Süt teknolojisinde somatik hücrelerin önemi
advertisement
Elif ÖZER Gülfem ÜNAL Harun KESENKAŞ A. Sibel AKALIN Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü Kaliteli çiğ süt üretimi yüksek kaliteli süt ürünlerinin tüketime sunulmasının esasını oluşturmaktadır. Çoğu ülkede sütün hijyenik kalitesinin belirlenmesinde ve çiğ süt fiyatının oluşumunda somatik hücre sayısı (SCC) esas alınmaktadır. Bir miktar somatik hücre sütte normal olarak bulunabilir. Ancak hayvandaki fizyolojik ve patolojik duruma göre sütteki hücrelerin tipi ve miktarlarında farklılıklar şekillenebilmektedir. SCC’nin artması bağışıklık sistemini tetikleyici görev yapar. Somatik hücre nedir? Somatik hücreler hastalıklara ve meme içi enfeksiyonlara karşı bilinen temel savunma mekanizmalarından biridir. Somatik hücreler 4 temel hücre tipinden oluşur : Makrofajlar PMN (polimorfonükleer nötrofil hücreleri) Lenfositler Epitel hücreler Somatik Hücre Tipleri Makrofajlar; sağlıklı bir inek sütünde baskın hücre tipi olarak yer alırlar. Bakteri enfeksiyonu durumunda fagositoz hareketiyle mücadele ederler. Makrofajlar, enfeksiyon durumunda bazı kimyasal mesajlar salgılarlar ve bu kimyasal mesajlar PMN’ler tarafından algılanarak enfeksiyon bölgesi tespit edilir ve müdahale ederler. Fagositoz yoluyla hem PMN’ler hem de makrofajlar mikrobiyal bakteri hücrelerini yok ederler. Bu işlem bağışıklık sisteminin doğuştan gelen işlevlerindendir. FARKLI TÜRLERDE SOMATİK HÜCRELERİN KARAKTERİSTİKLERİ ve BİLEŞİMLERİ Mastitis durumunda enfekte olan meme başında hem bakteri, hem de lökositler çok sayıda farklı hücrenin ortama salınmasına sebep olmaktadır. Enfeksiyon neticesinde PMN’ler enfekte meme başından kan yolu ile süte geçerek somatik hücre sayısında önemli artışlara yol açarlar. Türlere göre SCC Sütte SCC arttığında, sütlerin mastitis şüphesi taşıdığı görülmektedir. Avrupa’da inek sütünde 400.000 hücre/mL sınır değer olarak kabul edilmekte, bu değerden fazla somatik hücre içeren sütler insan beslenmesinde kullanılmamaktadır. Anılan değer Kuzey Amerika’da 750.000 Kanada’da ise 500.000 olarak dikkate alınmaktadır. Türlere göre SCC Keçi sütlerinin içerdiği SCC genellikle inek sütüne oranla daha fazla olduğu, geç laktasyon döneminde sağlıklı süt keçilerinde bile 1 ml sütte 1.000.000 adetten fazla somatik hücreye rastlandığı bildirilmektedir. ABD, ticari standart olarak keçi sütlerindeki azami SCC 1.000,000/ml olarak kabul etmektedir. AB üyesi ülkeler ve ABD keçi sütünde bu değeri 750.000 hücre/ml sınırına çekerek inek sütüne yakın bir standart değer oluşturmak için çaba göstermektedirler. Somatik hücrelerin süt işlemede ve süt ürünlerindeki rolü genellikle olumsuz olarak yorumlanmaktadır. Bunun nedeni; yüksek SCC’nin, sütte fizikokimyasal değişimler, bakteri sayısı ve meme iltihabı ile birlikte anılmasıdır. Peki gerçekten böyle mi ? Son yıllarda yapılan çalışmalar yüksek SCC düşük süt kalitesi anlamına gelmektedir tezini çürütür niteliktedir. Buna göre SCC’nin artmasına neden olan faktörler sayıdan daha önemli olmaktadır. Çünkü, farklı durumlarda vücudun cevabı farklı olmakta, bu durum da kazein gibi süt bileşenlerinin ya da plasmin gibi sütün yapısında bulunan enzimlerin farklı etkilenmelerine yol açmaktadır. Yapılan Çalışmalar Marino ve ark. (2005), somatik hücrelerin ve bu hücrelerin salgıladıkları proteolitik enzimlerin Cheddar tipi peynirin özelliklerine etkisini araştırarak bu alanda ilk çalışmayı gerçekleştirmişlerdir. Söz konusu çalışmada, düşük oranda somatik hücre içeren (<150.000 hücre/ml) peynir sütüne farklı oranlarda konsantre edilmiş somatik hücreler eklenmiştir. Alınan sonuçlar ışığında somatik hücrelerin Cheddar peynirinde proteolize katkıda bulunduğu, ayrıca peynirin içerdiği nem oranını da direkt olarak etkilediği belirlenmiştir. Yapılan başka bir çalışmada, peynirin duyusal kalitesini geliştirmek amacıyla sağlıklı keçilerden elde edilen sütten izole edilen konsantre somatik hücreler kullanılarak az yağlı peynir üretilmiştir. Olgunlaşma periyodu 7 gün olmasına rağmen bu süre zarfında tüm kazein fraksiyonlarında genel bir azalma tespit edilmiştir (Sanches-Macias ve ark., 2013). Leitner ve ark. (2016), koyun ve keçi sütlerinde SCC, sütün kimyasal kompozisyonu ve pıhtılaşma özelliklerini incelemişlerdir. Her iki sütte de SCC ve pıhtılaşma süresi arasında pozitif bir korelasyon olduğu belirlenmiştir. Keçi peynirinin teleme sıkılığı ve SCC arasında negatif bir korelasyon bulunurken, koyun sütünden yapılan peynirde önemli bir farklılık tespit edilememiştir. Peynir verimi ise SCC’den önemli oranda etkilenmemiştir. Raynal-Liutovac ve ark. (2005), keçi sütüyle ilgili yaptıkları çalışmalarında yüksek SCC’nin (~1800×103) peynir yapımına ve duyusal özelliklere negatif bir etkisinin olmadığını belirtmişlerdir. Morgan ve Gaspard (1999) ve Chen ve ark. (2010), keçi sütünde yüksek SCC’nin (~2000×103) peynir verimini etkilemediğini saptamışlardır. Summer ve ark. (2015), keçi sütünden Parmigiano- Reggiano peyniri ürettikleri çalışmalarında SCC sayısı 300×103’ün üzerine çıktığında peynir veriminde düşme olduğunu belirlemişlerdir. Rogers ve Mitchell (1994) düşük SCC’e sahip (<2,5x105 hücre/ml) sütten üretilmiş yoğurdun yüksek oranda somatik hücre içeren (5x105 hücre/ml) sütten yapılmış yoğurda göre daha üstün organoleptik özellikler gösterdiğini belirlemişlerdir. Cooney ve ark. (2000), yüksek SCC içeren sütten üretilen İsviçre tipi peynirlerle düşük SCC sayılı sütten üretilen peynirler arasında kalite (pH, tuz oranı, gözenek oluşumu, nem) bakımından fark bulunmadığını belirtmişlerdir. Örneklerin proteoliz oranlarının farklı olduğu ancak bunun birçok faktörden etkilenmiş olabileceği çalışmada dikkat çeken diğer bir noktadır. Somatik Hücrelerin Endojen Enzimleri Somatik hücreler bazı süt ürünlerinin özelliklerini etkileyebilen endojen enzimler salgılamaktadır. Somatik hücrelerin ve bu hücreler tarafından salgılanan endojen enzimlerin çeşit, spesifiklik ve aktivite açısından farklı profillere sahip olmalarının sütün işlenmesine ve son ürünlerin kalitesine önemli etkileri bulunmaktadır. Somatik hücreler tarafından salgılanan endojen enzimler, sütte bulunan enzimlerin sadece bir kısmını oluşturmaktadır. Enzimlerin bulunduğu hücre tipleri ENZİM TÜRLERİ SOMATİK HÜCRE TÜRLERİ Makrofaj Elastaz + PMNs + Katalaz Epitel Hücreleri Tanımlanmayan hücre tipi + + Lipoprotein Lipaz + + Kollogenaz + + Asit fosfataz Peroksidaz Lenfositler + + + Somatik hücre endojen enzimleri ve kazein proteolizi Sayısız somatik hücre enzimi arasında proteazlar en çok çalışılan gruptur. Sütte kazein üzerinde etkili olan bu enzimler proses sırasında da etkin rol oynamaktadır. Bu enzimler süt ürünlerinde kazeinin pıhtılaşmasına neden olmakta, son ürüne farklı tekstürel ve orgonoleptik özellikler vermekte, hatta peynir veriminde düşmeye neden olabilmektedirler. SCs’in endojen proteazlarından katepsin B, katepsin G ve elastaz αs1 ve β_kazein hidrolizinden sorumludur. SCs endojen enzimleri ve kazein proteolizi SC endojen enzimleri başlangıç lokasyonlarına göre farklı aktiviteler göstermektedir. Alveoler makrofaj kaynaklı Katepsin D’nin aktivitesi, PMNs’dekine göre 60 kat daha fazladır. Bu enzimler soğukta depolama sırasında da aktivitelerini zayıfta olsa devam ettirmekte ve süt ürünlerinin özelliklerinde değişikliklere neden olmaktadırlar. Şimdiye kadar sütteki sayısız enzimin varlığı nedeniyle somatik hücre enzimleri göz ardı edilmiştir; • Plazmin gibi sütün doğal yapısında bulunan enzimler • Kimozin, rennet ya da fungal rennet gibi peynir yapımında rol alan enzimler • Mikroflora tarafından üretilen ve peynirde tat ve tekstür gibi son ürün karakteristiklerinde rol alan enzimler. Katepsin D SCs enzimleri arasında Katepsin D sütte ve peynirde üzerinde en çok çalışılan endojen enzimdir. Lizozomal bir asidik proteaz olan Katepsin D yağsız inek sütünde 0,4 µg/ml, peyniraltı suyunda 0,3 µg/ml, koyun-keçi sütlerinde yaklaşık yedi kat fazla miktarda (1.8-2.6 µg/ml) civarlarında bulunmaktadır. Bu enzim hücre içi ve hücre dışı proteolizde rol almaktadır. Katepsin D bütün kazein fraksiyonlarını (αs1, αs2, β, κ), hidrolize edebilmesine rağmen, özellikle αs1 kazein üzerinde etkilidir. Katepsin D peynir prosesinde kullanılan temel proteaz olan kimozin gibi hareket etmekte ve sütün pıhtılaşmasını sağlamaktadır. İnek sütünde 5 moleküler form tespit edilmiştir. İki inaktif form Prokatepsin D(pcD) Üç aktif form Pseudokatapsin D Tek zincirli katepsin D Preprokatepsin D (PPCd) İki zincirli katepsin D Amino asit dizilimi ve üç boyutlu yapısı itibariyle; iki aspartik proteinaz olan kimozin ve pepsine yakın olan Katepsin D peynir üretimi esnasında uygulanan farklı ısıl işlem normlarına karşı farklı aktiviteler göstermektedir. pH 3.5-7 aralığında stabilite göstermektedir. KATEPSİN D Tablo3: Farklı ısıl işlemlerde katepsin D aktivitesinin değişimi Süre Optimum pH’da kalan aktivite (%) Süt matrisleri 72 15 saniye 8 Yağsız inek sütü 72 15 saniye >50 Süt serumu/kazeinler 72 60 saniye ~50 Süt serumu 72 60 saniye ~65 Süt kazeinleri 65 30 dakika <10 Tampon çözeltisi 55 30 dakika 45 Yağsız inek sütü Isı müdahalesi (°C) Peynirde Katepsin D Katepsin D aktivitesi serthaşlanmış ve rennet kullanılmadan üretilen peynirlerde araştırılmıştır. Söz konusu peynir üretiminde ya rennet hiç kullanılmamış ya da ısıl işlem sonucunda inaktive edilmiştir. Larsen ve ark. (2000), rennet kullanılmadan üretilmiş UF-Feta peynirinde söz konusu endojen enzimin proteoliz prosesine katıldığını tespit etmişlerdir. Albenzio ve ark. (2009), Katepsin D’nin pıhtılaştırma aktivitesini koyun sütünde ve Cheddar peynirinde tespit etmişlerdir. Santillo ve ark. (2009), çalışmalarında keçi sütünde Katepsin D aktivitesi ile kazein ve protein konsantrasyonu arasında negatif bir korelasyon olduğunu belirtmişlerdir. Somatik Hücrelerin İzolasyonu Santrifüjleme gibi basit ve akış sitometri ve manyetik ayırma gibi ileri metotlar uygulanarak somatik hücrelerin izolasyonu yapılmaktadır. Sağlıklı hayvanlardan yeterli miktarlarda somatik hücre elde etmek fazla miktarda süt gerekmektedir. Bu somatik hücrelerin etkilerinin süt ürünleri yerine yalnızca süt proteinleri üzerinde çalışılmasının nedeni olabilir. Son yıllarda manyetik seperasyon metodu kullanılarak koyun sütünden makrofajların ve makrofajlarla birlikte PMNs’lerin izolasyonu sağlanmıştır. Süt teknolojisinde membran filtrasyon tekniklerinin gelişmesiyle somatik hücrelerinin sütten izole edilmesi pratik bir şekilde sağlanmıştır. Membran filtrasyon tekniklerinin avantajları, diğer somatik hücre ayırma tekniklerine göre, büyük miktarda somatik hücre elde edilmesi ve endüstriyel ölçekte konsantre edilebilmesidir. Membran filtrasyon sayesinde sütün ana özellikleri kaybedilmeden, somatik hücre içermeyen sütler elde edilebilir. Peynir yapımı için bu sütler kontrol grubu olarak kullanılır ve izole edilen somatik hücreler diğer sütlere ilave edilerek farklı SCC oranlı sütler elde edilebilir. Süt teknolojisinde yeni bir yaklaşım tekniği olan membran filtrasyon birçok açıdan dikkate alınmalıdır: Optimize filtrasyon, mikrofiltrasyon ya da ultrafiltrasyon için membran seçimine; yağ, protein, bakteri gibi diğer bileşenlerin ayrılmamasına ve membran filtrasyonun somatik hücreler üzerindeki etkisine dikkat edilmelidir. Somatik Hücrelerin İdentifikasyonu SCs ayırt etmek için görsel identifikasyona olanak sağlayan optik mikroskop kullanılmaktadır. Ayrıca ELISA somatik hücrelerin miktarını ve türünü belirlemek amacıyla kullanılmaktadır. ELISA çeşitli çalışmalarda ineklere mastitis teşhisi koymak amacıyla da kullanılmıştır. Sonuç Yüksek SCC’nin meme iltihabı, süt bileşenlerinde azalma ve ürün kalitesinde düşüşe neden olduğu düşünülse de olumlu etkilerinin de olabileceği göz ardı edilmemelidir. Burada sütün durumu somatik hücre sayısı ve somatik hücrelerin türü tam olarak belirlenmelidir. Böylece somatik hücre endojen enzimlerinin kontrolüne olanak sağlanacaktır. Literatür verileri analiz edildiğinde dikkat çeken nokta; peynirin olgunlaşma sürecinde duyusal kalitesinin artırılmasında ve proteolizin hızlandırılmasında somatik hücrelerinin istenilen role sahip olmasıdır. Somatik hücrelerin hücre tiplerinin ve sayılarının süt ürünlerindeki etkin rolünü ortaya koymak için birçok çalışmaya gereksinim vardır. Özellikle; somatik hücreler ve endojen enzimleri arasındaki ilişki, farklı koşullar altında ve süt işleme sırasında somatik hücrelerden hangi endojen enzimlerin salgılanacağına dair mekanizmanın açıklanması gerekmektedir. DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER
