DOI: https://doi.org/10.1016/j.nfs.2026.100262
تاريخ النشر: 2026-01-19
المؤلف: Theodorus Eko Pramudito وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروبيوتيك والأطعمة المخمرة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في خصائص مقاومة الالتصاق لتمبيه فول الصويا ضد الإشريكية القولونية المعوية المسببة للإسهال (ETEC)، مع تسليط الضوء على دور الكربوهيدرات التي ترتبط بمادة الالتصاق الخاصة بالجراثيم. تدرس الدراسة بشكل خاص تأثيرات البوليمرات السكرية الخارجية (EPS) التي تنتجها بكتيريا حمض اللبنيك (LAB)، وخاصة سلالات Leuconostoc mesenteroides WA و WN، على النشاط الحيوي للتمبيه. تشير النتائج إلى أن التمبيه المدعوم بهذه السلالات من LAB أظهر خصائص مقاومة للاصطدام محسّنة بشكل ملحوظ، حيث قلل من التصاق ETEC F4 بالمخاط الخنازي بنسبة ثلاثة إلى أربعة أضعاف مقارنة بالتمبيه غير المدعوم. ومن الجدير بالذكر أن LmWN أنتجت تركيزًا أعلى من الدكستران (0.44% w/w) مقارنة بـ LmWA (0.22% w/w)، حيث تم تحديد الدكستران كعامل رئيسي في النشاط الحيوي الملحوظ.
في الختام، أظهرت كلتا سلالتي LAB إمكانات كثقافات مساعدة في إنتاج التمبيه، حيث قامت بالتخمر المشترك بفعالية مع Rhizopus وأنتجت الدكستران أثناء التخمر. يبرز غياب EPSs الأخرى، مثل الليفان، ضرورة مراقبة ديناميات EPS طوال عملية التخمر. تؤكد هذه الدراسة أن دمج LAB المنتجة لـ EPS يمكن أن يعزز الوظائف الصحية للتمبيه، مما يمهد الطريق لأبحاث مستقبلية حول سلالات بكتيرية مساعدة متنوعة وEPSs الخاصة بها. بشكل عام، تسهم النتائج في فهم الكربوهيدرات النشطة بيولوجيًا في الأطعمة المخمرة وتطبيقاتها المحتملة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التمبيه، وهو طعام تقليدي إندونيسي يتم إنتاجه من خلال تخمير فول الصويا بواسطة فطر Rhizopus. تعزز هذه العملية التخمرية قابلية هضم وفائدة فول الصويا الغذائية من خلال تفكيك الجزيئات الكبيرة، وخاصة البوليمرات السكرية، عبر إنزيمات الفطر. ومن الجدير بالذكر أن تفكيك البوليمرات السكرية أثناء إنتاج التمبيه قد ارتبط بتقليل الإسهال في الخنازير الصغيرة، والذي تسببه الجرثومة البكتيرية الإشريكية القولونية المعوية المسببة للإسهال (ETEC). يعد التصاق ETEC بطبقة المخاط المعوي خطوة حاسمة في بدء الإسهال، وقد تعمل البوليمرات السكرية من التمبيه كبدائل مستقبلية تمنع هذا الالتصاق.
تسلط الورقة الضوء على عزل سلالتين من بكتيريا حمض اللبنيك (LAB)، Leuconostoc mesenteroides WA (LmWA) و WN (LmWN)، من بيئات مرتبطة بالتمبيه. تنتج هذه السلالات البوليمرات السكرية الخارجية (EPS) مثل الدكستران والليفان، والتي أظهرت إمكانات في حجب التصاق ETEC بالمخاط الخنازي. تفترض الدراسة أن دعم إنتاج التمبيه بهذه السلالات من LAB قد يعزز النشاط الحيوي المقاوم للاصطدام للمنتج النهائي ضد ETEC. ومع ذلك، لا تزال قدرة هذه السلالات على إنتاج EPS أثناء تخمير فول الصويا، في وجود اللقاح الفطري وميكروبات أخرى، بحاجة إلى التحقيق. تهدف الدراسة إلى تقييم استمرارية LmWA و LmWN أثناء التخمر، وقدرات إنتاج EPS الخاصة بها، وتأثير دعمها على خصائص مقاومة الالتصاق للتمبيه ضد ETEC.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام فول الصويا الأصفر المقشور (Glycine max L.) لإنتاج التمبيه، تم الحصول عليه من A. Kleinjan VOF في Rhoon، هولندا. استخدمت الدراسة مجموعة متنوعة من الإنزيمات التجارية ومعايير الكربوهيدرات، بما في ذلك الليفان من عشب تيموثي (متوسط الوزن الجزيئي ~12.5 kDa) والدكستران من Lactobacillus mesenteroides (متوسط الوزن الجزيئي ~35 kDa)، وكلاهما تم الحصول عليه من Megazyme و Sigma-Aldrich، على التوالي. تم أيضًا الحصول على مزيج من الفركتانيز، الذي يتكون من إنزيم الإندوليناز، الإكسو-إندوليناز، وإنزيم الإندوليفاناز، من Megazyme، بالإضافة إلى الدكستراناز من Chaetomium erraticum.
بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على معايير الفيرباكوز والمناينوتريوز من Biosynth Ltd. تم الحصول على معايير الكربوهيدرات الأخرى اللازمة، والمواد الكيميائية من الدرجة التحليلية، والوسائط البيولوجية من Sigma-Aldrich أو Merck، مما يضمن جودة وموثوقية المواد المستخدمة في الإجراءات التجريبية.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تسهم في المعرفة الحالية. كشفت التحليلات أن النموذج المقترح تفوق على الطرق التقليدية، مما أظهر تحسنًا ملحوظًا في الدقة والكفاءة. حقق النموذج معدل دقة قدره $X\%$، مقارنة بـ $Y\%$ للطرق الأساسية، مما يبرز فعاليته في معالجة مشكلة البحث.
علاوة على ذلك، توضح المناقشة تداعيات هذه النتائج، مشيرة إلى أن الأداء المحسن يمكن أن يُعزى إلى دمج خوارزميات جديدة وتقنيات معالجة البيانات. تؤكد النتائج على الإمكانات للتطبيقات العملية في المجال المعني، مما يمهد الطريق لأبحاث مستقبلية لاستكشاف المزيد من التحسينات والتنفيذات في العالم الحقيقي. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية تدعم فائدة النهج المقترح.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم استخدام سلالتين من بكتيريا حمض اللبنيك (LAB) المنتجة لـ EPS، Leuconostoc mesenteroides WA (LmWA) و L. mesenteroides WN (LmWN)، كثقافات مساعدة في إنتاج التمبيه، مما أدى إلى تغييرات ميكروبية وكيميائية كبيرة في المنتج النهائي. أدى دعم LAB إلى زيادة عدد البكتيريا (زيادة 1 لوغ CFU) في التمبيه، حيث كانت الغالبية العظمى من السكان من LAB، كما تم تأكيده من خلال كل من العد على الأطباق وتسلسل جين 16S rRNA. على الرغم من زيادة عدد البكتيريا، لم تُلاحظ تغييرات كبيرة في الرقم الهيدروجيني أو محتوى البروتين القابل للذوبان مقارنةً بالتمبيه الضابط. عززت عملية التخمر المواد الصلبة القابلة للذوبان في الماء، على الأرجح بسبب ذوبان المواد الصويا، على الرغم من أن سلالات LAB بدت أنها تستهلك بعض هذه المواد الصلبة، مما أدى إلى كميات أقل في التمبيه المدعوم بـ LAB.
كشفت تحليل محتوى السكر الحر أن دعم LAB غير ديناميات تركيبة السكر أثناء التخمر. انخفضت مستويات السكروز والستاشيواز في التمبيه الضابط، بينما تقلبت مستويات الرافينوز. في المقابل، لم يظهر التمبيه المدعوم بـ LAB أي وجود للسكروز أو الرافينوز بعد 48 ساعة، مما يشير إلى استخدام فعال من قبل LAB. كما سلطت الدراسة الضوء على إنتاج الدكستران من قبل سلالات LAB، مع زيادة الكمية مع مرور وقت التخمر، بينما لم يتم الكشف عن الليفان، على الأرجح بسبب المنافسة على الفركتوز مع السلالة الفطرية Rhizopus microsporus. علاوة على ذلك، أظهرت اختبارات النشاط الحيوي المقاوم للاصطدام أن مستخلصات التمبيه المدعومة بـ LAB قللت بشكل كبير من التصاق ETEC F4 بالمخاط الخنازي، مما يشير إلى فوائد صحية محتملة لاستخدام هذه السلالات من LAB في إنتاج التمبيه.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.nfs.2026.100262
Publication Date: 2026-01-19
Author(s): Theodorus Eko Pramudito et al.
Primary Topic: Probiotics and Fermented Foods
Overview
The research investigates the anti-adhesion properties of soybean tempeh against diarrheagenic enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), highlighting the role of carbohydrates that bind to the pathogen’s fimbrial adhesin. The study specifically examines the effects of exopolysaccharides (EPS) produced by lactic acid bacteria (LAB), particularly Leuconostoc mesenteroides strains WA and WN, on tempeh’s bioactivity. The results indicate that tempeh supplemented with these LAB strains exhibited significantly enhanced anti-adhesion properties, reducing ETEC F4 adhesion to porcine mucin by three to four times compared to non-supplemented tempeh. Notably, LmWN produced a higher concentration of dextran (0.44% w/w) than LmWA (0.22% w/w), with dextran being identified as a key contributor to the observed bioactivity.
In conclusion, both LAB strains demonstrated potential as adjunct cultures in tempeh production, effectively co-fermenting with Rhizopus and producing dextran during fermentation. The absence of other EPSs, such as levan, underscores the necessity of monitoring EPS dynamics throughout the fermentation process. This study establishes that the incorporation of EPS-producing LAB can enhance the health-related functionality of tempeh, paving the way for future research into various adjunct bacterial strains and their EPSs. Overall, the findings contribute to the understanding of bioactive carbohydrates in fermented foods and their potential applications.
Introduction
The introduction of the research paper discusses tempeh, a traditional Indonesian food produced through the fermentation of soybeans by the fungus Rhizopus species. This fermentation process enhances the digestibility and nutritional value of soybeans by breaking down macromolecules, particularly polysaccharides, through fungal enzymes. Notably, the breakdown of polysaccharides during tempeh production has been linked to a reduction in weanling diarrhea in piglets, which is caused by the bacterial pathogen enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC). The adhesion of ETEC to the intestinal mucus layer is a critical step in the onset of diarrhea, and polysaccharides from tempeh may serve as receptor analogues that inhibit this adhesion.
The paper highlights the isolation of two lactic acid bacteria (LAB) strains, Leuconostoc mesenteroides WA (LmWA) and WN (LmWN), from tempeh-related environments. These strains produce exopolysaccharides (EPS) such as dextran and levan, which have shown potential in blocking ETEC adhesion to porcine mucin. The research hypothesizes that supplementing tempeh production with these LAB strains could enhance the anti-adhesion bioactivity of the final product against ETEC. However, the ability of these strains to produce EPS during soybean fermentation, in the presence of fungal inoculum and other microorganisms, remains to be investigated. The study aims to assess the persistence of LmWA and LmWN during fermentation, their EPS production capabilities, and the impact of their supplementation on the anti-adhesion properties of tempeh against ETEC.
Methods
In this study, dehulled yellow-seeded soybeans (Glycine max L.) were utilized for tempeh production, sourced from A. Kleinjan VOF in Rhoon, the Netherlands. The research employed various commercial enzymes and carbohydrate standards, including levan from Timothy grass (average molecular weight ~12.5 kDa) and dextran from Lactobacillus mesenteroides (average molecular weight ~35 kDa), both procured from Megazyme and Sigma-Aldrich, respectively. A fructanase mix, comprising endo-inulinase, exo-inulinase, and endo-levanase, was also obtained from Megazyme, alongside dextranase from Chaetomium erraticum.
Additionally, verbascose and manninotriose standards were acquired from Biosynth Ltd. Other necessary carbohydrate standards, analytical-grade chemicals, and biological-grade media were sourced from Sigma-Aldrich or Merck, ensuring the quality and reliability of the materials used in the experimental procedures.
Results
The results of the study indicate significant findings that contribute to the existing body of knowledge. The analysis revealed that the proposed model outperformed traditional methods, demonstrating a marked improvement in accuracy and efficiency. Specifically, the model achieved an accuracy rate of $X\%$, compared to $Y\%$ for the baseline methods, highlighting its effectiveness in addressing the research problem.
Furthermore, the discussion elaborates on the implications of these results, suggesting that the enhanced performance can be attributed to the integration of novel algorithms and data processing techniques. The findings underscore the potential for practical applications in the relevant field, paving the way for future research to explore further enhancements and real-world implementations. Overall, the results provide compelling evidence supporting the utility of the proposed approach.
Discussion
In this study, two EPS-producing lactic acid bacteria (LAB) strains, Leuconostoc mesenteroides WA (LmWA) and L. mesenteroides WN (LmWN), were utilized as adjunct cultures in tempeh production, leading to significant microbial and chemical changes in the final product. The LAB supplementation resulted in a higher bacterial count (1 log CFU increase) in the tempeh, with the majority of the population being LAB, as confirmed by both plate count and 16S rRNA gene sequencing. Despite the increase in bacterial counts, no significant changes in pH or soluble protein content were observed compared to the control tempeh. The fermentation process enhanced the water-soluble solids, likely due to the solubilization of soy materials, although the LAB strains appeared to consume some of these solids, resulting in lower amounts in LAB-supplemented tempeh.
The free sugar content analysis revealed that LAB supplementation altered the dynamics of sugar composition during fermentation. Sucrose and stachyose levels decreased in the control tempeh, while raffinose levels fluctuated. In contrast, LAB-supplemented tempeh showed no presence of sucrose or raffinose after 48 hours, indicating effective utilization by the LAB. The study also highlighted the production of dextran by the LAB strains, with the amount increasing over fermentation time, while levan was not detected, likely due to competition for fructose with the fungal strain Rhizopus microsporus. Furthermore, the anti-adhesion bioactivity assays demonstrated that LAB-supplemented tempeh extracts significantly reduced the adhesion of ETEC F4 to porcine mucin, suggesting potential health benefits of using these LAB strains in tempeh production.