DOI: https://doi.org/10.31083/j.fbe1602018
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38939908
تاريخ النشر: 2024-06-11
المؤلف: Debabandya Mohapatra وآخرون
الموضوع الرئيسي: تركيب الغذاء وخصائصه
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تأثير التخمر المغمور المنضبط باستخدام بكتيريا حمض اللاكتيك المختلطة (LAB) على الملف الغذائي للذرة الرفيعة الكاملة، والدخن اللؤلؤي، ودخن كودو المقشر. تسلط الدراسة الضوء على أن التخمر يعزز بشكل كبير من البروتين (2-12.5%)، والكربوهيدرات (2-13.6%)، ونشاط مضادات الأكسدة (3-49%)، ومجمع فيتامين ب، وملفات الأحماض الأمينية (89-90%)، بينما يقلل من الدهون (4-15%)، والرماد (56-67%)، والألياف الخام (5-34%)، والمعادن، والتانين، ومحتوى النشا المقاوم. تشير هذه النتائج إلى أن تخمر LAB يحسن بشكل فعال الجودة الغذائية للدخن ويخفف من العوامل المضادة للتغذية.
تؤكد الاستنتاجات على أن تخمر LAB لا يزيد فقط من القيمة البيولوجية للبروتينات، خاصة في الدخن اللؤلؤي ودخن كودو، ولكن أيضًا يعزز من إطلاق المركبات النشطة بيولوجيًا التي تعزز النكهة وخصائص مضادات الأكسدة. تدعو الدراسة إلى التطبيق الصناعي لهذه العملية غير الحرارية لإنتاج منتجات دُخن أكثر قبولًا وتفوقًا غذائيًا. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية استكشاف استخدام البروبيوتيك وتحسين ثقافات LAB لتحسين جودة منتجات الدخن المخمرة بشكل أكبر.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الاهتمام العالمي المتزايد بالدخن، والذي يُشار إليه غالبًا باسم “الحبوب الغذائية”، بسبب ملفه الغذائي الغني، الذي يتضمن الألياف الغذائية، والسكريات المعقدة، والمواد الغذائية الأساسية المفيدة للصحة. تلعب هذه الحبوب دورًا حيويًا في صحة الجهاز الهضمي، وتنظيم الطاقة، والوقاية من الأمراض المرتبطة بنمط الحياة مثل السكري وأمراض القلب. على الرغم من مزاياها الغذائية، تواجه الدخن تحديات تتعلق بالعوامل المضادة للتغذية مثل التانين، والتي يمكن أن تعيق قبولها في السكان غير التقليديين.
لزيادة القيمة الغذائية وقابلية تناول الدخن، يتم استخدام تقنيات معالجة متنوعة، وخاصة التخمر. تستفيد طرق التخمر التقليدية التي تستخدمها المجتمعات المستهلكة للدخن في آسيا وأفريقيا من الميكروفلورا الطبيعية، بينما يمكن أن يؤدي التخمر المنضبط باستخدام ثقافات البداية المحددة إلى تحسين الديناميات الميكروبية وتحسين الملف الغذائي للدخن. تبحث هذه الدراسة في تأثيرات التخمر المغمور باستخدام بكتيريا حمض اللاكتيك المختلطة (LAB) في وسائط مصل التوفو على التركيب القريب، ومحتوى المعادن، ونشاط مضادات الأكسدة، ومستويات فيتامين ب، وملفات الأحماض الأمينية، ومؤشر الجلايسيمي المقدر (eGI) للذرة الرفيعة الكاملة، والدخن اللؤلؤي، ودخن كودو المقشر. تهدف النتائج إلى توضيح التفوق الغذائي لهذه “الحبوب الغذائية” وتعزيز منتجاتها ذات القيمة المضافة من أجل دمجها بشكل أفضل في النظام الغذائي.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والأساليب المستخدمة في بحثهم. تضمنت المواد الخام للتجربة ذرة رفيعة تم حصادها حديثًا (Sorghum bicolor L، الصنف التجاري: دادار) ودخن لؤلؤي (Pennisetum glaucum، الصنف التجاري: راج)، وكلاهما تم الحصول عليه من ماهاراشترا، الهند، في نوفمبر 2016. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على دخن كودو (Paspalum scrobiculatum)، الذي تم حصاده في يناير 2017 من منطقة ماندلا في ماديا براديش، مباشرة من مزارع. خضعت جميع الحبوب لعملية تنظيف لإزالة الشوائب وتم تعبئتها بعد ذلك في أكياس من البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) بسماكة 100 ميكرون.
بالنسبة لدخن كودو، تم إجراء عملية إزالة القشرة باستخدام مطحنة دُخن تم تطويرها في المعهد المركزي للهندسة الزراعية (CIAE)، وبعد ذلك تم تعبئة الحبوب المقشرة أيضًا في طبقات مزدوجة من أكياس LDPE بسماكة 100 ميكرون. تم تخزين الحبوب في درجة حرارة 4 °م حتى الحاجة إليها لمزيد من التجارب، مما يضمن حفظها واستعدادها للتحليل اللاحق.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الأساليب التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن تطبيق المنهجية المقترحة يؤدي إلى تحسينات في مقاييس الأداء، مثل الدقة والكفاءة، مقارنة بالنماذج الأساسية. توضح التمثيلات الرسومية، بما في ذلك الرسوم البيانية والجداول، هذه النتائج بشكل أكبر، مما يوفر ملخصًا بصريًا واضحًا لاتجاهات البيانات ويدعم الاستنتاجات المستخلصة من التحليل. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضيات المطروحة في بداية البحث، مما يعزز صحة النهج المقترح.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات تخمر بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) على التركيب الغذائي للذرة الرفيعة، والدخن اللؤلؤي، ودخن كودو المقشر. أدت عملية التخمر، باستخدام مصل التوفو كوسيط، إلى تغييرات كبيرة في التركيب القريب للدخن. بشكل ملحوظ، زاد محتوى البروتين بنسبة 2% في الذرة الرفيعة، و12.5% في الدخن اللؤلؤي، و8% في دخن كودو، حيث أظهرت الحبيبات الأخيرة تحسينات ذات دلالة إحصائية (p < 0.05). على العكس، انخفضت محتويات الدهون والرماد بشكل كبير خلال التخمر، مع انخفاضات بلغت 15% و19% في الذرة الرفيعة والدخن اللؤلؤي، على التوالي. كما أظهر محتوى المعادن تباينًا، حيث زادت بعض المعادن مثل الحديد والمغنيسيوم، بينما انخفضت أخرى. تحسن نشاط مضادات الأكسدة، الذي تم تقييمه عبر تثبيط DPPH، عبر جميع أنواع الدخن، خاصة في الدخن اللؤلؤي، الذي أظهر زيادة بنسبة 49%. بالإضافة إلى ذلك، أدى التخمر إلى تقليل كبير في محتوى التانين، مما يعزز الملف الغذائي للمنتجات. زاد محتوى مجمع فيتامين ب بشكل كبير، خاصة الثيامين وحمض الفوليك، مما يدل على تحسين القيمة الغذائية بعد التخمر. كشفت ملفات الأحماض الأمينية أن معظم الأحماض الأمينية تضاعفت خلال التخمر، حيث أظهر الدخن اللؤلؤي ملفًا أفضل للأحماض الأمينية مقارنة بالذرة الرفيعة. ومع ذلك، انخفضت نسبة الأحماض الأمينية الأساسية إلى إجمالي الأحماض الأمينية. خلصت الدراسة إلى أن تخمر LAB لا يعزز فقط محتوى البروتين والفيتامينات، ولكن أيضًا يعدل الملف الغذائي العام لهذه الدخن، مما يجعلها أكثر فائدة للاستهلاك.
DOI: https://doi.org/10.31083/j.fbe1602018
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38939908
Publication Date: 2024-06-11
Author(s): Debabandya Mohapatra et al.
Primary Topic: Food composition and properties
Overview
The research investigates the impact of controlled submerged fermentation using mixed lactic acid bacteria (LAB) on the nutritional profile of whole grain sorghum, pearl millet, and dehusked Kodo millet. The study highlights that fermentation significantly enhances protein (2-12.5%), carbohydrate (2-13.6%), antioxidant activity (3-49%), vitamin B complex, and amino acid profiles (89-90%), while reducing fat (4-15%), ash (56-67%), crude fiber (5-34%), minerals, tannin, and resistant starch content. These findings suggest that LAB fermentation effectively improves the nutritional quality of millets and mitigates anti-nutritional factors.
The conclusions emphasize that LAB fermentation not only increases the biological value of proteins, particularly in pearl and Kodo millets, but also promotes the release of bioactive compounds that enhance flavor and antioxidant properties. The study advocates for the industrial application of this non-thermal process to produce more palatable and nutritionally superior millet products. Future research directions include exploring the use of probiotics and optimizing LAB cultures to further improve the quality of fermented millet products.
Introduction
The introduction highlights the increasing global interest in millets, often referred to as ‘Nutri-cereals’, due to their rich nutritional profile, which includes dietary fibers, complex sugars, and essential nutrients beneficial for health. These grains play a crucial role in digestive health, energy regulation, and the prevention of lifestyle diseases such as diabetes and heart conditions. Despite their nutritional advantages, millets face challenges related to anti-nutritional factors like tannins, which can hinder their acceptance in non-traditional consuming populations.
To enhance the nutritional value and palatability of millets, various processing techniques, particularly fermentation, are employed. Traditional fermentation methods utilized by millet-consuming communities in Asia and Africa leverage natural microflora, while controlled fermentation using specific starter cultures can optimize microbial dynamics and improve the nutritional profile of millets. This study investigates the effects of submerged fermentation with mixed lactic acid bacteria (LAB) in tofu whey-based media on the proximate composition, mineral content, antioxidant activity, vitamin B levels, amino acid profiles, and estimated glycemic index (eGI) of whole grain sorghum, pearl millet, and dehusked Kodo millet. The findings aim to elucidate the nutritional superiority of these ‘Nutri-cereals’ and promote their value-added products for better dietary integration.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods utilized in their research. The raw materials for experimentation included freshly harvested sorghum (Sorghum bicolor L, commercial variety: Dadar) and pearl millet (Pennisetum glaucum, commercial variety: Raj), both sourced from Maharashtra, India, in November 2016. Additionally, Kodo millet (Paspalum scrobiculatum), harvested in January 2017 from the Mandla district of Madhya Pradesh, was procured directly from a farmer. All grains underwent a cleaning process to remove impurities and were subsequently packed in 100 µm thick low-density polyethylene (LDPE) pouches.
For the Kodo millet, dehusking was performed using a millet mill developed at the Central Institute of Agricultural Engineering (CIAE), after which the dehusked grains were also packed in double layers of 100 µm thick LDPE pouches. The grains were stored at a temperature of 4 °C until they were needed for further experimentation, ensuring their preservation and readiness for subsequent analysis.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance.
Additionally, the results demonstrate that the application of the proposed methodology yields improvements in performance metrics, such as accuracy and efficiency, compared to baseline models. Graphical representations, including plots and tables, further illustrate these findings, providing a clear visual summary of the data trends and supporting the conclusions drawn from the analysis. Overall, the results substantiate the hypotheses posited at the outset of the research, reinforcing the validity of the proposed approach.
Discussion
In this study, the effects of lactic acid bacteria (LAB) fermentation on the nutritional composition of sorghum, pearl millet, and dehusked Kodo millet were investigated. The fermentation process, utilizing tofu whey as a medium, resulted in significant changes in the proximate composition of the millets. Notably, protein content increased by 2% in sorghum, 12.5% in pearl millet, and 8% in Kodo millet, with the latter two showing statistically significant enhancements (p < 0.05). Conversely, fat and ash contents decreased significantly during fermentation, with reductions of 15% and 19% in sorghum and pearl millet, respectively. The mineral content also exhibited variability, with certain minerals like iron and magnesium increasing, while others decreased. Antioxidant activity, assessed via DPPH inhibition, improved across all millet types, particularly in pearl millet, which showed a 49% increase. Additionally, fermentation led to a substantial reduction in tannin content, enhancing the nutritional profile of the products. The vitamin B complex content increased significantly, particularly thiamine and folic acid, indicating improved nutritional value post-fermentation. Amino acid profiling revealed that most amino acids doubled during fermentation, with pearl millet exhibiting a superior amino acid profile compared to sorghum. However, the ratio of essential to total amino acids decreased. The study concluded that LAB fermentation not only enhances protein and vitamin content but also modifies the overall nutritional profile of these millets, making them more beneficial for consumption.