Закваска и ферментация зерновых продуктов с точки зрения питания

[ ПЕРЕВОД СТАТЬИ ] Кайса Поутанен, Лаура Фландер, Кати Катина

VTT Технический исследовательский центр Финляндии, Финляндия

Университет Куопио, Исследовательский центр продовольствия и здоровья, Отдел клинического питания, Куопио, Финляндия

Краткое содержание

Использование закваски для улучшения вкуса, структуры и стабильности хлебобулочных изделий обретает все больший интерес. Ферментация зерна также демонстрирует значительный потенциал в улучшении и создании питательных качеств и влиянии пищевых продуктов и ингредиентов на здоровье. 

Помимо улучшения органолептических характеристик цельнозерновых, богатых клетчаткой или безглютеновых продуктов, закваска может также активно замелять усвояемость крахмала, что приводит к снижению гипогликемического индекса, изменяет уровень и биодоступность биологически активных соединений и улучшает биодоступность минералов. Ферментация зерна может образовывать неусвояемые полисахариды, или изменять доступность волокон зерна для кишечной микрофлоры. Было также высказано мнение о том, что деградация глютена делает хлеб пригодным для употребления больными целиакией.

Изменения в матрице зерновых, потенциально приводящие к улучшению качества питания, многочисленны. Они включают образование кислоты, что вероятно замедляет усвояемость крахмала, а также изменяют уровень рН до значений, которые благоприятствуют действию некоторых эндогенных ферментов, тем самым изменяя биодоступность минералов и фитохимических элементов. Это особенно полезно в продуктах, богатых отрубями для доставки минералов и потенциально защитных соединений в кровеносную систему. Действие ферментов во время ферментации также вызывает гидролиз и солюбилизацию зерновых макромолекул, таких как белки и полисахариды клеточной стенки. Это изменяет текстуру продукта, которая может влиять на всасывание питательных и непитательных веществ. Новые биоактивные соединения, такие как пребиотические олигосахариды или другие метаболиты, могут также образовываться при ферментации зерновых.

1. Введение

Ферментация зерна является одним из старейших биотехнологических процессов и уходит корнями во времена Древнего Египта, где и пиво, и хлеб изготавливались при помощи дрожжей и молочнокислых бактерий. Спонтанная ферментация вероятно использовалась в самые первые дни и просто активировала натуральные микробы в измельченном зерне. В недавнем прошлом использование закваски стало более систематическим, и микробные культуры были разработаны и поддерживались сохранением части фермента для дальнейшего использования. 

Первыми причинами использования ферментации в выпечке были заквашивание, образование аромата и улучшение стабильности. Постепенно с развитием промышленной выпечки тенденция использования белой пшеничной муки и пекарских дрожжей стала основной практикой по всему миру. Искусство закваски и ферментации в наши дни снова обретает признание, и сейчас распространенной практикой становится создание специальных культур и контроль процесса ферментации. Их использование в выпечке (Брюммер и Лоренц, 2003; Кларк и Арендт, 2005) и влияние на текстуру хлеба (Арендт и др., 2007) и аромат (Ур-Рехман и др., 2006) недавно были исследованы. В то же время осведомленность и знания о действиях питательных веществ ферментации зерна стали обширнее, как ранее указывалось Катиной и др. (2005).

В ходе ферментации зерна длящейся, как правило, до 24 ч при умеренной температуре, метаболическая активность присутствующих микроорганизмов вступает во взаимодействие с компонентами зерна. Молочнокислые бактерии вырабатывают молочные и уксусные кислоты, делая значение рН, как правило, ниже рН 5. Дрожжи производят углекислый газ и этанол. Взаимодействие между дрожжами и лакто бактериями важно для метаболической активности закваски. Изменяющиеся условия в ходе ферментации способствуют активации присутствующих ферментов, а изменение pH выборочно повышает производительность некоторых ферментов, таких как амилаза, протеаза, гемицеллюлаза и фитаза. Спровоцированные ферментами изменения вместе с микробными метаболитами вызывают появление технологических и питательных эффектов ферментированных зерновых продуктов.

Ферментация закваски может влиять на качество питания, уменьшая или увеличивая уровни соединений, а также повышая или замедляя биодоступность питательных веществ (рис. 1).

2. Улучшение органолептических качеств цельнозернового и богатого клетчаткой хлеба

Появляется все больше доказательств того, что употребление цельнозерновых продуктови зерновых волокон защищает от хронических заболеваний, таких как диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания (Меллен и др., 2008; де Мунтер и др., 2007). Поскольку потребительский спрос на здоровую пищу растет, нужно работать над развитием зерновых продуктов с высоким содержанием клетчатки и цельного зерна. Обработка этих сырьевых материалов сталкивается с задачами в отношении органолептических качеств получаемых продуктов. С другой стороны, в древние времена закваска, как правило, использовалась в обработке нерафинированной муки. Внешние слои зерна богаты пищевыми волокнами, фитохимическими элементами, витаминами, минералами, а также эндогенными ферментами. Поэтому фракция отрубей предлагает множество возможностей для модификации ферментацией закваски (рис. 3).

Закваска является ключевым элементом в традиционной выпечке ржаного хлеба, где она в значительной степени обеспечивает технологические характеристики, вкус и текстуру. Цельнозерновой ржаной хлеб не может быть изготовлен без помощи процесса ферментации. Многие из наблюдаемых изменений, например, в деградации пищевых волокон (Босков Хансен и др., 2002) или солюбилизации (Катина и др., 2007а), могут быть объяснены деятельностью эндогенных ферментов, особенно ксиланазы. Во время ферментации ржаной закваски эндогенные ржаные протеазы, особенно аспарагиновые протеазы, гидролизуют ржаные белки, особенно секалины. Они генерирует аминокислоты и малые пептиды, которые выступают в качестве прекурсоров ароматизаторов (Туукканен и др, 2005).

Ферментация отрубей пшеницы (Хассан и др., 2008; Салменкаллио-Марттила et al., 2001) и ржи (Катина и др., 2007a) проявила себя эффективным методом предварительной обработки отрубей как с целью улучшения органолептических качеств хлеба, содержащего отруби, так и с целью снижения антипитательных факторов, таких как фитиновая кислота, для того, чтобы улучшить биодоступность минералов (Хассан и др., 2008; Лиожер и др., 2007). Предварительная ферментация отрубей с дрожжами и молочнокислыми бактериями увеличила объем буханок хлеба (рис. 2) и мягкость мякиша во время хранения (Салменкаллио-Мартила и др., 2001; Катина и др., 2006) (рис. 3).

3. Биодоступность минералов

Цельнозерновые продукты являются хорошим источником минералов в рационе, в том числе кальция, калия, магния, железа, цинка и фосфора. Считается, что магний особенно способствует защитному эффекту цельнозерновых продуктов на организм от диабета 2 типа. Однако биодоступность минералов может быть ограничена в связи с наличием фитата, мио-инозитол гексафосфата. Содержание 3 – 22 мг/г фитиновой кислоты было обнаружено в зернах (Гарсия-Эстепа и др., 1999). Фитиновая кислота сконцентрирована в алейроновом слое зерна и обладает сильной хелатообразующей способностью. Формируя нерастворимые комплексы с пищевыми катионами, она ухудшает усвоение минералов организмом человека. Фитаза способна дефосфорилировать фитат, образуя свободный неорганический фосфат и эфиры инозитол фосфата, которые имеют меньшую способность влиять на растворимость и биодоступность минералов.

Активность фитазы присутствует в зерновом сырье, а также в дрожжах и молочнокислых бактериях. Действие фитазы ускоряется в кислой среде, образуемой в ходе ферментации закваски. Оптимальный уровень рН фитазы пшеницы составляет pH 5,0, в то время как pH фитазы дрожжей равен pH 3,5 (Турк и др., 1996). Было установлено, что умеренное снижение рН до 5,5 в ходе ферментации закваски достаточно для снижения содержания фитата в пшеничной муке примерно на 70% эндогенной фитазой, содержащейся в муке (Линхардт и др., 2005). Результат подчеркивал преобладание эндогенной активности фитазы муки над активностью фитазы заквасочной микрофлоры. Исследование 50 штаммов бактерий молочной кислоты, изолированных из заквасок, не обнаружило значительного производства фитазы (Реале и др., 2007), в то время как в некоторых других исследованиях было замечено, что молочнокислые бактерии заквасочного происхождения снижают содержание фитиновой кислоты, когда выступают в качестве единственного источника углерода (Ширай и др., 1994; Лопес и др., 2000). В любом случае кажется очевидным, что производство кислоты и снижение рН - основной механизм молочнокислых бактерий для улучшения биодоступности минералов.

С другой стороны, промышленные пекарские дрожжи продемонстрировали активность фитазы (Турк и др., 2000), и большое разнообразие активности фитазы было обнаружено в традиционных заквасочных стартерах, содержащих дрожжи и молочнокислые бактерии (Чауи и др., 2003; Реале и др., 2004). Также было предположено, что штаммы дрожжей с высоким содержанием фитазы обладают потенциалом носителей фитазы в желудочно-кишечном тракте (Харальдссон и др., 2005).

Ферментативная деградация фитата зависит от многих параметров ферментации: присутствующей активности фитазы, размера частиц муки, кислотности, температуры, времени и содержания воды (Хариндер и др., 1998; Де Ангелис и др., 2003). Ферментация закваски оказалась эффективной в солюбилизирующих минералах и в цельнозерновой пшеничной муке, но менее эффективной с отрубями. Солюбилизация кальция и железа была эффективной в мелко измельченных частицах отрубей, в то время как солюбилизация не была обнаружена в грубых отрубях (Лиожер и др., 2007)

Лопес и др. (2001) показали, что предварительная ферментация отрубей с молочнокислыми бактериями увеличила разрушение фитата до 90%) и увеличила растворимость магния и фосфора. Усвоения цинка, магния и железа было также выше у крыс, которых кормили хлебом на закваске (Лопес и др., 2003).

4. Уровень и стабильность витаминов и биологически активных соединений

Давно известно, что зерновые продукты являются важным источником витаминов, таких как тиамин, витамин Е и фолиевая кислота. В последнее время знания о других биологически активных соединениях в зерне существенно расширились, так как люди предположили, что они являются одним из факторов, способствующих защитным свойствам цельнозерновых продуктов (Славин, 2003). Внешние слои зерна содержат гораздо более высокие уровни фитохимических соединений, таких как феноловые кислоты, алкилрезорцинолы, лигнин, фитостерол, токол и фолиевая кислота, чем его внутренние части (Лиукконен и др., 2003; Маттила и др., 2005). Различия в разновидностях этих соединений в европейских пшенице, ржи, овсе и ячмене были недавно проанализированы, и результаты показывают хорошую перспективу для развития сортов с оптимизированными уровнями (Ward и др., 2008). Обработка может уменьшать или увеличивать уровни, а также изменять биодоступность этих соединений, как указывает Славин и др. (2000), и феноловых соединений ржи, описанных совсем недавно Бондиа Понс и др. (2009).

Результаты исследований влияния ферментации закваски и зерновых до сих пор немногочисленные, но они в значительной степени показывают, что этот тип биообработки повышает доступность этих соединений в кровообращении человека. Ферментация дрожжей неоднократно показывала увеличение содержания фолиевой кислоты в процессе выпечки пшеницы (Карилуото и др., 2004) и ржи (Лиукконен и др., 2003; Карилуото и др., 2004, 2006; Катина и др., 2007а). В ферментации ржи уровень фолиевой кислоты увеличивался более чем в 2 раза (Лиукконен и др., 2003). Карилуото и др. (2006) сравнили способность различных дрожжей и молочнокислых бактерий влиять на содержание фолиевой кислоты в ржаной закваске и пришли к выводу, что влияние бактерий закваски минимально, однако синтез фолиевой кислоты дрожжами может увеличить содержание более чем в три раза в лучшем случае.

Сообщалось также, что содержание тиамина снижалось в процессе выпечки больше в пшеничных продуктах, чем в ржаной выпечке (Мартинес-Вилалуега и др., 2009), но увеличивалось во время ферментации дрожжей, особенно после длительной ферментации (Тернс и Фреунд, 1988; Батифаулиер и др., 2005). Таким образом, этап ферментации может повлиять на общее сохранение витаминов в процессе выпечки. Быстрый процесс выпечки также показал уменьшение содержания витамина B1 в цельнозерновой выпечке, однако длительная ферментация дрожжей или закваски сохраняла его. Выпечка цельнозернового хлеба с дрожжами (от замешивания до готового хлеба) с длительной ферментацией, привели к 30% обогащению рибофлавином. Использование смешанных условий ферментации (дрожжи плюс закваска) не имело синергетического эффекта на уровень витамина B (Батифаулиер и др., 2005). Наблюдались потери витамина Е во время приготовления закваски и замешивания теста (Веннермарк и Джагерстад, 1992), а также Лиукконен и др. (2003) обнаружили снижение содержание токоферола и токотриенола. Это может быть связано с чувствительностью к контакту с воздухом. 

Ферментация демонстрировала усиление антиокислительного эффекта (активность захвата свободных радикалов фенилпикрилгидразила) в извлеченной метанолом фракции ржаной закваски одновременно с увеличением уровней легко извлекаемых феноловых соединений (Лиукконен и др., 2003, табл. 1). Ферментация ржаных отрубей с дрожжами увеличивает уровень свободной феруловой кислоты (Катина и др., 2007а). Антиоксидантная способность традиционного ржаного хлеба, выпекаемого с закваской, оказалась намного выше, чем у обычного хлеба из белой пшеницы, самые высокие значения были обнаружены у хлеба, приготовленного из цельнозерновой муки (Мичалскаи др, 2007; Мартинес-Виллалуенга и др., 2009). Недавно было обнаружено, что пшеничные отруби, подвергнутые биообработке с ферментацией дрожжей, в совокупности с гидролитическими ферментами клеточной стенки увеличили биодоступность феноловых соединений, а также кишечного 3-фенилпропилонового метаболита в хлебе (Матео Ансон и др.). 

5. Влияние закваски на усвояемость крахмала

Пищевые углеводы представляют собой основной источник глюкозы плазмы. Увеличение количества быстро усваиваемых углеводов в рационе повышает уровень глюкозы в крови, особенно после приема пищи. Основные источники углеводов в западном рационе содержат быстро усваиваемый крахмал. Следовательно, многие распространённые продукты, содержащие крахмал, например, хлебобулочные изделия, сухие завтраки, картофельные продукты и закуски, вызывают сильные гликемические реакции. Существуют весомые признаки того, что большое количество быстро доступной глюкозы, полученной из крахмала и свободных сахаров в современном рационе (продукты с высоким гликемическим индексом, GI и высокий индексом инсулина, II), ведет к периодически повышенным концентрациям глюкозы и инсулина в плазме крови, которые наносят ущерб здоровью (Баркли и др., 2008).

Макро-и микроструктура зерновых продуктов имеют сильное влияние на усвояемость крахмала. Особенности характеристики крахмала как такового имеют решающее значение для реакции глюкозы. Крахмалы, богатые амилозой, более устойчивы к амилолизу, чем восковые или нормальные крахмалы. В пробирке нативные крахмалы гидролизуются очень медленно, и в ограниченной степени амилазой (Бьорк и др., 1994). В результате желатинизации во время обработки скорость амилолиза значительно возрастает (Лауро и др., 2000). Таким образом, чем больше желатизирован крахмал, тем быстрее он будет усваивается (Остман, 2003). Во многих распространенных крахмальных продуктах, в таких как обычный пшеничный хлеб, крахмал очень желатизирован, и структура продукта очень пористая, что приводит к быстрой деградации крахмала в тонком кишечнике и очень быстрому скачку уровня глюкозы в крови (высокий GI).

Средства для замедления усвояемости крахмала в продуктах, изготовленных на основе пшеничной муки, таких как хлеб, печенье и хлопья для завтрака малочисленны, если исключить добавление высокого количества ядер в натуральном виде из-за получения продукта плохого качества и несоответствия предпочтениям потребителей. Для пшеничного хлеба использование технологии предварительной ферментации (закваски) или добавление растворимых волокон в недавнем исследовании предлагаются в качестве единственного средства снижения GI (Фардет и др., 2006).

Ферментация матрицы пшеничной и ржаной муки с молочнокислыми бактериями (процесс закваски), как показали наблюдения, снижала GI цельнозернового ячменного хлеба (Лильеберг и др., 1995; Остман, 2003) и пшеничного хлеба (Де Ангелис и др., 2006; Маиоли и др., 2008) и индекс инсулина (II) ржаного хлеба с различным содержанием клетчатки (Юнтунен и др., 2003). Было предложено несколько механизмов обработки закваски для снижения усвояемости крахмала. Эффект преимущественно возникает из-за образования органических кислот, особенно молочной кислоты во время ферментации. Физиологические механизмы мгновенного воздействия кислот различаются; в то время как молочная кислота понижает скорость усвоения крахмала в хлебе (Лильеберг и др., 1995), уксусная и пропионовая кислоты в свою очередь увеличивают скорость опорожнения желудка (Лильеберг и Бьорк, 1998). Было установлено, что химические изменения, происходящие во время ферментации закваски, уменьшали степень желатинизации крахмала (Oстман, 2003), что частично объясняло снижение усвояемости ферментированных зерновых продуктов на закваске.

На уровне продукта целостность тканей, пористость и структура крахмала являются важными характеристиками, влияющими на гликемические реакции. Ржаной хлеб, изготовленный из цельнозерновой или белой ржаной муки с разным содержанием клетчатки, вызывал более низкую инсулиновую реакцию, чем белый пшеничный хлеб, когда размер порции пищи был стандартизирован для обеспечения 50 г крахмала (Юнтунен и др, 2003). Оба типа ржаного хлеба были запечены с процессом заквашивания, 40% общего количества ржаной муки предварительно ферментировалось перед добавлением в тесто. Результаты позволили предположить, что со всеми видами ржаного хлеба независимо от их содержания отрубей, требовалось меньше инсулина, чтобы регулировать уровень сахара в крови с тем же количеством крахмала по сравнению с обычным пшеничным хлебом. Влияние, вероятно, связано с более твердой и менее пористой структурой ржаного хлеба и с наличием органической кислоты, сформированной во время ферментации закваски (Аутио и др., 2003).

Могут существовать и другие механизмы закваски для регулирования GI/II продуктов. Например, pH-зависимый протеолиз обычно происходит во время ферментации закваски (Ганзл и др., 2008) и образует значительное количество пептидов и аминокислот в закваске. Полученная в результате повышенная концентрация аминокислот и пептидов в ферментированных зерновых может играть роль в регулировании метаболизма глюкозы (Нильссон и др., 2007). Кроме того, недавние результаты показывают, что ферментация закваски увеличивает количество свободных фенольных соединений (Катина и др., 2007а), которые могут также иметь влияние на снижение GI/II (Соломон и Бланнин, 2007).

Использование закваски, однако, является сложной технологией для снижения GI/II из-за требуемого низкого рН (рН 4,1 – 4,5). Что касается продуктов на основе пшеницы, этот рН, как правило, слишком низок, чтобы быть приемлемым для потребителей, поэтому требуются средства для повышения эффективности ферментации с сохранением более высоких уровней рН. 

6. Закваска и целиакия

Целиакия является хроническим воспалительным заболеванием и хаактеризуется повреждением слизистой оболочки тонкого кишечника, вызванным фракциями глиадина глютена пшеницы и аналогичными спирторастворимыми белками (проламинами) ячменя и ржи у генетически восприимчивых субъектов (Маки и Коллин, 1997; Фазано и Катасси, 2001). Болезнь, все чаще диагностируемая во всем мире, может контролироваться лишь путем поддержания полностью безглютеновой диеты. Рис, кукуруза, сорго, просо, тефф, гречка, амарант и киноа пригодны для употребления больными целиакией, которые зачастую страдают также от недостатка пищевых волокон и недостаточного усвоения минералов. Овес имеет немного другие проламины (авенины), и недавно был одобрен в качестве ингредиента в безглютеновых продуктах с маркировкой EC (если возможно избежать перекрестной контаминации от пшеницы, ячменя и ржи, и содержание глютена овсяного продукта остается < 20 мг/кг) (Европейская Комиссия, 2009).

В выпекании хлеба отсутствие пшеничного глютена влечет сложности в поддержании хороших органолептических качеств, особенно структуры хлеба и/или сохранения мягкости во время хранения. Использование закваски в выпечке безглютенового хлеба оказалось эффективным в улучшении текстуры продукта и замедлении очерствения безглютенового хлеба (Мур и др., 2006, 2007, 2008). Улучшенные текстурные свойства были замечены у хлеба на закваске из сорго (Шобер и др., 2007). Использование экзополисахарид(EPS)-производящих штаммов является одним из способов получения улучшенных свойств заквасок из сорго (Шваб и др., 2008).

Закваска была также изучена на деградацию глютена, которая делает продукты пригодными для употребления больными целиакией. Деградация зерновых белков в ходе ферментации пшеничной и ржаной заквасок - явление, связанное с кислотностью, которое значительно влияет на вкус и текстуру хлеба. Окисление и восстановление дисульфидных связей глютена гетероферментативными лактобактериями увеличивают активность зерновой протеазы и доступность субстрата; аминокислоты накапливаются благодаря деятельности штамм-специфических межклеточных пептидаз лактобактерий. Проросшие зерна или другие протеазы обеспечивают обширную деградацию белков в заквасках в ходе ферментации, что может быть использовано для разработки новых продуктов для лиц с непереносимостью глютена (Ганзл и др., 2008).

Таким образом, протеолиз молочнокислыми бактериями было предложен в качестве нового инструмента для обработки пищевых продуктов для больных целиакией (Де Ангелис и др., 2006; Ди Гагно и др., 2008; Риззелло и др., 2007). Использование выбранных заквасочных культур для устранения рисков контаминации глютеном и улучшения питательных свойств безглютенового хлеба было подчеркнуто ди Гагно и др. (2008). Начальная глютеновая контаминация, равная 400 ч/млн, в безглютеновом рецепте была уменьшена до 20 ч/млн благодаря использованию заквасочной культуры. Длительная ферментация теста выбранными молочнокислыми бактериями также стала потенциальным инструментом для снижения риска ржаной контаминации безглютеновых продуктов для больных целиакией (де Ангелис и др., 2006).

Лопонен и др. (2007, 2009) использовали закваску из проросшей пшеницы или ржи для эффективной деградации проламинов пшеницы и ржи. Использование зерна с низким содержанием проламинов в рецепте хлеба может улучшить и диверсифицировать вкусовые и питательные свойства хлеба с низким содержанием глютена и увеличить ассортимент зерновых продуктов, предназначенных для чувствительных к глютену людей. Однако, поскольку точность анализа на проламины неясна с точки зрения безопасности для страдающих от целиакии, необходимы доказательства клинической безопасности продуктов, полученных такими технологиями, перед использованием таких хлебопекарных уличителей в производственной практике.

7. Закваска и здоровье кишечника

Микрофлора кишечника является частью человеческого метаболизма питательных веществ, и вносит значительный вклад в поддержание функционирования обширной и активной иммунной системы. Последние данные показывают, что микробные расстройства играют важную роль в развитии метаболических заболеваний. Ферментация закваски может влиять на здоровье кишечника несколькими способами: 1) модуляция комплекса пищевого волокна и его последующая модель ферментации, 2) производство экзополисахаридов с пребиотическими свойствами и 3) потенциальное предоставление метаболитов из ферментации молочнокислых бактерий, влияющих на микрофлору кишечника.

Взаимодействие между факторами питания, микрофлорой кишечника и метаболизмом организма все чаще демонстрирует свою важность в поддержании гомеостаза и здоровья (Кани и Делзенне, 2007), однако исследование роли волоконной структуры и фитохимических элементов в кишечной микрофлоре находятся на ранних этапах. Физиологические эффекты пищевых волокон зависят от их физико-химических свойств, на которые в основном влияют размеры частиц, архитектура клеточной стенки, растворимость, степень полимеризации и замещения, распределение боковых цепей и

образование поперечных связей полимеров. Недавние исследования демонстрируют эффективность ферментации в увеличении биодоступности соединений, связанных с волокнами, таких как свободная феруловая кислота. В пшеничных отрубях феруловая кислота – самое обильное феноловое соединение. Феруловая кислота является структурным компонентом клеточных стенок, перекрестносшивающих полисахаридов клеточной стенки. Так как большая часть феруловой кислоты ковалентно связана со структурами клеточных стен, ее биодоступность в физиологических условиях, вероятно, низка. Результаты недавних исследований (Матео и др.; Наполитано и др., 2009) показали, что биодоступность феруловой кислоты может быть увеличена обработкой зерновых отрубей и волокон с ферментацией и ферментами. Мы также показали, что высвобождение лигнанов и феноловых кислот, связанных с пищевыми волокнами, а также других фитохимических элементов алейронового слоя ржаного зерна может регулироваться ферментацией (Катина и др., 2007а,b).

EPS заквасочного происхождения также дают возможность улучшить здоровье кишечника. Определенные молочнокислые бактерии производят EPS, такие как глюкан, фруктаны, глюкозо-и фруктоолигосахариды, которые имеют потенциально полезные свойства для кишечника, способствующие укреплению его здоровья. Кишечные микробы метаболизируют декстран в пропионовую кислоту, которая имеет несколько полезных эффектов (Джан и др., 2006), такие как снижение уровня холестерина и триглицерида, повышенная чувствительность к инсулину. Леван, образуемый Lactobacillus sanfranciscensis, обладает пребиотическими свойствами (Коракли и др., 2002). Глюкозоолигосахариды (Сео и др., 2007) и фруктоолигосахариды являются EPS заквасок, имеющими предбиотические свойства (Тикин и Ганзл, 2005). Образование олиго-и полисахаридов с пребиотическим потенциалом также было продемонстрировано видами Lactobacillus reuteri LTH5448 и Weissella cibaria 10М в закваске из сорго ( Шваб и др., 2008).

Заявленные преимущества для здоровья большинства пробиотических ферментированных продуктов выражаются либо непосредственно через взаимодействие поглощенных живых микроорганизмов, бактерий или дрожжей с хозяином (пробиотический эффект), или косвенно в результате поглощения микробных метаболитов, образованных в процессе ферментации (биогенный эффект) (Стэнтон и др., 2005). Было предложено несколько пробиотических механизмов действия, хотя люди все еще далекие от их полного понимания, в т.ч. конкурентное вытеснение, конкуренция за питательные вещества и/или стимуляция иммунного ответа. Биогенные свойства ферментированных функциональных продуктов появляются благодаря микробному производству биологически активных метаболитов, таких как некоторые витамины, биологически активные пептиды, органические кислоты или жирные кислоты во время ферментации, которые продемонстрировали противогипертонические, противомикробные и иммуномодулирующие свойства в ферментации молочных продуктов (Стэнтон и др., 2005). Более того, недавние исследования позволили предположить, что элементы клеточной стенки Lactobacillus Plantarum (штамм также присутствует в заквасках) стимулируют иммунный ответ в кишечнике, а бактериальная клетка необязательно должна быть живой, чтобы создавать такой эффект (Ван Баарлен и др., 2009). Таким образом, брожение зерновых имеет хороший потенциал для стимулирования здоровья кишечника в будущем, однако исследования в этой области по-прежнему находятся на очень ранних стадиях своего равития.

8. Будущие перспективы

Закваска – технология для улучшения и диверсификации органолептических качеств хлеба, которой находят хорошее использование особенно в цельнозерновой выпечке. Понятие ферментации отрубей было введено для получения большего количества отрубей в приемлемых формах для хлебобулочных изделий с высоким содержанием клетчатки. Ферментация и производство кислоты регулярно демонстрировали биодоступность минералов. Ферментация закваски и дрожжей может также увеличить уровни биоактивных соединений, но в этом вопросе необходимо больше подтверждённых исследований. Выпечка с закваской стабильно обеспечивает получение хлеба с медленной усвояемостью крахмала и, следовательно, низкими гликемическими реакциями, и имеет потенциал улучшать текстуру безглютенового хлеба для больных целиакией.

Можно предположить, что в будущем закваска будет использована для разработки продуктов с конкретным влиянием на здоровье кишечника, например, изменения в составе или деятельности кишечной микрофлоры. Межклеточные полисахариды, образованные молочнокислыми бактериями, могут выступать в качестве селективных или функциональных субстратов для микрофлоры кишечника. Стартовые культуры сами по себе, возможно, также способствуют наличию пробиотических свойств в зерновых продуктах, особенно в продуктах без термической обработки. Новые биологически активные метаболиты могут производиться при ферментации из прекурсоров, присутствующих в сырьевых материалах. Модификация матрицы зерновых в ходе ферментации может быть использована для увеличения биодоступности биологически активных соединений. Производство биоактивных пептидов сохраняет достаточно неисследованного потенциала, который может быть выявлен использованием протеолитической деятельности окисленной зерновой системы.

Как и в другой пищевой промышленности проблема ферментации зернового сырья заключается в умении сочетать хорошие органолептические свойства с продемонстрированными полезными эффектами на питание и здоровье. Некоторые из механизмов улучшения и повышения питательных эффектов ферментированных зерновых систем, описанных выше, зависят от изменения кислотности для оптимального действия активной ферментной системы. Другие механизмы могут быть напрямую связаны с другими метаболитами, производимыми молочнокислыми бактериями и дрожжами; тогда контроль различных метаболических маршрутов в ферментирующих организмах становится ключевой задачей. В любом случае, закваска и ферментация зерновых -мощный и разносторонний инструмент для получения отличных органолептических и питательных качеств намного большего числа продуктов, чем мы можем представить на данный момент.