ارزیابی ویژگی های میکروبی و فیتوشیمیایی نوشیدنی کفیر فراسودمند غنی شده با عصاره ریشه جینسینگ قرمز

محورهای موضوعی : فراورده های آبزی

عرفان گل محمدیان ¹ , مرجان نوری ²

1 - گروه علوم و صنایع غذایی، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
2 - استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران.

تاریخ دریافت : 1401/11/20 تاریخ پذیرش : 1402/07/27 تاریخ انتشار : 1403/08/20

کلید واژه: پروبیوتیک, زنده مانی, جینسینگ, فراسودمند, کفیر,

چکیده مقاله :

گروهی از میکروارگانیسم‌های همزیست از جمله مخمرها و باکتری‌های اسید لاکتیک نوشیدنی کفیر را تشکیل می دهند. هدف از پژوهش حاضر غنی ‌سازی نوشیدنی کفیر با بکارگیری عصاره جینسینگ جهت تولید نوشیدنی فراسودمند و بهبود خواص سلامت بخشی آن بود. در این پژوهش نمونه های نوشیدنی کفیر فراسودمند شامل عصاره جینسینگ در سطوح غلظت مختلف (0، 4/0، 8/0 و 2/1 درصد) تولید شدند و آزمون های فیزیکوشیمیایی (pH، اسیدیته)، خصوصیات فیتوشیمیایی (آنتی اکسیدانی و میزان فنولیک کل)، شمارش میکروارگانیسم‌های زنده و سنجش آبگریزی سویه های میکروبی در مدت زمان ماندگاری 0، 7، 14 و 21 روز انجام شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد کاهش pH و افزایش اسیدیته در تمام نمونه‌های نوشیدنی کفیر طی روزهای ماندگاری 21 روزه به طور قابل توجهی مشاهده شد (05/0p≤). غلظت بالاتر عصاره جینسینگ باعث افزایش ظرفیت آنتی اکسیدانی (35/70 درصد) و محتوای فنول کل (60/99 درصد) شد. افزایش بقا و فعالیت باکتری‌های اسید لاکتیک (لاکتوباسیلوس، لاکتوکوکوس و بیفیدیوباکتریوم) با افزودن عصاره جینسینگ مشخص شد در حالی که روند معکوس در ماندگاری طولانی مدت مشاهده شد (05/0p≤). بیشترین و کمترین درصد آبگریزی مربوط به گونه‌های لاکتوباسیلوس جدا شده از نمونه حاوی 8/0 درصد عصاره جینسینگ در روز اول (3/70درصد) و گونه‌های بیفیدیوباکتریوم جدا شده از شاهد در روز بیست و یکم (5/33 درصد) است. نتایج کلی پژوهش حاضر نشان داد که سطوح قابل قبول عصاره جینسینگ ) 8/0 درصد( را می توان به عنوان ترکیبات نگهدارنده و آنتی اکسیدان طبیعی در نوشیدنی کفیر با توجه به اثرات مفید متعدد بر سلامت مصرف کنندگان، توصیه کرد.

چکیده انگلیسی:

A number of symbiotic microorganisms including yeasts and lactic acid bacteria constitutes the kefir as a functional beverage. The aim of the current research was to enrich kefir drink by using ginseng extract to produce a functional beverage and improve its health beneficial for human. In the present study, treatments of kefir beverage containing ginseng extract were manufactured at distinct concentrations (0, 0.4, 0.8 and 1.2 %). Physicochemical tests (pH level, acidity rate), phytochemical attributes (antioxidant and total phenolic contents), living microorganism and hydrophobicity index of microbial strains were carried out during shelf life (0, 7, 14 and 21 days). The results of present research demonstrated that pH reduction and acidity enhancement were significantly observed in all beverage treatments during 21 days of shelf life (p≤0.05). The higher concentration of the extract elevated the antioxidant capacity (70.35 %) and total phenol content (99.60 %). An increase in the survival and activity of lactic acid bacteria (Lactobacillus, Lactococcus and Bifidiobacterium) was determined by adding ginseng extract, while the opposite trend was detected in long-term shelf life (p≤0.05). The highest and lowest percentages of hydrophobicity are related to Lactobacillus species isolated from the treatment consisting of 0.8 % extract on the 1st day (70.3 %) and Bifidiobacterium species isolated from the control on the 21st day (33.5 %). The overall results outlined that the acceptable levels of ginseng extract (0.08 %) can be recommended as a natural preservative and antioxidant in kefir beverage due to its several beneficial effects on human health.

متن کامل:



ارزیابی ویژگی های میکروبی و فیتوشیمیایی نوشیدنی کفیر فراسودمند غنی شده با عصاره ریشه جینسینگ قرمز

عرفان گل محمدیان1، مرجان نوری1*

1. گروه علوم و صنایع غذایی، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران.

*نویسنده مسئول: [e-mail]

        

چکیده

گروهی از میکروارگانیسم‌های همزیست از جمله مخمرها و باکتری‌های اسید لاکتیک نوشیدنی کفیر را تشکیل می دهند. هدف از پژوهش حاضر غنی ‌سازی نوشیدنی کفیر با بکارگیری عصاره جینسینگ جهت تولید نوشیدنی فراسودمند و بهبود خواص سلامت بخشی آن بود. در این پژوهش نمونه های نوشیدنی کفیر فراسودمند شامل عصاره جینسینگ در سطوح غلظت مختلف (0، 4/0، 8/0 و 2/1 درصد) تولید شدند و آزمون های فیزیکوشیمیایی (pH، اسیدیته)، خصوصیات فیتوشیمیایی (آنتی اکسیدانی و میزان فنولیک کل)، شمارش میکروارگانیسم­های زنده و سنجش آبگریزی سویه های میکروبی در مدت زمان ماندگاری 0، 7، 14 و 21 روز انجام شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد کاهش pH و افزایش اسیدیته در تمام نمونه­های نوشیدنی کفیر طی روزهای ماندگاری 21 روزه به طور قابل توجهی مشاهده شد (05/0p≤). غلظت بالاتر عصاره جینسینگ باعث افزایش ظرفیت آنتی اکسیدانی (35/70 درصد) و محتوای فنول کل (60/99 درصد) شد. افزایش بقا و فعالیت باکتری­های اسید لاکتیک (لاکتوباسیلوس، لاکتوکوکوس و بیفیدیوباکتریوم) با افزودن عصاره جینسینگ مشخص شد در حالی که روند معکوس در ماندگاری طولانی مدت مشاهده شد (05/0p≤). بیشترین و کمترین درصد آبگریزی مربوط به گونه­های لاکتوباسیلوس جدا شده از نمونه حاوی 8/0 درصد عصاره جینسینگ در روز اول (3/70درصد) و گونه­های بیفیدیوباکتریوم جدا شده از شاهد در روز بیست و یکم (5/33 درصد) است. نتایج کلی پژوهش حاضر نشان داد که سطوح قابل قبول عصاره جینسینگ ) 8/0 درصد( را می توان به عنوان ترکیبات نگهدارنده و آنتی اکسیدان طبیعی در نوشیدنی کفیر با توجه به اثرات مفید متعدد بر سلامت مصرف کنندگان، توصیه کرد.

کلید واژه‌ها: کفیر، فراسودمند، پروبیوتیک، جینسینگ ، زنده مانی

مقدمه

محصولات لبنی مهمترین محصولاتی هستند که تولید آنها به شکل پروبیوتیک متداول است (Anvar and Nowruzi, 2022). تخمیر لاکتیکی و الکلی شیر با دانه‌های کفیر یا کشت آغازگر نوشیدنی تخمیری مانند کفیر را تولید می‌کند که به دلیل ویژگی‌های ضد دیابت، التهابی و میکروبی خود مزایای سلامتی فراوانی دارد و میکروبیوتای روده را تنظیم می­کند (Korzhov et al., 2015). باکتری­های اسید لاکتیک به عنوان پروبیوتیک در کفیر ترکیبات ضد میکروبی مانند اسیدهای آلی، پپتیدهای ضد میکروبی، لانتی بیوتیک­ها¹، پراکسید هیدروژن و باکتریوسین­ها را تولید می­کنند Moradi  and Nouri, 2023)). این گونه­ها با کاهش رقابت ترکیبات مغذی، فعال شدن آنتاگونیستی و جلوگیری از چسبندگی عوامل بیماری زا به دیواره روده باعث کنترل عوامل بیماری زا می­شوند (Pekcici et al., 2021). ویژگی آبگریزی بر چسبندگی پروبیوتیک­ها به دیواره روده تاثیر می­گذارد و با افزایش این عامل کارایی پروبیوتیک­ها بهبود می­یابد (Barzegar et al., 2021):   

با توجه به خواص مفید کفیر مورد توجه بسیاری از کشورهای مختلف در سراسر جهان قرار گرفته است (Nouri and Khodaiyan, 2020; Pekcici et al., 2021). ویژگی همزیستی در بین مخمرها، اسید استیک و باکتری­های اسید لاکتیک مشاهده می­شود که بر درک طعم و کیفیت تولید کفیر تاثیر می­گذارد (Anvar and Nowruzi, 2022). پروتئین (7/2 درصد)، اسید لاکتیک (6/0 درصد) و چربی (10 درصد) مربوط به شیر در کفیر مشاهده می­شود (Pekcici et al., 2021).  

با توجه به تحقیقات قبلی وضعیت تغذیه­ای نوشیدنی کفیر با استفاده از ترکیبات متمایز از جمله بذر کتان (1 درصد وزنی/حجمی)، اسانس رزماری (15/0 درصد وزنی/حجمی) و شیر فندق (25-50-75 درصد وزنی/حجمی)، هویج سیاه (10 تا 25 درصد) و عدس قهوه­ای (2 درصد (وزنی/حجمی) بهبود یافته است که تاثیر مثبتی بر فعالیت­های هیپوگلیسمی، ضد التهابی، آنتی اکسیدانی و بقای میکروبی داشتند (Gunenc et al., 2017; Kim et al., 2017; Perna et al., 2019; Kabakcı et al., 2020).  

جینسینگ از خانواده عشقه (Araliaceae) بوده که با نام علمی Panax ginseng شناخته شده است (Ardalanian and Fadaei, 2018). گیاه و ریشه جینسینگ قرمز و سفید دارویی سنتی و آسیایی است که قرن ها جهت بهبود سلامت، کاهش چربی، ضد دیابت، ضد خستگی، ضد استرس، ضد سرطان، بهبود حافظه و سیستم های ادراکی، مهار رشد سلول های تومور و درمان اختلالات جنسی مورد استفاده قرار گرفته است (Kim et al., 2022). ترکیبات شیمیایی ریزوم جینسینگ عبارت از گلیکوزیدهای استروئیدی به نام پاناکیلون²، یک ساپونین به نام پاناکسوزید³، مواد صابونی، اسانس روغنی فرار به نام پاناسین⁴، ویتامین­های گروه B، روی، استرول و گلیکوزیدی به نام جینسیونوزید⁵ است (Safari et al., 2020).

در بررسی تحقیقات پیشین نشان داده شد که از عصاره جینسینگ قرمز (0 تا 2 گرم بر لیتر) و پودر جینسینگ (0 تا 2 درصد وزنی/حجمی) به ترتیب در دوغ پروبیوتیک (حاویLactobacilus acidophilus La5, Bifidobacterium lactis BB12 ) و ماست پروبیوتیک (حاوی Lactobacillus plantarum NK181) بکار رفته است و بهترین تیمار برای زنده ماندن باکتری های پروبیوتیک در هر دو پژوهش غلظت 1 گرم بر لیتر و 1 درصد حاصل شده است (Ardalanian and Fadaei, 2018; Jang et al., 2018). همچنین از ترکیبات عدس قهوه­ای (Gunenc et al., 2017)، پودر سیر لیوفیلیزه (Kim et al., 2017)، عصاره دارچین (Setiyoningrum et al., 2019)، آب انار (Dimitreli et al., 2019)، اسانس رزماری (Perna et al., 2019)، عسل (Perna et al., 2019) ، هویج سیاه (Kabakcı et al., 2020) و آب پنیر سویا (Turek and Wszołek, 2022) جهت بهبود خصوصیات کیفی نوشیدنی کفیر استفاده شده است. اما تاکنون هیچ مطالعه­ای در مورد تأثیر بکارگیری عصاره جینسینگ قرمز بر نوشیدنی کفیر یافت نشده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر عصاره جینسینگ در نوشیدنی‌های کفیر با غلظت‌های 0، 4/0، 8/0 و 2/1 درصد بر برخی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی (pH و اسیدیته قابل تیتراسیون)، فیتوشیمیایی (ترکیبات فنولی کل و فعالیت آنتی‌اکسیدانی)، بقای میکروبی و آبگریزی میکروارگانیسم­های کفیر غنی شده انجام شد.  

مواد و روش

شیر از شرکت لبنیات کاله (ایران، آمل) با 5/2 درصد چربی و ریشه جینسینگ قرمز کره جنوبی از بازار محلی آمل خریداری شد. دانه‌های کفیر به ‌عنوان یک کشت آغازگر تهیه و از بطری‌های شیشه‌ای جهت حفظ نوشیدنی کفیر فراسودمند استفاده شد. سدیم هیدروکسید از شرکت فلوکا (ایالات متحده آمریکا) و سایر ترکیبات شیمیایی از جمله اسید سولفوریک، ایزوآمیل الکل، فنول فتالئین، سدیم سولفات، متانول، هگزان و محیط کشت ام آر اس (دی من، روگوسا و شارپ آگار) از شرکت مرک (آلمان) و استانداردهای متیل استر اسید چرب از سیگما (Supelco™ 37 جزء اسید چرب متیل استر مخلوط، Oakville، ON، کانادا) تهیه شد.

استخراج عصاره جینسینگ

جهت تهیه عصاره آبی ریشه جینسینگ قرمز، ابتدا ریشه توسط مخلوط کن (Kenwood) آسیاب و پودر شد، سپس به مدت 5 ساعت در دمای 40 درجه سلسیوس در آب (چهار برابر وزن پودر) خیسانده و صاف گردید. در مرحله بعد تبخیر (تا 60 درصد ماده خشک) در خلاء در دمای 45 درجه سلسیوس انجام شد (Ardalanian and Fadaei, 2018).

تهیه نمونه­های نوشیدنی کفیر

شیر پاستوریزه و هموژنیزه شده تا دمای 22 درجه سلسیوس خنک، با دانه­های کفیر 3 درصد (حجمی/حجمی) تلقیح و به مدت 15 دقیقه مخلوط شد. سپس عصاره جینسینگ در سطوح مشخص برای تلقیح شیر اضافه و نمونه­های به ‌دست ‌آمده در بطری‌های شیشه‌ای بسته‌بندی شدند. بطری­ها در دمای 42 درجه سلسیوس تا رسیدن به اسیدیته مورد نظر گرمخانه گذاری شدند، سپس به دمای 4 درجه سلسیوس رسیدند. نمونه­ها به صورت CK، GK0.4، GK0.8 و GK1.2 به ترتیب برای 0، 4/0، 8/0 و 2/1 درصد عصاره جینسینگ بیان شدند و آزمایش نوشیدنی­ها در روزهای 0، 7، 14 و 21 ماندگاری بررسی شد.

ویژگی­های فیزیکوشیمیایی

pH به صورت پتانسیومتری با استفاده از یک pH متر اندازه گیری شد (مجموع 7pH / یون S220، Schwerzenbach، سوئیس) و اسیدیته به صورت گرم بر 100 میلی لیتر در اسید لاکتیک بی آب بیان شد که بر اساس AOAC (2000) تعیین شد.

ارزیابی پتانسیل مهار رادیکال DPPH

ویژگی آنتی اکسیدانی با اندازه گیری پایداری مهار رادیکال آزاد DPPH (2، 2-دی فنیل-1-پیکریل هیدرازیل) توصیف شد. در روش حاضر نمونه 100 میکرولیتری با 9/3 میلی‌ لیتر DPPH (0227/0 گرم بر لیتر متانول) مخلوط و طی مدت 2 ساعت در دمای 25 درجه سلسیوس در تاریکی نگهداری شد. متانول به صورت بلانک اعمال شد و پس از سانتریفیوژ (10 دقیقه در g × 1400) جذب محلول در طول موج 517 نانومتر با استفاده از اسپکتروفتومتر تشخیص داده شد. درصد مهار رادیکال آزاد DPPH از طریق رابطه 1 تعیین شد: 

 

=درصد میزان مهار DPPH: رابطه 1

مقادیر جذب برای نمونه­های بلانک و فرآیند شده به ترتیب به صورت A0 و A1 بیان شد (Basiri and Nouri, 2021).

سنجش محتوای فنول کل

کل ترکیبات فنولی نوشیدنی کفیر با استفاده از معرف فولین سیوکالتیو به عنوان استاندارد اندازه گیری شد. به طور خلاصه 1 میلی لیتر از هر نمونه به 6 میلی لیتر آب دیونیزه و 5/0 میلی لیتر از معرف N 1 فنول فولین سیوکالتیو اضافه شد. سپس مخلوط به مدت 5 دقیقه نگهداری و 1 میلی لیتر سدیم کربنات به آن افزوده شد. پس از 1 ساعت تاریکی جذب در طول موج 725 نانومتر توسط اسپکتروفتومتری (ایالات متحده آمریکا، Thermo Scientific, Madison, WI) محاسبه و رابطه منحنی استاندارد فنولی کل رسم شد (Ardalanian and Fadaei, 2018).  

تعیین شمارش میکروارگانیسم های زنده

پس از حداکثر رقت سریالی تعداد گونه لاکتوباسیلوس (محیط ام آر اس در دمای 37 درجه سلسیوس به مدت 72 ساعت)، لاکتوکوکوس (محیط ام آر 17 در دمای 20 درجه سلسیوس به مدت 120 ساعت)، بیفیدوباکتریوم (محیط ام آر اس- نالیدیکسیک اسید، نئومایسین سولفات، لیتیوم و پارومومایسین سولفات در 37 درجه سلسیوس به مدت 72 ساعت) و واحدهای تشکیل کلنی در نمونه­های کفیر تعیین شد. شمارش مخمر زنده به صورت شمارش واحدهای تشکیل کلنی در محیط آگار محاسبه شد که شامل 5/0 درصد مخمر، 1 درصد گلوکز، 5/1 درصد آگار و 5/0 درصد پلی پپتون بود و قبل از شمارش پلیت­های آگار در دمای 30 درجه سلسیوس به مدت 48 ساعت گرمخانه گذاری شدند (Turek and Wszołek, 2022).

سنجش آبگریزی سویه­های میکروبی کفیر

ابتدا رقت نمونه های کفیر تعیین و با استفاده از روش پورپلیت گرمخانه گذاری شد. سپس گونه لاکتوباسیلوس (محیط ام آر اس در دمای 37 درجه سلسیوس به مدت 72 ساعت)، لاکتوکوکوس (محیط ام آر 17 در دمای 20 درجه سلسیوس به مدت 120 ساعت) و بیفیدیوباکتریوم (محیط ام آر اس- نالیدیکسیک اسید، نئومایسین سولفات، لیتیوم و پارومومایسین سولفات در 37 درجه سلسیوس به مدت 72 ساعت) تا زمانی که OD0 به 6/0 تا 7/0 برسد کشت داده شدند. مقدار 3 میلی لیتر سوسپانسیون میکروبی به 1 میلی لیتر n-هگزادکان اضافه و گرمخانه گذاری در 15 دقیقه انجام شد. لوله­های حاوی نمونه­ها به مدت 3 دقیقه به شدت مخلوط و به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق گرمخانه گذاری شدند، در نهایت OD0 اندازه گیری و برای تعیین آبگریزی از رابطه 2 استفاده شد (Barzegar et al., 2021):

= درصد آبگریزی: رابطه 2

تجزیه تحلیل آماری

از آزمون نرمال بودن استفاده و پس از آن طرح فاکتوریل به صورت کامل و تصادفی در سه تکرار با میانگین و انحراف معیار انجام شد. بنابراین 0، 4/0، 8/0 و 1 ّدرصد عصاره جینسینگ به ترتیب در روزهای 1، 7، 14 و 21 ماندگاری نشان داده شد. آزمون چندگانه دانکن در سطح 05/0 و تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار Minitab نسخه 15 انجام شد.

 

نتایج 

خصوصیات فیزیکوشیمیایی

pH نوشیدنی­های کفیر در طول بیست و یک روز ماندگاری کاهش یافت (شکل a1). بیشترین و کمترین pH به ترتیب 28/4 برای GK1.2 (روز اول) و 02/4 برای CK (روز بیست و یکم) هنگام تولید حاصل شد. لازم به ذکر است که تفاوت معنی داری بین نمونه­ها در روزهای چهاردهم و بیست و یکم مشاهده نشد (05/0<p). مقدار pH نوشیدنی­های کفیر طی دوره گرمخانه گذاری کاهش و اسیدیته قابل تیتراسیون افزایش یافت (05/0>p)، این نتایج نشان داد که تغییرات pH و اسیدیته قابل تیتراسیون با یکدیگر همبستگی دارند. 

 

 

شکل 1- تاثیر غلظت های مختلف عصاره جینسینگ (0 درصد :CK، 4/0 درصد :GK0.4، 8/0 درصد : GK0.8 و 2/1 درصد : GK1.2) بر فاکتورهایpH  (شکل ا الف) و اسیدیته (شکل ا ب) نوشیدنی­های کفیر در مدت زمان ماندگاری 21 روز

 

ارزیابی بیولوژیکی

ویژگی­های بیولوژیکی نمونه­ها در جدول 1 نشان داده شده است و فعالیت آنتی اکسیدانی با افزودن عصاره مانند GK0.8 و GK1.2 افزایش یافته است که در تضاد با تخمیر طولانی بود. بیشترین ظرفیت آنتی اکسیدانی برای  GK1.2 با 35/70 درصد در روز اول و کمترین 09/29 درصد برای گروه شاهد در روز بیست و یکم مشاهده شد.

 

جدول1 - تاثیر غلظت های مختلف عصاره جینسینگ (0 درصد :CK، 4/0 درصد :GK0.4، 8/0 درصد : GK0.8 و 2/1 درصد : GK1.2) بر آزمون­های آنتی اکسیدانی و ترکیبات فنولیک نوشیدنی­های کفیر در مدت زمان ماندگاری 21 روزه

فعالیت آنتی اکسیدانی (درصد)
تیمارها	غلظت عصاره جینسینگ (درصد)	روز صفر	روز هفتم	روز چهاردهم	روز بیست و یکم
CK	0	14/0±32/45dA	54/0±91/39dB	55/0±83/33dC	31/0±09/29dD
GK0.4	4/0	38/0±61/54cA	18/0±42/43cB	13/0±21/35cC	32/0±97/30cD
GK0.8	8/0	88/0±33/68bA	29/0±02/53bB	38/0±36/44bC	08/0±43/36bD
GK1.2	2/1	56/0±35/70aA	19/0±59/57aB	54/0±32/48aC	43/0±94/41aD
محتوای فنولیک کل (درصد)
CK	0	97/0±52/60dA	28/0±21/55dB	53/0±14/52dC	30/0±20/48dD
GK0.4	4/0	47/1±79/72cA	55/0±30/62cB	25/0±83/56cC	47/0±87/49cD
GK0.8	8/0	71/0±71/86bA	73/0±53/78bB	45/0±53/71bC	43/0±25/60bD
GK1.2	2/1	76/6±24/99aA	11/99±43/0aB	93/0±03/86aC	84/0±88/69aD

حروف بزرگ غیر مشابه در هر سطر نشانگر تفاوت معنی دار است.

حروف کوچک غیر مشابه در هر ستون نشانگر تفاوت معنی دار است.

 

زنده مانی باکتری اسید لاکتیک، کپک و مخمر

نتایج شمارش باکتری اسید لاکتیک در شکل 2 نشان داده شده است، بیشترین تعداد گونه­های لاکتوباسیلوس، لاکتوکوکس و بیفیدیوباکتریوم 22/8، 90/8 و 1/28 (log CFU/mL) برای GK0.8 در روز هفتم بود. اثر ماندگاری بر تعداد باکتری‌ها بررسی شد و می‌توان نتیجه گرفت که تعداد میکروارگانیسم‌ها تا روز چهاردهم تغییر معنی‌ داری نداشت، اما پس از آن روند کاهشی در روز بیست و یکم مشاهده شد. نتایج شمارش کپک و مخمر در شکل 2 (د) ارائه شده است، بیشترین میزان کپک و مخمر (حدود 131 CFU/mL) برای GK0.8 در روز اول و کمترین (حدود 17 CFU/mL) برای CK در روز بیست و یکم گرمخانه گذاری بود. به طور کلی اثر زمان ماندگاری بر تعداد مخمر معنی دار بود به طوری که بیشترین تعداد آنها در روز اول در تمامی نمونه­ها و کمترین تعداد در روز بیست و یکم تخمیر به دست آمد.

 

 

شکل 2- تاثیر غلظت های مختلف عصاره جینسینگ (0 درصد :CK، 4/0 درصد :GK0.4، 8/0 درصد : GK0.8 و 2/1 درصد : GK1.2) بر زنده مانی میکروارگانیسم­های موجود در نوشیدنی­های کفیر در مدت زمان ماندگاری 21 روزه

 

خصوصیت آبگریزی

همان طور که در شکل 3 مشاهده می­شود، بیشترین و کمترین درصد آبگریزی مربوط به گونه­های لاکتوباسیلوس جدا شده از GK0.8 در روز اول (3/70 درصد) و گونه­های بیفیدیوباکتریوم جدا شده از CK در روز بیست و یکم (5/33 درصد) است. آبگریزی گونه­های لاکتوباسیلوس در همه نمونه­ها نسبت به سایرین بیشتر است، درصد آبگریزی کفیر حاوی عصاره بیشتر از بدون آن است و تا روز چهاردهم اثر قابل توجهی روی آبگریزی مشاهده نمی­شود، اما کاهش قابل توجهی از آبگریزی در روز بیست و یکم مشخص شده است.

 

شکل 3- تاثیر غلظت­های مختلف عصاره جینسینگ (0 درصد :CK، 4/0 درصد :GK0.4، 8/0 درصد : GK0.8 و 2/1 درصد : GK1.2) بر خاصیت آبگریزی باکتری­های لاکتیکی موجود در نوشیدنی­های کفیر در مدت زمان ماندگاری 21 روزه

بحث

pH از 47/4 به 58/4 با افزودن 1 درصد (وزنی/حجمی) پودر سیر لیوفیلیزه (Kim et al., 2017)، از 31/4 به 36/4 با استفاده از 10 تا 25 درصد هویج سیاه (Kabakcı et al., 2020) از 79/3 تا 84/3 با 4 درصد عصاره های دارچین (Setiyoningrum et al., 2019) در نوشیدنی کفیر افزایش یافت که در راستای تحقیق حاضر بود. با این حال محدوده pH از 31/4 به 24/4 در نوشیدنی کفیر با افزودن 10 درصد توت سیاه، انار و توت فرنگی کاهش یافت (Kabakcı et al., 2020) که برخلاف پژوهش حاضر بود. تغییرات pH و اسیدیته عمدتا به تولید اسیدهای آلی خاص، اتانول، دی اکسید کربن و سایر ترکیبات فرار مرتبط است که در اثر جمعیت میکروبی در نوشیدنی­های کفیر ایجاد می­شود (Korzhov et al., 2015).

اسیدیته قابل تیتراسیون نوشیدنی­های کفیر تولید شده از شیر غنی شده با عصاره جینسینگ در شکل b1 ارائه شده است. بیشترین اسیدیته برای CK (96/87 °D) و کمترین مقدار برای GK1.2 (02/74 °D) به ترتیب در روز بیست و یکم و تولید ثبت شد، همچنین اسیدیته طی نگهداری افزایش معنی ‌داری داشت و CK و GK0.4 بالاترین سطح را نشان دادند (05/0 > p). اسیدیته با افزودن 1 درصد (وزنی/ حجمی) پودر سیر لیوفیلیزه (Kim et al., 2017) و 3 درصد (وزنی/ وزنی) عسل (Perna et al., 2019) کاهش و همچنین با استفاده از 2 درصد (وزنی/ حجمی) عدس قهوه­ای (Gunenc et al., 2017) و 15 درصد (وزنی/ وزنی) آب انار (Dimitreli et al., 2019) در نوشیدنی کفیر افزایش یافت که مشابه تحقیقات ما بود.

شیر و مشتقات آن دارای آنتی اکسیدان­هایی مانند لاکتوفرین، بتا لاکتوگلوبولین و آلبومین سرم گاو است (Kabakcı et al., 2020). این مطالعه نشان داد که کفیر غنی شده دارای فعالیت آنتی اکسیدانی بالایی است که با یافته­های قبلی مطابقت دارد (Nouri and Khodaiyan., 2020; Setiyoningrum et al., 2019). پلی استایرن (عمدتا کفیران) حاوی باکتری­های اسید لاکتیک، دارای گروه­های عاملی متمایز (-COOH، -OH و -CO) بود که با رادیکال­های آزاد واکنش داده و در نهایت از بین خواهد رفت که نشان دهنده نقش آنتی اکسیدانی آن است (Korzhov et al., 2015). نتایج پژوهش های قبلی نشان داد که 30 درصد (وزنی/حجمی) عسل (Perna et al., 2019)، 15/0 درصد (وزنی/حجمی) اسانس رزماری (Perna et al., 2019)، 8 درصد (حجمی/حجمی) دارچین (Setiyoningrum et al., 2019) و 5 درصد (وزنی/حجمی) آب پنیر سویا (Turek and Wszołek, 2022) فعالیت آنتی اکسیدانی برتر کفیر را نشان می­دهند که مطابق با مطالعه ما بودند.

پلی فنول‌ها با پروتئین‌های شیر تعامل دارند و ترکیب نامحلولی را تشکیل می‌دهند که پلی‌فنول کل آزاد را کاهش می‌دهد (Entezari and Nouri, 2022). از سوی دیگر احتمال اثر باکتری های لاکتیکی بر متابولیزه کردن عصاره هدف و تاثیر هم افزایی پپتیدهای حاوی پرولین بر خاصیت آنتی اکسیدانی پلی فنول ها نیز وجود دارد (Kabakcı et al., 2020; Setiyoningrum et al., 2019). محتوای فنولی کل کفیر با افزودن 20 درصد (وزنی/وزنی) عصاره آبی توت خشک و 2 درصد (وزنی/حجمی) عدس قهوه­ای (Gunenc et al., 2017) بهبود یافت بدین صورت که میزان کل ترکیبات فنولیک از محدوده 24 به 65 (میلی گرم اسید گالیک/ 100 گرم) در روز اول ماندگاری افزایش یافت که این روند مشابه تحقیق حاضر بود.

نتایج نشان داد تعداد باکتری اسید لاکتیک با وجود سوبسترای کمتر (لاکتوز) و همچنین اثر مهار کنندگی عصاره، کاهش یافت که همراستا با نتایج محققان پیشین بود (Sah et al., 2016). طی تلقیح کشت آغازگر میکروارگانیسم­ها، لاکتوز را به باکتری­های اسید لاکتیک، الکل و دی اکسید کربن به عنوان متابولیت­های ثانویه تخمیر کردند که رشد آنها را به دلیل کاهش نسبت لاکتوز به اسید لاکتیک محدود می­کند (Korzhov et al., 2015). اشکال گیاهی غنی شده (عصاره، اسانس و غیره) با پلی فنول­ها و سایر ترکیبات ضد میکروبی مانند ساپونین­ها به عنوان عوامل بازدارنده عمل کرده و رشد میکروبی را کاهش می­دهند (Safari et al., 2020). اگزوپلی ساکارید کفیران بر رشد میکروبی و پتانسیل اکسایش-کاهش توسط باکتری­های اسید لاکتیک تاثیر می­گذارد همچنین سلول‌های میکروبی را با یک لایه نازک پوشانده و انتقال اکسیژن را کاهش می­دهد (Korzhov et al., 2015). تعداد کپک و مخمر به طور کلی در محصولات لبنی تخمیر شده به ویژه کفیر بیشتر از فلور طبیعی باکتریایی است که به رشد سریع مربوط می­شود  (Pekcici et al., 2021). بر این اساس بیشترین میزان کپک و مخمر در نوشیدنی کفیر در ابتدای ماندگاری به دلیل وجود لاکتوز بیشتر مشاهده شد، اما با گذشت زمان از جمعیت آنها کاسته شد (Sah et al., 2016). مخمرها به عنوان یک عامل کلیدی در تهیه محصولات لبنی تخمیری در نظر گرفته می­شوند که ترکیبات مغذی ضروری رشد مانند ویتامین­ها، اسیدهای آمینه، pH، اتانول و دی اکسید کربن را تامین می­کنند. مخمرهای موجود در کفیر به وضوح محیطی مساعد برای متابولیت‌های تولیدکننده رشد باکتری‌ها فراهم می‌کنند که به طعم و احساس دهانی کمک می‌کنند (Korzhov et al., 2015). در پژوهش­های پیشین 2 درصد (وزنی/حجمی) عدس قهوه‌ای به دلیل داشتن فیبر و ترکیبات فنولیک (Gunenc et al., 2017)، بذر کتان 1 درصد (وزنی/حجمی) با مقادیر بالای پکتین بعنوان سوبسترا واکنش های آنزیمی و پری بیوتیک باکتری­های اسید لاکتیک (Kim et al., 2017) و 5 (وزنی/حجمی) آب پنیر سویا با داشتن ترکیبات مغذی کافی برای حمایت از رشد باکتری­ها (Tu et al., 2019) بکار رفته اند که منجر به رشد و بقای بالاتر گونه­های باکتری­های اسید لاکتیک شده اند که نتایج آنها مشابه مطالعه حاضر می­باشد. عصاره زنجبیل و دارچین به کفیر شیر بز اضافه شد که باکتری­های اسید لاکتیک را از 1010×1 برای کفیر بدون عصاره به 109 × 9 با 8 درصد عصاره دارچین و 109 × 2/3 با 12 درصد عصاره زنجبیل کاهش داد (Setiyoningrum et al., 2019).

عوامل متعددی بر ویژگی آبگریزی مانند خواص شیمیایی و ساختار باکتری­ها مانند پروتئین، اسید آمینه، پلی ساکارید و ترکیبات لیپیدی در سلول­ها، عوامل محیطی و رشد باکتری­ها تاثیر می­گذارند (Barzegar et al., 2021). آبگریزی سطح سلول توسط محققان قبلی 32/50 تا 8/77 درصد گزارش شده است (Somashekaraiah et al., 2019). عوامل مختلفی در چسبندگی پروبیوتیک­های مختلف به سلول­های روده نقش دارند که می­توان به خواص آبگریزی و آب دوستی غشای سلولی میکروارگانیسم­ها اشاره کرد. محیط‌های کشت مختلف بر اسیدهای چرب غشا سلولی تاثیر می‌گذارند و اثرات آنها آبگریزی و آب دوستی غشای سلولی را تغییر می‌دهد. بنابراین قابلیت چسبندگی به سطوح سلول­های اپیتلیال یکی از مهم ترین شرایط انتخاب پروبیوتیک است (Wu and Shah, 2015). ترکیبات محیط کشت میکروارگانیسم­ها اثر زیادی در تغییر دیواره سلولی و عملکرد آن دارد، اثر ترکیبات محیط کشت بر روی میکروارگانیسم­ها در تحقیقات مختلف مشاهده شده است (Barzegar et al., 2021). اثرات اسید الائیدیک بر رشد و آبگریزی سطح لاکتوباسیلوس بررسی شد، نتایج نشان داد که الایدیک اسید خواص فیزیکوشیمیایی سطحی لاکتوباسیلوس را تغییر می­دهد ((Wu and Shah, 2015.

 

نتیجه گیری کلی

عصاره جینسینگ بر ویژگی­های فیزیکوشیمیایی، آنتی اکسیدانی و میکروبیولوژیکی نوشیدنی های کفیر تاثیر معنی داری گذاشته است بدین صورت که غلظت بالاتر عصاره ظرفیت آنتی اکسیدانی و سطح ترکیبات فنولی کل بیشتری را نمایش داد. همچنین همبستگی منفی بین ترکیبات فنولی کل، پتانسیل آنتی اکسیدانی و زنده مانی باکتری­های اسید لاکتیک در نوشیدنی­های کفیر غنی شده با عصاره جینسینگ مشاهده شد. آبگریزی گونه های لاکتوباسیلوس، لاکتوکوکوس و بیفیدیوباکتریوم جدا شده از نمونه­های کفیر غنی شده با عصاره نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است که نشان دهنده بهبود کارایی آنها در دستگاه گوارش انسان است. بنابراین سطوح قابل قبول عصاره ) 8/0 درصد( را می توان به عنوان نگهدارنده و آنتی اکسیدان طبیعی به ویژه در محصولات لبنی پروبیوتیک استفاده کرد که اثرات مفید متعددی بر سلامت انسان دارد.

 

منابع

1.       Anvar, A.A., and Nowruzi, B. 2022. A review of the use of cyanobacteria in increasing effects of prebiotic and probiotic on food. JFM. 9(3): 1-18.

2.       AOAC. 2000. Official methods of analysis. 17th edition. The association of official analytical chemists, Gaithersburg, MD, USA.

3.       Ardalanian, F., and Fadaei, V. 2018. Production of probiotic doogh enriched with red ginseng extract. J Agric Sci Technol. 20(2): 277-287. https://doi.org/20.1001.1.16807073.2018.20.2.8.2

4.       Barzegar, H., Alizadeh Behbahani, B., and Falah, F. 2021. Safety, probiotic properties, antimicrobial activity, and technological performance of Lactobacillus strains isolated from Iranian raw milk cheeses. Food Sci Nutr. 9(8): 4094-4107. https://doi.org/10.1002/fsn3.2365

5.       Basiri, M., and Nouri, M. 2021. Enrichment of strawberry frozen yogurt by chia (Salvia hispanica L.) seeds. Food and Health. 4(4): 28-34.

6.       Dimitreli, G., Petridis, D., Kapageridis, N., and Mixiou, M. 2019. Effect of pomegranate juice and fir honey addition on the rheological and sensory properties of kefir-type products differing in their fat content. LWT. 111: 799-808. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.05.071

7.       Entezari, E., and Nouri, M. 2022. Improving stability of bioactive components and folate and survival of Bifidobacterium Bifidum and Bifidobacterium Lactis in probiotic ice creams containing Japanese loquat pulps. Nutr Food Sci. 9(1): 49-56. ‎ https://doi.org/10.52547/nfsr.9.1.49

8.       Gunenc, A., Yeung, M.H., Lavergne, C., Bertinato, J., and Hosseinian, F. 2017. Enhancements of antioxidant activity and mineral solubility of germinated wrinkled lentils during fermentation in kefir. J Funct Foods. 32: 72-79. https://doi.org/10.1016/j.jff.2017.02.016

9.       Jang, H.J., Jung, J., Yu, H.S., Lee, N.K., and Paik, H.D. 2018. Evaluation of the quality of yogurt using ginseng extract powder and probiotic Lactobacillus plantarum NK181. Korean J Food Sci Anim Resour. 38(6): 1160-1167. https://doi.org/10.5851/kosfa.2018.e47

10.       Kabakcı, S.A., Türkyılmaz, M., and Özkan, M. 2020. Changes in the quality of kefir fortified with anthocyanin-rich juices during storage. Food chem. 326: 126977. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126977

11.       Kim, D.H., Jeong, D., Oh, Y.T., Song, K.Y., Kim, H.S., Chon, J.W., Kim, H., and Seo, K.H. (2017). Stimulating the growth of kefir-isolated lactic acid bacteria using addition of crude flaxseed (Linum usitatissimum L.) extract. J Dairy Sci Biotechnol. 35(2): 93-97. https://doi.org/10.22424/jmsb.2017.35.2.93

12.       Kim, H., Lee, Y.S., Yu, H.Y., Kwon, M., and Kim, K.K., In, G., Hong, S.K., and Kim, S.K. 2022. Anti-inflammatory effects of Limosilactobacillus fermentum KGC1601 isolated from panax ginseng and its probiotic characteristics. Foods. 11: 1707.  https://doi.org/10.3390/foods11121707

13.       Korzhov, R., Ponomarev, A., Melnikova, E., and Bogdanova, E. 2015. Preclinical studies of kefir product with reduced allergenicity of β-lactoglobulin. Foods Raw Mater. 3(2): 115-121. https://doi.org/10.12737/13128

14.       Moradi S., and Nouri, M. 2023. Production of functional kefir supplemented by Portulaca oleracea L. seed oil. J. Food Meas. Charact. 17(5): 3264 - 3271. https://doi.org/10.1007/s11694-023-01993-7

15.       Nouri, M., and Khodaiyan, F. 2020. Magnetic biocatalysts of pectinase: Synthesis by macromolecular cross-linker for application in apple juice clarification. Food Technol Biotechnol. 58(4): 391-401. https://doi.org/10.17113/ftb.58.04.20.6737

16.       Pekcici, M.E., Guler, E., and Topkafa, M. 2021. Biogenic amine contents in Turkish dairy products: determination and comparison. J Food Meas Charact. 15(5): 4119-4127. https://doi.org/10.1007/s11694-021-00996-6

17.       Perna, A., Simonetti, A., and Gambacorta, E. 2019. Phenolic content and antioxidant activity of donkey milk kefir fortified with sull a honey and rosemary essential oil during refrigerated storage. Int J Dairy Technol. 72(1): 74-81. https://doi.org/10.1111/1471-0307.12561

18.       Safari, M., Gholamzadeh, A., Asadi, A., and Mahjoor, M. 2020. The therapeutic and anti-inflammatory effects of ginseng in multiple sclerosis patients. RJMS. 27 (2) :61-69.

19.       Sah, B.N.P., Vasiljevic, T., McKechnie, S., and Donkor, O. 2016. Physicochemical, textural and rheological properties of probiotic yogurt fortified with fibre-rich pineapple peel powder during refrigerated storage. LWT. 65: 978-986. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.09.027

20.       Setiyoningrum, F., Priadi, G., and Afiati, F. 2019. Supplementation of ginger and cinnamon extract into goat milk kefir. AIP Conf Proc. 2175: 020069. https://doi.org/10.1063/1.5134633

21.       Somashekaraiah, R., Shruthi, B., Deepthi, B., and Sreenivasa, M. 2019. Probiotic properties of lactic acid bacteria isolated from neera: a naturally fermenting coconut palm nectar. Front Microbiol. 10: 1382. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01382

22.       Tu, C., Azi, F., Huang, J., Xu, X., Xing, G., and Dong, M. 2019. Quality and metagenomic evaluation of a novel functional beverage produced from soy whey using water kefir grains. LWT. 113: 108258. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108258

23.       Turek, K., and Wszołek, M. 2022. Effect of walnut oil on the fatty acid content of probiotic kefir produced either with kefir grains or kefir starter cultures. Int Dairy J. 127: 105290. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2021.105290

24.       Wu, Q., and Shah, N.P. 2015. Gas release-based prescreening combined with reversed-phase HPLC quantitation for efficient selection of high-γ-aminobutyric acid (GABA)-producing lactic acid bacteria. J Dairy Sci. 98(2): 790-797. https://doi.org/10.3168/jds.2014-8808

 

 

Microbial and phytochemical attributes of kefir as a functional beverage enriched with red ginseng root extract

 

Erfan Golmohammadian1, Marjan Nouri1*

Department of Food Science and Technology, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran

Corresponding author*: [e-mail]

 

Abstract

A number of symbiotic microorganisms including yeasts and lactic acid bacteria constitutes the kefir as a functional beverage. The aim of the current research was to enrich kefir drink by using ginseng extract to produce a functional beverage and improve its health beneficial for human. In the present study, treatments of kefir beverage containing ginseng extract were manufactured at distinct concentrations (0, 0.4, 0.8 and 1.2 %). Physicochemical tests (pH level, acidity rate), phytochemical attributes (antioxidant and total phenolic contents), living microorganism and hydrophobicity index of microbial strains were carried out during shelf life (0, 7, 14 and 21 days). The results of present research demonstrated that pH reduction and acidity enhancement were significantly observed in all beverage treatments during 21 days of shelf life (p≤0.05). The higher concentration of the extract elevated the antioxidant capacity (70.35 %) and total phenol content (99.60 %). An increase in the survival and activity of lactic acid bacteria (Lactobacillus, Lactococcus and Bifidiobacterium) was determined by adding ginseng extract, while the opposite trend was detected in long-term shelf life (p≤0.05). The highest and lowest percentages of hydrophobicity are related to Lactobacillus species isolated from the treatment consisting of 0.8 % extract on the 1st day (70.3 %) and Bifidiobacterium species isolated from the control on the 21st day (33.5 %). The overall results outlined that the acceptable levels of ginseng extract (0.08 %) can be recommended as a natural preservative and antioxidant in kefir beverage due to its several beneficial effects on human health.

Key words: kefir, functional, probiotic, ginseng, survival

 

12

 

---

[1]  Lantibiotics

[2]  panakilone

[3]  Panaksuzid

[4]  Panasin

[5]  Jinsyonozid

---