تولید شیر تخمیری فراسودمند توسط لاکتوباسیل های جدا شده از محصولات لبنی سنتی ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری زیست فناوری، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

2 استاد پژوهشکده زیست فناوری، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

3 استادیار گروه علوم و صنایع غذایی، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

4 استادیار پژوهشکده زیست فناوری، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

چکیده

باکتری­های اسید­لاکتیک دارای سابقه طولانی در تولید محصولات لبنی تخمیری هستند و به‌واسطه توانایی پروتئولیز، اهمیت بالایی نیز در تولید پپتیدهای زیست­فعال و بنابراین افزایش اثرات سلامت بخشی محصولات لبنی ایفا می­کنند. در تحقیق حاضر توانایی دو سویه باکتری اسید­لاکتیک بعد از جداسازی از محصولات لبنی بومی ایران از نظر توانایی تخمیر، خواص پروتئولیتیک، تولید پپتیدهای آنتی­اکسیدان و ایجاد خواص حسی مورد قبول در شیر تخمیری مورد سنجش و مقایسه قرار گرفتند. دو سویه جداسازی شده شامل لاکتوباسیلوس فرمنتوم (PTCC 1929) و لاکتوباسیلوس هلوتیکوس (PTCC1930)  بر اساس توانایی تخمیر قندها و آنالیز S rRNA16 شناسایی شدند. نتایج نشان دادند علیرغم رشد بهتر باکتری لاکتوباسیلوس فرمنتوم در   hr24 آغازین، اسیدیفیکاسیون اولیه در لاکتوباسیلوس هلوتیکوس بیشتر است. میزان pH در  hr24 اولیه در نمونه حاوی لاکتوباسیلوس هلوتیکوس به کمتر از 4 رسید در صورتیکه این میزان برای لاکتوباسیلوس فرمنتوم بعد از hr72 به‌دست آمد. در کشت توام مراحل کاهشpH ‌ با اسیدیفیکاسیون اولیه لاکتوباسیلوس هلوتیکوسو سپس با اسیدیفیکاسیون ثانویه لاکتوباسیلوس فرمنتوم به میزان حدود 63/3 رسید. نتایج نشان دادند که علیرغم توانایی پروتئولیز بیشترلاکتوباسیلوس هلوتیکوس، فعالیت آنتی­اکسیدانی نمونه حاوی لاکتوباسیلوس فرمنتوم حدود 5/1 تا 7/1 برابر بیشتر است. بیشترین فعالیت آنتی­اکسیدانی در همه نمونه­ها در زمان hr 24 اولیه مشاهده شد و افزایش پروتئولیز باعث افزایش تولید پپتیدهای آنتی­اکسیدان نشد. نتایج ارزیابی خواص حسی نمونه­های تخمیری در زمان­های hr24 و  hr48 نشان داد که لاکتوباسیلوس فرمنتوم در شیر تخمیری در زمان hr 24 به‌طور معنی­داری (05/0>p) دارای امتیاز طعم و مقبولیت کمتری نسبت به سایر نمونه­ها است و ­اختلاف آماری معنی­داری (05/0<p) بین سایر نمونه‌ها. مشاهده نشد. مجموع نتایج حاصل از این تحقیق نشان دادند که کشت توام دو سویه توانایی بهتری در تولید متابولیت‌ها و پپتیدهای زیست­فعال آنتی­اکسیدان با پذیرش کلی مناسب داشته و پتانسیل تولید محصول لبنی تخمیری با خواص سلامت بخش را داراست.

چکیده تصویری

تولید شیر تخمیری فراسودمند توسط لاکتوباسیل های جدا شده از محصولات لبنی سنتی ایران

تازه های تحقیق

  • دو سویه   L. fermentum و  L. helveticus  دارای توانایی کاهش pH شیر به ترتیب در طی 24 و 72 ساعت از زمان تخمیر هستند.
  • علیرغم  توانایی پروتئولیز بیشتر L.helveticus، فعالیت آنتی­اکسیدانی نمونه شیر تخمیر شده توسط  L.fermentum حدود 5/1 تا 7/1  برابر بیشتراست.
  • بیشترین فعالیت آنتی اکسیدانی در همه نمونه ها در زمان 24 ساعت اولیه مشاهده شد و افزایش پروتئولیز باعث افزایش تولید پپتیدهای آنتی­اکسیدان نشد.
  • علیرغم امتیاز طعم ومقبولیت کلی پایین تر برای شیر تخمیری 24 ساعته L.fermentum ، اختلاف آماری معنی داری بین امتیازات سایر نمونه ها مشاهده نشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Production of Functional Fermented Milk by Lactobacilli Isolated from Traditional Iranian Dairy Products

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Bagheri 1
  • Saeed Mirdamadi 2
  • Mahta Mirzaei 3
  • Maliheh Safavi 4
1 Ph.D student, Department of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science &amp; Technology (IROST), Tehran, Iran
2 Professor, Department of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science & Technology (IROST), Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Food Science and Technology, Shahr-e-Qods Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science &amp; Technology (IROST), Tehran, Iran.
چکیده [English]

Lactic acid bacteria have a long history in the production of fermented dairy products. They are of great importance in the production of bioactive peptides and increasing the health effects due to their proteolytic ability. In the present study, the ability of two strains of Lactic acid bacteria were investigated after isolation from Iranian dairy products and were compared in terms of fermentation ability, proteolytic properties, and production of fermented milk with antioxidant and acceptable sensory properties.
Two isolated strains, including Lactobacillus fermentum (PTCC 1929) and Lactobacillus helveticus (PTCC1930)  were identified based on the ability of sugar fermentation and 16S rRNA sequence analysis. The results showed that in spite of the better growth of Lactobacillus fermentumbacteria in the first 24 hours, the initial acidification was higher in L. helveticus.  The pH value in the Lactobacillus helveticussample was less than 4 in the early 24 hours, while this value was achieved after 72 hours in L. fermentum. In the co-culture, the pH reduction steps reached at a minimum level of 3.63 with the initial and secondary acidifications of Lactobacillus helveticusand L. fermentum, respectively. The results showed that, despite the higher proteolysis ability of Lactobacillus helveticus, the antioxidant activity of the sample containing Lactobacillus fermentumwas 1.5 to 1.7 times higher. The highest antioxidant activity was observed in all samples at the first 24 hours. Increase in proteolysis did not cause an increase in the production of antioxidant peptides. Milk fermented by Lactobacillus fermentum for 24 hours was significantly lower in taste and acceptability score compared to the other samples (P<0.05). In general, the results showed that two strains co-culture has a better ability to produce antioxidant bioactive peptides with a suitable overall acceptance and has the potential for the production of fermented dairy products with healthy properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Milk
  • Lactic Acid Bacteria
  • Fermentation
  • Antioxidant activity
  • Functional drink
[1]   Virtanen, T., Pihlanto, A., Akkanen, S. Korhonen, H. ( 2007). Development of antioxidant activity in milk whey during fermentation with lactic acid bacteria. J.Appl.Microbiol., 102(1), 106-115.
[2]     ]2[Hafeez, Z., Cakir-Kiefer, C., Roux, E., Perrin, C., Miclo, L. Dary-Mourot, A. (2014). Strategies of producing bioactive peptides from milk proteins to functionalize fermented milk products. Food Res. Int., 63, 71-80.
[3]     ]3[Benkerroum, N. (2010). Antimicrobial peptides generated from milk proteins: a survey and prospects for application in the food industry. A review. Int. J. Dairy Technol., 63(3), 320-338.
[4]     ]4[Agyei, D. Danquah, M.K. (2011). Industrial-scale manufacturing of pharmaceutical-grade bioactive peptides. Biotechnol.Adv., 29(3), 272-277
[5]     ]5[Mirzaei, M., Mirdamadi, S., Ehsani, M.R., Aminlari, M. Hosseini, E. ( 2015). Purification and identification of antioxidant and ACE-inhibitory peptide from Saccharomyces cerevisiae protein hydrolysate. J. Funct. Foods, 19, 259-268.
[6]     ]6[Aspri, M., Leni, G., Galaverna, G. , Papademas, P. ( 2018). Bioactive properties of fermented donkey milk, before and after in vitro simulated gastrointestinal digestion. Food Chem., 268, 476-484.
[7]     ]7[Jafari, M., Jahed Khaniki ,G., Roshanzamir, M., Sadighara, P.(2017 ). Antioxidant activity of raw milk and dairy products commonly consumed in Fars province,Iran.J. Food. Safe  Hyg.,3(1-2),21-6.
[8]     ]8[Huma, N., Rafiq, S., Sameen, A., Pasha, I. Khan, M.I. ) 2018(. Antioxidant potential of buffalo and cow milk Cheddar cheeses to tackle human colon adenocarcinoma (Caco-2) cells. Asian. Austral. J. Anim., 31(2), 287.
[9]     ]9[Aloğlu, H.Ş., Öner, Z. ) 2011(. Determination of antioxidant activity of bioactive peptide fractions obtained from yogurt. J. Dairy Sci., 94(11), 5305-5314.
[20] ]10[Conway, V., Gauthier, S.F.,  Pouliot, Y. )2012(. Antioxidant activities of buttermilk proteins, whey proteins, and their enzymatic hydrolysates. J. Agric. Food Chem., 61(2), 364-372.
[11] ]11[De Lima, M.D.S.F., da Silva, R.A., da Silva, M.F., da Silva, P.A.B., Costa, R.M.P.B., Teixeira, J.A.C., Porto, A.L.F., Cavalcanti, M.T.H. (2018). Brazilian Kefir-fermented sheep’s milk, a source of antimicrobial and antioxidant Peptides. Probiotics. Antimicrob Proteins., 10(3),  446-455.
[12] ]12[Soleymanzadeh, N., Mirdamadi, S., Kianirad, M. (2016). Antioxidant activity of camel and bovine milk fermented by lactic acid bacteria isolated from traditional fermented camel milk (Chal). Dairy. Sci. Technol., 96(4),443-457.
[13]                       ]13[Rahmawati, I., Suntornsuk, W. (2016). Effects of fermentation and storage on bioactive activities in milks and yoghurts.Procedia Chem.,18, 53-62
[14] ]14[Namdari,A., Nejati,F. ( 2016). Development of antioxidant activity during milk fermentation by wild isolates of Lactobacillus helveticus. Appl. Food Biotechnol.,3(3),178-86.
[15] ]15[Ayyash, M., Al-Dhaheri A.S., Mahadin, S. Al., Kizhakkayil, J., Abushelaibi, A. ( 2018 ). In vitro investigation
[16] of anticancer, antihypertensive, antidiabetic, and antioxidant activities of camel milk fermented with camel milk probiotic: A comparative study with fermented bovine milk.J. Dairy. Sci.,101(2),900-11.
[17] ]16[Sneath, P.H., Mair, N.S., Sharpe, M.E. and Holt, J.G. ( 1986). Bergey's manual of systematic bacteriology. Volume 2. Williams & Wilkins.
[18] ] 17[Pailin, T., Kang, D.H., Schmidt, K. , Fung, D.Y.C. (2001). Detection of extracellular bound proteinase in Eps producing lactic acid bacteria cultures on skim milk agar. Lett. Appl. Microbiol., 33(1), 45-49.
[19] ]18[Oh, S., Kim, S.H., Worobo, R.W. (2000). Characterization and purification of a bacteriocin produced by a potential probiotic culture, Lactobacillus acidophilus 30SC. J. Dairy Sci., 83(12), 2747-2752.
[20] ]19[AOAC. (2002).Official Methods of Analysis. USA: Arlington,VA.
[21] ]20[Lowry, O.H., Rosebrough, N.J., Farr, A.L. , Randall, R.J. )1951(. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 193, 265-275.
[22] ]21[Church, F.C., Swaisgood, H.E., Porter, D.H. and Catignani, G.L. )1983(. Spectrophotometric assay using o-phthaldialdehyde for determination of proteolysis in milk and isolated milk proteins. J. Dairy Sci., 66(6), 1219-1227.
[23] ]22[Son, S. ,Lewis, B.A.( 2002). Free radical scavenging and antioxidative activity of caffeic acid amide and ester analogues: Structure− activity relationship. J.Agric.Food Chem., 50(3), 468-472.
[24] ]23[Re, R., Pellegrini, N., Proteggente, A., Pannala, A., Yang, M., Rice-Evans, C. )1999(. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radi.Biol.Med., 26(9-10),1231-1237.
[25] ]24[Zhang, S., Zhang, L., Jiao, Y., Luo, X., Li, H., Xin, L., Xue, C., Zhang, Y., Yi, H., Han, X. Ma, C.)  2014(. Technological characterization of lactic acid bacteria protease isolated from traditional chinese fermented milk. J. Food Qual., 37(6),395-402.
[26] ]25[Griffiths, M.W. , Tellez, A.M)  .2013(. Lactobacillus helveticus: the proteolytic system. Front. Microbiol., 4, 30.
[27] ]26[Taverniti, V. , Guglielmetti, S) .2012(. Health-promoting properties of Lactobacillus helveticus. Front. Microbiol., 3, 392.
[28] ]27[Moser, A., Berthoud, H., Eugster, E., Meile, L. , Irmler, S) . 2017(. Detection and enumeration of Lactobacillus helveticus in dairy products. Int. Dairy. J., 68, 52-59.
[29] ]28[Owusu-Kwarteng, J., Tano-Debrah, K., Akabanda, F. ,Jespersen, L.) 2015(. Technological properties and probiotic potential of Lactobacillus fermentum strains isolated from west african fermented millet dough. BMC Microbiol., 15(1), 261.
[30] ]29[Akabanda, F., Owusu-Kwarteng, J.,Tano-Debrah, K., Parkouda, C. and Jespersen, L.)  2014(. The use of lactic acid bacteria starter culture in the production of Nunu, a spontaneously fermented milk product in Ghana. Int. J. Food Sci., Article ID 721067.
[31] ]30[Dickson, E.M., Riggio, M.P. , Macpherson, L.) 2005(. A novel species-specific PCR assay for identifying Lactobacillus fermentum. J. Med. Microbiol., 54(3), 299-303.
[32] ]31[Savijoki, K., Ingmer, H. ,Varmanen, P. )2006(. Proteolytic systems of lactic acid bacteria. Appl. Microbiol. Biotechnol., 71(4), 394-406.
[33] ]32[Soleymanzadeh, N., Mirdamadi, S., Mirzaei, M., Kianirad ,M. ( 2019 ).Novel β-casein derived antioxidant and ACE-inhibitory active peptide from camel milk fermented by Leuconostoc lactis PTCC1899: Identification and molecular docking. Int. Dairy J. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2019.05.012.
[34] ]33[Tak, L., Bais, B., Singh, R. and Singh, S. ( 2018). Study of the anti-oxidant potential of buffalo milk using Lactobacillus helveticus and Lactobacillus fermentum. IJFFT., 8(1), 69-74.
[35] ]34[Wang, Y.C., Yu, R.C. ,Chou, C.C. )2006(. Antioxidative activities of soymilk fermented with lactic acid bacteria and bifidobacteria. Food Microbiol., 23(2), 128-135.
[36] ]35[Kim, S.K. ed. )2013(. Marine proteins and peptides: biological activities and applications. John Wiley & Sons., 393-397.
[37] ]36[Zhou, T., Huo, R., Kwok, L.Y., Li, C., Ma, Y., Mi, Z. , Chen, Y. )2019(. Effects of applying Lactobacillus helveticus H9 as adjunct starter culture in yogurt fermentation and storage. J. Dairy Sci. 02(1), 223-235.