Koruyucuyu Yiyen Küf: Sorbik Asit ve Gazyağı Kokusu

Bir kavanoz reçeli, bir dilim keki ya da bir şişe meyveli içeceği açtığınızda burnunuza gazyağını, boya incelticisini andıran bir koku gelirse, ilk aklınıza gelen küf olmayabilir. Oysa bu kokunun bilinen nedenlerinden biri, ürünü küfe karşı korumak için eklenen koruyucuyu yiyip başka bir moleküle çeviren küflerdir. Bu yazı sorbik asit adlı koruyucunun küflere nasıl etki ettiğini, bazı küflerin ve mayaların onu nasıl uçucu bir hidrokarbona dönüştürdüğünü ve bu dönüşümün arkasındaki gen kümesini anlatıyor.

Zayıf asit koruyucular nasıl çalışır

Pek çok gıdanın küfle bozulması sorbik asit ya da asetik asit gibi zayıf asit koruyucularla önlenir (Stratford ve ark., 2009). Ders kitaplarındaki "klasik zayıf asit kuramı"na göre aynı pKa değerine sahip yağ seven asitlerin hepsi eşit derecede etkili olmalıdır: molekül hâlindeki asit hücreye girer, içeride iyonlaşır ve sitoplazmayı asitleştirerek hücreyi durdurur (Stratford ve ark., 2009).

Deneyler bu tabloyu düzeltmiştir. Farklı cinslerden bozucu küflerle yapılan bir çalışmada sorbik asit asetik asitten çok daha güçlü bir baskılayıcı çıkmış ve iki aside direnç arasında bir ilişki bulunmamıştır; iki asidin minimum baskılayıcı derişimleri (MIC) arasındaki molar oran Paecilomyces variotii'de 58, Aspergillus phoenicis'te 14 olmuştur (Stratford ve ark., 2009). Aspergillus niger'in çimlenen sporlarında asetik asit, baskılayıcı derişiminde (80 mM) sitoplazma pH'ını nötrden yaklaşık 4,7'ye düşürmüş; sorbik asit ise kendi baskılayıcı derişiminde (4,5 mM) pH'ı 6,3'ün üzerinde bırakmıştır (Stratford ve ark., 2009). Yazarlar asetik asidin etkisinin sitoplazma asitleşmesinden geldiği, sorbik asidinkinin ise gelmediği sonucuna varmış ve zar üzerinden işleyen bir etki yolunu tartışmıştır (Stratford ve ark., 2009).

Mayalarda hedef: solunum

Mayalar tarafında bir başka ipucu var. Gıdalarda büyük bozulmalara yol açan maya türü sayısı 10 ile 20 arasındadır; meşrubatı bozan mayalar sorbik asit gibi koruyuculara dirençlidir ve güçlü fermantasyon yaparak bol karbondioksit üretir (Stratford ve ark., 2020). Saccharomyces cerevisiae ve Zygosaccharomyces bailii ile yapılan testlerde sorbik asit, mayalar gliserolle solunum yaparken glukozla fermantasyon yaptıkları duruma göre daha baskılayıcı olmuş; 191 maya türünü kapsayan bir veri setinde fermantasyon düzeyi ile sorbik aside direnç arasında bir ilişki görülmüştür (Stratford ve ark., 2020).

Bu bulgu, koruyuculu içecekte üreyebilen mayaların neden çoğunlukla fermantatif olduğunu açıklıyor. Yazarlar meşrubatlarda şekerin azaltılmasının birçok bozucu mayada dengeyi solunuma doğru kaydırabileceğini de not eder (Stratford ve ark., 2020). Yüksek şekerli ortamlarda üreyen bir başka maya ailesi Zygosaccharomyces yazısında anlatılıyor.

Koruyucudan gazyağı kokusuna

Asıl şaşırtıcı olan, bazı mikropların koruyucuyu parçalamasıdır. Bozucu maya S. cerevisiae, gıda koruyucusu sorbik asidi (2,4-heksadienoik asit) uçucu bir hidrokarbona dönüştürmüş ve bu bileşik gaz kromatografisi-kütle spektrometrisiyle 1,3-pentadien olarak tanımlanmıştır (Stratford ve ark., 2007). Dönüşümden sorumlu gen PAD1 çıkmıştır; bu gen daha önce sinamik, ferulik ve kumarik asidi sırasıyla stiren, 4-vinilguaiakol ve 4-vinilfenole dönüştürmekle ilişkilendirilmişti (Stratford ve ark., 2007).

Aynı çalışmada şaşırtıcı bir ayrıntı da çıktı. Bozucu mayaların ünlü cinsleri olan Zygosaccharomyces, Kazachstania, Zygotorulaspora ve Torulaspora'da ne sorbik ne de sinamik asidin dekarboksilasyonu saptanmış; S. cerevisiae'nin yabanıl ve PAD1'i silinmiş suşlarının sorbik aside duyarlılığı hemen hemen aynı çıkmıştır (Stratford ve ark., 2007). Yazarlar bu dönüşümün mayalarda önemli bir direnç mekanizması olmadığını, ama hoş olmayan koku üreterek bozulmaya katkı yapabileceğini belirtmiştir (Stratford ve ark., 2007).

Küflerde tablo farklıdır. A. niger'de sorbik ve sinamik aside direnç, PadA1 adlı bir fenilakrilik asit dekarboksilazı üzerinden işler; bu geni silinmiş mutantlar iki asidi dekarboksile edememiş ve spor çimlenmesini durduran sorbik asit derişimi yaklaşık yüzde 50 azalmıştır (Plumridge ve ark., 2008). Bu küf için koruyucuyu parçalamak gerçekten bir savunmadır.

Bir gen kümesi

Sonraki çalışmalar tek bir enzimin yetmediğini gösterdi. A. niger'de sorbik asidin 1,3-pentadiene dekarboksilasyonu padA1'e ek olarak ohbA1 adlı ikinci bir dekarboksilaz geni ile sdrA adlı bir düzenleyici geni gerektirir; üç gen genomda altıncı kromozom üzerinde yan yana durur (Plumridge ve ark., 2010). Bu küme Aspergillus fumigatus ve Aspergillus clavatus genomlarında yoktur ve bu iki tür sorbik asidi dekarboksile edemez (Plumridge ve ark., 2010).

Daha yeni bir çalışmada enzimlerin adları ve görevleri netleşti: A. niger'de sinamik asit dekarboksilazı CdcA ile flavin preniltransferaz PadA birlikte sinamik ve sorbik asidin oksidatif olmayan dekarboksilasyonunu yürütür; sdrA, cdcA ve padA silinmiş mutantlar bu genlerin yalnızca bu iki asidin parçalanmasında görev aldığını göstermiştir (Lubbers ve ark., 2019). 30 Aspergillus genomunun karşılaştırması, sinamik asit dekarboksilasyon gen kümesinin Nigri kladındaki Aspergillus türlerinin çoğunda korunduğunu ortaya koymuştur (Lubbers ve ark., 2019).

Hangi moleküller dönüşüyor

Sistemin hangi molekülleri tanıdığı da incelendi. A. niger'in çimlenen sporlarındaki Pad dekarboksilasyon sisteminin, sorbik asidi gazyağını andıran kokulu uçucu bir bileşik olan 1,3-pentadiene çevirdiği; sorbik ve sinamik asidin bu sistemi gen düzeyinde uyardığı, ferulik, kumarik ve heksanoik asidin uyarmadığı gösterilmiştir (Stratford ve ark., 2012). 1 mM substratın yaklaşık tamamının dönüşmesi için ikinci karbonda trans çift bağ, dördüncü karbonda ek doymamışlık ve 6,5 ile 9 ångström arasında bir molekül boyu gerekmiş; bazı aldehit benzerleri dekarboksilasyonu engellemiştir (Stratford ve ark., 2012).

Aynı yazarlar bu sistemin doğadaki olası görevinin, bitki malzemesindeki sinamik asit türü baskılayıcıları ortadan kaldırıp küf sporlarının engelsiz çimlenmesine izin vermek olduğunu öne sürer (Stratford ve ark., 2012). Başka bir deyişle küf, gıdadaki koruyucuyu bitkideki doğal savunma molekülüne benzettiği için parçalıyor olabilir.

Mutfaktaki karşılığı

Reçel, kuru meyve ve şekerlemelerde üreyen küflerin genel tablosu reçel ve kuru meyvede kserofil küfler yazısında, ekmekte küfün nasıl başladığı ise ekmek neden küflenir yazısında anlatılıyor. Küflerin bir başka koku dönüşümü, şaraptaki tıpa kokusunu yapan trikloroanisol, şarapta tıpa kokusu yazısının konusu.

Bilimsel referanslar

Lubbers, R.J.M. et al. (2019). Cinnamic Acid and Sorbic acid Conversion Are Mediated by the Same Transcriptional Regulator in Aspergillus niger. Front Bioeng Biotechnol, 7, 249. PMID 31612133. DOI 10.3389/fbioe.2019.00249.

Plumridge, A. et al. (2008). The weak-acid preservative sorbic acid is decarboxylated and detoxified by a phenylacrylic acid decarboxylase, PadA1, in the spoilage mold Aspergillus niger. Appl Environ Microbiol, 74(2), 550-552. PMID 18039817. DOI 10.1128/AEM.02105-07.

Plumridge, A. et al. (2010). The decarboxylation of the weak-acid preservative, sorbic acid, is encoded by linked genes in Aspergillus spp. Fungal Genet Biol, 47(8), 683-692. PMID 20452450. DOI 10.1016/j.fgb.2010.04.011.

Stratford, M. et al. (2007). Decarboxylation of sorbic acid by spoilage yeasts is associated with the PAD1 gene. Appl Environ Microbiol, 73(20), 6534-6542. PMID 17766451. DOI 10.1128/AEM.01246-07.

Stratford, M. et al. (2009). Inhibition of spoilage mould conidia by acetic acid and sorbic acid involves different modes of action, requiring modification of the classical weak-acid theory. Int J Food Microbiol, 136(1), 37-43. PMID 19846233. DOI 10.1016/j.ijfoodmicro.2009.09.025.

Stratford, M. et al. (2012). Mapping the structural requirements of inducers and substrates for decarboxylation of weak acid preservatives by the food spoilage mould Aspergillus niger. Int J Food Microbiol, 157(3), 375-383. PMID 22726726. DOI 10.1016/j.ijfoodmicro.2012.06.007.

Stratford, M. et al. (2020). The Preservative Sorbic Acid Targets Respiration, Explaining the Resistance of Fermentative Spoilage Yeast Species. mSphere, 5(3), e00273-20. PMID 32461271. DOI 10.1128/mSphere.00273-20.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 7  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya