DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1736226
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41695136
تاريخ النشر: 2026-01-29
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروبيوتيك والأطعمة المخمرة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تطوير مشروب مخمر قائم على الكينوا باستخدام سلالات بكتيريا حمض اللبنيك المحلية (LAB)، وتحديداً Lactiplantibacillus plantarum LpAv وLimosilactobacillus fermentum Lf2، التي تم اختيارها لخصائصها التكنولوجية والوظيفية. شملت الدراسة فحص ست سلالات من LAB لنموها في مستخلص الكينوا وتقييم معايير التخمير، والخصائص الريولوجية والبيوكيميائية، وإطلاق الببتيدات، والخصائص الحسية. أظهرت النتائج أن كلا السلالتين قادرتان على تحميض مستخلص الكينوا إلى pH أقل من 4.5 في غضون 8 ساعات، مما يضمن السلامة الميكروبيولوجية. ومن الجدير بالذكر أن إنتاج EPS بواسطة Lf2 عزز لزوجة وملمس المشروب، بينما حسنت التخمير المختلط من إنتاج حمض اللبنيك وملفات الببتيد، مما يدل على نشاط بروتوليتيكي تآزري. حافظت LAB على حيويتها (>8 log CFU/mL) لمدة 28 يومًا عند 4 °م، وكشفت الاختبارات الحسية عن قبول معتدل، تم تحسينه بواسطة النكهات الصناعية.
في تجربة حيوانية، أظهر مشروب الكينوا المخمر خصائص مناعية ومضادة للأكسدة، كما يتضح من زيادة مستويات IL-10 وIFN-γ المعوية، بالإضافة إلى زيادة أنشطة الكاتالاز وسوبر أكسيد ديسموتاز الكبدية، دون انتقال بكتيري. تؤكد النتائج على جدوى إنتاج مشروب كينوا مخمر مستقر وذو نشاط وظيفي باستخدام LAB محلية المصدر، مع إظهار L. plantarum LpAv وL. fermentum Lf2 وعدًا كثقافات بدء للأطعمة البروبيوتيك النباتية. على الرغم من أن القدرة الوظيفية التي لوحظت في نموذج الحيوان كانت متواضعة، إلا أن المشروب يساهم في مفهوم “الميكروبات الغذائية الحية”، مما يستدعي مزيدًا من البحث في الإمكانات البروبيوتيك لهذه السلالات.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الاعتراف المتزايد بالعلاقة بين النظام الغذائي والصحة وميكروبيوم الأمعاء، مما أدى إلى زيادة الطلب على الأطعمة الوظيفية المبتكرة. تستجيب صناعة المواد الغذائية من خلال التركيز على المنتجات التي تقدم فوائد صحية تتجاوز التغذية الأساسية، وخاصة تلك المخمرة بواسطة بكتيريا حمض اللبنيك (LAB). تعتبر LAB، المعترف بها على أنها آمنة بشكل عام (GRAS) من قبل إدارة الغذاء والدواء، فعالة في تعزيز الجودة الغذائية والخصائص الحسية للطعام. بينما كانت المنتجات الألبانية التقليدية حاملة شائعة للبكتيريا المفيدة، هناك اهتمام متزايد بالبدائل النباتية التي تلبي تفضيلات المستهلكين للأطعمة النباتية، والنباتية، والخالية من مسببات الحساسية.
تُعتبر الكينوا، وهي حبوب زائفة ذات ملف بروتين عالي الجودة وغنية بالعناصر الغذائية الأساسية، مادة واعدة لتخمير LAB. لا تعزز هذه العملية فقط الخصائص الصحية للكينوا، بل تقلل أيضًا من المركبات المضادة للتغذية. ومع ذلك، توجد تحديات في تطوير المنتجات المخمرة النباتية بسبب ضعف تشكيل الهلام للبروتينات النباتية مقارنة بالبروتينات الألبانية. تهدف الدراسة إلى معالجة هذه التحديات من خلال تطوير نموذج أولي لمشروب مخمر نباتي باستخدام الكينوا وسلالات LAB المختارة ذات الإمكانات البروبيوتيك، مع التأكيد على أهمية التحميض السريع لسلامة الغذاء والآثار الإيجابية للأطعمة المخمرة على ميكروبيوم الأمعاء والصحة العامة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، وتحليلات إحصائية، وتمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح النتائج. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الدراسات السابقة لتسليط الضوء على الفروق أو التأكيدات المهمة.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن مقاييس محددة، مثل المتوسطات، والانحرافات المعيارية، أو قيم p، لدعم ادعاءاتهم. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي اتجاهات أو أنماط ملحوظة في البيانات، مما يوفر رؤى حول تداعيات النتائج. بشكل عام، تعتبر النتائج أساسًا للنقاشات والاستنتاجات اللاحقة التي تم التوصل إليها في الورقة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم ست سلالات من بكتيريا حمض اللبنيك (LAB) لنموها الديناميكي، واستقرار التجفيف بالتجميد، وقدرات التخمير في مشروب قائم على الكينوا. شملت السلالات *Lactiplantibacillus plantarum* LpAv وLpS13، *Lacticaseibacillus paracasei* LcAv وLpaM1، *Lacticaseibacillus rhamnosus* LrM1، و*Limosilactobacillus fermentum* Lf2. تم تقييم الديناميكية النمو في كل من مرق MRS ومرق MRS نباتي (MRSv)، مما كشف أن معظم السلالات أظهرت معدلات نمو قصوى ($\mu_{max}$) أقل بكثير في MRSv مقارنةً بـ MRS، مع عدم ظهور تغيير كبير في *L. plantarum* LpAv. أظهر عملية التجفيف بالتجميد معدلات بقاء عالية لمعظم السلالات، حيث كانت *L. plantarum* LpAv الأكثر مقاومة أثناء التخزين عند 4 °م و22 °م.
تميزت تخمير مستخلص الكينوا (QE) باستخدام سلالات LAB المختارة بانخفاضات كبيرة في pH، خاصة مع *L. plantarum* LpAv و*L. fermentum* Lf2، التي حققت قيم pH أقل من 4.5 في غضون 6 ساعات. لم يؤثر إضافة السكروز لتحفيز تخليق الإكسيبوليسكاريد (EPS) بشكل كبير على أعداد LAB ولكنها أثرت على ديناميات pH. أشار التحليل الريولوجي إلى أن QE المخمر أظهر سلوكًا شبه بلاستيكي، مع مساهمة *L. fermentum* Lf2 في لزوجة أعلى مقارنة بالسلالات الأخرى. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على إمكانيات هذه السلالات من LAB لتطوير مشروبات مخمرة وظيفية نباتية، مع تداعيات على كل من التطبيقات التكنولوجية والصحية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1736226
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41695136
Publication Date: 2026-01-29
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Probiotics and Fermented Foods
Overview
The research investigates the development of a fermented quinoa-based beverage utilizing autochthonous lactic acid bacteria (LAB) strains, specifically Lactiplantibacillus plantarum LpAv and Limosilactobacillus fermentum Lf2, which were selected for their technological and functional potential. The study involved screening six LAB strains for growth in quinoa extract and evaluating fermentation parameters, rheological and biochemical profiles, peptide release, and sensory attributes. The results indicated that both strains effectively acidified the quinoa extract to a pH below 4.5 within 8 hours, ensuring microbiological safety. Notably, the EPS production by Lf2 enhanced the beverage’s viscosity and texture, while mixed fermentation improved lactic acid yield and peptidic profiles, demonstrating synergistic proteolytic activity. The LAB maintained viability (>8 log CFU/mL) for 28 days at 4 °C, and sensory testing revealed moderate acceptability, which was enhanced by artificial flavoring.
In an animal trial, the fermented quinoa beverage exhibited immunomodulatory and antioxidant properties, as evidenced by increased intestinal IL-10 and IFN-γ levels, along with elevated hepatic catalase and superoxide dismutase activities, without bacterial translocation. The findings underscore the feasibility of producing a stable and functionally active fermented quinoa beverage using locally sourced LAB, with L. plantarum LpAv and L. fermentum Lf2 showing promise as starter cultures for plant-based probiotic foods. Although the functional capacity observed in the animal model was modest, the beverage contributes to the concept of “Live Dietary Microbes,” warranting further research into the probiotic potential of these strains.
Introduction
The introduction highlights the increasing recognition of the relationship between diet, health, and the gut microbiome, which has spurred demand for innovative functional foods. The food industry is responding by focusing on products that offer health benefits beyond basic nutrition, particularly those fermented by lactic acid bacteria (LAB). LAB, recognized as Generally Regarded as Safe (GRAS) by the FDA, are effective in enhancing the nutritional quality and sensory attributes of food. While traditional dairy products have been common carriers for beneficial bacteria, there is a growing interest in plant-based alternatives that cater to consumer preferences for vegetarian, vegan, and allergen-free options.
Quinoa, a pseudocereal with a high-quality protein profile and rich in essential nutrients, is identified as a promising substrate for LAB fermentation. This process not only enhances quinoa’s health-promoting properties but also reduces anti-nutritional compounds. However, challenges exist in developing plant-based fermented products due to the weaker gel formation of plant proteins compared to dairy proteins. The study aims to address these challenges by developing a prototype plant-based fermented beverage using quinoa and selected LAB strains with probiotic potential, emphasizing the importance of rapid acidification for food safety and the positive effects of fermented foods on gut microbiota and overall health.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and visual representations such as graphs or tables to illustrate the outcomes. The results are often compared against hypotheses or previous studies to highlight significant differences or confirmations.
In this section, the authors may report specific metrics, such as means, standard deviations, or p-values, to substantiate their claims. Additionally, any observed trends or patterns in the data are discussed, providing insights into the implications of the findings. Overall, the results serve as a foundation for the subsequent discussion and conclusions drawn in the paper.
Discussion
In this study, six strains of lactic acid bacteria (LAB) were evaluated for their growth kinetics, freeze-drying stability, and fermentation capabilities in a quinoa-based beverage. The strains included *Lactiplantibacillus plantarum* LpAv and LpS13, *Lacticaseibacillus paracasei* LcAv and LpaM1, *Lacticaseibacillus rhamnosus* LrM1, and *Limosilactobacillus fermentum* Lf2. Growth kinetics were assessed in both MRS and a plant-based MRS (MRSv) broth, revealing that most strains exhibited significantly lower maximum growth rates ($\mu_{max}$) in MRSv compared to MRS, with *L. plantarum* LpAv showing no significant change. The freeze-drying process demonstrated high survival rates for most strains, with *L. plantarum* LpAv being the most resilient during storage at both 4 °C and 22 °C.
The fermentation of quinoa extract (QE) with selected LAB strains was characterized by significant pH reductions, particularly with *L. plantarum* LpAv and *L. fermentum* Lf2, which achieved pH values below 4.5 within 6 hours. The addition of sucrose to induce exopolysaccharide (EPS) synthesis did not significantly affect LAB counts but influenced pH dynamics. Rheological analysis indicated that the fermented QE exhibited pseudo-plastic behavior, with *L. fermentum* Lf2 contributing to higher viscosity compared to other strains. Overall, the findings highlight the potential of these LAB strains for developing functional, plant-based fermented beverages, with implications for both technological and health-related applications.