Преглед на статията

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

Резюме

Кефирните зърна са многовидова естествена стартерна култура, състояща се от млечнокисели бактерии, оцетно-кисели бактерии и дрожди, създавайки сложна симбиотична общност и широко използвана във ферментирали млечни продукти. Микробиологичният и химичен състав на кефирните зърна показват, че те са много сложен пробиотик, с млечнокисели бактерии, обикновено преобладаващи микроорганизми. Следователно, кефирните зърна обикновено се използват за начало във ферментирали млечни продукти. Нашият преглед предоставя преглед на микробиологичните характеристики, микроструктурата, химичния състав на зърната на кефира и тяхното използване във ферментирали млечни продукти.

статия

Декларация за обществен интерес

Кефирните зърна играят естествена начална културна роля по време на производството на кефир и се възстановяват след процеса на ферментация чрез цедене на мляко. Тези зърна са съставени от микроорганизми, имобилизирани върху полизахаридна и протеинова матрица, където няколко вида бактерии и дрожди съжителстват в симбиотична асоциация. В тази екосистема има относително стабилна популация на микроорганизми, която взаимодейства и влияе върху други членове на общността. Този преглед предоставя преглед на микробиологичните характеристики на зърната на кефира, микроструктурата, химичния състав и техните ферментирали млечни продукти, които помагат на индустриите да разработят подобни на кефир продукти, а също така помагат на изследователите за по-нататъшни изследвания.

Конкуриращи се интереси

Авторите не декларират конкурентен интерес.

1. Въведение

Кефирът е традиционна напитка, получена чрез ферментация на мляко от кефирни зърна. Името кефир произлиза от думата на турски език keyif, което означава „добро чувство“ за чувствата, изпитвани след изпиването му (Leite et al., 2015). Кефирните зърна са бели до жълтеникави, подобни на карфиол зърна, с лигава, но твърда текстура (вж. Фигура 1). Зърната са съставени от инертна матрица, изградена от полизахариди и протеини. Матрицата е гъсто населена от видове млечнокисели бактерии, оцетно-кисели бактерии и дрожди (Kalamaki & Angelidis, 2016; Macuamule, Wiid, Helden, Tanner и Witthuhn, 2015).

Публикувано онлайн:

Фигура 1. Макроскопска структура на зърната на кефира (Leite et al., 2013).

Фигура 1. Макроскопска структура на зърната на кефира (Leite et al., 2013).

1.1. Микробиологични характеристики

Микрофлората на кефирните зърна е забележително стабилна, запазваща активност в продължение на години, ако се съхранява и инкубира при подходящи културни и физиологични условия (O’Brien, 2012; Vardjan, Mohar Lorbeg, Rogelj, & Čanžek Majhenič, 2013). Съотношението зърно-мляко, времето на инкубация и температурата, хигиената по време на отделяне на зърна кефир, измиване на зърна и съхранение в хладилник драстично влияят върху качеството на продукта и микрофлората на зърната кефир (Guzel-Seydim, Wyffels, Seydim, & Greene, 2005 ). Сложната им микробиологична асоциация обаче затруднява получаването на дефинирана и постоянна култура на кефир, подходяща за индустриално производство на кефир с конвенционални свойства (Vardjan et al., 2013). Често срещаните микроорганизми, изолирани от зърна кефир в различни региони, имат разлики. Бактериите на зърната обикновено са различни хомо- и хетероферментативни млечнокисели бактериални видове от Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc и Streptococcus; оцетно-кисели бактерии видове на Acetobacter. В зърната на тайванския кефир Lactobacillus е най-често срещаният род, и Lb. кефири е най-често откриваният вид (Chen, Wang и Chen, 2008). Лактобацилите присъстваха във всички зърна кефир от България, което показва значението на тази група бактерии в производството на напитката (Simova et al., 2002). Mainville, Robert et al. чрез полифазна характеристика, идентифицира вида Lb. heleveticus, Lb. кефир, Lb. паракефир в кефирни зърна от Русия (Mainville, Robert, Lee, & Farnworth, 2006) (вж. таблица 1).

Публикувано онлайн:

Таблица 1. Видове микрофлора, съобщени в кефир и кефирни зърна

1.2. Микроструктура

Външните повърхности на кефирните зърна изглеждаха гладки и блестящи с невъоръжено око. Въпреки това, зърнените повърхности под сканираща електронна микроскопия се оказаха много здрави (Mei, Guo, Wu и Li, 2014). Във вътрешната част на зърното са наблюдавани различни лактобацили (дълги и извити), дрожди и фибриларен материал. Късите лактобацили и дрожди са наблюдавани във външната част (Zhou, Liu, Jiang и Dong, 2009). Плътността на микробната клетка във вътрешната част е по-малка от тази на външната част. Не са открити лактококи при сканиране на електронни микрофотографии, които могат да се дължат на лошото прикрепване на лактококи (вж. Фигура 2).

Публикувано онлайн:

Фигура 2. Сканиране на електронни микрографии на зърна от тибетски кефир. (A, C) Вътрешната повърхност на зърното от тибетски кефир. (B, D) Външната повърхност на зърното на тибетския кефир (Zhou et al., 2009).

Фигура 2. Сканиране на електронни микрографии на зърна от тибетски кефир. (A, C) Вътрешната повърхност на зърното от тибетски кефир. (B, D) Външната повърхност на зърното на тибетския кефир (Zhou et al., 2009).

1.3. Химичен състав

Кефирните зърна са мека, желатинозна бяла биологична маса, състояща се от протеини, липиди и разтворим полизахарид, кефиран комплекс. Кефиранът е водоразтворим глюкогалактиан, произведен от Lb. kefiranofaciens, Lc. plantarum (Ahmed, Wang, Anjum, Ahmad, & Khan, 2013; Hamet, Piermaria, & Abraham, 2015; Wang, Xiao, Zheng, Yang, & Yang, 2015) и т.н. Като цяло, кефирните зърна увеличават теглото си със субкултури в млякото поради увеличаването на биомасата на микроорганизмите, заедно с увеличаване на количеството на матрицата, съставена от протеин и полизахарид (Garrote, Abraham, & De Antoni, 2001).

1.4. Ферментирали млечни продукти

1.4.1. Сирене

1.4.2. Кефир

1.4.3. Кефирна напитка

Сирене суроватка е течността, останала след утаяване и отстраняване на млечния казеин по време на производството на сирене. Този страничен продукт представлява приблизително 85–90% от обема на млякото и задържа 55% от хранителните вещества на млякото (Rico, Muñoz и Rico, 2015). Суроватката за сирене представлява важен екологичен проблем поради големите количества произведени продукти и високото съдържание на органични вещества в него (Magalhães et al., 2010). Натискът от разпоредбите за борба с замърсяването, заедно с хранителната стойност на суроватката, предизвиква млечната индустрия да се изправи срещу излишъка на суроватка като ресурс, а не само като проблем с отпадъците (Magalhães et al., 2010). Производството на функционална напитка, произведена след ферментация на суроватка от зърна кефир, може да бъде интересна алтернатива за използване на суроватка от сирене. Ферментацията на суроватка от сирене чрез микроорганизми на кефир може да намали високото съдържание на лактоза в суроватката на сирене, произвеждайки предимно млечна киселина и други метаболити, като ароматни съединения, допринасящи за вкуса и структурата и увеличаващи разтворимостта и сладостта на крайните продукти във въглехидратите (Magalhães et al., 2011 ). Производството на напитки чрез млечна ферментация може да осигури желани сензорни профили и вече се счита за опция за добавяне на стойност към суроватката със сирене (Magalhães et al., 2010, 2011; Mazaheri Assadi, Abdolmaleki, & Mokarrame, 2008; Nambou et al., 2014 ). Magalhães et al. направи предварително и по-всеобхватно проучване (включително морфологични и микробни вариации, химичен състав и сензорен анализ) на зърната кефир като начална култура за производство на напитки на базата на сирене на суроватка (Magalhães et al., 2010, 2011). В анализираните кефирни напитки е установена стабилна структура и доминираща микробиота, включително пробиотични бактерии. Освен това, въз основа на химичните характеристики и приемането в сензорния анализ, зърната на кефира показаха потенциал да бъдат използвани за разработване на напитки на основата на сирене на суроватка. Някои изследователи приготвят ферментирала напитка от сок от млечни плодове, като използват сок и суроватка. Соковата напитка от млечни плодове осигурява желани сензорни профили и може да се приложи суроватка, за да се превърне от отпадък във вкусна напитка (Sabokbar & Khodaiyan, 2015, 2016; Sabokbar, Moosavi-Nasab, & Khodaiyan, 2015).

2. Заключение

Кефирните зърна са уникални симбиотични асоциации на различни микроорганизми, включително млечнокисели бактерии, дрожди и оцетнокисели бактерии, съжителстващи в естествен полизахарид и протеинова матрица. Кефирът е отличителен ферментирал млечен продукт благодарение на уникалните, многовидови естествени зърна на кефира, използвани като начална култура. Микробиологичният и химичен състав на кефира осигуряват сложен пробиотичен ефект, дължащ се на присъщите млечнокисели бактерии и дрожди. Кефирните зърна ферментират млякото от повечето бозайници и ще продължат да растат в такова мляко. Сега кефирните зърна са широко използвани във ферментирали млечни продукти, включително сирене, кефир, суроватъчна напитка, както и други захарни течности.

Финансиране

Тази работа беше подкрепена от проектите за подобряване на качеството на висшето професионално образование в Шанхай.