Ученые подобрали штаммы молочнокислых бактерий для сохранения ценности зерна киноа и производства нового суперпродукта – ферментированного «молока».
Киноа (Chenopodium quinoa Willd.) - это высокопитательная культура, богатая высококачественными белками, витаминами, ненасыщенными жирными кислотами, минералами и различными функциональными соединениями, такими как фенолы.
Киноа широко признается одним из лучших источников растительного белка. Благодаря превосходному качеству белка Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) определило киноа как оптимальный источник пищи для удовлетворения потребностей в питании астронавтов во время длительных космических миссий.
По сравнению с другими злаками, киноа характеризуется гармонично сбалансированным аминокислотным составом, который особенно богат лизином, и демонстрирует особый вкусовой профиль, который улучшает сенсорную привлекательность печенья и тортов.
В киноа обнаружено более 20 типов фенольных соединений, таких как кофейная кислота и кверцетин, которые известны своей ролью в регулировании метаболизма глюкозы и липидов, а также антиоксидантными свойствами.
Проблема в том, что эти соединения в киноа в основном ковалентно связаны с целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином, пектином и белками через сложноэфирные и простые эфирные связи и должны быть высвобождены для усвоения и использования организмом человека. Кроме того, киноа содержит высокие уровни нерастворимых пищевых волокон и сапонинов, которые оказывают очевидное негативное влияние на вкусовые качества зерна.
Различные методы обработки, такие как измельчение, варка, сверхтонкое измельчение, обжарка и экструзионная обработка, широко используются в пищевой промышленности для улучшения питательных, текстурных и сенсорных качеств киноа.
Однако фенолы в киноа преимущественно находятся во внешних слоях, и некоторые методы обработки могут значительно повредить эти слои, тем самым снижая уровни фенольных соединений и антиоксидантную способность.
Например, если киноа измельчается до степени полировки 30%, уровень свободных и связанных фенольных соединений снижается на 21,5% и 35,2% соответственно. Поджаривание также значительно снижает общий уровень фенольных веществ в киноа.
Эти негативные эффекты ставят поставить под угрозу выдающуюся антиоксидантную активность и другие биологические свойства фенолов в киноа, такие как их противоожирение, противодиабетическое и противовоспалительное действие.
Кроме того, несмотря на свою высокую пищевую ценность и широкое культивирование, киноа остается на этапе первичной обработки и часто продается как сырой сельскохозяйственный продукт с низкой добавленной стоимостью и рыночной конкурентоспособностью. Поэтому существует острая необходимость в использовании других методов обработки киноа, чтобы полностью раскрыть потенциал культуры, тем самым повышая ценность продукта и увеличивая экономические, социальные и экологические выгоды отрасли.
Микробная ферментация, в частности пробиотическая ферментация, является одним из важных методов биообработки, направленных на повышение безопасности и сенсорного качества злаков и псевдозлаков, таких как киноа.
Пробиотическая ферментация может не только снизить содержание сапонинов, алкалоидов, оксалатов, фитиновых кислот и танинов, но также улучшить усвояемость белков и использование минералов и биологически активных соединений.
Штаммы молочнокислых бактерий (Lactic acid bacteria, LAB) обладают способностью ферментировать глицерин и ксилозу, а также метаболизировать фенольные соединения, что делает их перспективными кандидатами в качестве заквасочных культур при ферментации продуктов на основе киноа.
Было доказано, что ферментация киноа с использованием Lactobacillus plantarum эффективно снижает уровни антипитательных факторов, включая сапонины, алкалоиды, оксалаты, фитиновую кислоту и танины.
Другое исследование показало, что ферментация с использованием Lactobacillus casei увеличила содержание тиамина, рибофлавина и свободных фенолов в киноа и снизила содержание связанных фенолов через 24 часа.
Таким образом, ферментация с использованием штаммов LAB представляет собой устойчивый и экологически чистый технологический подход к улучшению комплексного качества киноа.
Однако различные штаммы LAB обладают различными ферментационными возможностями для киноа, а также различной устойчивостью к внешним условиям и воздействиям на питательные и биологически активные компоненты киноа.
Команда китайских исследователей Факультета пищевых наук и инженерии Сельскохозяйственного университет Шаньси протестировала 6 различных штаммов молочнокислых бактерий для ферментации киноа как с одним штаммом, так и с несколькими штаммами, и проанализировала изменения различных показателей до и после ферментации, включая физико-химические свойства, питательные компоненты, функциональные активные компоненты и антиоксидантную активность киноа.
Затем был применен анализ главных компонентов для проведения комплексной оценки эффективности ферментации с целью скрининга высококачественных штаммов молочнокислых бактерий для киноа.
Результаты показывают, что специфическая ферментация LAB значительно снизила содержание крахмала и пищевых волокон, при этом заметно увеличив содержание и антиоксидантную способность свободных фенолов. Максимальное содержание свободных фенолов в ферментированной киноа достигло 5,64 мг GAE/г, с 2,01-кратным увеличением биодоступности.
Комплексная оценка определила смешанный штамм MS2 (смесь 1:1:1 L. casei89, L. fermentum61 и L. rhamnosus05) как превосходный агент ферментации киноа.
Ферментированное молоко из киноа, приготовленное с MS2, продемонстрировало благоприятные вкусовые и ароматические свойства. После 21 дня хранения количество жизнеспособных бактерий оставалось выше 10 log КОЕ/мл, а водоудерживающая способность и стабильность суспензии оставались высокими.
Ожидается, что результаты заложат прочную основу для превращения киноа в функциональный продукт питания с высокой пищевой ценностью и биологической активностью.
По статье группы авторов (Ли Чжао, Хуан Ляо, Тинъюй Ван, Хайцзяо Чжао), опубликованной в журнале Foods 2025 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.