Гранатовый сок как субстрат для доставки пробиотиков

ПРОБИОТИЧЕСКИЕ СОКИ. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГРАНАТОВЫЙ СОК

Оценка гранатового сока как альтернативного «субстрата» для доставки пробиотиков. 

Аннотация: пробиотическими продуктами на рынке являются в основном молочные продукты, такие как йогурты, сыр и кисломолочные продукты. Однако в последнее время наблюдается рост спроса на немолочные пробиотические продукты из-за различных причин, таких как аллергия, непереносимость лактозы, высокое содержание холестерина и переход потребителей на более натуральные продукты. Фруктовые соки считаются подходящим новым субстратом для доставки пробиотиков. Из них гранату (лат. Punica granatum) в последние годы уделяется все больше внимания. Гранат - это фрукт, известный с древних времен своими лечебными свойствами, такими как антиоксидантные, противовоспалительные, антибактериальные, противовирусные и противоопухолевые свойства. Гранатовый сок содержит целый ряд биологически активных соединений, таких как фитохимические вещества, такие как полифенолы, эллагитаннины, антоцианы и пуникалагины. Ферментация сока с пробиотическими штаммами, по-видимому, обеспечивает напитки высокой пищевой ценности и приемлемого органолептического качества. Поэтому целью настоящего обзора является представление инновационных исследований in vitro и in vivo, которые были проведены в отношении ферментации гранатового сока пробиотическими бактериями. Кроме того, подчеркиваются различные недостатки и предлагаются и обсуждаются решения, касающиеся возможности использования гранатового сока в качестве альтернативного субстрата для доставки пробиотиков.

1. Вступление

Повышенная забота потребителей о более безопасной и полезной для человека пище привела к росту спроса на производство функциональных продуктов питания и напитков. Функциональные продукты питания - это продукты питания, входящие в состав нормального рациона питания, которые могут оказывать благотворное воздействие на здоровье или возможное снижение риска заболевания для потребителей [1].

Более конкретно, функциональные напитки в основном подразделяются на: I) напитки с натуральными биологически активными веществами (например, диетическим волокном), II) напитки с добавлением биологически активных соединений (например, антиоксидантов) и III) обычные напитки с введенными питательными ингредиентами (например, с пребиотиками). Функциональные продукты и напитки всех видов не должны рассматриваться как лекарственные средства и должны употребляться только как часть обычной ежедневной диеты [1]. Аналогичным образом, функциональные напитки считаются быстрорастущей категорией функциональных продуктов, которая включает фруктовые соки, обогащенные травами, витаминами, аминокислотами и / или овощами. Их польза для здоровья многочисленна и включает в себя противовоспалительное, антигипертензивное [2], противоопухолевое [3], антибактериальное, противовирусное и антиоксидантное действие [4].

Цель этого обзора состоит в том, чтобы получить представление об испытаниях in vivo и in vitro, которые проводились по применению гранатового сока в молочнокислой ферментации с помощью пробиотических бактерий до настоящего времени, и обсудить соответствующие преимущества и недостатки.

2. Пробиотики, пребиотики и синбиотики

Пробиотики определяются как живые одиночные или смешанные микробные культуры, способные улучшать состав микробиоты кишечника до определенных штаммов с иммуномодулирующим потенциалом [1]. Были классифицированы различные пробиотические штаммы, в основном принадлежащие к Leuconostoc spp., Lactobacillus spp., Pediococcus spp., Weissella spp., Bifidobacterium spp. и Lactococcus spp. Многие из них входят в состав кисломолочных и немолочных продуктов, таких как йогурт, кефир и сыр [5].

Пребиотики - это неперевариваемые или малоперевариваемые пищевые ингредиенты, которые стимулируют рост некоторых пробиотических бактерий в толстой кишке [6,7]. Пребиотиками считаются целый ряд ди-, олиго- и полисахаридов, некоторые устойчивые крахмалы и полиолы [8]. Основными пребиотиками, входящими в рацион человека, являются галактоолигосахариды, фруктоолигосахариды, инулин, лактулоза и мальтоолигосахариды [1]. Пребиотики применялись к хлебобулочным изделиям, сухим завтракам, тортам, напиткам, молочным продуктам, столовым спредам, маслообразным продуктам, сливочным сырам, шоколадным изделиям, йогуртам и фруктовым сокам [9].

В настоящее время комбинация пробиотиков и пребиотиков (синбиотиков) завоевывает все большее место на рынке, главным образом благодаря их синергетическому эффекту при применении к пищевым продуктам [9]. Главным преимуществом их разработки является помощь пробиотикам в преодолении возможных трудностей выживания в организме хозяина [7]. Несколько продуктов этой категории были выпущены на рынки с многообещающими результатами, такие как Raftiloses P95 в сочетании с L. rhamnosus, Bifidobacterium spp., L. acidophilus и L. casei и другими [10,11]. (Raftilose®P95 представляет собой олигофруктозу, полученную путем частичного гидролиза инулина – ред.)

3. Фруктовые соки как субстраты для доставки пробиотиков

Молочно-ферментированные продукты в настоящее время считаются оптимальными носителями пробиотических штаммов. Однако в последнее десятилетие ряд причин, таких как (I) непереносимость лактозы, (II) аллергия после употребления молочных продуктов и (III) общая тенденция к вегетарианскому питанию, превратили исследования в производство инновационных, альтернативных сред для доставки пробиотиков [12,13]. Что касается этой новой тенденции, фрукты и овощи начали привлекать внимание со стороны пищевой промышленности и потребителей. Содержание фруктов и овощей богато питательными веществами, витаминами и минералами. Ферментированные фрукты и овощи в основном являются частью азиатской пищевой традиции больше, чем в западных пищевых культурах. Этот факт можно объяснить разнообразием ферментированных продуктов, потребляемых в азиатских странах, таких как темпе, кимчи, гундрук, халпи, синки и квашеная капуста [14].

Пробиотические напитки были произведены с различными фруктовыми соками, такими как яблоки, ананасы, груши и морковь через молочнокислое брожение с пробиотическими бактериями, как это можно наблюдать в литературе [15-19].

Аналогичным образом, в последнее время многие производители предлагают коммерческие пробиотические соки, что подтверждает высокий интерес и значимость этих новых продуктов (табл.1). Различные соки были применены либо в одном, либо в смеси с другими соками, и многие пробиотические бактерии, главным образом молочнокислые бактерии (LAB), были использованы в соответствующем молочнокислом брожении соков. В этом аспекте гранатовый сок также занимает высокое место в этой новой инновационной тенденции (табл.1).

Таблица 1. Коммерчески доступные пробиотические соки (ссылки [20-22]).

Наименование и производство продукта	Штамм(ы) пробиотиков	Фруктовый сок
BiolaR (TINE BA, Norway)	L.rhamnosus GG	Смесь яблочного / грушевого и апельсинового/мангового соков с 95% фруктовым соком и без добавления сахара
Bio-Live Gold & Dark (Bio-Live/Microbz Ltd., UK)	Смеси из 13 штаммов, включая L.acidophilus, L.bulgaricus, L.casei,  L.plantarum, L.fermentum, Lactococcus lactis, Bacillus subtilis, B.bifidum, B.longum, B.infantis, Streptococcus thermophilus, Comobcillus and S. cerevisiae	Смесь фруктовых соков, таких как ягоды асаи, вишня, годжи, нони, гранат, лимон и различные травы
Bravo Friscus (Probi AB, Sweden)	L.plantarum HEAL9 и L.paracasei 8700:2	Апельсиновые, яблочные и тропические фруктовые соки
Gefilus Fruit drinks (Valio Ltd., Finland)	L.rhamnosus GG и Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii JS	Ягоды
Golden Circle Healthy Life Probiotic Juice (Golden Circle, Australia)	L.paracasei 8700:2 и L.plantarum HEAL9	Смесь яблочного сока с пюре манго или апельсина, яблока, ананаса, маракуйи с банановым пюре
Goodbelly® Carrot Ginger Flavor (Goodbelly, USA)	L.plantarum 299v	Морковный сок, экстракт имбиря и тростниковый сахар содержат 2% или менее безглютеновой овсяной муки
KEVITA (KEVITA, USA)	L.rhamnosus, L.plantarum, L.paracasei, B. coagulans GBI-30 6086	Различные фруктовые смеси, такие как клубника и кокос, лайм, мята и кокос, ананас и кокос
Malee Probiotics (Malee Enterprise Company Ltd., Thailand)	L.paracasei	Чернослив, виноград и апельсиновый сок
PERKii Probiotic Water (PERKii, Australia)	L.paracasei Lc431	Смеси фруктовых соков, такие как малина и гранат, лайм и кокос, манго и маракуйя, клубника и арбуз
Probiotic Naked Juice (Naked ® Juice, USA)	Bifidobacterium	Смесь яблочного, апельсинового, ананасового соков и пюре из манго и банана с фруктоолигосахаридами
ProViva (EMEA Probi AB, Sweden)	L.plantarum 299v	Апельсиновый, клубничный или черносмородиновый сок, обогащенный 5% овсяной мукой
Rela Fruit Juice (Biogaia Global, Sweden)	L.reuteri MM53	Фруктовый сок
Tropicana probiotics (Tropicana, USA)	B.lactis	Смеси фруктовых соков, таких как клубника и банан, ананас и манго, персик и маракуйя
Vita Biosa (Biosa, Denmark)	B.lactis, B.longum, L.acidophilus, L.casei, L.rhamnosus, L.salivarius, L.lactis, Streptococcus thermophilus	Имбирь, черная смородина, черничный сок с экстрактом имбиря, обогащенный 19 различными ароматическими травами

4. Случай гранатового сока как субстрата для ферментации пробиотических бактерий

Гранат (Punica granatum L.) и его сок обладают высокой антиоксидантной способностью благодаря богатому содержанию полифенолов. По сравнению с другими широко потребляемыми фруктовыми соками, такими как виноградный, клюквенный, грейпфрутовый и апельсиновый сок, гранатовый сок продемонстрировал в 3 раза более высокую антиоксидантную способность [23]. Ответственными веществами за наблюдаемую антиоксидантную активность являются эллагитаннины и антоцианы [24]. Пуникалагины являются основными эллагитанинами в гранате, и после употребления плода они могут гидролизоваться до эллаговой кислоты in vivo [25]. Количество пуникалагинов, содержащихся в соке, зависит от сорта плодов, условий обработки и хранения [26,27]. Общее содержание фенолов, рассчитанное либо методом ВЭЖХ, либо методом Фолина–Чокалтеу, составляет приблизительно 2500 мг/л [27].

К другим химическим компонентам гранатового сока относятся сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза), органические кислоты (лимонная, яблочная, винная, фумаровая, янтарная, аскорбиновая и др.), гидроксибензойные кислоты, гидроксикоричные кислоты, флавоноиды и их гликозиды (катехин, эпикатехин, кверцитин, рутин), аминокислоты (пролин, валин, метионин, глутаминовая кислота, аспарагиновая кислота), индоламины (триптамин, серотонин, мелатонин) и токоферолы [28,29]. Минералы в следах также включены, такие как Fe, Ca, Cl, Cu, K, Mg, Mn, Na, Sn и Zn.

Антиоксидантная способность гранатового сока имеет большое значение для агропродовольственной промышленности в связи с тем, что он может быть использован в качестве природного биоконсерватора вместо синтетических антиоксидантов. Последние часто обвиняют в токсических побочных эффектах, в то время как изомеры пуникалагина, производных танина и антоцианов поглощают свободные радикалы и ингибируют окисление липидов in vitro [25]. Коммерческие гранатовые соки показали антиоксидантную активность (18-20 TEAC) в три раза выше, чем у красного вина и зеленого чая [27].

Кроме того, в последнее время было опубликовано много научных данных, касающихся молочнокислого брожения гранатового сока с пробиотическими бактериями. Мусави (Mousavi) и др. [12] использовали L. plantarum, L. delbrueckii, L. paracasei и L. acidophilus для ферментации гранатового сока. Результаты показали, что L. plantarum и L. delbrueckii имели более высокие уровни жизнеспособности во время ферментации и хранения по сравнению с другими лабораторными образцами (2,8 × 10⁵ КОЕ/мл и 1,5 × 10⁵ КОЕ/мл после второй недели хранения соответственно). Максимальный уровень жизнеспособности сохранялся в течение двух недель хранения, а после четвертой недели резко снизился для обоих упомянутых выше штаммов. Авторы пришли к выводу, что гранатовый сок является подходящей средой для производства ферментированного пробиотического напитка.

Те же авторы [30] использовали два пробиотических штамма L. plantarum и L. acidophilus в качестве заквасок при ферментации гранатового сока. Их жизнеспособность в соке достигала 3,07×10⁸ КОЕ/мл и 3,9×10⁸ КОЕ/мл соответственно после 72 ч ферментации. Что касается потребления сахаров, то скорость деградации глюкозы была выше, чем фруктозы. Молочная кислота была самым распространенным кислотным метаболитом. Установлено, что пробиотический гранатовый сок обладает повышенной антиоксидантной активностью. Эффект очистки сока от свободных радикалов был увеличен за счет ферментации; однако усиленный эффект ферментации варьировал в зависимости от используемых бактерий, так как L. acidophilus улучшал антиоксидантную способность сока более интенсивно, чем L. plantarum.

В другом анализе йогуртовый напиток был дополнен инулином в различных концентрациях, в качестве пребиотика (0%, 0,5%, 1%, 2%) и гранатового сока (0%, 3%, 8%, 12%) [31 ]. Пробиотическим штаммом, который был добавлен для ферментации, был L. casei 431. Высокие уровни добавления гранатового сока приводили к высоким уровням антиоксидантной активности. Кроме того, высокий уровень инулина привел к снижению кислотности и количества молочной кислоты. В целом, добавление инулина и гранатового сока оказало положительное влияние на жизнеспособность L. casei. Специально для образцов йогуртовых напитков, содержащих 12% сока, среднее значение жизнеспособности составляло 7,93 log КОЕ/мл по сравнению с контролями, где среднее значение составляло 7,11 log КОЕ/мл.

Сабкобар (Sabkobar) и др. [32] добавляли смесь гранатового сока и сыворотки с кефирными зернами. Две различные температуры брожения (19°C и 25°C) и уровень инокулята кефирных зерен (5% и 8% w/v) были исследованы через 32 ч брожения. Наилучшей комбинацией в отношении достижения высокой жизнеспособности кефирных зерен был инокулят 8% и температура брожения 25 °С. Сенсорные характеристики этого нового пробиотического молочного напитка и фруктового сока также были приемлемы.

---

Инкапсуляция L. rhamnosus GG в микрошарики сывороточного белка также была исследована Doherty et al. [33] с точки зрения защиты пробиотиков. После инкапсуляции проводили исследования хранения в клюквенном и гранатовом соках в сочетании с ex vivo свиным желудочным (рН 1,6) и кишечным пищеварением (рН 6,6). В процессе хранения результаты показали, что защитные микрошарики увеличивали жизнеспособность пробиотиков (приблизительно 8,6 log КОЕ/мл) и высокую желудочную выживаемость (приблизительно 9,5 log КОЕ/мл) с задержкой кишечного высвобождения на 30 мин по сравнению с не покрытыми микрошариками микробами, что оправдывает роль инкапсуляции для целенаправленной доставки кишечных пробиотиков.

Иммобилизация пробиотических бактерий применялась также при молочнокислом брожении гранатового сока. В частности, L. paracasei K5 иммобилизовали на делигнифицированных пшеничных отрубях (DWB) и использовали для ферментации гранатового сока при трех различных значениях рН (3,3, 3,6, 3,9) в течение 24 ч. Затем ферментированный гранатовый сок хранили в течение 4 недель при температуре 4°C. Как было доказано, иммобилизация повышала жизнеспособность L. paracasei K5, особенно при рН 3,9, где диапазон варьировал от 9,8 до 11,7 log КОЕ / мл. Также увеличилось содержание фенола в производимом напитке [34].

Об иммобилизации (инкапсуляции) см. по кнопке-ссылке:

---

Кроме того, Murthy et al. Исследовали совместное культивирование двух разных LAB (L.plantarum VITES07 и L.acidophilus NCIM2903) для ферментации гранатового сока. [35]. Кроме того, Мерти (Murthy) и соавт. исследовали совместное культивирование двух различных лабораторных  штаммов (L. plantarum VITES07 и L. acidophilus NCIM2903) для ферментации гранатового сока. [35]. Исходное значение жизнеспособности ко-культуры составило 2,75×10⁵ КОЕ/мл и достигло значения 6,75×10⁵ КОЕ/мл после 72 ч ферментации при комнатной температуре. Были обнаружены различные органические кислоты, включая муравьиную кислоту (антибактериальная активность), щавелевую кислоту (противоопухолевая активность), винную кислоту (антиоксидантная активность), галловую кислоту (противогрибковая и противовирусная активность), лимонную кислоту (консервант и усилитель вкуса), ванильную кислоту (усилитель вкуса), яблочную кислоту (усилитель вкуса). Эти результаты свидетельствуют о высокой антиоксидантной (исходное значение для сырого гранатового сока составило 63%, а для ферментированного гранатового сока - 79,84%), антибактериальной и противоопухолевой активности, а также содержании полифенолов (концентрация для сырого гранатового сока составила 75 мкг/мл, а для ферментированного гранатового сока - 160 мкг/мл) для гранатового сока, полученного при ферментации с одновременной культивацией двух пробиотических штаммов.

Kazakos et al. [36] применяют кефирные зерна для брожения гранатового сока отдельно или в сочетании с апельсиновым соком. Несколько параметров, таких как потребление сахара, производство этанола, образование молочной кислоты и лабораторная жизнеспособность, были зарегистрированы при хранении при температуре 4 °C в течение 4 недель. Результаты показали, что апельсиновый сок улучшает ферментативную активность кефирных зерен и жизнеспособность лабораторных образцов в период хранения. Более конкретно, 75% клеток выжили (6,48 log КОЕ/мл) после 4 недель хранения ферментированного смешанного субстрата, в то время как только 24% клеток выжили, когда ферментировался только гранатовый сок. Образование молочной кислоты наблюдалось в приличных количествах, особенно в смешанных субстратах, что указывает на метаболическую активность даже при холодном хранении.

Анализ аналогичного экспериментального дизайна был проведен Shubhada et al. [37], где гранатовый сок один и смешанный с различными пропорциями сока кокум ферментировали с L .plantarum, L. delbrueckii и L. acidophilus при 37 °C в течение 72 часов. Были исследованы кислотность, антиоксидантная способность, pH, общее содержание фенола и жизнеспособность в условиях холодного хранения (4°C). L. plantarum достиг самой высокой популяции через 30 дней при хранении (2×10⁶ КОЕ/мл) в отношении жизнеспособности. Ферментированный гранатовый сок проявлял повышенную антиоксидантную активность, кислотность и общее содержание фенола. Что касается сенсорной оценки полученного напитка, наилучшие оценки были получены при использовании ферментированного напитка с 15%-ной смесью сока кокум. Наилучшие результаты антиоксидантной активности были показаны при использовании 85% гранатового сока и 15% сока кокум и L. plantarum (77,07%) по сравнению с неферментированным гранатовым соком с соответствующим значением 59,05%.

От нашей команды в последнее время были опубликованы еще три исследовательские работы. В первых двух статьях потенциальный пробиотический штамм L. paracasei K5, ранее выделенный из сыра типа фета, применялся для ферментации гранатового сока [38,39]. Затем следовала ферментация в течение 24 часов, после чего происходило хранение гранатового сока при 4°С в течение 4 недель. Летучий состав, по-видимому, усиливался, вероятно, из-за брожения молочной кислоты даже после четвертой недели хранения. Повышенная антиоксидантная активность наблюдалась для всех времен хранения по сравнению с исходным гранатовым напитком. Жизнеспособность штамма сохранялась на уровне выше 7 log КОЕ/мл сока во все исследованные периоды времени. Наконец, ферментированный напиток получил более высокую оценку потребителей по сравнению с неферментированным соком.

В третьем анализе основное отличие от ранее упомянутых исследований заключается в том, что пробиотическим штаммом, применяемым для ферментации гранатового сока, был L. plantarum ATCC 14917 [40]. Ферментированный гранатовый сок показал более высокий процент жизнеспособности даже на четвертой неделе хранения (8,83 log КОЕ/мл), лучшую композицию летучих соединений, более высокую антиоксидантную активность и общее содержание фенолов по сравнению с неферментированным соком. Наконец, ферментированный напиток получил более высокие оценки потребителей по сравнению с неферментированным соком с точки зрения аромата, вкуса и общего качества, особенно в течение 4-й недели хранения.

Подобные результаты были зарегистрированы Di Cagno et al. [41], который изучал молочнокислую ферментацию гранатового сока с помощью Lactobacillus plantarum C2, POM1 и LP09. Ферментированный гранатовый сок демонстрировал более высокие концентрации спиртов, кетонов, терпенов, производных бензола и более низкие концентрации нежелательных альдегидов. Этот химический профиль был связан на втором этапе с сенсорными особенностями ферментированных и неферментированных гранатовых соков. Был получен консенсус-модифицированный профиль вкуса на основе 13 признаков, и ферментированные образцы характеризовались более высокой интенсивностью цветочных, фруктовых и анисовых нот по сравнению с контрольными.

Сравнительный анализ был проведен Srisukchayakula et al. [42] в отношении кислых фруктовых соков, таких как клюквенный (рН 2,7), гранатовый (рН 3,5) и лимонно-лаймовый (рН 2,8), которые были оценены на выживаемость L. plantarum NCIMB 8826. Полученные данные свидетельствуют о том, что клетки погибали быстрее в гранатовом соке по сравнению с лимонным и лаймовым соком (4 недели против 5 недель), несмотря на то, что рН в первом был выше, вероятно, из-за присутствия фенольных соединений. Тем не менее, гранат и сок лимона и лайма могут быть использованы в качестве пробиотических носителей, поскольку они обеспечивают более дружественную среду для клеток по сравнению с клюквенным соком.

Кроме того, проводились исследования с применением гранатового сока, ферментированного пробиотическими штаммами, и эксперименты in vivo. Esmaeilinezhad et al. [43] исследовали влияние сока гранатового синбиотика (с L.rhamnosus GG bacillus koagolans) на гликемические показатели, профиль половых гормонов и антропометрические показатели у больных синдромом поликистозных яичников (СПКЯ). Таким образом, это рандомизированное, тройное слепое, контролируемое исследование показало, что симбиотический гранатовый напиток и его потребление улучшили некоторые особенности метаболического синдрома, включая дисгликемию и антропометрические показатели, а также снизили уровень тестостерона у женщин с СПКЯ. Следует подчеркнуть, что 12-недельное исследование синбиотиков с инулином и смесью Lactobacillus spp. и Bifidobacterium spp. может улучшить резистентность к инсулину, индекс массы тела (ИМТ), окружность талии и симптомы гиперандрогении.

Таким же образом было обнаружено, что ферментированное молоко, содержащее сывороточный белок, B.animalis subsp. lactis BB12 и гранатовый сок, восстанавливает кишечную микробиоту и защищает крыс от нежелательных последствий интенсивных острых физических упражнений. [44]. В частности, исследователи обнаружили, что у тренированных крыс наблюдается снижение доли видов Lactobacillus и увеличение количества видов Clostridium. Добавки сохраняли естественные пропорции микробиоты у тренированных крыс. Наконец, конечный продукт может быть исследован людьми при острых физических нагрузках или в ситуациях гиперметаболических состояний, например недоедания.

5. Целесообразность выбора гранатового сока в качестве потенциального субстрата для доставки пробиотиков

Из всего вышесказанного становится ясно, что ферментация гранатового сока бактериями осуществима и может привести к новому функциональному напитку, главным образом из-за содержания в нем сахаридов, необходимых для роста пробиотических бактерий, а также из-за высокого уровня биоактивных соединений, проявляющих антиоксидантные, антимикробные и антимутагенные свойства [45-48]. В частности, ферментированный гранатовый сок обладает антимикробными свойствами за счет пуникалинов, эллаговых кислот и пуникалагинов [49] и за счет вклада короткоцепочечных жирных кислот со свободными гидроксильными группами [50]. Кроме того, присутствие пробиотических бактерий в высоких концентрациях в гранатовом соке способствует еще большей антимикробной активности продукта и добавляет ему питательную ценность. В частности, Lactobacillus spp. вырабатывают противогрибковые вещества, такие как бензойная кислота, метилгиолантоин, мевалонолактон и короткоцепочечные жирные кислоты [51,52]. Известно, что пробиотики связываются с toll-подобными рецепторами (TLR) под эпителиальными клетками и высвобождают дефензины из клеток с целью стабилизации функции кишечного барьера [53].

С другой стороны, основными проблемами, касающимися молочнокислой ферментации гранатового сока с пробиотическими бактериями или без них, являются: (I) сохранение жизнеспособности на высоких уровнях, приблизительно 6–7 log КОЕ/мл во время потребления [54] и (II) признание потребителей [21]. На жизнеспособность клеток обычно влияют многие параметры, такие как значение pH, содержание фенола и время и температура хранения [13]. Температура хранения или ферментации и перемешивания также влияют на жизнеспособность и стабильность пробиотиков [54]. Тем не менее, кислотная среда считается основной проблемой для некоторых фруктовых соков, таких как гранатовый. Гранатовый сок считается кислым фруктом, и поэтому это может привести к значительной потере пробиотической жизнеспособности [49]. Этот недостаток может быть решен главным образом двумя способами: (I) правильным отбором пробиотических бактерий дикого штамма, способных выживать в кислых условиях, и (II) применением методов микрокапсулирования, таких как иммобилизация. Что касается правильного выбора пробиотического штамма, в литературе есть примеры, доказывающие их влияние. Например, Shubhada et al. [37] изучали ферментацию гранатового сока с различными LAB (L. acidophilus, L. plantarum и L. delbrueckii). В итоге был сделан вывод, что L. plantarum сохранил свою жизнеспособность в течение 30 дней. Кроме того, применение L. plantarum c19 также привело к высокому сохранению жизнеспособности [13]. Тот же результат наблюдался Plessas et al. [38] в случае применения нового потенциального пробиотика L. paracasei K5.

Другим способом преодоления потерь жизнеспособности является отбор и смешивание гранатового сока с другим соком с более высокими значениями рН (выше 4) по сравнению с гранатовым соком. Например, морковный сок имеет относительно высокое значение рН (рН 6).

С другой стороны, применение иммобилизации пробиотиков на различных пищевых носителях, обладающих пребиотическими свойствами, таких как злаки, по-видимому, позволяет преодолеть потери жизнеспособности [55]. Хорошо известно, что злаки обладают пребиотическими свойствами; кроме того, они могут повышать жизнеспособность пробиотиков. Действительно, недавно иммобилизация пробиотика L. plantarum ATCC 14917 и потенциального пробиотика L. paracasei K5 на делигнифицированных пшеничных отрубях повысила жизнеспособность клеток выше уровней, необходимых для пробиотиков при ферментации и холодном хранении гранатового сока [34,40].

Пищевая промышленность и рынок заботятся не только о технологичности и полезных свойствах нового состава пробиотика, но и о его сенсорных свойствах, которые определяют признание потребителей. Аналогичным образом, сенсорные особенности соков, сбраживаемых с LAB, должны быть обнаружены из-за возможной идентификации пробиотических привкусов потребителями [56]. Однако молочнокислое брожение гранатового сока до сих пор не выявило проблем, касающихся сенсорных характеристик конечного продукта. Общее объяснение заключается в том, что гранатовый сок содержит высокие уровни предшественников аромата, таких как фенольные соединения, сахара и жирные кислоты, которые считаются хорошими субстратами для производства ароматических соединений во время молочнокислого брожения [57]. Более настойчивое объяснение этого вопроса было раскрыто Di Gagno et al. [41], который заметил, что молочная ферментация гранатового сока, по-видимому, увеличивает количество желательных летучих соединений (главным образом кетонов) и ограничивает количество нежелательных летучих соединений (главным образом альдегидов). Тот же результат был подтвержден нашей командой [34,40].

6. Выводы и перспективы на будущее

Гранатовый сок, по-видимому, предлагает очень хороший альтернативный вариант в качестве субстрата для доставки пробиотических бактерий потребителям, которые не предпочитают молочные продукты. Молочнокислое брожение гранатового сока, по-видимому, (I) повышает его питательную ценность и (II) увеличивает время его хранения по сравнению с неферментированным соком при холодном хранении в течение приблизительно 4 недель. [58]. Однако дальнейшая работа необходима для дальнейшей оптимизации молочнокислого брожения гранатового сока с точки зрения сохранения жизнеспособности клеток при холодном хранении и приемлемых сенсорных свойств. По нашему мнению, предлагаемая стратегия использования гранатового сока в качестве субстрата для доставки пробиотиков должна включать следующие этапы (Рис. 1): (I) пробиотические бактерии должны быть иммобилизованы в злаках, обладающих пребиотическими свойствами, и затем подвергнуты сублимационной сушке для достижения более высоких сроков хранения; (II) гранатовый сок должен быть смешан с другими фруктовыми соками с более высокими значениями рН, чтобы превзойти его кислотные условия и одновременно привести к улучшению органолептических свойств.

Рисунок 1. Предложена схема получения функционального гранатового сока путем ферментации пробиотическими бактериями.

---

К разделам:

• Функциональные пищевые продукты
• Иммобилизация клеток пробиотических микроорганизмов

Литература.

1. Grajek, W.; Olejnik, A.; Sip, A. Probiotics, prebiotics and antioxidants as functional foods. Acta Biochim. Pol. 2005, 52, 665–671.
2. Lee, J.; Chen, G.; Liang, L.; Wagna, C. Anti-inflammatory effects of Punica granatum Linne in vitro and in vivo. Food Chem. 2010, 118, 315–322.
3. Hamad, W.; Al-Momene, W. Separation and purification of crude ellagic acid from white flesh of pomegranate fruits as a potent anti-carcinogenic. New Biotechnol. 2009,25, 286.
4. Duman, A.D.; Ozgen, M.; Dayisoylu, K.S.; Erbil, N.; Durgac, C. Antimicrobial activity of six pomegranate (Punica granatum L.) varieties and their relation to some of their pomological and phytonutrient characterisitcs. Molecules 2009,14,1808-1817.
5. Plessas, S.; Bosnea, L.; Alexopoulos, A.; Bezirtzoglou, E. Potential effects of probiotics in cheese and yogurt production: A review. Eng. Life Sci. 2012, 12, 433–440.
6. Cam, M.; Hisil, Y.; Durmaz, G. Classification of eight pomegranate juices based on antioxidant capacity measured by four methods. Food Chem. 2009, 112, 721–726.
7. Haidari, M.; Ali, M.; Casscells, S.W.; Madjid, M. Pomegranate (Punica granatum L.) purified polyphenol extract inhibits influenza virus and has a synergistic effect with oseltamivir. Phytomed 2009, 16, 1127–1136.
8. Quigley, M.E.; Hudson, G.J.; Englyst, H.N. Determination of resistant short chain carbohydrates (non-digestible oligosaccharides) using gas–liquid chromatography. Food Chem. 1999, 65, 381–390.
9. Gibson, A.; Glenn, R.; Roberfroid, A.; Marcel, B. Dietary Modulation of the Human Colonic Microbiota: Introducing the Concept of Prebiotics. J. Nutr. 1995, 125, 1401–1412.
10. Crittenden, R.G.; Playne, M.J. Production, properties and applications of food grade oligosaccharides. Trends Food Sci. Technol. 1996, 7, 353–361.
11. Juśkiewicz, J.; Zduńczyk, Z.; Wróblewska, M.; Gulewicz, K. Influence of oligosaccharide extracts from pea and lupin seeds on caecal fermentation in rats. J. Anim. Feed Sci. 2003, 12, 289–298.
12. Mousavi, Z.E.; Mousavi, S.M.; Razavi, S.H.; Emam-Djomeh, Z.; Kiani, H. Fermentation of pomegranate juice by probiotic lactic acid bacteria. World J. Microbiol. Biotechnol. 2011, 27, 123–128.
13. Bevilacqua, A.; Campaniello, D.; Corbo, M.R.; Maddalena, L.; Sinigaglia, M. Suitability of Bifidobacterium spp. and Lactobacillus plantarum as Probiotics Intended for Fruit Juices Containing Citrus Extracts. J. Food Sci. 2013, 78, M1764–M1771.
14. Capela, P.; Hay, T.K.C.; Shah, N.P. Effect of cryoprotectants, prebiotics and microencapsulation on survival of probiotic organisms in yoghurt and freeze-dried yoghurt. Food Res. Int. 2006, 39, 203–211.
15. Sadeq, H.A.S.; Amin, I.; Mohd, Y.M.; Shuhaimi, M.; Rokiah, M.Y.; Fouad, A.H. Prebiotics as functional foods: A review. J. Funct. Foods 2013, 5, 1542–1553.
16. Liu, R.H. Health-Promoting Components of Fruits and Vegatables in the Diet. Adv. Nutr. 2013, 4, 384S–392S.
17. Yang, X.; Zhou, J.; Fan, L.; Qin, Z.; Chen, Q.; Zhao, L. Antioxidant properties of a vegetable-fruit beverage fermented with two Lactobacillus plantarum strains. Food Sci. Biotechnol. 2018, 27, 1719–1726.
18. Kaprasob, R.; Kerdchoechuen, O.; Laohakunjit, N.; Thumthanaruk, B.; Shetty, K. Changes in physic-chemical, astringency, volatile compounds and antioxidant activity of fresh and concentrated cashew apple juice fermented with Lactobacillus plantarum. J. Food Technol. 2018, 55, 3979–3990.
19. Li, Z.; Teng, J.; Lyu, Y.; Hu, X.; Zhao, Y.; Wang, M. Enhanced antioxidant activity for apple juice fermented with Lactobacillus plantarum ATCC14917. Molecules 2019, 24, 51.
20. Chaudhary, A. Probiotic Fruit and Vegetable Juices: Approach Towards a Healthy Gut. Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2019, 8, 2319–7706.
21. Patel, A.R. Probiotic fruit and vegetable juices-recent advances and future perspectives. Int. Food Res. J. 2017, 24, 1850–1857.
22. Molin, G. Probiotics in foods not containing milk or milk constituents, with special reference to Lactobacillus plantarum 299v. Am. J. Clin. Nutr. 2001, 73, 380–385.
23. Mantzourani, I.; Terpou, A.; Alexopoulos, A.; Kimbaris, A.; Bezirtzoglou, E.; Koutinas, A.A.; Plessas, S. Production of a potentially symbiotic pomegranate beverage by fermentation with Lactobacillus plantarum ATCC14917 absorbed on a prebiotic carrier. Appl. Biochem. Biotechnol. 2019, 188, 1096–1107.
24. Sirilun, S.; Sivamaruthi, B.S.; Kesika, P.; Peerajan, S.; Chaiyasut, C. Lactobacillus paracasei HII01 mediated fermentation of Syzygium cumini L. fruits: Aassessment of changes in phenolic content and antioxidant capacity. Asian J. Pharm. Clin. Res. 2018, 11, 304–308.
25. Shukla, S.; Park, J.; Park, J.H.; Lee, J.S.; Kim, M. Development of Lotus Root sugar syrup as a functional food supplement/condiment and evaluation of its physicochemical, nutritional and microbiological properties. J. Food Sci. Technol. 2018, 55, 619–629.
26. Seeram, N.P. Berry Fruits: Compositional Elements, Biochemical Activities, and the Impact of Their Intake on Human Health, Performance, and Disease. J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 627–629.
27. Gil, M.I.; Tomás-Barberán, F.A.; Pierce, B.H.; Holcroft, D.M.; Kader, A.A. Antioxidant Activity of Pomegranate Juice and Its Relationship with Phenolic Composition and Processing. J. Agric. Food Chem. 2000, 48, 4581–4589.
28. Seeram, N.P.; Lee, R.; Heber, D. Bioavailability of ellagic acid in human plasma after consumption of ellagitannins from pomegranate (Punica granatum L.) juice. Clin. Chim. Acta 2004, 348, 63–68.
29. Seeram, N.P.; Adams, L.S.; Hardy, M.L.; Heber, D. Total Cranberry Extract versus Its Phytochemical Constituents: Antiproliferative and Synergistic Effects against Human Tumor Cell Lines. J. Agric. Food Chem. 2004, 52, 2512–2517.
30. Mousavi, Z.E.; Mousavi, S.M.; Razavi, S.H.; Hadinejad, M.; Emam-Djomeh, Z.; Mirzapour, M. Effect of Fermentation of Pomegranate Juice by Lactobacillus plantarum and Lactobacillus acidophilus on the Antioxidant Activity and Metabolism of Sugars, Organic Acids and Phenolic Compounds. Food Biotechnol. 2013, 27, 1–13.
31. Nikmaram, P.; Mousavi, S.M.; Emam-Djomeh, Z.; Kiani, H.; Razavi, S.H. Evaluation and Prediction of Metabolite Production, Antioxidant Activities, and Survival of Lactobacillus casei 431 in a Pomegranate Juice Supplemented Yogurt Drink Using Support Vector Regression. Food Sci. Biotechnol. 2015, 24, 2105 2112.
32. Sabokbar, N.; Khodaiyan, F. Characterization of pomegranate juice and whey based novel beverage fermented by kefir grains. J. Food Sci. Technol. 2015, 52, 3711–3718.
33. Doherty, S.B.; Auty, M.A.; Stanton, C.; Ross, R.P.; Fitzgerald, G.F.; Brodkorb, A. Application of whey protein micro-bead coatings for enhanced strength and probiotic protection during fruit juice storage and gastric incubation. J. Microencapsul. 2012, 29, 713–728.
34. Mantzourani, I.; Terpou, A.; Bekatorou, A.; Mallouchos, A.; Alexopoulos, A.; Kimbaris, A.; Bezirtzoglou, E.; Koutinas, A.A.; Plessas, S. Functional pomegranate beverage production by fermentation with a novel synbiotic L. paracasei biocatalyst. Food Chem. 2020, 308, 1256–1258.
35. Murthy, S.N.; Patnaik, A.; Srinivasan, N.; Selvarajan, E.; Nivetha, A.; Mohanasrinivasan, V. Fermentative preparation of functional drink from Punica granatum using lactic acid bacteria and exploring its anti-tumor potential. Mater. Sci. Eng. 2017, 263, 22–45.
36. Kazakos, S.; Mantzourani, I.; Nouska, C.; Alexopoulos, A.; Bezirtzoglou, E.; Bekatorou, A.; Plessas, S.; Varzakas, T. Production of Low-Alcohol Fruit Beverages Through Fermentation of Pomegranate and Orange Juices with Kefir Grains. Curr. Res. Nutr. Food Sci. 2016, 4, 19–26.
37. Shubhada, N.; Rudresh, D.L.; Jagadeesh, S.L.; Prakash, D.P.; Raghavendra, S. Fermentation of Pomegranate Juice by Lactic Acid Bacteria. Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2018, 7, 4160–4173.
38. Plessas, S.; Nouska, N.; Karapetsas, A.; Kazakos, S.; Alexopoulos, A.; Mantzourani, I.; Chondrou, P.; Galanis, A.; Bezirtzoglou, E. Isolation, characterization and evaluation of the probiotic potential of a novel Lactobacillus strain isolated from Feta-type cheese. Food Chem. 2017, 226, 102–108.
39. Mantzourani, I.; Kazakos, S.; Terpou, A.; Mallouchos, A.; Kimbaris, A.; Alexopoulos, A.; Bezirtzoglou, E.; Plessas, S. Assessment of Volatile Compounds Evolution, Antioxidant Activity, and Total Phenolics Content during Cold Storage of Pomegranate Beverage Fermented by Lactobacillus paracasei K5. Fermentation 2018, 4, 95.
40. Mantzourani, I.; Kazakos, S.; Terpou, A.; Alexopoulos, A.; Bezirtzoglou, E.; Bekatorou, A.; Plessas, S. Potential of the Probiotic Lactobacillus Plantarum ATCC 14917 Strain to Produce Functional Fermented Pomegranate Juice. Foods 2019, 8, 4.
41. Di Cagno, R.; Filannino, P.; Gobbetti, M. Lactic acid fermentation drives the optimal volatile flavor-aroma profile of pomegranate juice. Int. J. Food Microbiol. 2017, 248, 56–62.
42. Srisukchayakula, P.; Charalampopoulos, D.; Karatzas, K.A. Study on the effect of citric acid adaptation toward the subsequent survival of Lactobacillus plantarum NCIMB 8826 in low pH fruit juices during refrigerated storage. Food Res. Int. 2018, 111, 198–204.
43. Esmaeilinezhad, Z.; Babajafari, S.; Sohrabi, Z.; Eskandari, M.-H.; Amooee, S.; Barati-Boldaji, R. Effect of synbiotic pomegranate juice on glycemic, sex hormone profile and anthropometric indices in PCOS: A randomized, triple blind, controlled trial. Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. 2019, 29, 201–208.
44. Chaves, F.M.; Baptista, I.L.; Simabuco, F.M.; Quaresma, P.G.F.; Pena, F.L.; Bezerra, R.M.N.; Pauli, J.R.; da Cunha, D.T.; Campos-Ferraz, P.L.; Antunes, A.E.C. High-intensity-exercise-induced intestinal damage is protected by fermented milk supplemented with whey protein, probiotic and pomegranate (Punica granatum L.). Br. J. Nutr. 2018, 119, 896–909.
45. Miguel, M.; Neves, M.A.; Antunes, M.D. Pomegranate (Punica granatum L.): A medicinal plant with myriad biological properties—A short review. J. Med. Plants Res. 2010, 4, 2836–2847.
46. Singh, B.; Singh, J.P.; Kaur, A.; Singh, N. Phenolic compounds as beneficial phytochemicals in pomegranate (Punica granatum L.) peel: A review. Food Chem. 2018, 261, 75–86.
47. Shah, M.A.; Don Bosco, S.J.; Mir, S.A. Plant extracts as natural antioxidants in meat and meat products. Meat Sci. 2014, 98, 21–33.
48. Kneifel, W. In vitro growth behaviour of probiotic bacteria in culture media with carbohydrates of prebiotic importance. Microb. Ecol. Health Dis. 2000, 12, 27–34.
49. Nualkaekul, S.; Charalampopoulos, D. Survival of Lactobacillus plantarum in model solutions and fruit juices. Int. J. Food Microbiol. 2011, 146, 111–117.
50. Topping, D.L.; Clifton, P.M. Short-Chain Fatty Acids and Human Colonic Function: Roles of Resistant Starch and Nonstarch Polysaccharides. Physiol. Rev. 2001, 81, 1031–1064.
51. Prema, P.; Smila, D.; Palavesam, A.; Immanuel, G. Production and Characterization of an Antifungal Compound (3-Phenyllactic Acid) Produced by Lactobacillus plantarum Strain. Food Bioprocess Technol. 2010, 3, 379–386.
52. Magnusson, J.; Schnürer, J. Lactobacillus coryniformis subsp.coryniformis Strain Si3 Produces a Broad-Spectrum Proteinaceous Antifungal Compound. Appl. Environ. Microb. 2001, 67, 1–5.
53. Furrie, E.; Macfarlane, S.; Thomson, G.; Macfarlane, G.T. Toll-like receptors 2, -3 and -4 expression patterns on human colon and their regulation by mucosal-associated bacteria. Immunology 2005, 115, 565–574.
54. Hedberg, M.; Hasslöf, P.; Sjöström, I.; Twetman, S.; Stecksén-Blicks, C. Sugar fermentation in probiotic bacteria—An in vitro study. Oral Microbiol. Immunol. 2008, 23, 482–485.
55. Schoina, V.; Terpou, A.; Bosnea, L.; Kanellaki, M.; Nigam, P.S. Entrapment of L. casei ATCC393 in the viscus matrix of Pistacia terebinthus resin for functional myzithra cheese manufacture. LWT Food Sci. Technol. 2017, 89, 441–448.
56. Luckow, T.; Sheehan, V.; Fitzgerald, G.; Delahunty, C. Exposure, health information and flavourmasking strategies for improving the sensory quality of probiotic juice. Appetite 2006, 47, 315–323.
57. Szutowska, J. Functional properties of lactic acid bacteria in fermented fruit and vegetable juices: A systematic literature review. Eur. Food Res. Technol. 2020, in press.
58. Fernandes Pereira, A.L.; Rodrigues, S. Chapter 15—Turning fruit juice into probiotic beverages. In Fruit Juices; Rajauria, G., Tiwari, B.K., Eds.; Academic Press: San Diego, CA, USA, 2018; pp. 279–287.

Будьте здоровы!