Ферментацията е древна практика, използвана първоначално за удължаване на трайността на храните. Днес е във фокуса на научните изследвания, които разкриват нейния потенциал за подобряване на хранителната стойност и засилване на здравословните ползи на хранителните продукти. Едно от най-интригуващите направления в тази област е потенциалът ѝ да повишава антиоксидантната активност на определени храни.
Редакционна статия, публикувана в научното списание Fermentation през август 2023 г. разглежда подробно тази тема. В статията се обсъждат механизми, чрез които микробни ензими, използвани във ферментационните процеси, могат да модифицират биоактивни съединения и да подобрят техния антиоксидантен потенциал. Настоящата статия ще представи основните акценти от това изследване и ще даде научно обоснован отговор на въпроса: Може ли ферментацията да засили антиоксидантните свойства на храните?
Антиоксиданти и свободни радикали: защо са от значение?
Свободните радикали, познати още като реактивни кислородни видове (ROS), са силно реактивни молекули, които могат да увредят клетъчните структури, включително ДНК, липиди и протеини. Това води до т.нар. оксидативен стрес – процес, свързан с развитието на редица хронични заболявания като:
- сърдечно-съдови заболявания
- някои форми на рак
- диабет тип 2
- невродегенеративни болести (напр. болестта на Алцхаймер)
- преждевременно стареене
Антиоксидантите са вещества, които могат да неутрализират свободните радикали и по този начин да предпазят клетките от увреждане. Те могат да бъдат вътрешно синтезирани от тялото (ендогенни) или да се доставят чрез храната (екзогенни). Втората група включва витамини като C и E, минерали (напр. селен, цинк), фенолни съединения (полифеноли) и биоактивни пептиди.
Как ферментацията променя храните?
Ферментацията представлява метаболитен процес, при който микроорганизми като млечнокисели бактерии, дрожди или плесени преобразуват органичните съединения в храната (напр. захари, белтъци) в нови вещества с различен химичен профил. Именно тези трансформации са в основата на подобрените функционални свойства на ферментиралите продукти.
Използването на определени ферментативни култури – т.нар. стартови култури – позволява насочване на процеса към конкретни резултати. При правилен подбор на щамовете и оптимални условия (температура, рН, време), може да се постигне повишаване на антиоксидантната активност, подобрена усвояемост на микронутриенти и дори синтез на нови защитни съединения.
Увеличаване на антиоксидантната активност чрез ферментация
Съвременните изследвания показват, че ферментацията може да повиши антиоксидантния капацитет на различни хранителни матрици – зърнени култури, бобови растения, зеленчуци, плодови сокове и дори млечни продукти. Това се случва чрез няколко основни механизма:
- Хидролиза на сложни съединения – ферментацията разгражда големи молекули (като белтъци и полифеноли) до по-малки, по-биоактивни и лесноусвоими форми.
- Модификация на структурата на фенолните съединения – чрез ензимни реакции, които повишават тяхната антиоксидантна активност.
- Синтез на нови биоактивни вещества – някои щамове на млечнокисели бактерии и дрожди продуцират пептиди, органични киселини и други антиоксиданти в процеса на ферментация.
Подкрепа от in vitro и in vivo изследвания
Много от публикуваните до момента изследвания разчитат на in vitro методи за оценка на антиоксидантната активност. Сред най-често използваните е т.нар. DPPH тест, който измерва способността на дадено вещество да неутрализира синтетичен свободен радикал. Макар че този метод има известни ограничения и не отразява напълно реалните процеси в човешкото тяло, той остава ценен инструмент при първоначален скрининг на ферментирали продукти.
В допълнение към лабораторните тестове, някои изследвания използват животински модели, за да проверят ефектите на ферментирали храни в условия, по-близки до физиологичните. При плъхове, изложени на индуциран оксидативен стрес и третирани с пробиотични млечнокисели бактерии или кисело мляко, са наблюдавани значителни намаления на нивата на триглицериди, общ холестерол и LDL-холестерол, съчетани с повишение на HDL-холестерола. Това е индикатор за благоприятен ефект върху липидния профил и потенциална превенция на сърдечно-съдови заболявания.
Примери за ферментирали храни с доказани ползи
- Темпе – ферментирал соев продукт, получаван чрез действието на плесента Rhizopus oligosporus. В хода на ферментацията сложните протеинови структури в соята се разграждат до биоактивни пептиди, а съдържащите се в нея изофлавони се трансформират във форми с по-висока антиоксидантна активност. Темпето е богато и на фибри, пребиотици и минерали, което го прави функционална храна с многопосочен ефект – от подобряване на храносмилането до клетъчна защита от оксидативен стрес.
- Кимчи – традиционно корейско ястие от ферментирали зеленчуци (най-често китайско зеле и репички), комбинирани със сол, чесън, чили и джинджифил. Процесът на ферментация се осъществява основно от млечнокисели бактерии като Lactobacillus plantarum и Leuconostoc mesenteroides. В резултат се образуват големи количества органични киселини и полифеноли, които проявяват силна антиоксидантна и противовъзпалителна активност. Кимчи е предмет на множество научни изследвания, доказващи положителното му въздействие върху имунната функция, липидния профил и чревната микрофлора.
- Мисо – ферментирала паста, произвеждана от соя, ориз или ечемик с участието на плесента Aspergillus oryzae, която разгражда протеините и въглехидратите до по-прости и биоактивни съставки. Мисо е богато на аминокиселини, витамини от група B и специфични антиоксидантни съединения като меланоидини. То често се използва като основа за супи и сосове и има доказано благоприятно въздействие върху кръвното налягане и чревното здраве, особено при редовна консумация.
- Кефир и йогурт – млечни продукти, получени чрез ферментация с млечнокисели бактерии (Lactobacillus, Streptococcus) и в случая на кефира – и с дрожди. По време на ферментацията млечните протеини се разграждат до биоактивни пептиди, които могат да имат антиоксидантно, антимикробно и имуностимулиращо действие. Киселата среда активира и ензими, които подобряват храносмилането и подпомагат усвояването на минерали като калций и магнезий. Редовната консумация на кефир и йогурт е свързвана с подобрена чревна флора и намалени маркери на оксидативен стрес.
- Комбуча – ферментирала напитка, приготвяна от черен или зелен чай и захар, с помощта на симбиотична култура от бактерии и дрожди, известна като SCOBY (Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeast). В процеса на ферментация се синтезират множество биоактивни съединения, включително органични киселини (глюконова, оцетна), витамини от група B, ензими и полифеноли. Научните изследвания показват, че ферментацията значително повишава антиоксидантната активност на чая, като разгражда катехините до по-лесноусвоими и по-активни форми.
Ограничения и бъдещи предизвикателства
Макар ферментацията да показва огромен потенциал като стратегия за подобряване на антиоксидантния профил на храните, съществуват и редица предизвикателства. На първо място, е необходим по-добър трансфер на резултатите от in vitro условия към реална човешка физиология. Не е достатъчно дадено вещество да показва антиоксидантна активност в лабораторна пробирка – то трябва да бъде бионалично, т.е. да се усвоява и да достига до клетките в активна форма.
Освен това, човешките клинични проучвания са ограничени – те са скъпи, дълги и подлежат на строги етични изисквания. За да се докаже ефектът на даден ферментирал продукт върху конкретен здравен индикатор, са необходими широкомащабни и добре контролирани клинични изпитвания. Друго важно направление е развитието на биотехнологични подходи за подбор и създаване на специфични щамове, които целево да синтезират антиоксидантни молекули.
В заключение
Ферментацията на храни се очертава като изключително ценен инструмент в разработването на функционални храни с добавена стойност. Чрез активността на микроорганизмите, хранителните съставки могат да бъдат трансформирани в по-безопасни, по-усвоими и по-ефективни варианти. Способността на ферментацията да засилва антиоксидантния капацитет е вече подкрепена от солидни научни доказателства, макар и предимно в лабораторни и животински модели.
В бъдеще, насочените ферментационни технологии и създаването на нови функционални продукти, съчетани с внимателно подбрани пробиотици и пребиотици, могат да предложат реална алтернатива на синтетичните антиоксиданти. Това отваря врата към една по-здрава, естествена и устойчива хранителна култура – такава, в която ферментиралата храна заема своето достойно място като съюзник на човешкото здраве.
Източник:
Verni M & Rizzello CG. (2023). The Antioxidant Potential of Fermented Foods: Challenges and Future Trends. Fermentation, 9(9), 790. doi:10.3390/fermentation9090790
https://www.mdpi.com/2311-5637/9/9/790
