Development of a probiotic beverage (synbiotic) from different edible wild fruits fortified with gum Arabic

Abstract

Probiotics have various advantages for human health. Fermented dairy products constitute the majority of probiotic foods on the market today. However, these products cannot be consumed by individuals allergic to milk proteins or have severe lactose intolerance. However, the demands of vegetarians, people who are allergic to milk proteins and those with lactose intolerance for lactose-free products with high nutritional value and low cholesterol have increased. Therefore new food matrices that support probiotic development have become a current research topic. In this context, fruits and vegetables are among the alternative food matrices because they are rich in health-beneficial components such as vitamins, minerals and phenolic compounds, as well as prebiotics that support probiotic development such as inulin, galactooligosaccharide, gum Arabic and fructooligosaccharide. By using fruits and vegetables as probiotic carriers, alternative products that do not contain milk allergens and for consumers with lactose intolerance are being developed. In this thesis study, Gum Arabic was added at different concentrations (0, 2, 4%) as a prebiotic to different fruit juices of Sudanese wild baobab fruit, tamarind, roselle and Guddaim either with Lactobacillus acidophilus LA-5 or Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 cultures as a single strain. Various physico-chemical, microbiological and bioactive component analyses of fruit juices were carried out using standard methods. Physico-chemical, microbiological and bioactive components were determined on days 0, 7, 14, 21 and 28 of storage. Fermentation of juices with Lactobacillus acidophilus LA-5 or Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 reduced pH to 4.1 or less and increased titratable acidity to 0.65% or more during 28 days of storage due to lactic acid production. Similarly, the amount of sugar decreased throughout storage. The characteristic colors of the samples were preserved throughout their shelf life, and no browning was observed. The average viable cell counts of Lactobacillus acidophilus LA-5 or Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 were 7.8×108 and 2.8×108 CFU mL-1, respectively. This number was evaluated as sufficient to associate this product with probiotic potential. Both bacterial strains tested covered good growth in juices with different gum Arabic concentrations. According to the results obtained in the study, it is thought that fermented Sudanese wild fruit juices of baobab fruit, tamarind, roselle and guddaim fortified with gum Arabic by Lactobacillus acidophilus LA-5 and Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 might be an alternative product to deliver probiotics to provide health benefits for consumers.

Probiyotiklerin insan sağlığı için çeşitli avantajları bulunmaktadır. Günümüzde piyasada bulunan probiyotik gıdaların büyük kısmını fermente süt ürünleri oluşturmaktadır. Ancak bu ürünler süt proteinlerine alerjisi olan ya da ciddi laktoz intoleransı olan bireyler tarafından tüketilememektedirler. Bununla birlikte, vejetaryen, süt proteinlerine alerjisi olan ve laktoz intoleransına sahip kişilerin laktoz içermeyen, besin değeri yüksek ve kolesterol oranı düşük ürünlere yönelik talepleri artmış ve bu nedenle probiyotik gelişimini destekleyen yeni gıda matrisleri güncel araştırma konusu haline gelmiştir. Bu kapsamda meyve ve sebzeler, inülin, galaktooligosakkarit ve fruktooligosakkarit gibi probiyotik gelişimini destekleyen prebiyotiklerin yanı sıra vitamin, mineral ve fenolik bileşikler gibi sağlığa faydalı bileşenler açısından zengin olmaları sebebiyle alternatif gıda matrisleri arasında yer almaktadırlar. Probiyotik taşıyıcıları olarak meyve ve sebzelerin kullanılması ile süt alerjenleri içermeyen ve laktoz intoleransı olan tüketiciler için alternatif ürünler geliştirilmektedir. Bu tez çalışmasında; Sudan’a özgü yabani baobab meyvesi, demirhindi, hibiscus ve guddaim bazlı farklı meyve sularına prebiyotik olarak arap zamkı farklı konsantrasyonlarda (%0, 2, 4) ilave edilmiş ve Lactobacillus acidophilus LA-5 ile Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 kültürleriyle tek suş şeklinde fermente edilmiştir. Meyve sularının çeşitli fizikokimyasal, mikrobiyolojik ve biyoaktif bileşen analizleri standart yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Fiziko-kimyasal, mikrobiyolojik ve biyoaktif bileşenler 0, 7,14, 21 ve 28 günlerde belirlenmiştir. Lactobacillus acidophilus LA-5 ve Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 ile meyve sularının fermantasyonu, laktik asit üretimine bağlı olarak 28 günlük depolama süresi boyunca pH'yı 4,1 ya da altına düşürmüş ve titre edilebilir asitlik değerini %0,65 veya üzerine arttırmıştır. Benzer şekilde, depolama boyunca şeker miktarı azalmıştır. Örneklerin karakteristik renkleri raf ömrü boyunca korunmuş ve herhangi bir esmerleşme gözlenmemiştir. Canlı hücre sayısı Lactobacillus acidophilus LA-5 ve Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 için ortalama 7.8×108 ve 2.8×108 kob mL-1' e kadar çıkmıştır; bu ürüne probiyotik özellik kazandırmak için yeterli sayı olarak değerlendirilmiştir. Test edilen her iki bakteri suşu da, farklı arap zamkı konsantrasyonlarına sahip meyve sularında iyi gelişim göstermiştir. Çalışmada elde edilen sonuçlara göre, Lactobacillus acidophilus LA-5 ve Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 ile fermente edilen ve arap zamkı ile güçlendirilen Sudan’a özgü yabani baobab meyvesi, demirhindi, hibiscus ve guddaim bazlı meyve sularının tüketiciler için sağlık yararları sağlamada faydalı olabileceği düşünülmektedir.