Applications of mid-IR spectroscopy for identification of wine and olive yeasts and characterization of antimicrobial activities of phenolics on yeasts

Abstract

The aim of this study was application of mid-IR spectroscopy in combination with multivariate statistical analysis for characterization of yeasts from two fermented products, wine and olive, in comparison with cultural and molecular tests and characterization of antimicrobial effects induced by olive phenolics on yeasts. Totally 19 wine yeasts were molecularly identified as M. pulcherrima (11%), P. membranifaciens (16%), H. uvarum (5%) and S. cerevisiae (68%). According to FTIR spectroscopic data of wine samples, S. cerevisiae isolates formed a cluster which were generally separated from all other yeasts. Totally 182 olive yeasts were identified from naturally debittered Hurma and a common olive variety and their leaves. The most common yeasts were Metschnikowia sp. (39%) and Aureobasidium sp (78%) in the first and the second harvest years, respectively. Since only Aureobasidium sp. was the common yeast isolated from Hurma during both years, any link between natural debittering of Hurma and the yeast population of this olive type might be related to Aureobasidium sp. Molecularly identified yeast types generally formed different clusters and showed spectral differences. For antimicrobial activity tests, all phenolic compounds were found effective on both S. cerevisiae and A. pullulans; however, A. pullulans was observed to be more sensitive. Antimicrobial activity was differentiated with respect to treatment time and phenol concentration with statistical treatment of FTIR data. As a complementary technique, FTIR could be successfully used for identification of yeasts and characterization of antimicrobial activity of phenolics against yeasts.

Bu çalışmada, fermente gıdalar olan şarap ve zeytinden izole edilen mayaların kültürel ve moleküler yöntemlerle karşılaştırmalı olarak karakterizasyonu ve zeytin fenollerinin mayalar üzerindeki antimikrobiyel etkilerinin incelenmesi için çok değişkenli istatistiksel analizler ile birlikte mid-IR spektroskopi uygulamaları amaçlanmıştır. Şarap örneklerinden toplam 19 maya izole edilerek moleküler tekniklerle M. pulcherrima (%11), P. membranifaciens (%16), H. uvarum (%5) ve S. cerevisiae (%68) olarak tanımlanmışlardır. FTIR spektroskopi sonuçlarına göre, S. cerevisiae izolatları genel olarak bir küme oluşturarak izole edilen diğer mayalardan ayrılmışlardır. Zeytin örneklerinden toplam 182 maya izole edilerek 1. yıl hasat edilenlerden en çok Metschnikowia sp. (%39); 2. yıl hasat edilenlerden en çok Aureobasidium sp. (%78) moleküler olarak tanımlanmıştır. Sadece Aureobasidium sp. her iki yılın hurma zeytinlerinden ortak olarak izole edildiğinden, hurma zeytin oluşumu ve zeytin-maya populasyonu arasındaki ilişki bu mayaya bağlanmıştır. FTIR spektroskopi verilerine göre, moleküler olarak tanımlanan maya tipleri genel olarak farklı kümeler oluşturmuş ve spektral olarak da farklılıklar göstermişlerdir. Antimikrobiyel aktivite çalışmalarında ise, kullanılan tüm fenoller hem S. cerevisiae hem de A. pullulans üzerinde etkili bulunmuş, ancak A. pullulans’ın daha duyarlı olduğu gözlenmiştir. FTIR verilerinin istatistiksel işlenmesi sonuçlarına göre antimikrobiyel aktivite hem örnekleme zamanı hem de fenol konsantrasyonları açısından farklılık göstermiştir. Antimikrobiyel etkilerin spektral bölgelerde yol açtığı farklılıklar da rahatça görülmüştür. Sonuç olarak, FTIR spektroskopi yöntemi hem mayaların tanımlanmasında hem de fenolik bileşenlerin mayalar üzerindeki etkilerinin karakterizasyonu için tamamlayıcı bir teknik olarak başarıyla kullanılabilir.