2002. Postharvest technology of horticultural crops (Vol. 3311). University of California Agriculture and Natural Resources..Kaiser, P., 1995. Diazotrophic mixed cultures of Azospirillum brasilense and Enterobacter cloacea. NATO ASI Ser. Ser. G, 37, 207-212.
35. Khan, S.K., Singh, Z., 2007. 1-MCP Regulates ethylene biosynthesis and fruit softening during ripening of ‘Tegan Blue’ plum. Postharvest Biology and Technology. 43, 298-306.
36. Köseoğlu, İ.V., 2008. Sarılop incir (Ficus carica L.) çeşidinin kurutulmuş meyvelerinde fumonisin varlığının araştırılması. Doktora Tezi, Ege Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, İzmir.
37. Koyuncu, M.A., Savran, E., Dilmacünal, T., 2005. Cold storage of fig cv. Sarılop grown in Denizli. Preservation and Marketing of Horticultural crops: Symposium III. Mustafa Kemal University, Hatay, September, pp. 461-468.
38. Kucuker, E., Aglar, E., Sakaldaş, M., Şen, F., Gundogdu, M., 2023. Impact of postharvest Putrescine treatments on phenolic compounds, antioxidant capacity, organic acid contents and some quality characteristics of fresh Fig fruits during cold storage. Plants. 12(6): 1291.
39. Musacchi, S.,Serra, S., 2018. Apple fruit quality: overview on pre-harvest factors. Scientia Horticulturae. 234: 409-430.
40. Neissi, A., Zahed, H.M., Roshan, R., 2024. Probiotic performance of B. subtilis MS. 45 improves aquaculture of rainbow trout Oncorhynchus mykiss during acute hypoxia stress. Scientific Reports. 14: 3720.
41. Özdemir, A.E., Ertürk, E., Çelik , M., Dilbaz, R., 2006. Venüs nektarin çeşidinin soğukta muhafazası. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi. 3 (3): 297-304.
42. Özüpek, Ö., 2010. Derim sonrası 1-methylcyclopropene uygulamalarının bazı elma çeşitlerinin muhafazası üzerine etkileri. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı Yüksek lisans tezi, Ankara.
43. Penrose, D.M., Glick, B.R., 2003. Methods for isolating and characterizing ACC deaminase-containing plant growth-promoting rhizobacteria. Physiologia Plantarum. 118 (1): 10-15.
44. Qi, Y., Lei, Q., Zhang, Y., Liu, X., Zhou, B., Liu, C., Ren, X., 2017. Comparative transcripome data for commercial maturity and physiological maturity of ‘Royal Gala’ apple fruit under room temperature storage condition. Scientia Horticulturae. 225: 386-393.
45. Ramirez-Olea, H., Reyes-Ballesteros, B., Chavez-Santoscoy, R.A., 2022 Potential application of the probiotic Bacillus licheniformis as an adjuvant in the treatment of diseases in humans and animals: A systematic review. Front. Microbiol. 13: 993451.
46. Sabır, F.K., 2012. Stanley erik çeĢidinde kalsiyum klorür ve modifiye atmosfer paketlemenin muhafaza süresi ve kalite üzerine etkileri. V. Bahçe Ürünlerinde Muhafaza ve Pazarlama Sempozyumu. 18-21.
47. Sakaldaş, M., 2012. Çanakkale yöresinde yetiştirilen “California Wonder” biber tipinde farklı hasat sonrası uygulamaların kaliteye etkileri. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Doktora tezi. Çanakkale.
48. SAS, 2019. SAS Institute Inc., Cary, NC, USA.
49. Serrano, M., Díaz-Mula, H.M., Zapata, P.J., Cast llo, S., Gu llén, F., Mart nez-Romero, D., Valero, D., 2009. Maturity stage at harvest determines the fruit quality and antioxidant potential after storage of sweet cherry cultivars. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 57(8): 3240-3246.
50. Şen, F., Türk, E.F., 2008. Bahçe ürünlerde 1-Metilsiklopropen (1-MCP) kullanımı. Journal of Agriculture Faculty of Ege University. 45(3): 221-228.
51. Silva, R.H., Ağabeylio, V.C., Takatsu, A.L., Kameda, S.R., Grassl, C., Chehin, A.B., Medrano, W.A., Calzavara, M.B., Registro, S., Andersen, M.L., Machado, R.B., Carvalho, R.C., Ribeiro, A., Tufik, S., Frussa-Filho, R., 2004. Role of hippocampal oxidative stress in memory deficits induced by sleep deprivation in mice. Neuropharmacology. 46: 895-903.
52. Singleton, V.L., Rossi, J.A., 1965. Colorimetry of Total Phenolics with Phosphomolybdic- Phosphotungstic Acid Reagents 16, 144-158.
53. Slinkard, K., Singleton, V.L., 1977. Total Phenol Analyses: Automationand comparison with manual methods. American Journal of Enology and Viticulture. 28 :49-55.
54. Srinivasan, M., Petersen, D.J., Holl, F.B., 1996. Influence of indoleacetic-acid-producing Bacillus isolates on the nodulation of Phaseolus vulgaris by Rhizobium etli under gnotobiotic conditions. Can. J. Microbiol. 42,1006-1014. Sudhakar, P., Chattopadhyay, G.N., Gangwar, S.K., Ghosh, J.K., 2000. Effect of foliar application of Azotobacter, Azospirillum and Beijerinckia on leaf yield and quality of mulberry (Morus alba). J. Agric. Sci., Camb. 134, 227-234.
55. Thongkum, M., Imsabai, W., Burns, P., McAtee, P.A., Schaffer, R.J., Allan, A.C., Ketsa, S., 2018. The effect of 1-methylcyclopropene (1-MCP) on expression of ethylene receptor genes in durian pulp during ripening. Plant Physiology and Biochemistry. 125: 232-238.
56. Valero, D., 2013. Maintenance of sweet cherry quality attributes as affected by innovative postharvest treatments. In VII International Cherry Symposium 1161 pp: 475-482.
57. Varlı Yunusoğlu, S., Ekinci, N., 2023. The effect of Post-Harvest Salicylic acid and modified atmosphere packaging treatments on the storage of ‘roxana’apricots. Erwerbs-Obstbau. 65(5), 1365-1373.
58. Wang, C., Knill, E., Glick, B.R., Défago, G., 2000. Effect of transferring 1-aminocyclopropane -1-carboxylic acid (ACC) deaminase genes into Pseudomonas fluorescens strain CHA0 and its gacA derivative CHA96 on their growth promoting and disease-suppressive capacities. Can J Microbiol. 46: 898-907.
59. Wang, N., Guo, T., Wang, P., Sun, X., Shao, Y., Liang, B., Jia, X., Gong, X., Ma, F., 2017. Functional analysis of apple MhYTP1 and MhYTP2 genes in lead senescence and fruit ripenig. Scientia Horticulturae. 221: 23-32.
60. Yakoubi, S., Kobayashi, I., Uemura, K., Saidani-Tounsi, M., Nakajima, M., Isoda, H., Neves, M.A., 2023. Nanoscale delivery system for improving Bacillus subtilis probiotic viability: A promising safety-enhanced nanoemulsion. Food Bioscience. 56 :103184.
61. Yıldırım, B., 2016. Bursa ilinde yetiştiriciliği yapılan ‘Bursa Siyahı’ incir çeşidinin SSR moleküler markırları kullanılarak tanımlanması. Bursa uludağ Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Bursa.