ویژگی های تغذیه ای جوانه یونجه و تأثیر تخمیر با باکتری های پروبیوتیک بر ویژگی های آنتی‌اکسیدانی و ‏پری بیوتیکی آن

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه بهداشت مواد غذائی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه بهداشت مواد غذائی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه بهداشت مواد غذائی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

4 استاد، گروه بهداشت مواد غذائی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: جوانه‌های گیاهی به دلیل فراوانی، زیست فراهمی بالای ترکیبات و اثرات سلامتی‌بخش، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. ‏حبوبات جوانه زده متداولترین اشکال مصرفی جوانه‌ها در رژیم غذایی انسان هستند. جوانه‌‌ی یونجه منبع سرشار از پروتئین، فیبر، مواد معدنی، ‏ویتامین‌ها، گلوکوزینولات و ترکیبات فنولی است. جوانه یونجه به صورت خشک شده، پودر یا مکمل‌های رژیمی به شکل قرص مصرف می-‏شود. با در نظر گرفتن ویژگی‌های تغذیه‌ای، پودر جوانه‌ی یونجه (‏ASP‏) می‌تواند به عنوان یک پری‌بیوتیک عمل نماید. هدف از این مطالعه ‏بررسی ویژگی‌های تغذیه‌ای ‏ASP‏ و ارزیابی پتانسیل پری‌بیوتیکی آن بر دو باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس کازئی ‏ATCC 393‎‏ و ‏بیفیدوباکتریوم لانگوم ‏ATCC 55813‎‏ در شرایط برون‌تنی می‌باشد. همچنین، اثرات فرآیند تخمیر ‏ASP‏ با باکتری‌های پروبیوتیک، بر ‏محتوای پلی فنول‌ها و فعالیت آنتی‌اکسیدانی آن مورد بررسی قرار گرفت. ‏

مواد و روش‌ها: ترکیب اسیدهای چرب، پروفایل آمینواسید و محتوای املاح ‏ASP‏ به ترتیب با کروماتوگرافی گازی مجهز به دتکتور جرمی، ‏آمینواسید آنالایزر، و پلاسمای جفت شده القائی مجهز به طیف سنج نشر نوری تعیین گردیدند. ‏ASP‏ در دو سطح غلظت 5/0 و 1% از نظر ‏قابلیت تحریک رشد دو باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس کازئی و بیفیدوباکتریوم لانگوم مورد بررسی قرار گرفت. فروکتوالیگوساکارید و ‏گلوکز به ترتیب به عنوان پری‌بیوتیک استاندارد و کنترل مثبت مورد استفاده قرار گرفتند. تغییرات در جمعیت باکتری‌های پروبیوتیک و ‏pH‏ ‏محیط کشت طی 48 ساعت تخمیر در محیط کشت ‏MRS‏ براث بدون گلوکز (‏GF-MRS‏) پایش گردید. محتوای ترکیبات فنولی کل ‏‏(‏TPC‏) و فعالیت آنتی‌اکسیدانی ‏ASP‏ طی زمان تخمیر به ترتیب با روش‌‌های ‏Folin–Ciocalteu ‎‏ و مهار رادیکال‌های آزاد ‏DPPH‏ ‏ارزیابی گردید. ‏

یافته‌ها: ‏ASP‏ حاوی مقادیر قابل توجهی از آسپاراتیک اسید، گلوتامیک اسید و اسیدهای چرب ضروری از قبیل فنیل آلانین، لوسین و لیزین ‏بود. همچنین حاوی مقادیر قابل توجهی از اسیدهای چرب غیر اشباع از قبیل لینولئیک اسید و اولئیک اسید بود. پتاسیم فراوان‌ترین عنصر ‏تشکیل دهنده ‏ASP‏ بود و پس از آن فسفر و کلسیم قرار گرفتند. هر دو سویه‌ی پروبیوتیک رشد قابل ملاحظه‌ای در حضور ‏ASP‏ داشتند. ‏جمعیت لاکتوباسیلوس کازئی و بیفیدوباکتریوم لانگوم طی 48 ساعت تخمیر با ‏‎%‎‏۱-‏ASP‏ به ترتیب 91/4 و ‏Log CFU/ml‏ 11/5 افزایش ‏یافت که قابل مقایسه با اثرات گلوکز و ‏FOS‏ بود. کاهش در ‏pH‏ محیط کشت ‏GF-MRSB‏ با غلظت ‏ASP‏ همبستگی منفی نشان داد. ‏فعالیت آنتی‌اکسیدانی و ‏TPC‏ در طول زمان تخمیر توسط هر دو باکتری افزایش یافتند که اثر لاکتوباسیلوس کازئی بیشتر بود. ‏

نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد ‏ASP‏ منبع عالی از املاح، اسیدهای آمینه ضروری و اسیدهای چرب غیر اشباع است. باکتری‌های پروبیوتیک نه ‏تنها در حضور ‏ASP‏ زنده ماندند بلکه باعث افزایش ترکیبات فنولی و بهبود فعالیت آنتی‌اکسیدانی و ظرفیت عملکردی ‏ASP‏ تخمیر شده ‏گردیدند. تخمیر جوانه‌های گیاهی غنی از ترکیبات فنولی با باکتری‌های پروبیوتیک، می‌تواند به عنوان رویکرد نوینی در توسعه‌ی غذاهای ‏عملگرا مد نظر قرار گیرد. ‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Nutritional Characteristics of Alfalfa Sprout and the Impact of Fermentation with ‎Probiotic Bacteria on Its Antioxidant and Prebiotic Properties

نویسندگان [English]

  • Maryam Ghaderi-Ghahfarokhi 1
  • Sahar Elmi Anvari 2
  • Maryam Shakarami 3
  • Mehdi Zarei 4
1 Assistant Professor, Department of Food Hygiene, Faculty of Veterinary Medicine, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Ph.D. student, Department of Food Hygiene, Faculty of Veterinary Medicine, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 MSc graduate, Department of Food Hygiene, Faculty of Veterinary Medicine, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
4 Professor, Department of Food Hygiene, Faculty of Veterinary Medicine, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Plant sprouts are receiving a great deal of attention because of their ‎abundance, bioavailability of components, and health benefits. Germinated legume seeds were the most ‎common sprouts consumed in the human diet. Alfalfa (Medicago sativa) sprout is a valuable source of ‎protein, fiber, minerals, vitamins (B vitamins), glucosinolate, and phenolic compounds. Alfalfa sprout is ‎usually consumed as dehydrated leaves, powder, or dietary supplements in the form of tablets. ‎Regarding nutritional values, alfalfa sprout powder (ASP) could act as a prebiotic agent. The present ‎study aimed to investigate the nutritional values and in vitro prebiotic potential of ASP on two probiotic ‎strains, namely Lactobacillus casei ATCC 393‎‏ ‏and Bifidobacterium longum ATCC 55813. Also, the ‎effects of fermentation of ASP by probiotics on polyphenolic content and antioxidant activity were ‎investigated. ‎

Materials and methods: Fatty acid composition, amino acid profile, and mineral content of ASP were ‎determined using a gas chromatography-mass detector, amino acid analyzer, and inductively coupled ‎plasma-optical emission spectrometry, respectively. ASP at two concentration levels of 0.5 and 1% was ‎tested for its growth stimulation effect on two probiotics, L. casei and B. longum. Fructooligosaccharide ‎‎(FOS) and glucose were used as standard prebiotic and control positive, respectively. The changes in ‎probiotic populations and pH were monitored during 48 h fermentation in glucose-free MRS broth (GF-‎MRSB). The total phenolic content (TPC) and antioxidant activity of ASP were evaluated during ‎fermentation using the Folin–Ciocalteu method and the DPPH radical scavenging assay. ‎

Results: ASP contains high levels of aspartic acid, glutamic acid, and essential amino acids, including ‎phenylalanine, leucine, and lysine. It also includes a high content of unsaturated fatty acids, including ‎linoleic and oleic acids. Potassium was found to be the mineral with the highest composition, followed ‎by phosphorus and calcium. Both probiotic strains could grow effectively in the presence of ASP. The ‎cell numbers of L. casei and B. longum increased by 4.91 and 5.11 Log CFU/ml after 48 h fermentation ‎of ASP-1%, which were comparable with the stimulatory effects of FOS and glucose. The pH decrease ‎of GF-MRSB was negatively‏ ‏correlated with the concentration of ASP. Antioxidant activity and TPC ‎increased continually during fermentation by both probiotics, with L. casei exhibiting a stronger impact. ‎

Conclusion: Results demonstrated that ASP is an excellent source of minerals, essential amino acids, ‎and unsaturated fatty acids. Probiotic bacteria not only survive in the presence of ASP but also increase ‎polyphenolic content, thus enhancing the antioxidant activity and functional capacity of the fermented ‎ASP. Fermenting phenolic compound-rich plant sprouts with probiotic bacteria can be considered a ‎novel approach to the development of functional foods.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alfalfa sprout
  • Antioxidant activity
  • Nutritional values
  • Prebiotic
  • ‎Probiotic. ‎

مراجع

Miyahira, R. F., Lopes, J.D.O., & Antunes, A.E.C. (2021). The use of sprouts to improve the nutritional value of food products: A brief review. Plant Foods for Human Nutrition, 76(2), 143-152.
Xu, M., Rao, J., & Chen, B. (2020). Phenolic compounds in germinated cereal and pulse seeds: Classification, transformation, and metabolic process. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 60(5), 740-759.
Santos, C., Silva, B., MP Valente, L., Gruber, S., & W. Vasconcelos, M. (2020). The effect of sprouting in lentil (Lens culinaris) nutritional and microbiological profile. Foods, 9(4), 400.
Gan, R. Y., Lui, W. Y., Wu, K., Chan, C. L., Dai, S. H., Sui, Z. Q., & Corke, H. (2017). Bioactive compounds and bioactivities of germinated edible seeds and sprouts: An updated review. Trends in Food Science & Technology, 59, 1-14.
Almuhayawi, M. S., Hassan, A. H., Al Jaouni, S. K., Alkhalifah, D. H. M., Hozzein, W. N., Selim, S., AbdElgawad, H., & Khamis, G. (2021). Influence of elevated CO2 on nutritive value and health-promoting prospective of three genotypes of Alfalfa sprouts (Medicago Sativa). Food Chemistry, 340, 128147.
Martínez, R., Kapravelou, G., Porres, J. M., Melesio, A. M., Heras, L., Cantarero, S., Gribble, F., Parker, H., Aranda, P., & López-Jurado, M. (2016). Medicago sativa, a functional food to relieve hypertension and metabolic disorders in a spontaneously hypertensive rat model. Journal of Functional Foods, 26, 470-484.
Ehsani, A.; Mahmudi, R.; Tokmechi, A.; Pajohi, MR. (2011). Iranian white chees as a food carrier for probiotic bacteria. Journal of Nutrition Sciences and Food Technology, 3:77-83.
Gibson, G. R., Hutkins, R., Sanders, M. E., Prescott, S. L., Reimer, R. A., Salminen, S. J., Scott, K., Stanton, C., Swanson, K., Cani, P., Verbeke, K., & Reid, G. (2017). Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 14(8), 491-502.
Argüelles-López, O. D., Reyes-Moreno, C., Gutiérrez-Dorado, R., Sánchez-Osuna, M. F., López-Cervantes, J., Cuevas-Rodríguez, E. O., Milán-Carrillo, J., & Perales-Sánchez, J. X. K. (2018). Functional beverages elaborated from amaranth and chia flours processed by germination and extrusion. Biotecnia, 20(3), 135-145.
Noori, N., Hamedi, H., Kargozari, M., & Shotorbani, P. M. (2017). Investigation of potential prebiotic activity of rye sprout extract. Food Bioscience, 19, 121-127.
Almuhayawi, M. S., Hassan, A. H., Al Jaouni, S. K., Alkhalifah, D. H. M., Hozzein, W. N., Selim, S., AbdElgawad, H., & Khamis, G. (2021). Influence of elevated CO2 on nutritive value and health-promoting prospective of three genotypes of Alfalfa sprouts (Medicago Sativa). Food Chemistry, 340, 128147.
Mattioli, S., Dal Bosco, A., Castellini, C., Falcinelli, B., Sileoni, V., Marconi, O., Cotozzolo, E., & Benincasa, P. (2019). Effect of heat‐and freeze‐drying treatments on phytochemical content and fatty acid profile of alfalfa and flax sprouts. Journal of the Science of Food and Agriculture, 99(8), 4029-4035.
Giuberti, G., Rocchetti, G., Sigolo, S., Fortunati, P., Lucini, L., & Gallo, A. (2018). Exploitation of alfalfa seed (Medicago sativa) flour into gluten-free rice cookies: Nutritional, antioxidant and quality characteristics. Food Chemistry, 239, 679-687.
Ullah, F., Ahmad, S., Wahab, S., Zeb, A., Khan Khattak, M., Khan, S., & Kang, M. (2016). Quality evaluation of biscuits supplemented with alfalfa seed flour. Foods, 5(4), 68.
Stone, A. K., Karalash, A., Tyler, R. T., Warkentin, T. D., & Nickerson, M. T. (2015). Functional attributes of pea protein isolates prepared using different extraction methods and cultivars. Food Research International, 76, 31-38.
Nateghpour, B., Kavoosi, G., & Mirakhorli, N. (2021). Amino acid profile of the peel of three citrus species and its effect on the combination of amino acids and fatty acids Chlorella vulgaris. Journal of Food Composition and Analysis, 98, 103808.
Adebiyi, J. A., Obadina, A. O., Adebo, O. A., & Kayitesi, E. (2017). Comparison of nutritional quality and sensory acceptability of biscuits obtained from native, fermented, and malted pearl millet (Pennisetum glaucum) flour. Food Chemistry, 232, 210-217.‏‏
Moreno-Vilet, L., Garcia-Hernandez, M. H., Delgado-Portales, R. E., Corral-Fernandez, N. E., Cortez-Espinosa, N., Ruiz-Cabrera, M. A., & Portales-Perez, D. P. (2014). In vitro assessment of agave fructans (Agave salmiana) as prebiotics and immune system activators. International Journal of Biological Macromolecules, 63, 181-187.
Sah, B. N. P., Vasiljevic, T., McKechnie, S., & Donkor, O. N. (2016). Effect of pineapple waste powder on probiotic growth, antioxidant and antimutagenic activities of yogurt. Journal of food science and technology, 53, 1698-1708.
Li, J., Zhang, X., Cao, L., Ji, J., & Gao, J. (2018). Three inulin-type fructans from Codonopsis pilosula (Franch) Nannf. Roots and their prebiotic activity on Bifidobacterium longum. Molecules, 23(12), 3123.
Slinkard, K., & Singleton, V. L. (1977). Total phenol analysis: automation and comparison with manual methods. American Journal of Enology and Viticulture, 28(1), 49-55.
Zhang, H., Cui, S. W., Nie, S. P., Chen, Y., Wang, Y. X., & Xie, M. Y. (2016). Identification of pivotal components on the antioxidant activity of polysaccharide extract from Ganoderma atrum. Bioactive Carbohydrates and Dietary fibre, 7(2), 9-18.
Chen, X., Qi, Y., Zhu, C., & Wang, Q. (2019). Effect of ultrasound on the properties and antioxidant activity of hawthorn pectin. International journal of biological macromolecules, 131, 273-281.
Shakrami, Maryam. (2022). Evaluation of physicochemical and organoleptic characteristics and Lactobacillus acidophilus viability in flavored yoghurt supplemented with alfalfa sprout. Master's thesis. Shahid Chamran University of Ahvaz.
Babinec, J., Kozova, Z., Strakova, E., & Suchý, P. (2001). The variance of the amino acids in some lucerne (Medicago sativa L.) populations. CIHEAM, 45, 235-239.
Apostol, L., Lorga, S., & Mosoiu, C. (2017). Alfalfa concentrate—a rich source of nutrients for use in food products. Journal of international scientific publications. Agricalture & Food, 5, 66-73.
Zrig, A., Saleh, A., Hamouda, F., Okla, M. K., Al-Qahtani, W. H., Alwasel, Y. A., Al-Hashimi, A., Hegab, M. Y., Hassan, A. H. A., & AbdElgawad, H. (2021). Impact of sprouting under potassium nitrate priming on nitrogen assimilation and bioactivity of three Medicago species. Plants, 11(1), 71.
Bains, K., Uppal, V., & Kaur, H. (2014). Optimization of germination time and heat treatments for enhanced availability of minerals from leguminous sprouts. Journal of Food Science and Technology, 51, 1016-1020.
Sahni, P., Sharma, S., & Surasani, V. K. R. (2020). Influence of processing and pH on amino acid profile, morphology, electrophoretic pattern, bioactive potential and functional characteristics of alfalfa protein isolates. Food Chemistry, 333, 127503.
Chiriac, E. R., Chiţescu, C. L., Sandru, C., Geană, E. I., Lupoae, M., Dobre, M., Borda, D., Gird, C. E., & Boscencu, R. (2020). Comparative study of the bioactive properties and elemental composition of red clover (Trifolium pratense) and alfalfa (Medicago sativa) sprouts during germination. Applied Sciences, 10(20), 7249.
Marton, M.; Mandoki, ZS.; Csapo-Kiss, ZS.; Csapo, J. (2010). The role of sprouts in human nutrition. A review. Acta Univ. Sapientiae, 3: 81-117.
Ghani, M., Kulkarni, K. P., Song, J. T., Shannon, J. G., & Lee, J. D. (2016). Soybean sprouts: A review of nutrient composition, health benefits and genetic variation. Plant Breeding and Biotechnology, 4(4), 398-412.
Călinoiu, L. F., Vodnar, D. C., & Precup, G. (2016). The probiotic bacteria viability under different conditions. Bulletin UASVM Food Science and Technology, 73(2), 55-60.
García, S. N. C., Rodríguez-Herrera, R., Flores, S. N., Silva-Belmares, S. Y., Esparza-González, S. C., Ascacio-Valdés, J. A., & Flores-Gallegos, A. C. (2023). Sprouts as probiotic carriers: A new trend to improve consumer nutrition. Food Chemistry: Molecular Sciences, 7, 100185.
Trejo Rodriguez, I. S., Alcantara Quintana, L. E., Algara Suarez, P., Ruiz Cabrera, M. A., & Grajales Lagunes, A. (2021). Physicochemical properties, antioxidant capacity, prebiotic activity and anticancer potential in human cells of jackfruit (Artocarpus heterophyllus) seed flour. Molecules, 26(16), 4854.
Ghasrehamidi, S., & Daneshi, M. (2018). Effect of Date seed Powder on qualitative properties and survival of probiotic bacteria in set yogurt. Food Processing and Preservation Journal, 11(1), 19-32.
Naqash, F., Masoodi, F. A., Rather, S. A., Wani, S. M., & Gani, A. (2017). Emerging concepts in the nutraceutical and functional properties of pectin—A Review. Carbohydrate polymers, 168, 227-239.
Wang, X., Huang, M., Yang, F., Sun, H., Zhou, X., Guo, Y., Wang, X., & Zhang, M. (2015). Rapeseed polysaccharides as prebiotics on growth and acidifying activity of probiotics in vitro. Carbohydrate Polymers, 125, 232-240.
Akbari-Alavijeh, S., Soleimanian-Zad, S., Sheikh-Zeinoddin, M., & Hashmi, S. (2018). Pistachio hull water-soluble polysaccharides as a novel prebiotic agent. International Journal of Biological Macromolecules, 107, 808-816.
Pallin, A., Agback, P., Jonsson, H., & Roos, S. (2016). Evaluation of growth, metabolism and production of potentially bioactive components during fermentation of barley with Lactobacillus reuteri. Food Microbiology, 57, 159-171.
Tadayoni, M., Sheikh-Zeinoddin, M., & Soleimanian-Zad, S. (2015). Isolation of bioactive polysaccharide from acorn and evaluation of its functional properties. International Journal of Biological Macromolecules, 72, 179-184.
Sharma, R., Diwan, B., Singh, B. P., & Kulshrestha, S. (2022). Probiotic fermentation of polyphenols: Potential sources of novel functional foods. Food Production, Processing and Nutrition, 4(1), 21.
Silva, L. R., Pereira, M. J., Azevedo, J., Gonçalves, R. F., Valentão, P., de Pinho, P. G., & Andrade, P. B. (2013). Glycine max (L.) Merr., Vigna radiata and Medicago sativa L. sprouts: A natural source of bioactive compounds. Food Research International, 50(1), 167-175.
Li, S., Jin, Z., Hu, D., Yang, W., Yan, Y., Nie, X., Lin, J., Zhang, Q., Gai, D., Ji, Y., & Chen, X. (2020). Effect of solid-state fermentation with Lactobacillus casei on the nutritional value, isoflavones, phenolic acids and antioxidant activity of whole soybean flour. LWT-Food Science and Technology, 125, 109264.
Hole, A. S., Rud, I., Grimmer, S., Sigl, S., Narvhus, J., & Sahlstrøm, S. (2012). Improved bioavailability of dietary phenolic acids in whole grain barley and oat groat following fermentation with probiotic Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus johnsonii, and Lactobacillus reuteri. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(25), 6369-6375.
Ayyash, M., Johnson, S. K., Liu, S. Q., Al-Mheiri, A., & Abushelaibi, A. (2018). Cytotoxicity, antihypertensive, antidiabetic and antioxidant activities of solid-state fermented lupin, quinoa and wheat by Bifidobacterium species: In-vitro investigations. LWT-Food Science and Technology, 95, 295-302.
He, Z., Zhang, H., Wang, T., Wang, R., & Luo, X. (2022). Effects of five different lactic acid bacteria on bioactive components and volatile compounds of oat. Foods, 11(20), 3230.
Braune, A., & Blaut, M. (2016). Bacterial species involved in the conversion of dietary flavonoids in the human gut. Gut Microbes, 7(3), 216-234.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 16، شماره 3
مهر 1403
صفحه 55-78

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار