DOI: https://doi.org/10.3390/antiox13050562
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38790667
تاريخ النشر: 2024-05-02
المؤلف: Tarık Öztürk وآخرون
الموضوع الرئيسي: الرمان: التركيب والفوائد الصحية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في آثار التخمر اللبني على التركيب الفينولي والنشاط الحيوي لمستخلصات الأعشاب المستمدة من الزعتر، إكليل الجبل، الإخيناسيا، وقشر الرمان، باستخدام سلالتين من Lactiplantibacillus plantarum. تُظهر الدراسة أن التخمر يعزز بشكل كبير المحتوى الكلي للفينولات عبر جميع مستخلصات الأعشاب، كما تم تأكيده من خلال تحليلات HPLC-MS/MS. تكشف التقييمات في المختبر أن مستخلص الرمان يظهر أعلى تأثيرات مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات، يليه الزعتر، الإخيناسيا، وإكليل الجبل. ومن الجدير بالذكر أنه بينما يزيد التخمر اللبني من محتوى الفينولات، فإن التأثيرات الناتجة المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات، التي تم قياسها من خلال تقليل المؤشرات الالتهابية (IL-6، IL-8، وPGE2)، قابلة للمقارنة مع تلك الخاصة بالمستخلصات غير المخمرة، باستثناء تحسين ملحوظ في الزعتر المخمر لبني.
تسلط النتائج الضوء على التفاعلات المعقدة بين السلالات الميكروبية والملفات الفينولية أثناء التخمر، مما يشير إلى أن التخمر اللبني يمكن أن يحسن من إمكانية الوصول إلى المركبات الفينولية المفيدة، وبالتالي تعزيز الخصائص الصحية لمستخلصات الأعشاب. على وجه الخصوص، تُظهر مستخلصات الزعتر وإكليل الجبل تأثيرات أكثر وضوحًا بعد التخمر. تدعم هذه الدراسة إمكانية التخمر اللبني كطريقة لتطوير مشروبات أعشاب وظيفية مع زيادة في النشاطات المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات، مما يوفر أساسًا علميًا لاستخدامها في إدارة الأمراض المرتبطة بالإجهاد التأكسدي والاضطرابات الالتهابية المعوية.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الاهتمام العالمي المتزايد بالأطعمة الوظيفية المخمرة، المدفوعة بطلب المستهلكين على خيارات غنية غذائيًا وتعزز الصحة. بينما تم استخدام التخمر لقرون في مختلف المنتجات الغذائية، فإن تطبيق المحفزات التخمرية يكتسب زخمًا في تكنولوجيا الغذاء الحيوية لتعزيز الفوائد الصحية لهذه الأطعمة. يؤدي التخمر، الذي يسهل بشكل أساسي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة، إلى تغييرات كيميائية حيوية تحسن من مدة الصلاحية والقيمة الغذائية والخصائص الحسية، بينما قد توفر أيضًا فوائد صحية مثل التأثيرات المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات والمضادة للسكري. تُعتبر بكتيريا حمض اللبنيك (LAB) آمنة، وغالبًا ما تُستخدم في إنتاج هذه الأطعمة الوظيفية، خاصة من الركائز النباتية الجديدة.
تركز الورقة بشكل خاص على شاي الأعشاب، الذي يزداد شعبيته بسبب نكهاته المتنوعة وفوائده الصحية المنسوبة إلى محتواه الغني من المركبات الكيميائية النباتية، وخاصة (البوليفينولات). ومع ذلك، فإن العديد من هذه المركبات المفيدة تُمتص بشكل ضعيف في أشكالها الجليكوسيدية وتتطلب التحلل المائي لتكون متاحة حيويًا. يقترح المؤلفون أن التخمر اللبني باستخدام LAB يمكن أن يعزز من إمكانية الوصول الحيوي والنشاط الحيوي للمركبات الفينولية في مستخلصات الأعشاب. تهدف الدراسة إلى تقييم آثار التخمر اللبني على الملفات الفينولية للمستخلصات المصنوعة من الزعتر، إكليل الجبل، إكينيشيا بوربوريا، وقشر الرمان، مع تقييم خصائصها المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات في المختبر. من المتوقع أن توفر النتائج أساسًا علميًا للنشاط الحيوي المعزز لمستخلصات الأعشاب المخمرة لبنيًا.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام مواد نباتية متنوعة للتحقيق في فوائدها الصحية المحتملة من خلال التخمر. تم الحصول على قشر الرمان (Punica granatum L.)، الزعتر (Thymus vulgaris)، إكليل الجبل (Rosmarinus officinalis L.)، والإخيناسيا (Echinacea purpurea L.) من موردين محليين في تركيا. تضمنت التحضيرات طحن قشر الرمان قبل التخمر، بينما تم استخدام الزعتر بالكامل. خضعت أوراق إكليل الجبل للاستخراج باستخدام 80% إيثانول، تلاها التبخر والتجفيف بالتجميد لإنتاج مسحوق جاف للتخمر. تم استخراج أزهار الإخيناسيا باستخدام مياه MilliQ في جهاز استخراج مستمر، ثم تم تجفيفها بالرش لإنتاج مسحوق.
تتضمن الدراسة مواد إضافية تقدم بيانات مفصلة عن قيم pH لشاي الأعشاب المخمر لبني، ومحتوى الفينولات للمواد النباتية، وتحليلات الارتباط بيرسون بين المحتوى الكلي للفينولات (TPC)، والفينولات الفردية (البوليفينولات)، والمؤشرات الالتهابية (IL-6، IL-8، وPGE2)، وأنشطة مضادات الأكسدة المقاسة بواسطة DPPH، FRAP، وXO inhibition لكل مستخلص نباتي. هذه الارتباطات ضرورية لفهم العلاقة بين المركبات الفينولية وتأثيراتها الصحية المحتملة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في الورقة البحثية النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر أحجام التأثير المحسوبة تأثيرًا معتدلًا إلى قوي للمتغيرات على القياسات التابعة، مما يعزز من قوة النتائج.
علاوة على ذلك، توضح التمثيلات البيانية للبيانات الاتجاهات التي تدعم الفرضيات المطروحة في بداية الدراسة. ومن الجدير بالذكر أن النتائج تشير إلى أنه مع زيادة المتغير X، يظهر المتغير Y زيادة متناسبة، والتي يمكن نمذجتها بواسطة المعادلة $Y = aX + b$، حيث يمثل $a$ الميل و$b$ التقاطع. تساهم هذه النتائج في المعرفة الحالية وتقترح طرقًا محتملة لمزيد من البحث في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم عزل سلالتين من بكتيريا حمض اللبنيك، Lactiplantibacillus plantarum 129 J1 وP1، من مصادر نباتية محلية في تركيا واستخدامها في تخمير مستخلصات الأعشاب. أدى عملية التخمر إلى تقليل كبير في pH المشروبات، مما يؤكد تصنيفها كأطعمة عالية الحموضة، مما يعزز من سلامتها من خلال تثبيط نمو الكائنات الحية الدقيقة الضارة. تم تحليل المحتوى الكلي للفينولات (TPC) والملفات الفينولية للمشروبات المخمرة لبني، مما يكشف أن التخمر زاد من TPC بنسبة 4% إلى 36% مقارنة بالمستخلصات غير المخمرة، مع إظهار الزعتر لأكثر تأثير ملحوظ. ومن الجدير بالذكر أن مركبات فينولية محددة مثل حمض الروزمارينيك وجلوكوزيد الكريسوئريول أظهرت زيادات كبيرة بعد التخمر، خاصة مع السلالة B.
تم تقييم النشاط المضاد للأكسدة للمستخلصات المخمرة من خلال اختبار التقاط DPPH، وقوة مضادات الأكسدة المخفضة للحديد (FRAP)، واختبارات تثبيط أكسيد الزانثين، مما يظهر خصائص مضادة للأكسدة محسنة في مستخلصات الزعتر، إكليل الجبل، والإخيناسيا مقارنة بنظيراتها غير المخمرة. علاوة على ذلك، تم تقييم التأثيرات المضادة للالتهابات في خلايا CCD18-Co العضلية، حيث قللت كل من المشروبات المخمرة وغير المخمرة من إنتاج السيتوكينات الالتهابية IL-6 وIL-8، مع إظهار مستخلص الزعتر المخمر لبني فعالية متفوقة. أشارت تحليلات الارتباط إلى أن TPC كانت مرتبطة عكسيًا بالمؤشرات الالتهابية، مما يشير إلى أن زيادة محتوى الفينولات قد تساهم في تقليل الالتهاب. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على إمكانية مستخلصات الأعشاب المخمرة لبني كأطعمة وظيفية مع خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات محسنة.
DOI: https://doi.org/10.3390/antiox13050562
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38790667
Publication Date: 2024-05-02
Author(s): Tarık Öztürk et al.
Primary Topic: Pomegranate: compositions and health benefits
Overview
The research investigates the effects of lacto-fermentation on the phenolic composition and bioactivity of herbal infusions derived from thyme, rosemary, echinacea, and pomegranate peel, using two strains of Lactiplantibacillus plantarum. The study demonstrates that fermentation significantly enhances the total phenolic content across all herbal infusions, as confirmed by HPLC-MS/MS analyses. In vitro assessments reveal that pomegranate infusion exhibits the highest antioxidant and anti-inflammatory effects, followed by thyme, echinacea, and rosemary. Notably, while lacto-fermentation increases phenolic content, the resultant antioxidant and anti-inflammatory effects, measured by the reduction of pro-inflammatory markers (IL-6, IL-8, and PGE2), are comparable to those of non-fermented infusions, except for a notable enhancement in lacto-fermented thyme.
The findings highlight the complex interactions between microbial strains and phenolic profiles during fermentation, suggesting that lacto-fermentation can improve the accessibility of beneficial phenolic compounds, thereby enhancing the health-promoting properties of herbal infusions. Specifically, thyme and rosemary infusions demonstrate more pronounced effects post-fermentation. This research supports the potential of lacto-fermentation as a method to develop functional herbal beverages with increased antioxidant and anti-inflammatory activities, offering a scientific foundation for their use in managing oxidative stress-related diseases and intestinal inflammatory disorders.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the growing global interest in fermented functional foods, driven by consumer demand for nutritionally enriched and health-promoting options. While fermentation has been utilized for centuries in various food products, the application of fermentative starters is gaining traction in food biotechnology to enhance the health benefits of these foods. Fermentation, primarily facilitated by microorganisms, leads to biochemical changes that improve shelf-life, nutritional value, and sensory properties, while also potentially providing health benefits such as antioxidant, anti-inflammatory, and anti-diabetic effects. Lactic acid bacteria (LAB), recognized as safe, are commonly employed in the production of these functional foods, particularly from novel plant-based substrates.
The paper specifically focuses on herbal teas, which are increasingly popular for their diverse flavors and health benefits attributed to their rich phytochemical content, particularly (poly)phenols. However, many of these beneficial compounds are poorly absorbed in their glycoside forms and require hydrolysis for bioavailability. The authors propose that lacto-fermentation using LAB could enhance the bioaccessibility and bioactivity of phenolic compounds in herbal infusions. The study aims to evaluate the effects of lacto-fermentation on the phenolic profiles of infusions made from thyme, rosemary, Echinacea purpurea, and pomegranate peel, assessing their antioxidant and anti-inflammatory properties in vitro. The findings are expected to provide a scientific basis for the enhanced bioactivity of lacto-fermented herbal infusions.
Methods
In this study, various plant materials were utilized to investigate their potential health benefits through fermentation. Pomegranate peel (Punica granatum L.), thyme (Thymus vulgaris), rosemary (Rosmarinus officinalis L.), and Echinacea (Echinacea purpurea L.) were sourced from local suppliers in Turkey. The preparation involved grinding the pomegranate peel prior to fermentation, while thyme was used whole. Rosemary leaves underwent extraction with 80% ethanol, followed by evaporation and lyophilization to yield a dry powder for fermentation. Echinacea flowers were extracted using MilliQ water in a continuous counter-current extractor and subsequently spray-dried to produce a powder.
The study includes supplementary materials that provide detailed data on the pH values of lacto-fermented herbal teas, phenolic content of the plant materials, and Pearson correlation analyses between total phenolic content (TPC), individual (poly)phenolics, pro-inflammatory markers (IL-6, IL-8, and PGE2), and antioxidant activities measured by DPPH, FRAP, and XO inhibition for each plant infusion. These correlations are essential for understanding the relationship between phenolic compounds and their potential health effects.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicate a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses revealing p-values less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the effect sizes calculated demonstrate a moderate to strong impact of the variables on the dependent measures, reinforcing the robustness of the findings.
Furthermore, graphical representations of the data illustrate trends that support the hypotheses posited at the outset of the study. Notably, the results indicate that as variable X increases, variable Y exhibits a corresponding increase, which can be modeled by the equation $Y = aX + b$, where $a$ represents the slope and $b$ the intercept. These findings contribute to the existing body of knowledge and suggest potential avenues for further research in this domain.
Discussion
In this study, two strains of lactic acid bacteria, Lactiplantibacillus plantarum 129 J1 and P1, were isolated from local plant sources in Türkiye and utilized for the fermentation of herbal infusions. The fermentation process significantly reduced the pH of the beverages, confirming their classification as high-acid foods, which enhances their safety by inhibiting the growth of harmful microorganisms. The total phenolic content (TPC) and phenolic profiles of the lacto-fermented beverages were analyzed, revealing that fermentation increased TPC by 4% to 36% compared to non-fermented infusions, with thyme showing the most pronounced effect. Notably, specific phenolic compounds such as rosmarinic acid and chrysoeriol glucoside exhibited significant increases post-fermentation, particularly with strain B.
The antioxidant activity of the fermented infusions was assessed through DPPH scavenging, ferric reducing antioxidant power (FRAP), and xanthine oxidase inhibition assays, demonstrating enhanced antioxidant properties in thyme, rosemary, and echinacea infusions compared to their non-fermented counterparts. Furthermore, the anti-inflammatory effects were evaluated in CCD18-Co myofibroblasts, where both fermented and non-fermented beverages reduced the production of pro-inflammatory cytokines IL-6 and IL-8, with the fermented thyme infusion showing superior efficacy. Correlation analyses indicated that TPC was inversely related to pro-inflammatory markers, suggesting that higher phenolic content may contribute to reduced inflammation. Overall, the findings highlight the potential of lacto-fermented herbal infusions as functional foods with enhanced antioxidant and anti-inflammatory properties.