ხილის მიკრობიოტაზე დაფუძნებული პრობიოტიკული სტარტერების შექმნა
ფერმენტირებული ფუნქციური წვენების მისაღებად
შესავალი
მომხმარებელთა ბოლოდროინდელმა ინტერესმა ჯანსაღი საკვების მიმართ გაზარდა მოთხოვნა ფუნქციური თვისებების მქონე სასურსათო პროდუქტებზე, როგორიცაა პრობიოტიკებით გამდიდრებული სურსათი. ბაზარზე ძირითადად მსგავსი ტიპის პროდუქცია რძის წარმოშობისაა, რაც შემზღუდველი ფაქტორია იმ ადამიანებისთვის, ვისაც ლაქტოზის მოუნელებლობის პრობლემა აქვს და ასევე ვინც მკაცრ ვეგანურ და ვეგეტარიანულ დიეტებზეა (Maia et al., 2023; Manoj et al., 2023).
პრობიოტიკური სასმელების გლობალური ბაზარი 2024 წელს იყო დაახლოებით 41,13 მილიარდი აშშ დოლარი და ვარაუდობენ, რომ 2029 წლისთვის მიაღწევს 65,69 მილიარდ აშშ დოლარს. პრობიოტიკებს აქვთ ჯანმრთელობისთვის სასარგებლო ეფექტი, როგორიცაა: ლაქტოზის მონელების და იმუნური სისტემის გაძლიერება, ნაწლავის ჰომეოსტაზის დაბალანსება, სხვადასხვა ტიპის სიმსივნის განვითარების რისკის შემცირება, მეტაბოლური დარღვევების თავიდან აცილება, როგორიცაა გულ-სისხლძარღვთა დაავადებები, დიაბეტი და ზოგიერთი სახის ალერგია (Meenu et al., 2024).
პრობიოტიკები ცოცხალი ბაქტერიებია, რომლებიც დადებით გავლენას ახდენს ადამიანის ორგანიზმზე. ხილზე დაფუძნებული სასმელები შესანიშნავი საშუალებაა ორგანიზმში პრობიოტიკების მიწოდებისთვის, რადგან ასეთი ტიპის სასმელები შეიცავს უამრავ საკვებ ნივთიერებას, რომელიც ხელს უწყობს სასარგებლო მიკრობების ზრდას და ამავე დროს არის სასიამოვნო დასალევი (Manoj et al., 2023; Wagner et al., 2021).
მთელ მსოფლიოში არის ტენდენცია ფერმენტირებული სასმელების მიღებაზე, რომელიც დამზადებულია ხილისგან და ბოსტნეულისგან. მიჩნეულია, რომ მცენარეული სუბსტრატებით დამზადებული წვენები პრობიოტიკური ბაქტერიების კარგი მატარებელია. ასეთ სასმელებს აქვთ მაღალი კვებითი სარგებელი, რაც ხელს უწყობს არა-რძის ფერმენტირებული წვენების მოთხოვნის ზრდას ბაზარზე (Garcia et al., 2020).
ფერმენტაცია ზოგადად განიხილება, როგორც რთული ბიომოლეკულების მარტივ მოლეკულებად გარდაქმნა. ძირითადი ცვლილებები ხდება მიკრობული უჯრედების რაოდენობის მატებით, ორგანული მჟავას კონცენტრაციის ზრდით და ხსნადი შაქრის შემდგომი შემცირებით. ფერმენტაცია ხელს უწყობს წვენის ორგანოლეპტიკური თვისებების გაუმჯობესებას, ვიტამინებისა და მინერალების ბიოშეღწევადობის გაზრდას ფერმენტირებულ წვენებში, ასევე ახანგრძლივებს შენახვის ვადებს, ვინაიდან ამ პროცესს შეუძლია შეაფერხოს დამაბინძურებული მიკროფლორის ზრდა რძემჟავას დონის მატებით და წვენებში pH-ის შემცირებით (Ahmed et al., 2019; Maia et al., 2023). ნაჩვენებია, რომ ეს პროცესი ამდიდრებს წვენების ფენოლურ პროფილს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ახალი ტიპის ფუნქციური სურსათი ჯანმრთელობაზე გაუმჯობესებული სარგებელით (Manoj et al., 2023; Saud et al., 2024). ამის განსახორციელებლად ხილი არის იდეალური სუბსტრატი პრობიოტიკური მიკრობების ზრდისთვის, შესაბამისად გვევლინება პრობიოტიკების წყაროდ (Saud et al., 2024; Gagelidze et al., 2024).
პრობიოტიკური ხილის წვენები შეიცავს ცოცხალ ბაქტერიებს, როგორიცაა რძემჟავა ბაქტერიები (LAB), რომლებიც ხელს უწყობენ ნაწლავის ჰომეოსტაზის გაუმჯობესებას და აძლიერებენ იმუნური სისტემის მუშაობას. ცოცხალი ბაქტერიების გარდა, მეტაბოლიტები, რომლებიც წარმოიქმნება პრობიოტიკური ბაქტერიების მიერ, ასევე სასარგებლოა ჯანმრთელობისათვის. წარმოებული ძირითადი მეტაბოლიტები მოიცავს ორგანულ მჟავებს, ეგზოპოლისაქარიდებს, ბაქტერიოცინებს, ვიტამინებს, პეპტიდებს და ამინომჟავებს (Joshi et al., 2024).
სხვადასხვა ტიპის ხილმა მნიშვნელოვანი ყურადღება მიიპყრო პრობიოტიკური სასმელების განვითარებისთვის მათი სასიამოვნო გემოსა და პოპულარობის გამო ყველა ასაკობრივ ჯგუფში, როგორც ჯანსაღი და გამაგრილებელი სასმელები. იმის გამო, რომ ისინი შეიცავს დიდი რაოდენობით საკვებ ნივთიერებებს, როგორიცაა ვიტამინები, მინერალები, დიეტური ბოჭკოები და ანტიოქსიდანტები, ხილის წვენის მატრიცის კონტროლირებადი მოდიფიკაცია შეიძლება გახდეს იდეალური სუბსტრატი პრობიოტიკური კულტურების განვითარებისთვის. Lactobacillus და Bifidobacterium სახეობები არის საყოველთაოდ გამოყენებული პრობიოტიკები კომერციულად ხელმისაწვდომ პრობიოტურ სასმელებში, რადგან ზოგადად აღიარებულია, როგორც უსაფრთხო GRAS (Generally Recognized as Safe) (Meenu et al., 2024; Bernal-Castro et al., 2024).
ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაცია (WHO) განსაზღვრავს პრობიოტიკებს, როგორც ცოცხალ მიკროორგანიზმებს, ძირითადად ბაქტერიებს, რომლებიც ადექვატური რაოდენობით მიღებისას მასპინძელს ჯანმრთელობის სარგებელს აძლევს (Hill et al., 2014). მიკროორგანიზმების მინიმუმ 106-107 კწე/მლ (კოლონიის წარმომქმნელი ერთეული მლ-ზე) უნდა იყოს მიღწეული, რომ საკვები პროდუქტი უნდა ჩაითვალოს პრობიოტიკულ სურსათად (Wagner et al., 2021).
ლიტერატურიდან ცნობილია, რომ რძემჟავა ბაქტერიების კომბინაციით ფერმენტირებული წვენები მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს პროდუქტის ხარისხს, ზრდის ჯამური ფენოლებისა და ანტიოქსიდანტურ აქტივობას (Wang et al., 2022; Wijayanti et al., 2017).
LAB-ის მეტაბოლიზმს შეუძლია ხელი შეუწყოს ბიოაქტიური საკვების კომპონენტების ბიოშეღწევადობისა და აქტივობის გაზრდის ბევრ ასპექტს, როგორიცაა პოლიფენოლების მატება, ისეთი პროცესების მეშვეობით. LAB პირდაპირ არ ზრდის პოლიფენოლების რაოდენობას, მაგრამ გავლენას ახდენს მათ ხელმისაწვდომობაზე და ბიოლოგიურ აქტივობაზე, ფერმენტის სეკრეციისა და მრავალი შტამის გავლენით (Ye et al., 2019).
LAB-ის სიცოცხლისუნარიანობის შენარჩუნებას ფერმენტირებულ სურსათში დიდი მნიშვნელობა აქვს. LAB შტამების შერჩევა სასურველია მოხდეს საკვების კონკრეტული მატრიცებისთვის (Sionek et al., 2024). რძემჟავა ბაქტერიებიდან მცენარეულ სუბსტრატებზე ძირითადად გვხვდება Lactobacillus plantarum, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus pentosus. ეს შტამები შეიძლება გამოირჩეოდნენ შედარებით მაღალი სიცოცხლისუნარიანობით (Ajibola et al., 2023; da Silva Vale et al., 2023).
პროექტის მიზანს წარმოადგენდა საქართველოში ყველაზე მეტად გავრცელებული ადგილობრივი ხილის (ვაშლი, შავი ქლიავი, ატამი და სხვ.) ნაყოფებიდან გამოყოფილი რძემჟავა ბაქტერიებისა და საფუვრების ბიოქიმიური და პრობიოტიკული მახასიათებლების შესწავლა და სტარტერული კულტურების კომბინაციების შერჩევა მათი პრობიოტიკულ წვენებში გამოყენების მიზნით.
ამოცანები:
1. საქართველოს სხვადასხვა რეგიონიდან ხილის მიკრობული მრავალფეროვნების შესწავლა კულტურაზე დაფუძნებული მეთოდებით
1.1 ვაშლის ნაყოფებიდან რძემჟავა ბაქტერიების და საფუვრების იზოლატების გამოყოფა
1.2 შავქლიავას ნაყოფებიდან რძემჟავა ბაქტერიების და საფუვრების იზოლატების გამოყოფა
1.3 ატმის ნაყოფებიდან რძემჟავა ბაქტერიების და საფუვრების იზოლატების გამოყოფა
2. ხილიდან გამოყოფილი რძემჟავა ბაქტერიების და საფუვრების ბაქტერიების და საფუვრების წმინდა კულტურების მიღება და კოლექციის შექმნა
2.1 კოლექციის გადატანა გლიცერინში და შენახვა ხანგრძლივი გამოყენების მიზნით
3. გამოყოფილი მიკროორგანიზმების მორფო-ფიზიოლოგიური და ბიოქიმიური მახასიათებლების მახასიათებლების შესწავლა
3.1 მიკროორგანიზმთა კოლონიებისა და უჯრედების მორფოლოგიის შესწავლა
3.2 მიკროორგანიზმთა სხვადასხვა ნახშირბადის წყაროზე, pH-სა და ტემპერატურაზე ზრდის უნარის შესწავლა
4. იზოლატების პრობიოტიკული თვისებების შესწავლა
4.1 იზოლატების მჟავა/ფუძე და ნაღვლის მიმართ ტოლერანტობა და სიცოცხლისუნარიანობა დადგენა
4.2 იზოლატების ანტაგონისტური აქტივობის შესწავლა პათოგენური მიკროორგანიზმების ფართო სპექტრის მიმართ
5. იზოლატების იდენტიფიკაცია 16S და 26S რიბოსომული დნმ-ის მიხედვით
6. სხვადასხვა ხილის პრობიოტიკული წვენის დასამზადებლად მიკროორგანიზმების კონსორციუმების შექმნა და გამოყენება
7. კულტურების სიცოცხლისუნარიანობის დადგენა წვენის ნიმუშებში ინკუბაციის დროს
8.პრობიოტიკულ წვენებში სხვადასხვა ქიმიური, ბიოქიმიური და ორგანოლეპტიკური პარამეტრების განსაზღვრა პარამეტრების განსაზღვრა ფერმენტაციამდე და ფერმენტაციის შემდეგ
8.1 ფერმენტირებულ წვენებში ტიტრული მჟავიანობის, რძემჟავას, ძმარმჟავას და ვაშლმჟავას განსაზღვრა
8.2 ჯამური ნარჩენი შაქარის, საქაროზას, ფრუქტოზას და გლუკოზას განსაზღვრა
8.3 ჯამური ფენოლების კონცენტრაციის და ანტიოქსიდანტური აქტივობის განსაზღვრა
9. ტექნოლოგიური რეკომენდაციების შემუშავება
ბიბლიოგრაფია:
Ahmed, T.; Das, K.K.; Uddin, M.A. The Microbiological Quality of Commercial Fruit Juices-Current Perspectives. Bangladesh J. Microbiol. 2019, 35, 128–133.
Bernal-Castro, C., Espinosa-Poveda, E., Gutiérrez-Cortés, C., & Díaz-Moreno, C. (2024). Vegetable substrates as an alternative for the inclusion of lactic acid bacteria with probiotic potential in food matrices. Journal of Food Science and Technology, 61(5), 833-846.
Gagelidze N., Tkesheliadze E., Varsimashvili Kh., Tinikashvili L., Tolordava L., Sadunishvili T. (2024). Studying the Probiotic Potential of Lactic Acid Bacteria of Fruits Common in Goergia to obtain Functional Juices, 17 th International Scientific Conference on Probiotics, Prebiotics, Gut Microbiota and Health – IPC2024, 18-20 June
Garcia, C., Guerin, M., Souidi, K., & Remize, F. (2020). Lactic fermented fruit or vegetable juices: Past, present and future. Beverages, 6(1), 8.
Hill, C., Guarner, F., Reid, G., Gibson, G. R., Merenstein, D. J., Pot, B., ... & Sanders, M. E. (2014). Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nature reviews Gastroenterology & hepatology.
Joshi, T. J., Salini, S. V., Mohan, L., Nandagopal, P., & Arakal, J. J. (2024). Functional metabolites of probiotic lactic acid bacteria in fermented dairy products. Food and Humanity, 3, 100341.
Maia, M. S., Domingos, M. M., & de São José, J. F. B. (2023). Viability of probiotic microorganisms and the effect of their addition to fruit and vegetable juices. Microorganisms, 11(5), 1335.
Manoj, P. M., Mohan, J. R., Khasherao, B. Y., Shams, R., & Dash, K. K. (2023). Fruit based probiotic functional beverages: A review. Journal of Agriculture and Food Research, 100729.
Meenu, M., Kaur, S., Kaur, M., Mradula, M., Khandare, K., Xu, B., & Pati, P. K. (2024). The golden era of fruit juices-based probiotic beverages: Recent advancements and future possibilities. Process Biochemistry.
Saud, S., Xiaojuan, T., & Fahad, S. (2024). The consequences of fermentation metabolism on the qualitative qualities and biological activity of fermented fruit and vegetable juices. Food Chemistry: X, 101209.
Wagner S. (2021) Effect of lactic acid fermentation on fruit juices: A review, International Journal of Food Science and Nutrition, Vol. 6, 25-32.
Wang, Z., Wu, J., Tian, Z., Si, Y., Chen, H., & Gan, J. (2022). The mechanisms of the potential probiotic Lactiplantibacillus plantarum against cardiovascular disease and the recent developments in its fermented foods. Foods, 11(17), 2549.
Ye, J. H., Huang, L. Y., Terefe, N. S., & Augustin, M. A. (2019). Fermentation-based biotransformation of glucosinolates, phenolics and sugars in retorted broccoli puree by lactic acid bacteria. Food Chemistry, 286, 616-623.
გვერდის დასაწყისი
