DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2025.1740355
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41710591
تاريخ النشر: 2026-02-03
المؤلف: Andréa Pissatto Peres وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروبيوتيك والأطعمة المخمرة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تحسين تخمير كفير الحليب من خلال دمج قشر الموز الأخضر (Musa paradisiaca) لتعزيز خصائصه الغذائية والوظيفية. باستخدام منهجية سطح الاستجابة، أسست الدراسة ظروف التخمير المثلى عند 20% من قشر الموز الأخضر و10% من حبوب الكفير. أظهر الكفير الناتج زيادة في محتوى البروتين وانخفاض في مستويات الكربوهيدرات مقارنة بمشروب التحكم، مع الحفاظ على عدد بكتيريا حمض اللبنيك (LAB) التي وصلت إلى حوالي \(10^4 \, \text{CFU/ml}\) بعد 21 يومًا من التخزين في الثلاجة، مما يدل على استقرار ميكروبيوتا الكفير.
أظهرت التركيبة المحسّنة تحسينات كبيرة في محتوى الرطوبة والبروتين، والتي تعزى إلى الألياف القابلة للذوبان والبروتوليسيس الميكروبي، بينما ظلت محتويات الدهون والرماد مستقرة. انخفض تركيز الكربوهيدرات، مما أدى إلى انخفاض القيمة الحرارية وزيادة الاستقرار النصي، كما يتضح من درجة الصلابة الأعلى. أظهرت التقييمات الحسية مؤشر قبول إجمالي قدره 81.29%، مما يشير إلى أن الكفير المعزز لا يقدم فقط ملفًا غذائيًا مفيدًا ولكن أيضًا يلبي تفضيلات المستهلكين. تؤكد هذه النتائج على إمكانية استخدام قشر الموز كمكون مستدام لتحسين جودة المنتجات الألبانية المخمرة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث كفير الحليب، وهو مشروب ألباني مخمر يتم إنتاجه بواسطة مجتمع ميكروبي متنوع موجود في حبوب الكفير، يتكون أساسًا من بكتيريا حمض اللبنيك (LAB) وبكتيريا حمض الأسيتيك (AAB) والخمائر. هذه التآزر الميكروبي ضروري لتطوير الخصائص الحسية الفريدة والفوائد الوظيفية للكفير. تتكون حبوب الكفير من البروتينات والدهون والبوليمر الخارجي الكفيران، الذي يساهم في قوام المنتج ولزوجته. يعمل الحليب كركيزة غنية بالمغذيات للتخمير، حيث يحتوي على بروتينات عالية الجودة، وفيتامينات أساسية، ومعادن، مما يجعل الكفير لاعبًا مهمًا في سوق الأغذية الوظيفية العالمي، خاصة في المشروبات البروبيوتيك.
تسلط الورقة الضوء على إمكانية دمج قشر الموز (Musa paradisiaca) في الكفير، حيث أن هذا المنتج الثانوي غني بالألياف الغذائية والمعادن والمركبات النشطة بيولوجيًا ذات الخصائص المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات. تشير الدراسات السابقة إلى أن قشور الفواكه يمكن أن تعزز نمو واستقرار LAB، مما يحافظ على الأعداد القابلة للحياة أثناء التخزين. يُقترح أن التخمير المشترك للحليب مع المنتجات الثانوية النباتية يمكن أن يحسن الملف الغذائي والبيولوجي للأطعمة المخمرة. يتماشى هذا النهج مع إنتاج الغذاء المستدام ومبادئ الاقتصاد الدائري من خلال تقليل الفاقد وتعزيز كفاءة الموارد. تهدف الدراسة إلى تحسين دمج قشر الموز الأخضر في كفير الحليب باستخدام منهجية سطح الاستجابة (CCRD) وتقييم الخصائص الفيزيائية والكيميائية، والجدوى الميكروبيولوجية، وقبول الحسية للتركيبة الناتجة.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون الطرق المستخدمة لجمع وتحضير المواد الخام، تحديدًا حليب UHT وقشر الموز الأخضر (GPP)، لتطوير مشروب قائم على الكفير. تم تعقيم قشر الموز الأخضر، وطهيه، وتجميده، وتم تحليل تركيبه القريب، مما كشف عن الرطوبة (85.0 ± 0.15%)، الرماد (1.48 ± 0.17%)، البروتين (6.22 ± 0.12%)، الدهون (0.34 ± 0.05%)، الكربوهيدرات (6.96%)، الألياف غير القابلة للذوبان (2.7%)، والألياف القابلة للذوبان (0.55%). بعد تحسين المعالجة الأولية، تم إعادة تقييم المشروب من حيث الرقم الهيدروجيني، الحموضة، المركبات الفينولية الكلية (TPC)، والنشاط المضاد للأكسدة باستخدام اختبارات FRAP وABTS للتحقق من النماذج الرياضية المستمدة من منهجية سطح الاستجابة.
أشارت نتائج التحقق إلى أن توقعات الرقم الهيدروجيني كانت دقيقة للغاية، مع خطأ ضئيل، بينما أظهرت توقعات الحموضة هامش خطأ أعلى، يُعزى إلى التباين الفطري لعمليات التخمير. تم تقدير محتوى TPC بشكل مفرط من قبل النموذج، مما يشير إلى أن التمثيل متعدد الحدود كان غير كافٍ لديناميات التخمير الميكروبي المعقدة. من الجدير بالذكر أن الإمكانات المضادة للأكسدة المقاسة بواسطة FRAP كانت مقدرة بأقل من قيمتها، مما يدل على وجود تآزر أكبر بين المركبات النشطة بيولوجيًا من الكفير والفينولات من GPP مما تم التنبؤ به. على العكس، كانت نتائج اختبار DPPH أقل من المتوقع، على الأرجح بسبب التحويل الانتقائي للمركبات المضادة للأكسدة أثناء التخمير. يبرز هذا ضرورة استخدام اختبارات متعددة لتقييم التغيرات المضادة للأكسدة في المشروبات الوظيفية بشكل شامل، حيث يمكن أن تؤثر عملية التخمير بشكل كبير على الملف النشط بيولوجيًا للمكونات.
نتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر النتائج أن المنهجية المنفذة تعالج بفعالية الأسئلة البحثية المطروحة، مما يؤدي إلى تحسينات في النتائج المقاسة.
تتناول المناقشة الإضافية تداعيات هذه النتائج، موضحةً سياقها ضمن الأدبيات الموجودة. تدعم النتائج الفرضية القائلة بأن التدخل له تأثير إيجابي، مما يعزز الدراسات السابقة بينما يقدم أيضًا رؤى جديدة حول الآليات المعنية. يتم الاعتراف بحدود الدراسة، ويتم اقتراح اقتراحات للبحث المستقبلي للبناء على هذه النتائج واستكشاف مجالات ذات صلة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تحسين مشروب قائم على الكفير يتضمن قشر الموز الأخضر وحبوب الكفير باستخدام تصميم مركزي قابل للدوران (CCRD). تم تحسين عملية التخمير لتحقيق pH أقل من 4.5 ومحتوى حمض اللبنيك بين 0.6 و2.0 جرام لكل 100 جرام من المشروب، مع الحصول على أفضل النتائج عند 20% من قشر الموز الأخضر و10% من حبوب الكفير. أشارت النتائج إلى أنه بينما أدى زيادة تركيز حبوب الكفير إلى خفض pH بسبب زيادة إنتاج حمض اللبنيك، لم يؤثر إضافة قشر الموز بشكل كبير على الحموضة وقد تعمل على تخفيف الحموضة بسبب مكوناتها القلوية. علاوة على ذلك، كشفت الدراسة أن التركيزات الأعلى من حبوب الكفير أثرت سلبًا على المركبات الفينولية الكلية (TPC) والنشاط المضاد للأكسدة، مما يشير إلى أن استهلاك الميكروبات لهذه المركبات أثناء التخمير قد يقلل من مستوياتها.
أظهرت التقييمات الفيزيائية والكيميائية أن المشروب القائم على الكفير المحسن أظهر قدرة مقبولة على الانفصال والاحتفاظ بالماء، مما يدل على هيكل هلامي مستقر. أظهر التحليل الحسي مؤشر قبول مرتفع قدره 81.29%، مما يشير إلى تفضيل المستهلكين للتركيبة المحسنة. أظهرت التقييمات الغذائية زيادة في محتوى البروتين في المشروب المحسن، بينما انخفضت مستويات الكربوهيدرات، على الأرجح بسبب النشاط الميكروبي أثناء التخمير. بشكل عام، وُجد أن دمج قشر الموز الأخضر يعزز الملف الغذائي لمشروب الكفير، مما يعزز إمكانيته كمنتج غذائي وظيفي.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2025.1740355
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41710591
Publication Date: 2026-02-03
Author(s): Andréa Pissatto Peres et al.
Primary Topic: Probiotics and Fermented Foods
Overview
The research investigates the optimization of milk kefir fermentation by incorporating green plantain peel (Musa paradisiaca) to enhance its nutritional and functional qualities. Utilizing response surface methodology, the study established optimal fermentation conditions at 20% green plantain peel and 10% kefir grains. The resulting kefir exhibited increased protein content and reduced carbohydrate levels compared to a control beverage, while maintaining lactic acid bacteria (LAB) counts that reached approximately \(10^4 \, \text{CFU/ml}\) after 21 days of refrigerated storage, indicating the stability of the kefir microbiota.
The optimized formulation demonstrated significant improvements in moisture and protein content, attributed to soluble fibers and microbial proteolysis, while lipid and ash contents remained stable. The carbohydrate concentration decreased, resulting in a lower caloric value and enhanced textural stability, as evidenced by a higher firmness score. Sensory evaluation yielded an overall acceptability index of 81.29%, suggesting that the enriched kefir not only offers a nutritionally advantageous profile but also meets consumer preferences. These findings underscore the potential of using plantain peel as a sustainable ingredient to improve the quality of fermented dairy products.
Introduction
The introduction of the research paper discusses milk kefir, a fermented dairy beverage produced by a diverse microbial community found in kefir grains, primarily consisting of lactic acid bacteria (LAB), acetic acid bacteria (AAB), and yeasts. This microbial synergy is crucial for developing kefir’s unique sensory characteristics and functional benefits. Kefir grains are composed of proteins, lipids, and the exopolysaccharide kefiran, which contributes to the product’s texture and viscosity. Milk serves as a nutrient-rich substrate for fermentation, containing high-quality proteins, essential vitamins, and minerals, making kefir a significant player in the global functional food market, particularly in probiotic beverages.
The paper highlights the potential of incorporating plantain peel (Musa paradisiaca) into kefir, as this by-product is rich in dietary fiber, minerals, and bioactive compounds with antioxidant and antimicrobial properties. Previous studies indicate that fruit peels can enhance the growth and stability of LAB, maintaining viable counts during storage. The co-fermentation of milk with plant-based by-products is suggested to improve the nutritional and biological profile of fermented foods. This approach aligns with sustainable food production and the principles of the circular economy by reducing waste and promoting resource efficiency. The study aims to optimize the incorporation of green plantain peel into milk kefir using response surface methodology (CCRD) and to evaluate the physicochemical properties, microbiological viability, and sensory acceptance of the resulting formulation.
Methods
In this section, the authors detail the methods used for the collection and preparation of raw materials, specifically UHT milk and green plantain peel (GPP), for the development of a kefir-based beverage. The GPP was sanitized, cooked, and frozen, with its proximal composition analyzed, revealing moisture (85.0 ± 0.15%), ash (1.48 ± 0.17%), protein (6.22 ± 0.12%), lipids (0.34 ± 0.05%), carbohydrates (6.96%), insoluble fiber (2.7%), and soluble fiber (0.55%). Following the initial treatment optimization, the beverage was re-evaluated for pH, acidity, total phenolic compounds (TPC), and antioxidant activity using the FRAP and ABTS assays to validate the mathematical models derived from response surface methodology.
The validation results indicated that the pH predictions were highly accurate, with minimal error, while acidity predictions showed a higher error margin, attributed to the inherent variability of fermentation processes. The TPC content was overestimated by the model, suggesting that the polynomial representation was insufficient for the complex kinetics of microbial fermentation. Notably, the antioxidant potential measured by FRAP was underestimated, indicating a greater synergy between bioactive compounds from kefir and phenolics from GPP than predicted. Conversely, the DPPH assay results were lower than expected, likely due to the selective transformation of antioxidant compounds during fermentation. This highlights the necessity of employing multiple assays to comprehensively assess antioxidant changes in functional beverages, as the fermentation process can significantly alter the bioactive profile of the ingredients.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effects are statistically significant. Additionally, the results demonstrate that the implemented methodology effectively addresses the research questions posed, leading to improvements in the measured outcomes.
Further discussion elaborates on the implications of these findings, contextualizing them within the existing literature. The results support the hypothesis that the intervention has a positive impact, reinforcing previous studies while also providing new insights into the mechanisms at play. Limitations of the study are acknowledged, and suggestions for future research are proposed to build upon these findings and explore related avenues.
Discussion
In this study, the optimization of a kefir-based beverage incorporating green plantain peel and kefir grains was conducted using a Central Composite Rotatable Design (CCRD). The fermentation process was optimized to achieve a pH below 4.5 and lactic acid content between 0.6 and 2.0 g per 100 g of the beverage, with the best results obtained at 20% green plantain peel and 10% kefir grains. The findings indicated that while increasing kefir grain concentration lowered pH due to enhanced lactic acid production, the addition of plantain peel did not significantly affect acidity and may buffer acidification due to its alkaline components. Furthermore, the study revealed that higher concentrations of kefir grains negatively impacted total phenolic compounds (TPC) and antioxidant activity, suggesting that microbial consumption of these compounds during fermentation could diminish their levels.
Physicochemical evaluations showed that the optimized kefir-based beverage exhibited acceptable syneresis and water retention capacity, indicating a stable gel structure. The sensory analysis demonstrated a high acceptability index of 81.29%, suggesting consumer preference for the optimized formulation. Nutritional assessments indicated an increase in protein content in the optimized beverage, while carbohydrate levels decreased, likely due to microbial activity during fermentation. Overall, the incorporation of green plantain peel was found to enhance the nutritional profile of the kefir beverage, promoting its potential as a functional food product.