Ферментированная пища что это
О пользе ферментированных продуктов
Рассказывает ведущий эксперт Центра молекулярной диагностики CMD ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Маргарита Провоторова.
Кишечник в опасности
Парадоксально, но как показывают исследования, чем выше уровень жизни, тем более уязвимой становится микрофлора нашего кишечника. И основная причина тому – неправильное питание. Избыток выпечки из белой муки, колбасных продуктов, сосисок, дефицит зерновых, свежих овощей, фруктов и ягод. Недавно появился новый термин – «микробиота западного человека». Имеется в виду внутреннее состояние организма, сформированное под влиянием избытка обработанной пищи, неконтролируемого применения антибиотиков и дефицита клетчатки.
От того, что лежит у нас на тарелке, зависит наш иммунитет. И микроорганизмы, которые живут в кишечнике, активно помогают нашему организму в процессе пищеварения и в формировании иммунного ответа. Они обеспечивают усвоение множества нутриентов, таких как витамины группы В, витамин К. Согласно новым исследованиям, для укрепления иммунитета, а также для профилактики сахарного диабета 2 типа, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний полезно регулярное употребление ферментированных продуктов.
Ферментированные продукты – в помощь организму
Ферментированными называют продукты, которые получаются в результате процесса микробной ферментации. Другими словами, они подвергаются воздействию различных бактерий, в результате чего получаются новые по вкусовым качествам и свойствам продукты. Процесс ферментирования известен с давних времен. Молоко под влиянием молочнокислых бактерий превращается в йогурт, кефир.
Мисо, ким-чи, такие напитки как камбуча или чайный гриб – тоже продукты ферментирования. Но самым доступным и полезным суперфудом осени можно назвать квашеную капусту. Закваска должна проходить естественным путем, без добавления столового уксуса. При его добавлении процесс ферментации прекращается.
Квашеная капуста – идеальный продукт для нашей микрофлоры. Она содержит калий, марганец и при этом низкокалорийна – всего около 20 ккал на 100 г. Кроме того, в капусте много клетчатки, которая является субстратом для размножения полезных лактобактерий. Также этот несложный суперфуд очень полезен для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Но, включая его в рацион, не забывайте следить за количеством соли. Чтобы капустное меню было разнообразным, добавляйте, к продукту, например, несколько перьев зеленого лука, укропа, горсть клюквы, порежьте половину яблока дольками или добавьте нерафинированного масла. Так вы получите не только порцию витаминов и минералов, но и необходимое количество клетчатки, биофлавоноидов и антиоксидантов.
А еще квашеная капуста – лидер по содержанию витамина С, которые помогает укрепить иммунитет и повысить защиту организма.
Где еще искать витамин С
Витамин С один из самых популярных и распространенных витаминов. Осенью мы традиционно покупаем упаковку аскорбинки, как говорится, для профилактики простуды. Но использовать аптечные продукты вовсе не обязательно. Суточную дозу витамина С легко получить с доступными продуктами питания. Сладкий болгарский перец, брокколи, брюссельская капуста вполне обеспечат нас необходимым количеством аскорбиновой кислоты.
Среди ягод, наиболее богатых аскорбинкой – черная смородина, облепиха, киви, шиповник, клубника. Кстати, осенью и зимой, когда свежих овощей и фруктов в нашем рационе мало, вполне можно использовать их замороженные аналоги, а также ягоды. При шоковой заморозке потеря витаминов очень незначительная. И чашка клубники из морозилки, добавленная в творог, к овсянке или в смузи, станет полноценным источником витамина С.
Единственное, о чем следует помнить – этот витамин быстро разрушается при повышении температуры более 60-70 градусов. Поэтому, если вы хотите сделать витаминный напиток или морс, дождитесь, пока вода немного остынет, и только потом добавьте свежевыжатый сок ягод.
Если Вы не нашли необходимую информацию, попробуйте
зайти на наш старый сайт
Разработка и продвижение сайта – FMF
Почтовый адрес:
Адрес: 350000, г. Краснодар, ул. Рашпилевская, д. 100
Канцелярия +7 (861) 255-11-54
прием посетителей пн., вт., ср., чт. с 10.00 до 16.00
ПТ. и предпраздничные дни с 10.00 до 13.00
перерыв с 13.00 до 13.48
Почему кефир и квашеная капуста — суперфуды
Материал прокомментировала и проверила Александра Разаренова — врач-диетолог, нутрициолог, терапевт, член Российского союза нутрициологов, диетологов и специалистов пищевой индустрии.
Что такое ферментация
Фактически ферментация — это брожение, изменение химического состава, структуры и других свойств продукта в условиях отсутствия доступа кислорода. Этот процесс могут запускать собственные ферменты, как при автолизе мяса [1]. В других случаях для получения ферментированного продукта к сырью нужно добавить микроорганизмы, например дрожжи для приготовления теста или шампанского. В процессе ферментации органические вещества, такие как сахар и крахмал, расщепляются, при этом выделяются этиловый спирт, углекислый газ и другие продукты.
Что можно заферментировать
Ферментацию используют для получения принципиально новых продуктов, например алкогольных. Известны древнейшие напитки из меда, риса и фруктов [2], пиво [3]. Ферментация мяса улучшает его вкусовые качества: делает его более мягким и увеличивает содержание глутаминовой кислоты [4]. В процессе автолиза мясо гренландской акулы становится пригодным для употребления в пищу [5], хотя по виду и запаху этого не скажешь. В свежем виде оно токсично из-за высокого содержания мочевины.
Ферментация также может видоизменить продукт: острый свежий чеснок становится черным, сладковатым и утрачивает резкий аромат [5]. Простокваша, йогурт, квашеная капуста, а также сыр, соевый соус — продукты, полученные в результате ферментации.
Насколько полезны ферментированные продукты?
В 2015 году американский Vogue назвал кефир суперфудом [6]. Далее этот напиток вместе с кимчи и другими ферментированными продуктами стал превозноситься блогерами и популярными диетологами. Насколько же в действительности все это полезно?
Все зависит от самого продукта. Красное мясо, подвергнутое ферментации, все равно остается красным мясом, потребление которого ВОЗ рекомендует сокращать [7]. Об алкоголе и говорить нечего: безопасной минимальной дозы вина или пива не существует. Вместе с тем кисломолочные продукты (кефир, простокваша, йогурт), а также квашеная капуста, моченые яблоки, которые тоже подвергаются молочнокислому брожению, признаются полезными. В них содержатся пробиотические бактерии, которые положительно влияют на микробиом кишечника [8]. А отклонения в микробиоме, в свою очередь, связывают с развитием хронических заболеваний, воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте и проблем с сердечно-сосудистой системой [9].
От приема богатых пробиотиками продуктов не стоит ждать драматических перемен в духе «до и после», но ученые высказывают предположения, что пробиотики могут улучшать состояние при проблемах с кишечником у путешественников или у тех, кто принимал антибиотики [10]. Важно помнить, что острое состояние не стоит лечить одними йогуртами или БАДами. Также нужно вводить богатые пробиотиками продукты постепенно, ориентируясь на состояние организма, особенно если диагностирован синдром раздраженного кишечника. Даже у здорового человека чрезмерное употребление ферментированных продуктов может вызвать метеоризм и вздутие живота.
Пробиотики могут помочь переварить клетчатку [10], а кисломолочные продукты станут хорошей альтернативой цельному молоку в случае лактозной недостаточности [11]. Во время ферментации лактоза расщепляется на глюкозу и галактозу, то есть кисломолочные бактерии делают то, с чем не справляется сам организм.
Во многих ферментированных продуктах, которые можно купить в магазине, например маринованных огурцах, содержится уксус, исключающий присутствие живых бактерий [12]. Но даже если продукт содержит живые микроорганизмы, это еще не значит, что их будет достаточно и они все доберутся до кишечника невредимыми и что от йогурта, кефира или квашеной капусты нужно отказаться. Просто важно понимать, что ферментированные продукты не лекарство. Их главное назначение — помочь составить полноценный и разнообразный рацион.
Какие ферментированные продукты можно приготовить дома?
Начинать лучше с овощей и молочных продуктов — можно добиться впечатляющих результатов, используя простое сырье. Так, для приготовления йогурта понадобится кипяченое молоко, закваска (ее можно купить в аптеке) и мультиварка, йогуртница или просто плед, чтобы обеспечить оптимальную температуру. Для квашеной капусты — крепкий кочан, соль и специи: есть даже рецепт BBC [12], который можно разнообразить, добавив мед, соевый соус. Комбучу практически в промышленных масштабах можно готовить из чая и чайного гриба.
Комментарий врача
Александра Разаренова,
врач-диетолог, нутрициолог, терапевт, член Российского союза нутрициологов, диетологов и специалистов пищевой индустрии
«Ферментированные продукты имеют очень давнюю историю. Издревле наши предки использовали ферментацию как способ обработки для того, чтобы на более длительный срок сохранить цельность и ценность пищи. И только в последние десятилетия полезные свойства ферментированных продуктов получили научные подтверждения. Но всегда стоит помнить, что у медали есть две стороны. И что полезно для одних людей, может оказать отрицательное влияние на других. Любая ферментированная еда имеет кислую среду, а значит, такие продукты усиливают выработку желудочного сока. Поэтому они будут полезны людям с пониженной кислотностью желудка. А тем, у кого есть предрасположенность к повышенной кислотности или язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, я бы порекомендовала быть осторожнее с этой группой продуктов и воздержаться от них хотя бы на период обострения».
Что такое ферментированные продукты и зачем они нужны
Опубликовано 31 марта 2020 31.03.20
Комментарии (0) Перейти
Квашеная капуста и чайный гриб покоряют мир, а тысячелетние традиции ферментации продуктов переживают настоящий ренессанс. Ферментированные продукты пришлись «ко столу» и адептам здорового образа жизни, которые приписывают им чудодейственные свойства, и гурманам, которые открывают новые грани вкуса и огромные просторы для кулинарной алхимии.
Что же такое ферментация?
Ферментация — это естественное брожение, в ходе которого микроорганизмы расщепляют органические соединения за счет недостатка кислорода. Такие продукты обогащаются полезными минералами, витаминами групп В, С и К, омега-3 жирными кислотами, натрием, железом, антиоксидантами и пробиотиками
Ферментацию в домашних условиях проводят без участия консервантов и «ускорителей» процесса. Суть в том, чтобы брожение происходило само, за счет микроорганизмов или природных ферментов, как происходит, например с мясом.
Ферментация может быть вызвана распадом белка, как в мясе или рыбе, работой молочнокислых микроорганизмов, как в квашеной капусте, с помощью микробной культуры, как в кефире или айране, с добавлением сычужного фермента, как в сыре.
За счет ферментации продукты сохраняются дольше без потери полезных свойств. Вы же все помните бабушкины огурчики и помидорчики, закатанные в банки? По-научному это ферментированные овощи.
По сути ферментировать можно все, что угодно — от овощей и фруктов до злаков. Так, например, в Азии с давних времен ферментируют бобы и ростки пшеницы, некоторые французские и итальянские сыры тоже проходят путь ферментации, в Испании традиционным блюдом является ферментированная свинина — хамон.
Купить ферментированные продукты можно в специальном разделе нашего интернет-магазина.
Все лучшее — организму! Польза ферментированных продуктов
При брожении происходит процесс расщепления некоторых веществ, что способствует лучшему пищеварению. Доказано, что ферментированные продукты обладают полезными свойствами уменьшающими появление акне, а также уменьшают период старения кожи. К тому же «забродившая еда» помогает сбросить лишние килограммы.
Во время ферментации в молочных продуктах образуются незаменимые пробиотики и пребиотики. Первые, грубо говоря, питаются вторыми, поэтому так важно сохранять их баланс в кишечнике. Об этом нам неукоснительно напоминает различная реклама кефиров, йогуртов, творога, простокваши и т.д.
Действительно, пробиотики помогают при расстройствах ЖКТ, избавляют от изжоги, запоров и диареи. Эти микроорганизмы помогают печени избавляться от лишнего жира и даже уменьшают симптомы артрита.
Больше всего пробиотиков, конечно, в молочнокислых продуктах без искусственных добавок, наполнителей и красителей. Чуть меньше — в квашеной капусте и ее региональных собратьях. Еще меньше — в маринованных огурцах (без уксуса) и некоторых сырах.
При регулярном употреблении пробиотики не только благотворно действуют на наше пищеварение, но и укрепляют иммунитет и повышают уровень энергии за счет поступления в организм витаминов группы В.
Ферментация народов мира
Квашеная капуста
Ферментированную капусту едят уже больше 1000 лет не только в России и странах СНГ, но и в некоторых регионах Европы. На Руси ее квасили в дубовых бочках с добавлением клюквы, помогающей увеличивать срок хранения. В этом продукте содержатся лютеин и зеаксантин, полезные для зрения, много клетчатки и витаминов. Капуста хорошо утоляет жажду, а если употреблять ее каждый день небольшими порциями, вы забудете о расстройствах кишечника и головных болях.
Кефир
Кефир пришел к нам с Кавказа и неизменно поселился в холодильниках многих стран Европы, а также в США и в Австралии. Состав этого продукта достаточно сложен, благодаря бактериям и грибкам, которых нет в других молочнокислых продуктах. О пользе кефира известно с XIX века, когда начались активные исследования влияния молочных продуктов на организм. Этот напиток помогает восстанавливать микрофлору кишечника, нормализует обмен веществ и подходит для людей с непереносимостью лактозы.
Соевый соус
Широко используемый всеми нами соевый соус родом из Китая. Первое упоминание о нем датируется VIII в. до н.э. Традиционный процесс приготовления заключается в многомесячном брожении соевых бобов со злаками под воздействием плесневых грибов. В соевом соусе содержатся аминокислоты, витамины и глутаминовая кислота, которая раскрывает полный вкус блюд.
Традиционный продукт Японии, известный с XII в. до н.э. За счет большого содержания белка и клетчатки в вегетарианстве заменяет мясо. Производят пасту мисо из перебродивших соевых бобов с добавлением пшеницы, ячменя, нута и риса. Загадочный для русского человека продукт обладает доказанными радиозащитными свойствами, укрепляет иммунитет и выводит токсины. В мисо содержится большое количество кальция, железа и марганца, что благотворно воздействует на репродуктивную систему женщин, а также предотвращает анемию.
Хамон
Во время расцвета Римской империи хамон считался деликатесом только высших сословий. Позже получил широкое распространение в Испании, когда в стране наблюдался дефицит соли, став национальным блюдом. Традиционно хамон готовят из задних ног свиньи. Вяленое в большом количестве соли мясо содержит олеиновую кислоту, которая выводит из крови лишний холестерин. А тирозин и антиоксиданты способствуют регенерации кожи и замедлению старения.
Чайный гриб
Симбиоз бактерий и дрожжевого гриба известен в Китае с 220 г. до н.э. Изначально его употребляли в качестве тонизирующего напитка. Сейчас же чайный гриб выращивают дома те, кто хочет нормализовать пищеварение, поддерживает правильный уровень сахара в крови и пытается сбросить вес. В напитке присутствуют витамины группы В, антиоксиданты и пробиотики.
Ферментация в домашних условиях. Рецепты для пытливых умов
Общим знаменателем ферментации продуктов является время. С помощью небольших помогаторов в виде соли, сахара или приправ в домашних условиях можно ферментировать практически любые продукты. Как солить овощи, рыбу или квасить капусту знают многие, но можно пойти дальше и приготовить дома что-то необычное.
Кимчи
Эту корейскую закуску готовят из пекинской капусты. Кочаны или же нарезанные листья заправляют соевым соусом, солью, острым перцем, чесноком, сахаром, луком и имбирем. Все хорошо перемешивается, мнется руками, чтобы капуста дала сок и накрывается крышкой. На 2-3 дня блюдо оставляют «бродить» при комнатной температуре.
Панчай
Еще одно корейское блюдо — острая рыба с редькой на любителя. Можно использовать любую рыбу, но чаще панчай готовят из кеты или семейства лососевых.
Свежую рыбу нужно почистить и нарезать на небольшие кусочки в эмалированную или стеклянную посуду, засыпать солью, накрыть крышкой и солить в холодильнике 2-3 дня. После чего добавить нарезанную редьку, чеснок и острый перец, все хорошо перемешать и дать настояться пару дней под прессом в прохладном месте.
Уксус из красной смородины
Даже уксус легко приготовить в домашних условиях.
Ягоды растолочь в эмалированной посуде, залить кипятком с сахаром, хорошо перемешать и поставить в темное место на 4-5 недель. После чего отфильтровать через марлю, добавить мед, закупорить и хранить в прохладном месте.
Натто
Специфическое японское блюдо из соевых бобов для тех, кто не боится экспериментов.
Хорошо промытые бобы замачивают на ночь в холодной воде. На утро они отвариваются до размягчения. После чего сою помещают в стеклянную емкость, добавляют споры (закваска) и оставляют для ферментации с доступом воздуха при температуре 40 градусов. Процесс занимает сутки, после чего деликатес «дозревает» в холодильнике 3-4 дня.
Ферментированные зерновые продукты
ФЕРМЕНТИРОВАННЫЕ ЗЛАКОВЫЕ ПРОДУКТЫ
Ферментированные зерновые продукты: пищевые аспекты, возможное влияние на микробиоту кишечника и последствия для здоровья
Аннотация: ферментация, как процесс повышения безопасности продовольственного снабжения, представляет собой неотъемлемую часть развития продовольственной культуры во всем мире. В настоящее время, в развивающуюся эру функционального питания, когда новые сложные технологические инструменты приводят к значительным преобразованиям в области науки о питании и научно обоснованных подходов к разработке новых продуктов, технология ферментации вновь выходит на передний план, поскольку она обеспечивает прочную основу для разработки безопасных пищевых продуктов с уникальными питательными и функциональными свойствами. Поэтому целью настоящего обзора является обобщение самых последних достижений в области процессов ферментации, связанных с продуктами на основе зерновых культур. Более конкретно, в настоящем документе рассматриваются вопросы, имеющие отношение к аспектам питания и здоровья, включая их взаимосвязь с разнообразием и функционированием кишечного микробиома (кишечника), хотя клинические испытания и/или исследования in vitro по тестированию ферментированных продуктов на основе злаков все еще являются редкими.
1. Введение
Этимология термина «ферментация» происходит от латинского глагола «fevere», что означает «кипеть». Ферментация является одним из старейших известных методов обработки пищевых продуктов, и его история восходит к эпохе неолита, о чем свидетельствуют археологические находки глиняных орудий для производства сыра. Его уникальная способность улучшать сенсорные свойства сырья и сохранять разработанный продукт была признана на протяжении всей истории человечества, поскольку различные ферментированные продукты являются частью кулинарного и культурного наследия многих стран мира [1,2]. Этот биотехнологический метод включает несколько подкатегорий, основанных на полученных первичных метаболитах: (а) алкогольная ферментация, проводимая дрожжами, с этанолом и CO2 в качестве основных продуктов; (б) уксусная ферментация, проводимая бактериями рода Acetobacter с уксусной кислотой в качестве основного продукта; (в) молочнокислое брожение, где молочнокислые бактерии (МКБ) являются ферментирующими микроорганизмами, а молочная кислота является основным продуктом метаболизма; и (г) аммиачная или щелочная ферментация белковых субстратов различными видами Bacillus и Fungi с выделением аммиака и приданием пище сильного аммиачного запаха [3]. Их общий аспект с биохимической точки зрения состоит в том, что микроорганизмы используют свои метаболические пути для получения энергии из органических соединений в отсутствие экзогенных окислителей. В соответствии с этой областью любое сырье, содержащее органические соединения, может подвергаться ферментации микроорганизмами, которые обладают необходимыми ферментативными системами для разложения соответствующих источников углерода. Недавно технология брожения снова вышла на передний план, поскольку она обеспечивает прочную основу для разработки безопасных продуктов с уникальными пищевыми и функциональными свойствами.
Таблица 1. Состав цельнозерновой муки (адаптировано из [5]).
В качестве растительных матриц ферментированные зерновые продукты подходят людям с непереносимостью лактозы, аллергией на молоко или людям, придерживающимся низкокалорийной или веганской диеты. Они также рассматриваются как новые пробиотические средства доставки и потенциальные функциональные продукты питания [6]. Потребление ферментированных продуктов было связано с полезными свойствами здоровья [7], и в целом они составляют 20-40% международных поставок продовольствия [8]. Ферментация усиливает вкусовые качества зерна за счет изменения структуры и вкуса, тем самым уменьшая потребность в ароматизаторах или других добавках. Зерновые злаки в сыром виде характеризуются низким содержанием органолептически активных соединений, что соответствует довольно плоскому аромату, который зачастую неприятен потребителям. Однако ферментативная активность лаб на компонентах злаков приводит к образованию летучих (карбоновые кислоты, спирты, альдегиды, кетоны и сложные эфиры) и/или нелетучих соединений (сахара и карбоновые кислоты), которые способствуют формированию кисло-сладкого вкуса и специфического аромата каждого продукта, особенно в напитках на основе злаков [9]. Для того чтобы продвигать традиционные ферментированные зерновые продукты каждого региона на новые или глобальные рынки, необходимо обеспечить признание со стороны трансграничных потребителей. Для некоторых видов продукции были проведены исследования, касающиеся их приемлемости потребителями 11. Например, Akissoé et al. [13] провел исследование относительно предпочтений потребителей по пяти различным типам Akpan (напиток на основе зерновых из Бенина). Потребителями были мужчины и женщины, как африканцы, так и европейцы, которые оценивали образцы Акпана, используя гедоническую шкалу из девяти пунктов в отношении вкуса, внешнего вида и общего признания. Зарегистрированные различия между африканцами и европейцами подчеркивают важность этих типов потребительских исследований для реинжиниринга традиционных продуктов и успешного проникновения на новые рынки.
На диаграмме 1 показан растущий интерес к этой тематической области в течение последнего десятилетия. Это можно было бы объяснить значительными достижениями в различных отраслях науки, таких как наука о питании, медицина, биология-биотехнология, генетика и т. д. а также к технологическим новшествам, связанным с развитием аналитических методов и инструментов для освещения композиционных и функциональных элементов, ранее обозначенных как «черные ящики».
Рисунок 1. Количество статей, опубликованных по ферментированным зерновым продуктам за период 1979–2020 гг., согласно базе данных Scopus (последний доступ по состоянию на 23/04/2020, поиск документов: «ферментированные И злаковые продукты И продукты на их основе»).
Эта статья стремится представить последние результаты исследований, которые проводятся в отношении питательных аспектов и функциональных свойств ферментированных продуктов на основе зерновых, с акцентом на традиционно приготовленные продукты и исключая алкогольные напитки, которые следуют дискретно дифференцированной технологии производства.
2. Пищевые аспекты ферментированных продуктов на основе злаков
2.1. Влияние на безопасность пищевых продуктов и продление срока их хранения
Ферментирующие микроорганизмы, используемые для создания новых продуктов с улучшенными сенсорными и питательными качествами, часто продуцируют различные метаболиты, которые ингибируют рост порчи и / или патогенных бактерий. К этим метаболитам относятся органические кислоты, такие как молочная кислота, пропионовая кислота, уксусная кислота и т. д., которые снижают начальное значение pH, создают кислую среду в пищевой матрице и, следовательно, продлевают срок хранения ферментированного продукта [7]. Кроме того, некоторые виды МКБ и дрожжей производят этанол и перекись водорода, которые являются сильными ингибирующими факторами для роста микробов, а также другие вторичные метаболиты, которые могут действовать как противомикробные соединения. Эти метаболиты могут быть эффективными в контроле роста грибков и продукции микотоксинов в зерновых матрицах; последнее имеет большое значение для продуктов, полученных из зерновых, что вызывает обеспокоенность общественного здравоохранения, поскольку воздействие микотоксинов может оказывать вредное воздействие на здоровье человека [14].
2.2. Повышение питательной ценности и изменений состава ферментированных зерновых продуктов.
В следующих подразделах представлен обзор питательной ценности и изменений состава в результате ферментации зерновых.
2.2.1. Перевариваемость белков и углеводов
Переваримость белков зависит от структуры белка и наличия антинутриентных факторов (ингибиторы протеаз, фитазы), которые связываются с ними, а также от других параметров, таких как рН, температура и ионная сила, которые непосредственно связаны с протеолитической активностью. Ферментация может влиять на эти факторы и параметры и тем самым способствовать более эффективной усвояемости растительных белков [23]. Белки должны быть расщеплены до аминокислот или даже мелких пептидов, чтобы попасть в кровоток человека после их поглощения энтероцитами тонкой кишки, в противном случае они достигают толстой кишки, где они ферментируются кишечными микроорганизмами, приводя к образованию аминов и короткоцепочечных жирных кислот. Эти продукты ферментации вызывают различные биологические реакции через различные рецепторы и механизмы, включая сигнальную трансдукцию с участием биогенных аминов в качестве нейромедиаторов и модуляцию воспалительных реакций [24].
При ферментации микробные протеазы высвобождаются и в определенной степени разрушают белки, входящие в состав композитной пищевой матрицы, такой как зерновые злаки. Кроме того, улучшение усвояемости белка достигается за счет уменьшения количества антинутриентных факторов [25]. Роль фитатов и полифенолов и то, как ферментация влияет на них, далее анализируется в разделе 2.5 (снижение содержания антинутриентов и аллергенов). В дальнейшем обсуждается вопрос об инактивации ингибиторов пищеварительных ферментов (ингибиторов трипсина и химотрипсина ) в ферментированных зерновых продуктах.
2.2.2. Модификация Пищевых Волокон
Злаки содержат различные DFs, которые химически и композиционно различаются в зависимости от типа злаков и зерновой ткани, в которой они находятся. Основными компонентами DFs зерновых культур являются некрахмальные полисахариды-арабиноксиланы, β-глюканы, целлюлоза, резистентный крахмал, фруктаны и лигнин, которые являются фенольными полимерами и часто существуют в композиционных структурах с другими биоактивными веществами с низкой молекулярной массой, например простыми фенолами, минералами [42]. Во время ферментации зерновых культур рН снижается из-за производства органических кислот (в основном молочной и уксусной), и это может привести к активации различных ферментов, как эндогенных для зерна, так и бактериальных. Ферментативная активность отвечает за деградацию биополимера, приводящую к размягчению зерна (деградация клеточной стенки) и улучшению сенсорных и физиологических характеристик ферментируемого продукта [43].
2.2.3. Витамины
Биообогащение витаминами ферментированных злаковых продуктов была предпринята несколькими исследователями [53]. Например, включение Lactococcus lactis N8 и Saccharomyces boulardii SAA655 в идли-бэттер (idli batter) (индийский пирог на пару из риса и бобовых) увеличило содержание рибофлавина и фолата на 40–90% [54]. Хлеб и макароны на закваске (со стадией предварительной ферментации), которые были ферментированы двумя штаммами L. plantarum, продемонстрировали трехкратное и двукратное увеличение содержания витамина В2 соответственно. Используемые штаммы были выделены из муки твердой пшеницы и были охарактеризованы как сверхпродуцирующие рибофлавин микроорганизмы согласно тестам in vitro с синтетической средой [55]. Совсем недавно Bationo et al. [52] сообщили, что такие этапы обработки, как разрыхление, замачивание и мокрое измельчение, могут привести к снижению содержания фолата в злаках до 60%, в то время как ферментация, напротив, увеличила концентрацию фолата до 27%. Были изучены различные ферментированные продукты на основе злаков (оладьи, клецки, каши и желатинизированные тестовые заготовки из сорго, кукурузы или перлового проса), и их предполагаемая биоаккумулируемость по фолиевой кислоте варьировала от 23% до 81% с использованием модели переваривания in vitro. По данным Chaves-Lopez et al. [31], самопроизвольное брожение кукурузы может повысить концентрацию питательных соединений (тиамина, фолиевой кислоты, рибофлавина, общих каротиноидов, витамина С и витамина Е), но дальнейшие стадии приготовления традиционных продуктов питания приводят к значительному снижению содержания каждого важного питательного вещества.
Сырые злаки и ферментированные продукты на их основе являются ценным источником для выделения штаммов, продуцирующих витамины. Carrizo et al. [56] выделили, идентифицировали и оценили продукцию витаминов группы В с помощью МКБ из зерен киноа ( quinoa ) и киноа-закваски. Микробные изоляты проявляли фитазную активность, продукцию рибофлавина и выработку фолата. Следовательно, эти штаммы могут быть использованы в качестве идеальных заквасок для производства ферментированных продуктов из киноа (или других зерновых) с повышенной питательной ценностью. Молочные пропионовокислые бактерии Propionibacterium freudenreichii вырабатывали активный витамин В12 до адекватного уровня, когда в качестве субстратов брожения использовали солодовую ячменную муку, ячменную муку и пшеничный алейрон [57]. In situ производство B12 P. freudenreichii также достигалось ферментацией пшеничных отрубей [58]; в этом исследовании для оценки микробного состава в конце процесса была исследована совместная ферментация с использованием как P. freudenreichii, так и Lactobacillus brevis. Хотя совместное брожение приводило к более низким концентрациям витаминов (также зависящим от контроля рН на протяжении всего процесса брожения), присутствие L. brevis было необходимо для ингибирования роста Enterobacteriaceae и B. cereus и, таким образом, для обеспечения микробиологической безопасности теста из отрубей [58]. Greppi et al. [59] изучили 151 изолят из четырех видов (L. fermentum, L. plantarum, Pediococcus acidilactici и Pediococcus pentosaceus), полученных из ферментированной пищи на основе проса. Их результаты показали, что помимо характеристик штамма, производство фолата существенно зависит от продолжительности ферментации и состава среды.
2.2.4. Фенольные компоненты
2.3. Ферментированные продукты на основе злаков как носители пробиотиков
Таблица 2. Самые распространенные традиционные зерновые ферментированные продукты и напитки во всем мире.
2.3.1. Последствия для здоровья бактерий, полученных из ферментированных продуктов на основе зерновых культур
Многие штаммы микробных видов, обнаруженные в ферментированных продуктах питания, были признаны обладающими пробиотическими или способствующими укреплению здоровья качествами. В результате продукты, содержащие достаточное количество живых клеток таких штаммов, могут оказывать аналогичную пользу для здоровья [3]. Однако исследования in vivo, включающие клинические испытания, являются обязательными для подтверждения таких предположений; тем не менее следует подчеркнуть, что в некоторых странах (например, Канада, Италия) списки потенциальных пробиотических штаммов включены в нормативные руководящие принципы, в то время как в других странах (например, Индия) ферментированные продукты с пробиотическими культурами включены в диетические руководящие принципы [3,88].
Помимо обогащения ферментированных продуктов питательными веществами и другими биоактивными веществами, которые были описаны ранее (витамины, фенольные соединения), ферментирующие микроорганизмы продуцируют дополнительные метаболиты, которые могут оказывать положительное влияние на различные состояния здоровья. Экспрессия генов, ответственных за эти метаболиты, зависит от вида микроорганизма, штамма и матрицы, в которой выращивается микроорганизм (тип продукта). Например, полисахарид с противоопухолевой активностью выделяли после ферментации ячменя in vitro (последовательная обработка пропаренных измельченных зерен ячменя гидролизом амилазы с последующим дрожжевым брожением с использованием S. cerevisiae, а затем бактериальное брожение с помощью Weissella cibaria). Полисахарид был протестирован in vivo и показал антиметастатические свойства через стимулирование цитолитической активности NK-клеток и активацию макрофагов [89]. Штамм L. brevis также использовался для производства хлеба на закваске с антигипертензивными свойствами. Ранее штамм был оценен на предмет его эффективной продукции γ-аминомасляной кислоты ( ГАМК ) и ангиотензинпревращающего фермента I ( ACE ). Оба метаболита связаны с регуляцией артериального давления [90].
2.4. Пребиотический потенциал ферментированных продуктов на основе злаков
Самое последнее и уточненное определение пребиотиков было опубликовано Международной научной ассоциацией пробиотиков и пребиотиков (ISAPP) в экспертном консенсусном документе. Новое определение расширяет значение пробиотиков от неперевариваемых олигосахаридов пищевого происхождения до «субстрата, который избирательно используется микроорганизмами-хозяевами, дающими пользу для здоровья» [91]. Кроме того, участок организма хозяина, где могут находиться полезные бактерии, не ограничивается нижним отделом желудочно-кишечного тракта человека (ЖКТ), но также включает в себя другие мишени, такие как кожа, весь ЖКТ, рот, а также мочеполовой тракт [92]. Следовательно, помимо углеводов можно считать, что пребиотические эффекты оказывают и другие соединения, такие как микроэлементы (неорганические соединения), пептиды, фенолы и жирные кислоты [93].
Помимо пребиотических волокон злаков микроорганизмы, используемые для ферментации, могут выделять такие (пребиотические) соединения. В настоящее время научные исследования сосредоточены на специфических МКБ (Leuconostoc, Lactobacillus, Streptococcus, Weissella), которые продуцируют длинноцепочечные внеклеточные сахарные полимеры ( EPS или ЭПС). Были проведены обширные исследования технологических и функциональных свойств этих полисахаридов в хлебобулочных изделиях [101]. Например, недавнее исследование показало, что ЭПС, полученный из L. plantarum, оказывает положительное влияние на черствость и ретроградацию хлеба из пшеничной закваски при добавлении на уровне 1,5% [102]. Относительно возможной пользы для здоровья доступны только некоторые данные. Штамм дикого типа W. cibaria использовали для получения декстрана с высокой степенью полимеризации, и последний оценивали на его пребиотический потенциал по сравнению с инулином. Периодическая ферментация с использованием этого декстрана в качестве единственного источника углерода и фекальных микроорганизмов в качестве инокулятов показала увеличение популяций Prevotella и Bacteroides и увеличение производства пропионата. В отличие от инулина, декстран с высокой степенью полимеризации ( DP ), по-видимому, не стимулирует бифидобактерии [103]. Wolter et al. [104] исследовали влияние типа муки в заквасках на производство ЭПС с помощью W. cibaria MG1. В качестве субстратов для приготовления закваски, сброженной вышеупомянутым штаммом, использовали гречневую, овсяную и пшеничную муку, а также киноа и теф. Низкие концентрации ферментируемых сахаров в овсе не благоприятствовали росту микроорганизма. Наилучшие результаты по производительности закваски и выходу ЭПС были получены с использованием гречневой муки и муки из киноа, что подчеркивает положительное влияние W. cibaria на производство высококачественного безглютенового хлеба. Влияние ферментационного субстрата на продуцирование ЭПС также исследовали Kajala et al. [105]. Два штамма Weissella confuse были использованы для ферментации ржаных и пшеничных отрубей. Выход полученного декстрана был выше в случае ржаных отрубей, что объяснялось более длительной лаг-фазой подкисления по сравнению с ферментацией пшеничных отрубей обоими штаммами. Недавно был опубликован интересный подход к сохранению пребиотического содержания в безглютеновом хлебе. Инулин часто включается в различные пищевые продукты для повышения содержания в них пищевых волокон, а также для реализации других технологических функций. Тем не менее, содержание эндогенного или добавленного инулина снижается в процессе выпечки хлеба из-за активности дрожжевой инвертазы, которая гидролизует фруктаны. В этом контексте Morreale et al. [106] исследовали влияние степени полимеризации инулина, а также использования дрожжей с низкой инвертазной активностью на конечное содержание инулина и технологические характеристики безглютенового хлеба, изготовленного из рисовой муки. Хлеб, приготовленный на обычных хлебопекарных дрожжах, показал выпадение инулина до 40% (в зависимости от DP добавленного инулина) после выпечки, тогда как соответствующие потери достигли только 5% для хлеба, приготовленного с дрожжами с низкой инвертазной активностью.
Полифенолы также играют важную роль в модуляции кишечной микробиоты, поскольку только небольшой процент (до 10%) их ежедневного потребления является биодоступным, в то время как остальная часть выводится в толстую кишку, где микробная популяция кишечника ферментативно разлагает эти соединения [107]. Низкомолекулярные биологически активные компоненты являются результатом такого ферментативного распада, который, в свою очередь, изменяет биологическое разнообразие кишечной микробиоты и оказывает благотворное воздействие на здоровье хозяина. Однако следует подчеркнуть, что возможные пребиотические и / или оздоровительные эффекты полифенолов тесно зависят от микробиома кишечника человека [108]. Что касается пребиотического эффекта фенольных компонентов зерновых культур, то интервенционные исследования с использованием цельнозерновой пшеницы и кукурузы показали, что бифидогенным и/или молочно-кислым бактериям отдавалось предпочтение при ограниченном или полном отсутствии изменений в численности всего микробного сообщества кишечника. Поскольку цельнозерновые злаки также являются богатыми источниками пищевых волокон, спорно, были ли эти эффекты обусловлены исключительно фенольными соединениями [109]. В процессе ферментации in vitro, имитирующей пищеварение от рта до тонкого кишечника, Kristek et al. [110] изучали влияниеотдельного приема 1% и 3% овсяных отрубей, экстракта β-глюкана и полифенольных экстрактов. Полученные результаты показали, что полифенольная смесь увеличивала семейство Enterobacteriaceae в течение 24 ч, но наиболее значительное влияние (приращение бифидобактерий, усиленная продукция пропионовой и уксусной кислот) на микробиоту кишечника было достигнуто при переваривании овса, и не одной группы соединений; это предполагает синергическое действие пищевых волокон и полифенолов на микробиоту кишечника, а также указывает на недостаток энергии для роста микроорганизмов в случае использования в качестве субстратов отдельных соединений.
2.5. Снижение содержания антинутриентов и аллергенов
Синергетическое влияние прорастания семян и ферментации на питательные и функциональные аспекты было исследовано Montemurro et al. [27]. Помимо прочего сырья, пшеница, ячмень и киноа подвергались проращиванию, сушке и измельчению. Затем муку использовали для приготовления хлеба на закваске. Мука, полученная после проращивания семян, характеризовалась более низким содержанием фитатов и дубильных веществ, тогда как полученный хлеб обладал более высокой переваримостью белка по сравнению с обычным хлебом из пшеничной муки. Содержание танина в зерновом сорго было снижено на 30-39% при использовании ферментации, пропаривания и шелушащейся обработки, что свидетельствует об улучшении биологической ценности белка сорго по сравнению с контрольными образцами [120].
Не менее важной проблемой является снижение аллергенности злаков в процессе брожения. Пищевая аллергия представляет собой серьезную проблему во всем мире, поскольку она, по-видимому, затрагивает почти 5% взрослых и 8% детей в возрасте до 18 лет [121]. В целом, все пищевые белки могут вызывать аллергические реакции; однако белки глютена из пшеницы и родственных зерен (ячмень, рожь и, возможно, овес) считаются одними из наиболее распространенных источников, вызывающих аллергию [122]. Более конкретно, глиадины (α-, β-, γ-, ω-), низкомолекулярные глютенины (LMW), высокомолекулярные глютенины (HMW) и фракции альбумин / глобулин участвуют в механизме (IgE-зависимом), который индуцирует аллергенность злаков [123]. Следует подчеркнуть, что целиакия, также известная как чувствительная к глютену энтеропатия, отличается от аллергии на белки злаков и является скорее пищевой непереносимостью, встречающейся почти у 1 из 100–300 европеоидов во всем мире. Целиакия (аутоиммунное заболевание) характеризуется как воспалительное заболевание тонкой кишки (вызванное повреждением ворсинок) у генетически предрасположенных людей, вызванное потреблением продуктов, содержащих глютен [123,124]. Гидролиз белков микробными или эндогенными протеазами и пептидазами, происходящий во время ферментации, может привести к снижению аллергических реакций за счет деградации соответствующих антигенных эпитопов [19]. Хотя существует много сообщений о технологических свойствах и питательном усилении продуктов на основе зерновых культур после ферментации, современные исследования, касающиеся влияния этого древнего процесса на их аллергены, довольно ограничены. Di Cagno et al. [125] приготовили хлеб на закваске, который был сделан из пшеницы и смеси нетоксичной муки из овса, проса и гречихи. В качестве стартовых микроорганизмов использовали отобранные штаммы молочнокислых бактерий (Lactobacillus alimentarius 15M, L. brevis 14G, L. sanfranciscensis 7A и Lactobacillus hilgardii 51B) на основании их способности гидролизовать фракции глиадина. Эта же исследовательская группа провела пилотное исследование с молодыми пациентами с целиакией. Они показали, что хлебобулочные изделия, изготовленные из пшеничной муки и вышеупомянутых микробных штаммов, не токсичны для пациентов с целиакией [126].
Было проведено исследование in vivo с участием пациентов с целиакией, результаты которого показали, что потребление хлеба с выбранными бактериями и нетоксичной мукой не влияет на проницаемость кишечника. Кроме того, в исследовании in vitro изучалось влияние молочнокислых бактерий закваски на IgE-связывающие белки в хлебе из пшеничной и ржаной муки. По сравнению с контрольными образцами (хлеб, приготовленный на пекарских дрожжах), испытуемые продукты показали, что IgE-реактивные эпитопы были значительно снижены [127]. Исследована способность VSL#3 (смесь пробиотических штаммов) ферментировать пшеничную муку и снижать ее токсичность. Полученные результаты показали, что глиадины в значительной степени деградировали, а это означает, что эти микроорганизмы могут быть использованы в качестве эффективных культур для приготовления закваски [128]. Оказывается, что во время брожения закваски Lactobacillus sp. при этом снижаются дисульфидные связи глютена, что еще больше усиливает ферментативную активность протеаз злаков и, следовательно, улучшается переваримость глютена [129,130].
3. Влияние компонентов на основе зерновых ферментированных пищевых продуктов на кишечную микробиоту
Кишечная микробиота способствует широкому спектру аспектов здоровья человека. Эти многочисленные и разнообразные виды микроорганизмов (бактерии, вирусы, археи, эукариоты) могут достигать 10 14 клеток в кишечнике, и на их состав могут влиять генетические факторы, образ жизни, диета, стресс, заболевания и использование фармацевтических продуктов [131–133]. Полезная, стабильная и хорошо сбалансированная микробная композиция имеет решающее значение для поддержания иммунного равновесия, целостности эпителиальных клеток кишечника и предотвращения воспаления. Дисбиоз кишечной экосистемы связан с кишечными заболеваниями, такими как СРК, воспаление кожи (псориаз, атопический дерматит), сердечно-сосудистые заболевания, рак, ожирение, психическое здоровье, артрит и диабет II типа [2].
В настоящее время доступные интервенционные исследования, касающиеся ферментированных зерновых продуктов, фокусируются на воздействии хлеба из закваски на определенные заболевания желудочно-кишечного тракта, поскольку хлеб является одним из наиболее потребляемых продуктов во всем мире [134]. Таким образом, еще нет опубликованных данных о том, как ферментированные продукты питания на основе злаков могут воздействовать на микробиоту кишечника человека и возможные изменения, которые они могут вызвать в динамике вида. В связи с этим в настоящем документе кратко обсуждаются научные данные о конкретных пищевых компонентах и их влиянии на микробный консорциум кишечника человека.
Ферментированные продукты вообще и зерновые продукты в частности характеризуются обилием ингредиентов, которые достигают желудочно-кишечного тракта и доступны кишечным микроорганизмам хозяина. Эти ингредиенты включают макроэлементы, такие как углеводы и белки, микроэлементы, такие как витамины, фенольные соединения и минералы, а также бактериальные компоненты из ферментативных культур, биогенные метаболиты (органические кислоты, биогенные амины и др.), или даже живые микроорганизмы (пробиотики), которые взаимодействуют с микрофлорой человека, находящейся в кишечнике [135].
Ежедневное потребление ферментированных продуктов питания и напитков колеблется от 5% до 40% в зависимости от географического района. Жизнеспособные бактерии из ферментированных пищевых продуктов вместе с пищевыми микробами из других пищевых источников могут достигать до 1,0% кишечной микробиоты кишечника (от 1010 до 10 11 бактерий в день). Эти преходящие микроорганизмы выводятся с калом, но также могут прилипать к желудочно-кишечному тракту и, в конечном итоге, изменять микробный состав кишечника [2,131]. Ферментированные продукты обогащают разнообразные микробиомы кишечника, главным образом грамположительными бактериями, относящимися к типу Firmicutes и Actinobacteria, такими как Lactobacilli, Lactococci, Streptococci, Enterococci, Carnobacteria, Bifidobacteria, Brevibacteria и Propionibacteria, а также некоторыми видами дрожжей и грибков (Kluyveromyces, Debaryomyces, Penicilium и др.). Впоследствии диетические привычки могут оказывать сильное влияние на кишечную бактериальную динамику за счет потребления различных жизнеспособных микроорганизмов. Последнее может оказывать тормозящее или стимулирующее действие на автохтонные виды кишечника [2,136].
Диетический выбор может также изменить микробный баланс в кишечнике, как это видно из данных, полученных в ходе клинических исследований, в которых тестировались различные диеты (западная, растительная, мясная, средиземноморская, веганская и вегетарианская) [137]. Диеты на основе животных (с низким содержанием клетчатки и высоким содержанием животного белка и жира), по-видимому, уменьшают популяцию Firmicutes и, наоборот, увеличивают толерантные к желчи виды (Alistipes, Bilophila и Bacteroides) [136]. Аналогичным образом, безглютеновые диеты увеличивали количество энтеробактерий, то есть E.coli и других потенциально патогенных бактерий [138]. И наоборот, диеты, основанные на растительной пище (веганская, вегетарианская) или сбалансированные диеты (средиземноморская), были связаны с более высокими показателями «полезных» бактерий (Lactobacillus sp. и Bifidobacterium sp.) [139]. Следует также отметить, что эти диеты включают повышенное ежедневное потребление волокон, лучшее соотношение моно- и полиненасыщенных к насыщенным жирным кислотам (по сравнению с диетами на основе продуктов животного происхождения) и различные антиоксидантные соединения [137].
4. Заключительные замечания и перспективы на будущее
Ферментация, традиционная технология обработки пищевых продуктов, снова привлекает внимание благодаря признанию значительных преимуществ, которые она приносит продуктам. Кроме того, поскольку у неё низкие энергетические потребности и нет необходимости в сложном оборудовании, то для развивающихся стран она считается жизнеспособным решением поддержать местную экономику, повысить ценность местного сырья и обеспечить продукты ценными соединениями в качестве решения проблемы недоедания. Чтобы преодолеть проблемы безопасности, которые могут возникнуть из-за нехватки обучения, надлежащего оборудования, низкого качества местных ресурсов и проблем в логистической цепочке (от производства до потребления), необходимо определить и выбрать стандартизированную процедуру для каждого «традиционного» продукта. Следует использовать стартовые культуры, следуя стратегиям оптимизации для всех параметров, влияющих на результат процесса ферментации. Микробное одомашнивание и технологические свойства отобранных штаммов считаются решающими и, следовательно, должны быть тщательно изучены, чтобы быть предложенными для крупномасштабного или бытового эффективного производства ферментированных зерновых продуктов.
Настоящий обзор охватывает недавнюю литературу, касающуюся основных аспектов питания ферментированных пищевых продуктов на основе злаков (рис. 2).
Рисунок 2. Принципиальная схема основных эффектов брожения на основе зерновых продуктов.
Обсуждается влияние ферментации на усвояемость белков и углеводов, снижение содержания антинутриентов и аллергенов, повышение содержания фенольных соединений и витаминов. Кроме того, представлена роль ферментированных продуктов на зерновой основе в качестве пробиотических носителей, а также их пребиотический потенциал. Аспект каждого признака, влияющего на укрепление здоровья и благополучие человека, представлен в соответствующем разделе. Рассматриваются технологические последствия ферментации для свойств конечных продуктов, такие как влияние на безопасность пищевых продуктов и продление срока годности, а также изменения в природе и содержании конкретных соединений.
Хотя имеются достаточные доказательства положительного вклада этих продуктов в здоровье человека, включая облегчение медицинских расстройств, существует необходимость в раскрытии лежащих в их основе механизмов. Для этого необходимо провести правильно разработанные клинические исследования для углубленной оценки возможных причинно-следственных связей, включая физиологические реакции, связанные с хроническими заболеваниями. Для определения положения ферментированных продуктов на основе зерновых культур в национальных диетических рекомендациях и предоставления полезной информации для производства специализированных функциональных продуктов питания потребуется тщательная интерпретация данных. Последнее не только удовлетворит растущий спрос потребителей в развитых странах на более здоровые или «натуральные» продукты питания, но и облегчит бремя голода и недоедания во многих развивающихся странах.