A Lactobacillus plantarum ST-III által fermentált paradicsomlé – sovány tejkeverékek fermentációs paraméterei, antioxidáns kapacitása és illékony ízvegyületei

Kun Wang

1 Állami kulcsfontosságú tejipari biotechnológiai laboratórium, Sanghaji Tejipari Biotechnológiai Kutatóközpont, Bright Dairy & Food Co., Ltd. technológiai központja, 1518 Jiangchang Road (W), Sanghaj, 200436 Kína

2 Wuhan Bright Dairy Co., Ltd., 1 Zhangbai Road, Wuhan, 430040 Kína

Chengjie Ma

2 Wuhan Bright Dairy Co., Ltd., 1 Zhangbai Road, Wuhan, 430040 Kína

Guangyu Gong

3 Élelmiszerbiztonsági és táplálkozási szinergikus innovációs központ, Jiangnan Egyetem, Wuxi, 214122 Kína

Chao Chang

4 Élelmiszertudományi és Mérnöki Főiskola, Wuhani Műszaki Egyetem, 68 Xuefu Road (S), Changqing Garden, Wuhan, 430023 Kína

Absztrakt

Ez a tanulmány a probiotikus Lactobacillus plantarum ST-III törzzsel dúsított paradicsomlé hatását értékelte az erjesztett sovány tej ízére és egészségét elősegítő hatására. Fermentációs paramétereket, például titrálható savasságot, életképes sejtszámot, antioxidáns aktivitást és illékony komponenseket vizsgáltunk. Az életképes baktériumsejtek száma 40% paradicsomlé-mintában szignifikánsan magasabb volt, mint a kontrollcsoportban, 48 óra elteltével 1,09 × 109 CFU/ml volt a csúcs, és a titrálható savasság 2,76-szorosára nőtt a kontroll értékhez képest. Az erjesztett tej antioxidáns képessége a 2,2-difenil-1-pikril-hidrazil és a vas-redukáló/antioxidáns teljesítményvizsgálatokban az erjedési idő mellett a paradicsomlé-tartalommal korrelált; ezeknél a módszereknél a 40% -os minták eltávolító aktivitása 1,18-szoros, illetve 1,28-szorosa volt a kontrollértékeknek, 24 órán belül. Sőt, az L. plantarum ST-III-val kiegészített paradicsomlé hozzáadása után bőséges íz-összetevőket, különösen aldehideket észleltek.

Bevezetés

Az egészséges táplálkozás növekvő népszerűségével az egészséget és a funkcionális ételeket egyre inkább előállítja a globális élelmiszeripar. Az erjesztett élelmiszerek, például a sajt és a joghurt különféle mikrobákat tartalmaznak (Evivie et al., 2017), és fontos szerepet játszanak az emésztési és immunmodulációs funkciókban. Jelenleg az erjesztett ételekhez speciális higiéniai funkciókat betöltő probiotikumokat adnak annak növelése érdekében. Megfelelő mennyiségű probiotikum számos egészséget elősegítő tevékenységet végez, például enyhíti a laktóz-intolerancia tüneteit, tapad az emberi hámsejtek nyálkájára, és javítja a mikrobiális egyensúlyt a gyomor-bél traktusban (Argyri et al., 2013; Floros et al., 2012; Yoon et al., 2006).

A Lactobacillus plantarum fakultatív heterofermentatív tulajdonságai miatt különböző környezeti körülmények között élhet túl. Ezenkívül azon kevés probiotikumok egyike, amelyek képesek kolonizálni az emberi gyomor-bélrendszer nyálkahártyáját (Sabo és mtsai, 2014). Farmakológiai vizsgálatok szerint a L. plantarum képes kiválasztani a plantaricint, amely lehetővé teszi a baktérium számára, hogy csökkentse a bélbaktériumok transzlokációs sebességét, versenyezzen más káros baktériumokkal, és modulálja az immunológiai és gyulladásos tényezőket (Song et al., 2014). Továbbá a fibrinogén és a koleszterin koncentrációja a szérumban szignifikánsan csökkent a L. plantarum törzseknek való expozíció révén (Yadav et al., 2016).

A kimchiből izolált L. plantarum ST-III előnyei közé tartozik a koleszterin moduláció és az emberi gyomor-bélrendszeri nyálkahártya kolonizációja (Chen et al., 2008; Chen et al., 2010). A tejben azonban nem szaporodik jól, savanyító képessége pedig túl gyenge ahhoz, hogy alvadt tejet képezzen (Wang et al., 2011). Korábbi kutatások (Ma és mtsai, 2016) szerint az L. plantarum ST-III nem tud jól növekedni a tejben hat kulcsaminosav (Ile, Leu, Val, Tyr, Met és Phe) és legalább egy purin nélkül. Ezzel szemben a legtöbb zöldség és gyümölcs purint és szabad aminosavat tartalmaz, így jó kiegészítő jelöltek a tej fermentálásához (Kuwaki et al., 2012). Különböző tanulmányokban olyan zöldség- és gyümölcsleveket tártak fel, mint a probiotikus baktériumokkal erjesztett gránátalma, alma és káposzta, beleértve a Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii, L. plantarum és Lactobacillus casei (Dimitrovski et al., 2015; Mousavi et al., 2011; Yoon és mtsai., 2006). A tiszta erjesztett gyümölcs- vagy zöldségitalok nem képesek olyan állati fehérjéket biztosítani, amelyeket az emberi test könnyen felszívhat, így a gyümölcs és a tej kettős erjesztésével készült étel kombinációja ígéretesebb lehet (de Vrese et al., 2011).

A paradicsom (Lycopersicon esculentum) népszerű és sokoldalú gyümölcs, magas tápértékkel. Jó íze és változatos felhasználása miatt az egyik legnépszerűbb növény (Ilahy et al., 2011). A paradicsom gazdag C- és E-vitaminokban, likopinban és β-karotinban, és tartalmaz bizonyos fenolos vegyületeket is (Ilahy et al., 2011). Egyes kutatók azt találták, hogy az L. plantarum felhasználásával erjesztett gyümölcs-zöldség termékek hatékonyan képesek szabályozni a magas zsír-fruktóz étrend-fogyasztás által kiváltott betegségeket, például a rákot és a szív- és érrendszeri betegségeket, a dyslipidaemia csillapításával; a pro-gyulladásos citokinek szintjének megváltoztatása; és csökkenő szuperoxid-diszmutáz, kataláz és glutation-peroxidáz aktivitások (Huang és mtsai., 2013; Noctor és Foyer, 1998).

A vizsgálatban probiotikumok keverékével fermentált tiszta paradicsomlét írtak le (Sulhvir et al., 2016). Ugyanakkor egyetlen tanulmány sem tárgyalta az L. plantarum paramétereit paradicsom és tej keverékben. Ebben a vizsgálatban paradicsomlevet adtak a tejhez, hogy tovább vizsgálják az L. plantarum ST-III fermentációs hatásait. Megvizsgáltuk az erjesztett termékek antioxidáns aktivitását és illékony vegyületeit is.

Anyagok és metódusok

Paradicsomlé elkészítése

Friss paradicsomot vásároltak a piacról, megtisztítottak és darabokra vágták, mielőtt kinyomták egy facsaróval (HR 1861, Philips China Investment Co., Ltd., Zhuhai, Kína), majd gézzel szűrték és centrifugálták 12 000 × g-vel 10 percig. perc (5804R, Eppendorf, Hamburg, Németország). Ezután a felülúszót 68 ° C-on 30 percig pasztőröztük és 4 ° C-on tároltuk.

L. plantarum előállítása

A Lactobacillus plantarum ST-III-t a Bright Dairy & Food Co., Ltd.-től (Sanghaj, Kína) szereztük be, és először MRS (Merck, Darmstadt, Németország) agarban tenyésztettük anaerob körülmények között (Bugbox Anaerobic System, Ruskinn, Bridgend, Egyesült Királyság) 95% N2 és 5% CO2 37 ° C-on. Az egyetlen telepet kétszer tisztítottuk.

A megtisztított L. plantarum ST-III-at MRS-táptalajba oltottuk és a logaritmikus fázisig tenyésztettük. Az előkészített tenyészeteket centrifugáltuk (10 000 x g, 10 perc), majd kétszer mossuk steril sóoldattal (0,85%, w/w), majd sóoldattal újraszuszpendáltuk a tenyészeteket, és az abszorbanciát OD600 = 0,7-re (kb. 1 × 10 8 CFU/ml).

Tej előkészítése erjesztésre paradicsomlével

A sovány tejport (33,4% fehérje és 0,8% zsír; Fonterra Ltd., Auckland, Új-Zéland) desztillált vízben oldjuk fel. A sovány tejminták különböző koncentrációit 0%, 20% vagy 40% (w/w) paradicsomlével egészítették ki, hogy a végső 12% (w/w) tejkoncentrációt fenntartsák. Az elegyet RW20 keverővel (IKA, Staufen, Németország) kevertük, majd 5 percig 110 ° C-on sterilizáltuk, és a mintákat elkészített baktériumokkal oltottuk be 1 × 107 CFU/ml végkoncentrációban (tízszeres hígítás). 37 ° C-ra történő lehűtés után.

Minden mintához négy ismétlést készítettünk, és egy szettet alkalmaztunk a pH-változások nyomon követésére. A többi mintát 37 ° C-on inkubáltuk 24, 48 vagy 72 órán át, majd elemzés előtt 4 ° C-on tároltuk.

A L. plantarum fermentográfja

Különböző mennyiségű paradicsomlével kevert steril tejet készítettünk, és a pH-t Cinac rendszerrel (Alliance Instruments, Mery-Sur-Oise, Franciaország) követtük nyomon 72 órán át savasítás közben.

A L. plantarum felsorolása

A L. plantarum életképes sejtjeinek felsorolásához lemezszámolási módszert alkalmaztunk. A mintákat sorozatosan hígítottuk steril sóoldattal, így 30-300 kolóniát kaptunk MRS agar lemezeken. A Lactobacillus plantarumot anaerob módon tenyésztettük 95% N2 és 5% CO2 alatt 37 ° C-on 48 órán át.

A titrálható savasság meghatározása

A minták titrálható savasságát (TA) különböző fermentációs időkben a korábbiakban leírtak szerint határoztuk meg (Yang et al., 2012), kis módosítással. Röviden, 10 g mintát hígítottunk 20 ml desztillált vízzel és titráltunk 0,1 mM NaOH-val, indikátorként fenolftaleint használva. Az elfogyasztott NaOH mennyiségét 0,9-gyel megszoroztuk, hogy az átalakuljon% -os tejsavvá.

Az antioxidáns kapacitás meghatározása

2,2-difenil-1-pikrilhidrazil gyökfogó aktivitás

A mérési módszer egy korábban leírt protokollon (Burda és Oleszek, 2001) alapult, kis módosítással. Röviden: 0,1 ml vizsgálati mintát adtunk 3,9 ml 2,2-difenil-1-pikril-hidrazil (DPPH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) oldathoz (0,004 g DPPH 100 ml 95% -os etanolban oldva). ), és az elegyet 30 percig szobahőmérsékleten (26 ° C), sötétben inkubáltuk. Az elegyet ezután 1500 x g-vel 10 percig centrifugáltuk, majd 517 nm-en mértük az abszorbanciát vak kontrollal (etanol) szemben UV spektrofotométerrel (UV6x sorozat; Bluwave, Shanghai, Kína). A százalékos gátlást a következőképpen számították ki:

ahol az Acontrol 0,1 ml oldószer abszorbanciája. Standard görbét kaptunk az 50, 100, 200 és 400 mg/l Trolox DPPH-eltávolító aktivitásának mérésével. Valamennyi mintának el kellett érnie az 50% -os gátlást. Az antioxidáns kapacitást (AOC) a Trolox teljesítményéhez viszonyítva számítottuk, és Trolox-ekvivalens-μmol TE/100 g minta formájában fejeztük ki.

Vas-redukáló/antioxidáns hatásvizsgálat

Vas-redukáló aktivitást Oyaizu (1986) szerint mutattak ki, kis módosítással. Röviden, mindegyik mintából 1 ml-t jól összekevertünk 2,5 ml foszfáttal pufferolt sóoldattal (0,2 M, pH 6,6) és 1 ml 1 tömeg% -os kálium-ferricianiddal (K3Fe (CN) 6) (Sinopharm Chemical Reagent Co ., Ltd., Shanghai, Kína) megoldás. Az elegyet vízfürdőben 50 ° C-on 20 percig inkubáltuk, majd azonnal szobahőmérsékletre hűtöttük. Ezután 2 ml 10 tömeg% -os triklór-ecetsavat (Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.) adunk hozzá. 10 percig 3500 fordulat/perc sebességgel végzett centrifugálás után 2,5 ml felülúszót alaposan összekeverünk 2,5 ml desztillált vízzel és 0,5 ml 0,1% (w/v) FeCl3 · 6H2O-val (Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.) 2 percig. A porosz kék oldat abszorbanciáját ezután 700 nm-en határoztuk meg a vakoldattal szemben. A magasabb abszorbancia értékek erősebb redukáló aktivitást jeleztek. A standard görbét a DPPH vizsgálathoz leírt módon számítottuk.

Illékony vegyületek meghatározása

Az erjesztett és nem erjesztett tejet, amely 40% paradicsomlét tartalmaz, és a kontrollmintákat illékony vegyületek elemzésének vetettük alá. A minták illékony komponenseit fejtér szilárd fázisú mikro-extrakcióval extraháltuk, és gázkromatográfia-tömegspektrometriával detektáltuk. A kimutatáshoz Agilent 7890A gázkromatográfot (Agilent Technologies, Santa Clara, Kalifornia, USA) és Agilent 5975C tömegszelektív detektort használtunk.

A mintákat 35 percig kiegyensúlyoztuk, és 1 másodpercig extraháltuk 50 ° C-on. Az illékony vegyületek elválasztására DB-Wax oszlopot (30 m × 0,25 mm × 0,25 mm; Agilent Technologies) használtunk. Az oszlop hőmérsékletét 1 percig 40 ° C-on tartottuk, 20 ° C/perc-rel 230 ° C-ra emeltük, és ezen a hőmérsékleten tartottuk 5 percig. A vivőgáz hélium (1 ml/perc) volt nyomáson (2,4 kPa) és hasított (1:10) körülmények között. A tömegspektrométert elektronütéses módban futtattuk 70 eV-on. A tömeges letapogatási tartomány 35–500 m/z volt. A megfelelő adatokat a retenciós idők és a standardok összehasonlításával gyűjtöttük össze.

Statisztikai analízis

Valamennyi kísérlet teljesen randomizált tervezéssel készült. Mindegyik kezelést háromszor megismételtük. Az adatokat átlagként vagy átlag ± szórásként tüntettük fel, és Duncan többszörös tartományú tesztjével elemeztük (p 1. A kontrollcsoport rendkívül gyenge savasodást mutatott, és a pH-értékek 6,51 és 6,06 között változtak. A paradicsomlé-tartalom növekedésével a pH-értékek 24 órán belül gyorsan csökkent, kevesebb mint 5,00-ra. Az eredmények arra utaltak, hogy a paradicsomlé stimulálta a sovány tejben az L. plantarum ST-III által közvetített fermentációt.

Az egyes minták pH-jának változása paradicsomlével (0%, 20%, 40%)

A minták TA értékeit az erjesztés során a 2. ábra szemlélteti. A TA értékek az összes paradicsomlé mintában szignifikánsan magasabbak voltak (p 3). A sejtszám a paradicsomlé-tartalom növekedésével is nőtt. A legnagyobb sejtszámot 48 óra múlva a paradicsomlé 20% -os és 40% -os csoportjában regisztrálták (6,88 × 108 CFU/ml és 1,09 × 109 CFU/ml), de 24 órán belül nem tapasztaltak különbséget a csoportok között . A sejtek száma 48 óra elteltével csökkent, különösen a 40% -os paradicsomlé csoportban (4,48 × 108 CFU/ml) (4. p. A DPPH-eltávolító aktivitás és a vas-redukáló erő egyaránt jelentősen növekedett a paradicsomlé-tartalom növekedésével (p 4 A). A vas-redukáló/antioxidáns hatásvizsgálatban a redukáló teljesítmény szignifikánsan (p 4 B) volt, majd a dörzsölő képesség idővel csökkent.

A minták antioxidáns kapacitásának (μmol TE/100 g) összehasonlítása fermentáció során (0 óra, 24 óra, 48 óra, 72 óra). A különböző betűkkel rendelkező rudak eltérő szignifikanciát jelentenek (p 1. A paradicsomlé AOC-értéke az egyes módszereknél megnövekedett fermentációs idővel csökkent. Ez a megállapítás arra utal, hogy a paradicsomban található antioxidáns anyagok fontos szerepet játszanak az L. plantarum ST-III tejben történő amplifikációjában. Hervert -Hernandez és mtsai (2009) azt találták, hogy egyes antioxidánsok a mikroorganizmusok növekedésének szubsztrátjai voltak. Ez megmagyarázta azt is, hogy az antioxidáns aktivitás miért csökkent az erjedés utolsó fázisában, amint azt a vas-redukáló/antioxidáns hatásvizsgálat jelzi.

Asztal 1

Erjesztett paradicsomlé AOC képességei (μmol TE/100 g)

Módszer 0 h24 h48 h

DPPH	68,07 ± 0,23	47,62 ± 1,03	34,26 ± 0,18
Vas-redukáló	224,01 ± 2,05	156,34 ± 1,49	98,36 ± 5,27

Minden érték három replikáció átlagát jelenti ± SD

Összességében a paradicsomlé hozzáadása a tejhez bizonyos mértékben befolyásolta az AOC-t. A paradicsomlében erjesztett tej AOC-értékei jóval magasabbak voltak, mint a tiszta paradicsomlében erjesztett tejéi, valószínűleg a fehérje hidrolízise és az erjedés során elért antioxidáns-fogyasztás miatt. A DPPH assay alkalmasabb lipofil vegyületek kimutatására. Triantis et al. (2007) szerint a DPPH vizsgálat nem volt érzékeny az aminosavakra, míg Cys vagy Cys peptid tesztként alkalmas volt. A DPPH-vizsgálat radikális eltávolító képesség-teszt, míg a vas-redukáló/antioxidáns teljesítményvizsgálat a teljes antioxidáns-képességre összpontosít. Ez magyarázza az értékek különbségeit is.

A L. plantarum ST-III által erjesztett tej illékony ízesítői

Mivel a L. plantarum ST-III nem tudott jól növekedni tiszta sovány tejben, az illékony szerves vegyületek kimutatására három csoportot választottunk. A kontroll és a paradicsomlé csoportban kimutatott illékony vegyületeket a 2. táblázat tartalmazza. A 20 kimutatott vegyület három alkoholból, nyolc aldehidből, három karbonsavból, három ketonból és három további összetevőből állt.

2. táblázat

Illékony vegyületek mintáinak eredményei, az átlagolt csúcsterületek bemutatásával (tetszőleges egységben × 1000)