Μελέτη μικροβιακής ζύμωσης φυτικών προϊόντων με βάση μικροβιακή κοινότητα αποτελούμενη από ζύμες και βακτήρια

Γούτη, Μαρία

Study of microbial fermentation of plant based products based on microbial culture consisting of yeast and bacteria

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Γούτη, Μαρία

Date

2024-07

Advisor

Batrinou, Anthimia

22004.pdf (3.446Mb)

Keywords

Kombucha ; Συμβιωτική καλλιέργεια βακτηρίων και ζυμών (SCOBY) ; Βακτηριακή κυτταρίνη ; Ζύμωση ; Ζύμες ; Βακτήρια οξικού οξέος (AAB) ; Βακτήρια γαλακτικού οξέος (LAB) ; Τσάι sideritis ; Χαρουπόμελο ; Μεταβολίτες

Abstract

Η kombucha είναι ένα παραδοσιακό ρόφημα τσαγιού που έχει υποστεί ζύμωση, γνωστό για τη μοναδική του γεύση και τα πιθανά οφέλη για την υγεία. Παράγεται χρησιμοποιώντας μια συμβιωτική καλλιέργεια βακτηρίων και ζυμών (SCOBY), η οποία μετατρέπει το ζαχαρούχο τσάι σε ένα ελαφρώς ανθρακούχο, ξινό ρόφημα. Η διαδικασία ζύμωσης περιλαμβάνει ζυμομύκητες που μετατρέπουν τα σάκχαρα σε αιθανόλη, η οποία στη συνέχεια οξειδώνεται σε οξικό οξύ από βακτήρια οξικού οξέος (AAB). Τα τελευταία χρόνια η κατανάλωση της kombucha έχει αυξηθεί και χρησιμοποιούνται διάφορες παραλλαγές υποστρωμάτων που ενισχύουν τη γεύση και τα θρεπτικά συστατικά του ροφήματος. Αυτή η μελέτη διερευνά τη ζύμωση της kombucha με ποικίλες αναλογίες χαρουπόμελου και τσαγιού sideritis, με στόχο την χημική ανάλυση των μεταβολιτών που προκύπτουν και τη παρακολούθηση του πληθυσμού των ζυμομυκήτων, των AAB και των βακτηρίων γαλακτικού οξέος (LAB). Το χαρουπόμελο, που προέρχεται από τους λοβούς του δέντρου Ceratonia siliqua, είναι πλούσιο σε φυσικά σάκχαρα και μέταλλα και χρησιμοποιείται παραδοσιακά ως γλυκαντικό στη μεσογειακή κουζίνα. Το Sideritis scardica, κοινώς γνωστό ως ελληνικό τσάι του βουνού, είναι ένα βότανο γνωστό για την υψηλή του περιεκτικότητα σε βιοδραστικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων των φαινολικών και φλαβονοειδών, που έχουν αντιοξειδωτικές ιδιότητες. Ο πειραματικός σχεδιασμός περιελάμβανε τέσσερα συστήματα kombucha με διαφορετικές συγκεντρώσεις χαρουπόμελου και τσαγιού sideritis. Πραγματοποιήθηκαν μικροβιολογικές αναλύσεις με καλλιέργεια για την παρακολούθηση των πληθυσμών ζυμομυκήτων, AAB και LAB και χημικές αναλύσεις για το μεταβολικό προφίλ των συγκεντρώσεων των φαινολικών ενώσεων, αιθανόλης και άλλων μεταβολιτών. Η μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τόσο το χαρουπόμελο όσο και το τσάι sideritis είναι αποτελεσματικά υποστρώματα για τη ζύμωση της kombucha, επηρεάζοντας σημαντικά τη μικροβιακή δυναμική και την παραγωγή μεταβολιτών. Κάθε σύστημα ζύμωσης παρουσίαζε μοναδικά χαρακτηριστικά όσον αφορά το pH, τη συγκέντρωση αιθανόλης, τη συνολική περιεκτικότητα σε φαινολικά και τα επίπεδα σακχάρων. Αυτά τα ευρήματα καταδεικνύουν τη δυνατότητα χρήσης τοπικών ελληνικών συστατικών για την παραγωγή καινοτόμων ροφημάτων kombucha με διακριτές λειτουργικές ιδιότητες.

Abstract

Kombucha is a traditional fermented tea beverage known for its unique taste and potential health benefits. It is produced using a symbiotic culture of bacteria and yeast (SCOBY), which turns sugary tea into a slightly carbonated, sour drink. The fermentation process involves yeasts converting sugars into ethanol, which is then oxidized to acetic acid by acetic acid bacteria (AAB). In recent years the consumption of kombucha has increased as different variations of substrates are used to enhance the flavor and nutrients of the drink. This study investigates the fermentation of kombucha with varying proportions of carob syrup and sideritis tea, aiming to chemically analyze the resulting metabolites and monitor the population of yeasts, AAB and lactic acid bacteria (LAB). Carob syrup, which comes from the pods of the Ceratonia siliqua tree, is rich in natural sugars and minerals and is traditionally used as a sweetener in Mediterranean cuisine. Sideritis scardica, commonly known as Greek mountain tea, is an herb known for its high content of bioactive compounds, including phenolics and flavonoids, which have antioxidant properties. The experimental design included four kombucha systems with different concentrations of carob syrup and sideritis tea. Microbiological assays were performed by culture to monitor yeast, AAB and LAB populations and chemical assays to metabolic profile the concentrations of phenolic compounds, ethanol and other metabolites. The study concluded that both carob syrup and sideritis tea are effective substrates for kombucha fermentation, significantly influencing microbial dynamics and metabolite production. Each fermentation system exhibited unique characteristics in terms of pH, ethanol concentration, total phenolic content and sugar levels. These findings demonstrate the potential of using local Greek ingredients to produce innovative kombucha beverages with distinct functional properties