Учёные усиливают полезные свойства чёрной капусты с помощью целенаправленной ферментации

Автор: Priyanjana Pramanik, магистр наук.
Рецензент: Susha Cheriyedath, магистр наук.                                                                                                                     28 мая 2025 года

Инновационные методы ферментации раскрывают, как прессованная чёрная капуста, обогащённая дрожжами или бактериями, обеспечивает превосходные преимущества для здоровья и вкуса, открывая новые возможности для функциональных продуктов питания.

В недавней статье, опубликованной в журнале LWT - Food Science and Technology, исследователи изучили, как контролируемая ферментация может улучшить безопасность и питательную ценность чёрной капусты.

Они обнаружили, что ферментация значительно усилила антиоксидантную активность и содержание полифенолов в чёрной капусте, увеличила уровни полезных для здоровья короткоцепочечных жирных кислот (SCFAs) в образцах, ферментированных дрожжами, внесла полезные для здоровья соединения, которые варьировались в зависимости от используемой закваски, и способствовала росту полезных кишечных бактерий. При этом все обработки способствовали увеличению микробного обилия, но с незначительными различиями между неферментированными и ферментированными образцами с точки зрения общих сдвигов микробиома.

Исследование также показало, что дрожжевая ферментация была связана с более значительным увеличением уровня нейротрансмиттера ГАМК, который связан с регуляцией артериального давления и антидепрессивным эффектом.

Это исследование примечательно тем, что оно одним из первых систематически сравнило закваски на основе молочнокислых бактерий и дрожжей для ферментации чёрной капусты.

Введение

Овощи, такие как брокколи, цветная капуста и капуста, богаты полезными соединениями, включая глюкозинолаты, флавоноиды и полифенолы, которые связаны с понижением риска хронических заболеваний, включая нейродегенеративные заболевания, рак и сердечно-сосудистые заболевания.

Однако способ обработки этих овощей играет ключевую роль в улучшении и сохранении их полезных соединений. Ферментация — это широко используемый метод, который позволяет сохранять продукты, улучшать их сенсорные и питательные качества и делать их безопаснее для потребления. В капусте естественная ферментация осуществляется за счёт молочнокислых бактерий, присутствующих в растении, но это может привести к проблемам с безопасностью, а также к трудностям в контроле консистенции ферментированного продукта.

Внимание исследователей переключилось на использование специфических стартерных культур, таких как Lactiplantibacillus plantarum, чтобы обеспечить улучшенные, предсказуемые и стабильные результаты. Исследования показали, что ферментация с использованием стартерных культур усиливает полезные свойства, увеличивает содержание полифенолов и уровень антиоксидантов. Однако использование других стартерных культур, таких как дрожжи, ещё не было изучено. Настоящее исследование — первое, в котором систематически сравнивается влияние молочнокислых бактерий и дрожжей на ферментацию чёрной капусты.

Об исследовании ферментации

Исследователи применили контролируемую ферментацию с использованием выбранных бактериальных и дрожжевых стартерных культур для чёрной капусты, чтобы изучить, как эти методы обработки влияют на её питательные свойства.

Свежие листья чёрной капусты были закуплены на местном итальянском рынке, затем их промыли и нарезали на мелкие кусочки. Капусту подвергли одному из двух методов ферментации: либо погружению в солевой раствор (80 г/л NaCl), либо прессованию листьев с сухой солью (40 г/кг), чтобы выделить сок и начать ферментацию.

Были выбраны два микробных штамма: молочнокислая бактерия Lactiplantibacillus plantarum TB 11-32 и дрожжи Saccharomyces cerevisiae LI 180-7. Их культивировали отдельно, а затем добавляли в капусту для достижения определённых концентраций (~7 log КОЕ/г для бактерий, ~6 log КОЕ/г для дрожжей). Ферментация проходила при комнатной температуре в тёмном месте в течение приблизительно 30 дней. pH и солёность смеси контролировались, и каждые 10 дней её перемешивали. Ферментация считалась завершённой, если pH был ниже 4,6.

После ферментации образцы оценивались на микробную безопасность, химический состав и сенсорные свойства. Группа из 14 неквалифицированных дегустаторов оценивала вкус и текстуру по шкале от 0 (отсутствует) до 6 (интенсивный). Образцы пережёвывали и проглатывали, с очисткой ротовой полости между пробами.

Для микробиологического анализа образцы разводили и культивировали, чтобы оценить наличие полезных микроорганизмов и проверить отсутствие вредных бактерий. Дополнительно проводились биохимические тесты для измерения изменений в содержании питательных веществ, полифенолов и антиоксидантной активности с использованием гидроалкогольных экстрактов из ферментированных образцов.

Результаты исследования

Ферментация чёрной капусты с использованием стартерных культур (бактерий или дрожжей) значительно изменила её химические, сенсорные и питательные свойства.

pH снизился с 6,0 до примерно 4,0–4,1 к 30-му дню, что свидетельствовало об окончании ферментации, в то время как уровень соли стабилизировался на уровне 70 г/л через 10 дней как в солёных, так и в прессованных образцах. Прессованная капуста демонстрировала большую потерю текстуры, включая мягкость и уменьшение волокнистости, но оба метода приготовления соответствовали стандартам пищевой безопасности. Низкое содержание Enterobacteriaceae (~3 log КОЕ/г) было обнаружено, но контролировалось концентрацией соли и конкуренцией стартерных культур.

Стартерные культуры влияли на вкусовые и биохимические изменения. Прессованная капуста, ферментированная дрожжами, имела меньшую горечь и более высокую сладость и умами по сравнению с необработанными образцами. Содержание органических кислот варьировалось: молочная кислота была наиболее высокой в образцах с бактериальной ферментацией, тогда как образцы с дрожжевой ферментацией содержали больше уксусной кислоты.

Прессованные образцы также имели более высокое содержание микробных молочнокислых бактерий, что способствовало усилению ферментативной активности. Рост дрожжей был наиболее выражен в образцах с дрожжевым стартером, при этом все обработки оставались свободными от основных патогенов.

Общее содержание фенолов и антиоксидантная активность увеличились во всех образцах, причём образцы с дрожжевой ферментацией показали наибольший прирост: содержание фенолов увеличилось в 4,6 раза, а антиоксидантная активность — в 3,4 раза по сравнению с неферментированной капустой. Ферментация усилила выделение биологически активных соединений из растительных тканей. Этот эффект был особенно заметен в прессованной капусте, ферментированной дрожжами, тогда как солёные образцы показали меньшее увеличение.

Образцы, ферментированные молочнокислыми бактериями (LAB), показали увеличение содержания фенольных соединений, которые обладают потенциальной пользой для сердечно-сосудистой системы.

Содержание свободных аминокислот заметно увеличилось для обоих стартеров, особенно для незаменимых и биологически активных аминокислот. Однако образцы с дрожжевой ферментацией показали наибольший общий прирост, демонстрируя значительное улучшение питательных свойств за счёт ферментации. В частности, концентрация ГАМК (γ-аминомасляной кислоты), нейротрансмиттера, связанного с гипотензивным и нейропротекторным эффектами, значительно возросла как при бактериальной, так и при дрожжевой ферментации.

Были отмечены различные ароматические профили: дрожжевая ферментация производила более разнообразные и фруктовые эфиры, в то время как LAB-ферментация приводила к более высоким уровням серы и других ароматических соединений.

Эксперименты по перевариванию in vitro и фекальной ферментации показали, что все образцы чёрной капусты, как ферментированные, так и нет, увеличивали количество полезных кишечных бактерий по сравнению с необработанной фекальной взвесью. Однако различия между неферментированной и ферментированной капустой были незначительными для некоторых групп бактерий. Образцы с дрожжевой ферментацией специфически способствовали выработке короткоцепочечных жирных кислот и связанных эфиров, соединений с потенциальной пользой для здоровья кишечника и при синдроме раздражённого кишечника, в то время как образцы с LAB-ферментацией приводили к повышенному выделению фенольных соединений, которые могут помочь снизить окислительный стресс и поддержать здоровье сердечно-сосудистой системы.

Выводы

Это исследование подтверждает, что ферментация с использованием стартерных культур может улучшить безопасность, вкусовые качества и питательную ценность чёрной капусты.

И бактерии, и дрожжи эффективно снижали pH, обогащали вкус и увеличивали содержание полезных соединений, включая фенольные вещества, антиоксиданты и аминокислоты. Прессование капусты перед ферментацией способствовало высвобождению большего количества питательных веществ и улучшало рост микроорганизмов, особенно полезных бактерий и дрожжей.

Использование дрожжей показало наиболее значительные улучшения вкусовых качеств, включая снижение горечи и повышение вкуса умами, а также увеличение содержания полифенолов, антиоксидантной активности и уровня аминокислот, что свидетельствует о высокой эффективности дрожжевых стартерных культур.

Однако исследование показало, что прессование с использованием как молочнокислых бактерий (LAB), так и дрожжей даёт оптимальные результаты, и оба подхода обладают своими функциональными преимуществами. Полученные данные указывают на то, что ферментация с использованием селекционированных стартерных культур является устойчивой биоконсервационной технологией, позволяющей получить продукт длительного хранения без образования сточных вод или побочных продуктов.

Испытания в промышленных масштабах (обработка партий более 300 кг) уже проводятся, планируется клиническое исследование для дальнейшей оценки воздействия на здоровье человека.

Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями квашеной капусты и ферментированных овощей, подчёркивая важность методов ферментации и выбора микробных штаммов.

Примечательно, что ни в одном из ферментированных продуктов не было обнаружено вредных микроорганизмов, что демонстрирует безопасность процесса. Все продукты соответствовали стандартам пищевой безопасности, а технология ферментации обладает экологическими преимуществами за счёт минимизации отходов и возможности круглогодичного производства.

В целом, прессованная чёрная капуста, ферментированная с использованием дрожжей или LAB, показала себя как особенно перспективный метод создания вкусных и функционально обогащённых ферментированных овощей. Дрожжи продемонстрировали особую эффективность в улучшении вкусовых и питательных свойств, но оба подхода внесли значительный вклад в улучшение здоровья.

____________________________________________________________________________________________________________________________

Ссылка на журнал:

Инновационные подходы к ферментации чёрной капусты с улучшенными питательными свойствами и пользой для здоровья. Tarantini, A., Mancini, L., Vacca, M., Celano, G., Romano, G., D’Amico, L., Cardinali, A., Bleve, G., De Angelis, M. LWT (2025). DOI: 10.1016/j.lwt.2025. sciencedirect