Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung und den biologischen Eigenschaften von Kombucha-Getränken aus schwarzem Tee sowie Ananasschalen und -kernen

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 7859 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Mehrere Rohstoffe wurden als teilweise Ergänzung oder vollständiger Ersatz für die Hauptbestandteile von Kombucha verwendet, um die biologischen Eigenschaften des resultierenden Kombucha-Getränks zu verbessern. In dieser Studie wurden Ananasschalen und -kerne (PPC), Nebenprodukte der Ananasverarbeitung, als alternative Rohstoffe anstelle von Zucker für die Kombucha-Produktion verwendet. Kombuchas wurden aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC in unterschiedlichen Verhältnissen hergestellt und ihre chemischen Profile und biologischen Eigenschaften, einschließlich antioxidativer und antimikrobieller Aktivitäten, wurden bestimmt und mit dem Kontroll-Kombucha ohne PPC-Ergänzung verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass PPC große Mengen an nützlichen Substanzen enthielt, darunter Zucker, Polyphenole, organische Säuren, Vitamine und Mineralien. Eine Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft in einem Kombucha-SCOBY (Symbiotic Cultures of Bacteria and Yeasts) mittels Sequenzierung der nächsten Generation ergab, dass Acetobacter und Komagataeibacter die vorherrschenden Essigsäurebakterien waren. Darüber hinaus waren Dekkera und Bacillus auch die wichtigsten Hefen und Bakterien im Kombucha SCOBY. Eine vergleichende Analyse wurde für Kombucha-Produkte durchgeführt, die mit schwarzem Tee und einer Mischung aus schwarzem Tee und PPC fermentiert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass der aus der Infusion von schwarzem Tee und PPC hergestellte Kombucha einen höheren Gesamtphenolgehalt und eine höhere antioxidative Aktivität aufwies als der Kontroll-Kombucha. Auch die antimikrobiellen Eigenschaften der Kombucha-Produkte aus schwarzem Tee und des PPC-Aufgusses waren besser als die der Kontrolle. In Kombucha-Produkten, die aus einer Mischung von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurden, wurden mehrere flüchtige Verbindungen nachgewiesen, die zum Geschmack, zum Aroma und zu den gesundheitsfördernden Eigenschaften beitragen, wie Ester, Carbonsäuren, Phenole, Alkohole, Aldehyde und Ketone. Diese Studie zeigt, dass PPC ein hohes Potenzial als Ergänzung zum Rohstoffaufguss von schwarzem Tee für die funktionelle Kombucha-Produktion aufweist.

Kombucha ist eines der weltweit am häufigsten konsumierten funktionellen Getränke. Es handelt sich um ein fermentiertes Getränk, das durch mikrobielle Fermentation von gesüßtem Tee unter Verwendung gemischter Konsortien aus Bakterien und Hefen hergestellt wird, die als symbiotische Kultur von Bakterien und Hefen (SCOBY)1 bekannt sind. Kombucha ist für seine gesundheitlichen Vorteile bekannt, da es reich an verschiedenen nützlichen Metaboliten ist, die nicht nur aus dem Rohmaterial freigesetzt werden, sondern auch während der Fermentation entstehen, wie z. B. Polyphenole, organische Säuren, Vitamine, Aminosäuren, Mineralien, Proteine ​​und Hydrolytika Enzyme1,2,3,4,5. Der Gehalt der Hauptwirkstoffe in Kombucha-Produkten variierte je nach Teesorte, Fermentationsbedingungen und mikrobieller Gemeinschaft in Kombucha SCOBY. Beispielsweise betrug der Gesamtphenolgehalt (TPC) von Kombucha, der aus grünem, Oolong- und schwarzem Tee zubereitet wurde, 1,248, 1,011 bzw. 0,455 mg Gallussäure/ml Kombucha. Andererseits weist Schwarztee-Kombucha einen höheren Gehalt an organischen Säuren auf, wie Gluconsäure (70,11 g/L), Essigsäure (11,15 g/L), D-Zuckersäure-1,4-Lacton (DSL) (5,23 g/L). L), Bernsteinsäure (3,05 g/L), Glucuronsäure (1,58 g/L) und Ascorbinsäure (0,70 g/L) als Grün- und Oolong-Tees6. Eine Studie von Jakubczyk et al.7 zeigte, dass roter Kombucha-Tee einen Gesamtflavonoidgehalt (TFC) von 242,50 mg/l enthielt, was höher war als grüner Tee (181,30 mg/l), schwarzer Tee (126,70 mg/l) und weißer Tee Tee (111,60 mg/L) Kombuchas. Wie aus Literaturrecherchen hervorgeht, besitzt Kombucha erhebliche gesundheitliche Vorteile, darunter antioxidative, antimikrobielle, entzündungshemmende und krebsbekämpfende Wirkungen sowie andere Eigenschaften zur Unterstützung des Immunsystems und zur Verringerung von Gesundheitsproblemen im Zusammenhang mit Diabetes, Verdauung und Herz-Kreislauf-Erkrankungen5,8 ,9,10,11,12,13. Es ist jedoch auch zu befürchten, dass übermäßiger Verzehr von Kombucha-Produkten eine Laktatazidose verursachen kann, insbesondere bei immungeschwächten Menschen, starken Alkoholtrinkern und schwangeren Frauen14,15. Kombucha wird auch mit Hyponatriämie, toxischer und cholestatischer Hepatitis sowie Anti-Jo1-Myositis in Verbindung gebracht16,17,18,19. Aufgrund der steigenden Verbrauchernachfrage nach funktionellen Getränken gilt Kombucha als eine der vielversprechendsten Optionen und der Umsatz soll im Jahr 2027 10,45 Milliarden Dollar erreichen14,20.

Kombucha wird typischerweise aus schwarzem Tee (Camellia sinensis) und Zucker, hauptsächlich Saccharose, hergestellt. Allerdings gibt es verschiedene Teesorten, wie Grün-, Oolong-, Weiß-, Rooibos- und Pu'er-Tee6,7,12,21,22, sowie verschiedene Zucker und Süßstoffe, wie Laktose, Glukose, Fruktose, Kokosnusszucker, Melasse und Aspartam23,24,25 wurden auch als Hauptzutaten für die Kombucha-Produktion bewertet, die den Kombucha-Produkten unterschiedliche chemische Zusammensetzungen, organoleptische Eigenschaften, biologische Eigenschaften und gesundheitliche Auswirkungen verleihen. Abgesehen von den Hauptzutaten wurde berichtet, dass alternative Rohstoffe die traditionellen Bestandteile teilweise oder vollständig ersetzen und die biologischen Eigenschaften und positiven Auswirkungen auf die Gesundheit verbessern, darunter Weizengras26, Kokosnusswasser27, Bananenschale und Brennnesseln28, Eichenblatt29, Guavenblatt30, Schlange oder Salak Obst31, Olivenblatt und Honig32, Ananas-, Apfel- und Granatapfelsäfte33, Papaya34, Malvavisco- oder Wachsmalvenblüten35 und Minze36. Darüber hinaus wurde auch die Verwendung anderer Mikroorganismen als Ersatz für Kombucha SCOBY untersucht, beispielsweise Trametes versicolor und Lentinula edodes37.

Im Laufe der Jahre ist der weltweite Konsum von frischer und verarbeiteter Ananas gestiegen, da sie verschiedene gesundheitliche Vorteile hat. Bei der industriellen Ananasproduktion entstehen viele Ananasnebenprodukte wie Schalen, Kerne, Blätter und Stängel, die etwa 50 % (Gew./Gew.) des Ananasgewichts ausmachen38. Bei diesen Nebenprodukten handelt es sich um kostengünstige Rohstoffe, die für die Bildung hochwertiger Produkte verwendet werden. Frühere Studien haben berichtet, dass die Nebenprodukte, insbesondere Ananasschalen und -kerne (PPC), einen hohen Gehalt an zahlreichen biologisch abbaubaren Substanzen enthalten, darunter phenolische Verbindungen, Vitamine, Mineralien, proteolytische Enzyme, Zucker und Rohfasern, die nützliche Antioxidantien, antimikrobielle und antibakterielle Wirkung haben -Entzündliche Auswirkungen auf die Gesundheit39,40,41. Daher gilt PPC als vielversprechender Nährstoff zur Steigerung der wertvollen Bestandteile funktioneller Produkte. Mehrere Studien haben Hinweise auf die Verbesserung der gesundheitsfördernden Eigenschaften einer Kombucha-Ergänzung mit verschiedenen Nährstoffen geliefert; Allerdings bedarf die Verwendung von frischem PPC als wertvolle Anreicherung von Kombucha-Tee noch einer besseren Dokumentation. Daher zielt diese Forschung darauf ab, PPC-Nahrungsergänzungsmittel in Kombination mit schwarzem Tee zu bewerten, um die chemische Zusammensetzung zu verändern und die gesundheitlichen Vorteile von Kombucha-Produkten zu fördern.

Ananas (Ananas comosus L. cv. Pattavia) wurde mit Genehmigung des ARD-Büros vom Büro für landwirtschaftliche Forschung und Entwicklung (ARD), Region 2, Thailand, gesammelt. Getrocknete schwarze Teeblätter wurden vom Royal Project Tea Highland, Chiang Mai, Thailand, gekauft. Weder Ananas noch schwarzer Tee sind wild, sondern werden in den Provinzen Nong Khai bzw. Chiang Mai angebaut. Die Methoden zur Probenentnahme und -vorbereitung folgten den einschlägigen Richtlinien und Gesetzen.

Die Ananasfrüchte wurden gründlich mit fließendem Leitungswasser gewaschen, um Schmutz und Erdpartikel zu entfernen. Anschließend wurde das PPC nach dem Abschälen der gewaschenen Ananasfrucht gesammelt und das resultierende PPC in kleine Stücke (ungefähr 0,5 × 0,5 cm) geschnitten. Das frisch geschnittene PPC wurde mit einem Mixer (HR2225/00, Philips, China) gemahlen und bis zur Verwendung bei –20 °C gehalten. Zur Zubereitung von gesüßtem Schwarztee wurden 4,5 g getrocknete Schwarzteeblätter 10 Minuten lang in 1 l heißem Wasser eingeweicht. Nach dem Entfernen der Teeblätter durch Filtration durch vier Schichten Käsetuch wurden 60 g brauner Zucker (Mitr Phol Sugar Corp., Ltd., Thailand) hinzugefügt und gemischt, bis der Zucker vollständig aufgelöst war. Der resultierende gesüßte Tee diente als Ausgangsmaterial für weitere Experimente. Die chemischen Zusammensetzungen des frischen PPC und des getrockneten schwarzen Tees, wie der Gesamtzuckergehalt (TS), TPC, TFC und die antioxidative Aktivität, wurden bestimmt.

Die Kombucha-Starterkultur oder Kombucha SCOBY (Chiira Organic, Thailand) wurde nach der modifizierten Methode von Torán-Pereg et al.42 hergestellt. Kurz gesagt wurden 10 % (v/v) Kombucha SCOBY in sterile Glasgefäße mit 900 ml gegeben gesüßter Tee, und die Mündungen der Gläser wurden mit einem sauberen Käsetuch abgedeckt und bei Raumtemperatur im Dunkeln inkubiert. Nach 14 Tagen Inkubation wurde der resultierende Kombucha SCOBY in nachfolgenden Experimenten als Starterkultur für die Kombucha-Produktion verwendet.

Die mikrobielle Gemeinschaft des Kombucha SCOBY wurde innerhalb von 3 und 7 Tagen nach der Fermentation in gesüßtem Schwarztee bestimmt. Die gesamte genomische DNA (gDNA) von Bakterien und Hefen im Kombucha SCOBY wurde unter Verwendung eines von Kanwal et al.43 beschriebenen Verfahrens mit geringfügigen Modifikationen isoliert. Die Reinheit und Konzentration der gDNA wurden mit einem BioDrop μLite (Denville Scientific Inc., New Jersey, USA) gemäß den Anweisungen des Herstellers bewertet und die Qualität der DNA wurde mit einem 1 % Agarosegel (Smart Agarose-S BIO, Spanien). Die gereinigten gDNA-Proben wurden zur PCR-Amplifikation, Bibliotheksvorbereitung und Sequenzierung an Novogene Co., Ltd., Peking, China, geschickt. Die konservierten Primer 341F (5'-CCTAYGGGRBGCASCA-3') und 806R (5'-GGACTACNNGGGTATCTAA-3') wurden zur Amplifikation der V3–V4-Region des bakteriellen 16S-rRNA-Gens zur Bakterienidentifizierung verwendet, und die Primer ITS5-1737F (5 '-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3') und ITS2-2043R (5'-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3') wurden zur Amplifikation der internen transkribierten Spacer (ITS)-Region zur Pilzidentifizierung verwendet. Die Hochdurchsatzsequenzierung wurde unter Verwendung der Illumina NovaSeq PE250-Plattform (Novogene Co., Ltd., Peking, China) durchgeführt und 250-bp-Paired-End-Reads wurden generiert und analysiert. Kurz gesagt, die Zielregionen wurden unter Verwendung spezifischer Primer, die mit Barcodes verbunden waren, amplifiziert und die PCR-Produkte mit der richtigen Größe wurden durch 2 %-Agarose-Gelelektrophorese ausgewählt. Die genaue Menge an PCR-Produkten aus jeder Probe wurde gepoolt, am Ende repariert, mit einem A-Ende versehen und mit Illumina-Adaptern ligiert. Nach der Quantifizierung und Größenverteilungsanalyse wurden die quantifizierten Bibliotheken gepoolt und auf der Illumina-Plattform sequenziert, um 250 bp Paired-End-Rohablesungen gemäß einem Standardprotokoll von Illumina zu generieren. Nachdem die Barcode- und Primersequenzen gekürzt wurden, wurden die Paired-End-Lesevorgänge mit FLASH (Version 1.2.11; http://ccb.jhu.edu/software/FLASH/)44 zusammengeführt und die Roh-Tags wurden erhalten. Die Qualitätsfilterung der Roh-Tags wurde mit der Software FASTP (Version 0.20.0) durchgeführt, um hochwertige saubere Tags zu erhalten. Eine Vsearch-Software (Version 2.15.0) wurde verwendet, um Tags mit der Referenzdatenbank (Silva-Datenbank für 16S/18S; https://www.arbsilva.de/ und Unite-Datenbank für ITS; https://unite) zu bereinigen. ut.ee/), um die Chimärensequenzen zu erkennen45. Nach dem Entfernen von Chimärensequenzen wurden die resultierenden effektiven Tags mit dem Divisive Amplicon Denoising Algorithm 2 (DADA2) oder dem Deblur-Modul in der Software Quantitative Insights into Microbial Ecology (QIIME2) (Version QIIME2-202,006) entrauscht und die Sequenzen mit weniger als 5 Häufigkeiten entrauscht (n < 5 in allen Proben) wurden herausgefiltert, um endgültige Amplikonsequenzvarianten (ASVs) zu erhalten. Die taxonomische Klassifizierung des Stammes, der Klasse, der Ordnung, der Familie, der Gattung und der Art wurde mit dem Classify-sklearn-Moduler in der QIIME2-Software auf der Grundlage der OTU-Annotation (Operational Taxonomic Units) durchgeführt46.

Kombucha-Getränke wurden aus einer Fusion von schwarzem Tee und PPC unter Verwendung des von Jayabalan et al.1, Kaewkod et al.6 und Jakubczyk et al.7 beschriebenen Verfahrens mit geringfügigen Modifikationen hergestellt. Kurz gesagt wurden 4,5 g getrocknete schwarze Teeblätter 10 Minuten lang in 1 l entionisiertem heißem Wasser eingeweicht. Nach der Entfernung der Teeblätter durch Filtration durch vier Lagen Käsetuch wurde der resultierende heiße Tee als Fermentationsmedium für die Kombucha-Herstellung verwendet. Es wurden sieben Rezepturen der Kombucha-Getränke mit unterschiedlichen Zuckergehalten im braunen Zucker und PPC hergestellt, nämlich K1: 60 g brauner Zucker und 0 g PPC; K2: 50 g brauner Zucker und 10 g PPC; K3: 40 g brauner Zucker und 20 g PPC; K4: 30 g brauner Zucker und 30 g PPC; K5: 20 g brauner Zucker und 40 g PPC; K6: 10 g brauner Zucker und 50 g PPC; und K7: 0 g brauner Zucker und 60 g PPC. Die Gesamtzuckerkonzentrationen in den Fermentationsmischungen wurden mit aus dem PPC extrahiertem Ananassaft auf 60 g/L eingestellt, um die Gültigkeit der Kombucha-Produktionsvergleiche sicherzustellen. Den Fermentationsmischungen wurde eine Kombucha-Starterkultur zugesetzt, um eine Endkonzentration von 10 % (v/v) zu ergeben. Die Mündungen der Gärgefäße wurden sorgfältig mit vier Lagen Käsetuch abgedeckt und die Gefäße wurden im Dunkeln bei Raumtemperatur aufgestellt, um die Gärung 14 Tage lang zu ermöglichen. Während der Fermentation wurden alle zwei Tage Kombucha-Proben entnommen und die chemischen Profile und biologischen Eigenschaften, einschließlich antioxidativer und antimikrobieller Aktivitäten, analysiert. Als Kontrollbehandlung wurde in dieser Studie Kombucha K1 ohne PPC-Supplementierung verwendet. Abbildung 1 zeigt ein Prozessablaufdiagramm von Kombucha-Fermentationsexperimenten. Für jede Kombucha-Produktionsformulierung wurden drei unabhängige Wiederholungen durchgeführt, und die Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) dargestellt.

Ein Prozessablaufdiagramm für Kombucha-Fermentationsexperimente. (K1: 60 g brauner Zucker und 0 g PPC; K2: 50 g brauner Zucker und 10 g PPC; K3: 40 g brauner Zucker und 20 g PPC; K4: 30 g brauner Zucker und 30 g PPC; K5: 20 g brauner Zucker und 40 g PPC; K6: 10 g brauner Zucker und 50 g PPC; und K7: 0 g brauner Zucker und 60 g PPC).

Das Gesamtreduktionspotenzial oder die antioxidative Aktivität einer Kombucha-Probe wurde anhand ihrer Fähigkeit, Fe3+ zu Fe2+ zu reduzieren, unter Verwendung der von Amanzadeh-Salout et al.47 beschriebenen Ferric Ion Reduction Power (FRAP)-Methode mit einigen Modifikationen bestimmt. Das FRAP-Reagenz wurde durch Mischen von 100 ml Acetatpuffer, 10 ml 10 mM 2,4,6-Tris(2-pyridyl)-s-triazin (TPTZ)-Lösung und 10 ml 20 mM FeCl3.3H2O-Lösung hergestellt. Fünfzig Mikroliter der Kombucha-Probe wurden mit 1,5 ml FRAP-Reagenz und 150 μl destilliertem Wasser gemischt und die Reaktionsmischung 10 Minuten lang im Dunkeln bei Raumtemperatur aufbewahrt. Nach der Inkubation wurde die Absorption des Reaktionsgemisches bei einer Wellenlänge von 593 nm gemessen. Die antioxidative Aktivität von FRAP wurde anhand einer Kalibrierungskurve bestimmt, die mit Eisensulfat-Heptahydrat als Referenzstandard erstellt und in millimolarem Fe(II) pro Liter Kombucha (mM Fe(II)/L) ausgedrückt wurde.

Die Abfangaktivitäten des Radikals ABTS+ wurden basierend auf der von Mukherjee et al.48 beschriebenen modifizierten Methode bestimmt. Zur Herstellung des ABTS•+-Reagenzes wurde eine ABTS-Stammlösung (7 mM) mit 2,45 mM Kaliumpersulfat gemischt und über Nacht in inkubiert dunkel bei Zimmertemperatur. Das ABTS•+-Stammreagenz wurde mit destilliertem Wasser verdünnt, um eine Absorption von 0,700 bei 734 nm zu ergeben, und das resultierende Verdünnungsverhältnis wurde zur Herstellung der Reaktionslösung verwendet. Einhundert Mikroliter der verdünnten Probenlösung wurden mit 3,8 ml Reaktionslösung gemischt. Nach 6-minütiger Inkubation im Dunkeln bei Raumtemperatur wurde die Absorption des Reaktionsgemisches bei einer Wellenlänge von 734 nm gemessen. Ascorbinsäure wurde als Standardreferenz verwendet und der Prozentsatz der Hemmung durch ABTS+ wurde mithilfe der folgenden Gleichung berechnet: % Hemmung = [(Acontrol − Asample)/(Acontrol)] × 100, wobei Acontrol das verdünnte ABTS•+-Reagenz ist ohne Probenlösung, und Asample ist die Reaktionsmischung aus Probenlösung und verdünntem ABTS•+-Reagenz.

Die antimikrobielle Aktivität von Kombucha gegen pathogene Bakterien wurde mit der Agar-Well-Diffusionsmethode unter Verwendung des von Kaewkod et al.6 beschriebenen Protokolls mit geringfügigen Modifikationen getestet. Die in dieser Studie verwendeten Bakterienstämme, darunter gramnegative Bakterien (Aeromonas hydrophila, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 und Salmonella typhi DMST 22842) und grampositive Bakterien (Bacillus cereus), wurden freundlicherweise von der Faculty of Associated bezogen Medizinische Wissenschaft, Khon Kaen University, Thailand. Für den antimikrobiellen Aktivitätstest wurden 200 μl Bakterienkultur in Brain Heart Infusion (BHI)-Brühemedium überführt und 18–24 Stunden bei 37 °C und 150 U/min inkubiert. Das Wachstum der Bakterienkultur wurde spektrophotometrisch bei 600 nm gemessen und auf Mueller-Hinton (MH)-Agar (Himedia ™, Indien) abgestrichen. Auf Agarplatten wurden mit einem sterilen Korkbohrer Vertiefungen mit einem Durchmesser von 6 mm vorbereitet. Die Kombucha-Proben wurden 5 Minuten lang bei 10.000 U/min zentrifugiert, um die Zelltrümmer zu entfernen, und der Überstand wurde dann durch einen 0,22 μm sterilen Mikrofilter filtriert und in die Agar-Vertiefungen überführt. Die Platten wurden 2 Stunden lang bei 4 °C gehalten und dann 18–24 Stunden lang bei 37 °C inkubiert. Die Hemmzonen für das Bakterienwachstum wurden wie von Battikh et al.8 beschrieben bestimmt. Ein Vergleich der antimikrobiellen Aktivität von frischem Kombucha wurde mit Essigsäure als Positivkontrolle und destilliertem Wasser als Negativkontrolle durchgeführt. Zur Vorbereitung der Kontrollbehandlung wurden 8,5 g/l Essigsäure mit sterilem destilliertem Wasser gemischt und der pH-Wert auf 3,0 eingestellt (derselbe pH-Wert wie bei den Kombucha-Proben). Die resultierende Lösung wurde durch Filtration sterilisiert und zusammen mit den Kombucha-Proben zum Testen der antimikrobiellen Aktivität verwendet.

Die chemische Zusammensetzung des PPC, einschließlich der Zucker (wie Glucose, Fructose und Saccharose), Vitamine (B1, B2, B3, B6, B9 und B12) und organischen Säuren (Zitronensäure, Ascorbinsäure und Ameisensäure). ) wurden mithilfe von Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) mit einem Brechungsindexdetektor (RI) (Shimadzu, Kyoto, Japan) und einer Aminex HPX-87H-Säule (300 × 7,8 mm) (Bio-Rad, Hercules, CA) analysiert , USA) bei 50 °C. Der Mineralgehalt (Stickstoff, Phosphor, Kalium, Magnesium, Mangan, Zink, Eisen, Kupfer, Kalzium, Natrium, Kobalt und Molybdän) wurde durch Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) am Central Laboratory (Thailand) Co., Ltd. bestimmt. Niederlassung in Khon Kaen, Thailand. Die pH-Werte der Kombucha-Proben wurden mit einem elektronischen pH-Meter (FE28 FiveEasy, Mettler Toledo, Schweiz) gemessen und der Gesamtsäuregehalt wurde mit der von Osiripun et al.33 beschriebenen Methode bestimmt. Die Farbe der Kombucha-Produkte wurde auf einer Skala L bestimmt *, a* und b* mit einer Standardreferenzmethode unter Verwendung von Ultrascan XE SN-U3115 (Hunterlab, Reston, Virginia, USA). TS im Kombucha wurde mit der Phenol-Schwefelsäure-Methode analysiert.49 TPC wurde mit der Folin-Ciocalteu-Methode7 unter Verwendung von Gallussäure als Standard bestimmt und die Ergebnisse wurden als Gramm-Gallussäure-Äquivalente (GAE) pro Liter des Kombucha-Getränks ausgedrückt (g GAE/L). TFC wurde durch den kolorimetrischen Aluminiumchlorid-Assay50 unter Verwendung von Quercetin als Standard bestimmt. Der TFC wurde in Milligramm Quercetin-Äquivalent (QE) pro Liter des Kombucha-Getränks (mg QE/L) ausgedrückt. Die Ethanolkonzentration im Kombucha wurde durch Gaschromatographie (GC) (GC-14B, Shimadzu, Kyoto, Japan) unter Verwendung einer mit Polyethylenglykol (PEG-20 M) gefüllten Säule mit einem Flammenionisationsdetektor (FID) bestimmt. Flüchtige Verbindungen in den Kombucha-Getränken wurden mithilfe eines GC (Agilent 7890A) bestimmt, der mit einem Massenspektrometer (Agilent 7000B, Agilent Technologies, Inc., Palo Alto, CA, USA) ausgestattet war. Die Analyttrennung wurde mit einer DB-Wachs-Kapillarsäule (60 m lang, 0,25 mm Durchmesser und 0,25 μm Filmdicke) beurteilt.

Für die Kombucha-Fermentationsexperimente wurde ein vollständig randomisiertes Design (CRD) mit drei Wiederholungen verwendet, und alle Daten wurden als Mittelwert ± SD ausgedrückt. Die signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen wurden mit SPSS Version 28.0 ausgewertet. (IBM SPSS Statistics, Armonk, NY: IBM Corp.) Ein statistisch signifikantes Niveau wurde mit der einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) definiert, gefolgt von einem LSD-Post-hoc-Test bei einem Niveau von 0,05 (p ≤ 0,05 bedeutet Signifikanz).

Die chemischen Zusammensetzungen des schwarzen Tees und des frischen PPC, einschließlich TS, TPC, TFC und antioxidativer Aktivität, wurden bewertet und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die TS und TPC des PPC waren etwa 315 und damit doppelt so hoch schwarzer Tee. Schwarzer Tee zeigte jedoch eine deutlich höhere TFC- und antioxidative Aktivität als PPC. Basierend auf den FRAP- und ABTS-Tests zeigte schwarzer Tee eine starke Fähigkeit zur Hemmung freier Radikale (0,82 mM Fe(II)/L) und eine Fähigkeit zum Radikalfänger (89,94 % Hemmung), die etwa 1,7- bzw. 1,5-fach höher war als die von PPC. Die hohe antioxidative Aktivität von schwarzem Tee könnte mit dem hohen Gehalt an Polyphenolen und Flavonoiden in Zusammenhang stehen, wie in einer Studie von Zhang et al.51, die über einen höheren Phenolgehalt und eine stärkere antioxidative Wirkung in schwarzem Tee berichteten. Aufgrund seines geringen TS-Gehalts (0,15 g/L) ist schwarzer Tee ein ungesüßtes bzw. kalorienarmes Getränk. PPC wies einen niedrigeren pH-Wert auf als schwarzer Tee, was möglicherweise mit einem hohen Säuregehalt, insbesondere Zitronensäure und Ascorbinsäure, zusammenhängt. Der pH-Wert des schwarzen Tees betrug 4,60, was bedeutet, dass schwarzer Tee aufgrund des Säuregehalts der Teeblätter leicht sauer ist. Eine der dominierenden Säuren in schwarzem Tee ist Gerbsäure (mit einem Anteil von 13,36 %), die eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des Geschmacks von schwarzem Tee spielt52,53. Frühere Studien haben gezeigt, dass saure Bedingungen (pH-Wert unter 7,0) die Stabilität der nützlichen Verbindungen im Rohmaterial aufrechterhalten54. Daher sind schwarzer Tee und PPC potenzielle Quellen für Phenol- und Flavonoidverbindungen, die eine entscheidende Rolle für die starke antioxidative Wirkung von Kombucha-Produkten spielen könnten.

Von Natur aus tragen Phenole und Flavonoide hauptsächlich zu den antioxidativen Eigenschaften der Pflanze bei, die die Hemmung freier Radikale aufgrund der Fähigkeit der Hydroxylgruppe, ein Wasserstoffatom an ein freies Radikal abzugeben, verstärken55. In dieser Studie machten TPC und TFC von PPC 0,10 g GAE/L bzw. 2,97 mg QE/L aus, und die Radikalhemmkapazität und die Radikalfängeraktivität von PPC betrugen 0,49 mM Fe(II)/L bzw. 58,97 %. , die denen von Azizan et al.39 ähnelten. In Bezug auf den Zuckergehalt waren Glucose und Fructose die signifikanten Zucker, die in PPC nachgewiesen wurden und 22,93 bzw. 18,87 g/kg Frischgewicht (FW) ausmachten. Der Saccharosegehalt betrug 10,80 g/kg FG (Tabelle 2). Basierend auf diesen Erkenntnissen könnte PPC als alternative Zuckerquelle verwendet werden, um Saccharose, einen der am häufigsten verwendeten Zucker für die Kombucha-Produktion, teilweise oder vollständig zu ersetzen.

Zitronensäure war mit einem Anteil von 590 mg/100 g FW die vorherrschende organische Säure, die im PPC nachgewiesen wurde. Es ist zu beachten, dass der Ascorbinsäure- oder Vitamin-C-Gehalt im PPC 0,02 mg/100 g FW ausmachte, was deutlich niedriger war als der von Mohsin et al.40 berichtete Wert (47,90 mg/100 mg FW). Dieser Befund könnte auf die Unterschiede in den Pflanzenarten, Erntestadien und Verarbeitungsmethoden der Ananasfrüchte zurückzuführen sein. Überraschenderweise enthält PPC viele Vitamine, die hauptsächlich zur Gruppe B gehören, die sich auf die wasserlösliche Vitamingruppe bezieht (die B1-, B3-, B6- und B9-Gehalte betrugen jeweils 0,05, 0,07, 0,01 und 0,01 mg/100 g FW). . Die Vitamine B2 und B12 wurden in dieser Studie nicht nachgewiesen. Es ist bekannt, dass alle in PPC nachgewiesenen Vitamine der menschlichen Gesundheit zugute kommen. Beispielsweise ist B1 ein wesentlicher Cofaktor für viele enzymkatalysierte Reaktionen in verschiedenen Carboxylierungsstoffwechseln, während B3 ein Cofaktor für viele Enzyme ist, die an verschiedenen Stoffwechselwegen beteiligt sind und den Spiegel senken von Cholesterin und verbessern die Durchblutung. B6 ist wichtig für die Umwandlung von Homocystein in Methionin, wodurch der Homocysteinspiegel im Körper gesenkt wird. Darüber hinaus ist B9 ein Cofaktor bei der enzymkatalysierten Übertragung von Kohlenstoffatomen in vielen Stoffwechselwegen, einschließlich der Biosynthese von Purinen und Pyrimidinen (essentiell für DNA und RNA) und der gegenseitigen Umwandlung von Aminosäuren56,57. Bei der Ernährung mit Ananas haben mehrere Studien berichtet, dass B1 (0,05–0,14 mg/100 g), B3 (0,13–0,27 mg/100 g) und B6 (0,08–0,11 mg/100 g) am stärksten vertreten sind alle Vitamine58.

Neben Zucker, organischen Säuren und Vitaminen enthält PPC auch mehrere Mineralien oder Elemente, von denen einige für das mikrobielle Wachstum und die Stoffwechselaktivität unerlässlich sind. Stickstoff (N) war mit 1410 mg/kg FW das Hauptelement, das im PPC nachgewiesen wurde, gefolgt von Kalium (K) (991,95 mg/kg), Magnesium (Mg) (77,80 mg/kg) und Kalzium (Ca) ( 72,30 mg/kg), Zink (Zn) (71,75 mg/kg) und der niedrigste Wert war Eisen (Fe) (7,60 mg/kg) (Tabelle 2). N und Phosphor (P) sind für die Biosynthese von Proteinen und Nukleinsäuren essentiell, während Fe, Mg und Zn für das mikrobielle Wachstum notwendig sind und als Cofaktoren für mehrere Enzyme im mikrobiellen biochemischen Reaktionsweg dienen59. K ist für die normale Funktion aller Zellen erforderlich, reguliert den Herzschlag, sorgt für die Aktivität von Muskeln und Nerven und unterstützt die Proteinsynthese und den Kohlenhydratstoffwechsel. Bemerkenswert war, dass die Gehalte an K und Zn im in dieser Studie verwendeten PPC deutlich höher waren, wohingegen die an Mg, Ca und Mangan (Mn) deutlich niedriger waren als die von Lu et al.60 und Romelle et al. berichteten Werte. 61, was möglicherweise auf die unterschiedlichen Pflanzensorten, Wachstumsumgebungsbedingungen und Erntestadien zurückzuführen ist.

Bei den im Kombucha-SCOBY gefundenen Mikroorganismen handelte es sich hauptsächlich um Essigsäurebakterien (AAB) und Hefen, die die biochemischen Eigenschaften der Kombucha-Produkte erheblich beeinflussen. Die Vielfalt der Mikroben kann je nach SCOBY-Quelle, Kultivierungsmedium, Fermentationsbedingungen usw. variieren Rohstoffe für die Kombucha-Produktion1,5. Abbildung 2 veranschaulicht die mikrobielle Vielfalt von 3- und 7-Tage-Kombucha-SCOBY basierend auf Sequenzierungsanalysen der nächsten Generation. Es wurden mehrere Bakterien identifiziert, darunter Acetobacter, Komagataeibacter, Bacillus, Bosea, Blautia, Cellvibrio und Faecalibacterium. Unter den Bakterien, die im 3-Tage-Kombucha-SCOBY gefunden wurden, waren Acetobacter und Komagataeibacter mit 85,35 bzw. 6,81 % der Gesamtzahl die vorherrschenden Bakterien (Abb. 2A). Diese beiden Bakterien werden als AAB klassifiziert und sind für die Produktion organischer Säuren wie Essigsäure, Glucuronsäure, Gluconsäure, Ascorbinsäure und Bernsteinsäure verantwortlich. Darüber hinaus bilden sie auch Zellulose-Biofilme und vielversprechende entgiftende und antioxidative Verbindungen, insbesondere DSL1,11,62. Mehrere Studien haben auch festgestellt, dass AAB in Kombucha-Produkten in höheren Mengen gefunden wurden als Milchsäurebakterien (LAB)63,64. Eine aktuelle Studie von Lee et al.65 zeigte, dass die wichtigsten AAB, die in mehreren kommerziellen Kombucha-SCOBY-Proben gefunden wurden, Gluconobacter (95,25 %) und Komagataeibacter (76,69 %) waren. Die vorherrschenden in Kombucha nachgewiesenen LAB gehörten hauptsächlich zur Lactobacillus-Gruppe, die die biologische Funktion probiotischer Kombucha-Getränke verbessern66,67. In der vorliegenden Studie wurden jedoch keine LAB nachgewiesen. Bacillus ist ein weiteres Bakterium, das mit 1,07 % in Kombucha SCOBY vorkommt und für die Milchsäureproduktion verantwortlich ist. Bacillus-Arten werden auch als Probiotika in verschiedenen Nahrungsmitteln und Getränken eingesetzt. Bei der Lebensmittelfermentation werden einige Bacillus-Probiotika als Schlüsselfaktor bei der Fermentierung von Sojabohnen und Nahrungsprodukten verwendet, um verschiedene Antioxidantien und antimikrobielle Mittel zu erzeugen68. Bacillus-Stämme in Kombination mit pflanzlichen Sekundärmetaboliten verbesserten die scheinbare Bioverfügbarkeit und Verdaulichkeit im Darmsystem69. Neben AAB und Bacillus sind auch andere im Kombucha SCOBY vorkommende Bakterien wie Blautia sp. und Faecalibacterium sp. könnten ebenfalls eine Rolle bei der Kombucha-Fermentation spielen, auch wenn sie in relativ geringer Zahl gefunden wurden. Basierend auf den Literaturrecherchen ist Blautia sp. und Faecalibacterium sp. sind als Hersteller von Essigsäure, Buttersäure und kurzkettigen Fettsäuren bekannt. Darüber hinaus gelten beide Stämme als potenzielle Probiotika der nächsten Generation, die eine Rolle bei der Regulierung der Gesundheit des Wirts und der Linderung metabolischer Syndrome spielen könnten70,71.

Mikrobielle Gemeinschaft in Kombucha SCOBY. Bakterienvielfalt in Kombucha SCOBY nach 3 Tagen (A) und 7 Tagen (B) Fermentation. Pilzvielfalt in Kombucha SCOBY nach 3 Tagen (C) und 7 Tagen (D) Fermentation.

Während der Kombucha-Fermentation zeigte die mikrobielle Gemeinschaft eine merkliche Veränderung der Bakterienvielfalt, hauptsächlich im 7-Tage-Kombucha-SCOBY (Abb. 2B). Der Anteil von Acetobacter ging leicht von 85,35 auf 82,04 % zurück, während der Anteil von Komagataeibacter und Bacillus auf 7,35 bzw. 1,36 % anstieg, was möglicherweise auf die biochemischen Veränderungen in Kombucha zurückzuführen ist, die das Wachstum und die Entwicklung von Bakterien beeinflussen. Frühere Studien berichteten, dass Acetobacter an der Ethanoloxidation beteiligt war und stark mit einer stark alkoholischen Umgebung assoziiert war, während Komagataeibacter während des Stoffwechsels Glucose, Fructose, Saccharose und Ethanol nutzt72,73.

Hefen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Hydrolyse von Saccharose zu Glucose und Fructose und schließlich zu Ethanol, das den Geschmack und das Aroma von Kombucha-Produkten beeinflusst. In dieser Studie war Dekkera mit einem Anteil von 97,94 % die vorherrschende Hefe im 3-Tage-Kombucha-SCOBY (Abb. 2C). Der sinkende pH-Wert des Kombucha während der Fermentation führte zu einer Verringerung des Wachstums von Dekkera, was am 7-Tage-Kombucha SCOBY zu erkennen ist; der Anteil von Dekkera war von 97,94 % auf 89,05 % gesunken (Abb. 2D). Dekkera produziert hohe Mengen an Ethanol und ist mit der Produktion organischer Säuren und Ester verbunden, die das Kombucha-Aroma beeinflussen und es zu einer guten Wahl für alkoholische Getränke und die Bioethanolproduktion machen73,74,75. Tran et al.76 berichteten, dass Dekkera eine relativ hohe Invertaseaktivität und fermentative Effizienz bei der Herstellung hoher Ethanolgehalte aufwies.

Neben Dekkera sp. wurden auch mehrere andere Hefen in relativ geringer Häufigkeit nachgewiesen, wie Chloridium, Archaeorhizomyces, Trichoderma, Rhizospogon, Saitozyma und Suillus, bei denen es sich größtenteils um pflanzenassoziierte Pilze handelt, die auf Pflanzenoberflächen und in der Rhizosphäre vorkommen. Obwohl bekannt ist, dass einige, wie etwa Trichoderma, zellulolytische Enzyme produzieren, sind andere, wie etwa Saitozyma, dafür bekannt, Gluconsäure zu produzieren77,78. Das geringe Vorkommen dieser Pilze spielt im Kombucha-Prozess möglicherweise keine Rolle. Bemerkenswert ist, dass die häufig vorkommende ethanologene Hefe Saccharomyces cerevisiae, ein bekannter Ethanolproduzent in alkoholischen Getränken, in dieser Studie nicht nachgewiesen wurde, was möglicherweise auf die unterschiedlichen Quellen von Kombucha SCOBY und die Fermentationsbedingungen zurückzuführen ist.

Während der Fermentation von Kombucha war innerhalb von 3 Tagen ein Biofilm sichtbar, der als Zelluloseschicht identifiziert wurde, an der mikrobielle Zellen befestigt sind, und der innerhalb von 14 Tagen nach der Fermentation auf dem Kulturmedium schwamm. Die Farbe der Kombucha-Produkte variierte je nach Art und Verhältnis der verwendeten Rohstoffe. Wie in Tabelle 3 gezeigt, lagen die L*-Werte von Kombucha, das aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurde, zwischen 88,68 und 90,85 und waren damit höher als die des Kontroll-Kombucha (74,60), was darauf hindeutet, dass die Kombucha-Produkte aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurden PPC waren klarer als das Kontroll-Kombucha. Andererseits waren die a*- und b*-Werte des Kontroll-Kombucha höher als bei Kombucha-Produkten aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC, was auf eine rot-gelbere Farbe hinweist als bei Kombucha-Produkten, die aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurden (Abb. 3). .

Das Aussehen von Kombucha-Produkten aus schwarzem Tee und Fusionen aus schwarzem Tee und PPC unter Verwendung unterschiedlicher Zuckergehalte im braunen Zucker und im PPC, wie in „Materialien und Methoden“ beschrieben. (K1: 60 g brauner Zucker und 0 g PPC; K2: 50 g brauner Zucker und 10 g PPC; K3: 40 g brauner Zucker und 20 g PPC; K4: 30 g brauner Zucker und 30 g PPC; K5: 20 g brauner Zucker und 40 g PPC; K6: 10 g brauner Zucker und 50 g PPC; und K7: 0 g brauner Zucker und 60 g PPC).

Der anfängliche pH-Wert des Kontroll-Kombuchas (K1) (pH 4,99) war etwas höher als der von mit PPC (K2–K7) ergänzten Kombuchas, der zwischen 3,85 und 4,46 lag. Eine Erhöhung der PPC-Supplementierung verringerte die pH-Werte von Kombucha, was möglicherweise mit dem hohen Säuregehalt zusammenhängt, da PPC einen hohen Gehalt an organischen Säuren enthält, insbesondere aufgrund von Zitronensäure und Ascorbinsäure (Tabelle 2). Während der Fermentation sank der pH-Wert des Kombucha dramatisch von 3,85–4,99 auf 2,95–3,30, was gemäß der Empfehlung der Food and Drug Administration (FDA) im akzeptablen Bereich für Kombucha-Getränke lag5. Bemerkenswerterweise war die pH-Abnahme bei den Kombuchas, die aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC (K2-K7) hergestellt wurden, signifikanter als beim Kontroll-Kombucha (K1) (Abb. 4). Der Abfall des pH-Werts während der Fermentationszeit deutete darauf hin, dass die Bakterien und Hefen im Kombucha SCOBY Zucker in verschiedene organische Säuren wie Essigsäure, Gluconsäure, Glucuronsäure, Milchsäure und andere sekundäre Metaboliten umwandelten79. Darüber hinaus begrenzt ein niedriger pH-Wert von Kombucha auch das unerwünschte Wachstum mikrobieller Verunreinigungen4. Es ist zu beachten, dass die endgültigen pH-Werte der Kombucha-Produkte mit den verschiedenen Substanzen korrelieren können, die aus den Rohstoffen freigesetzt werden oder während der Fermentation erzeugt werden, was das mikrobielle Wachstum und die Stoffwechselaktivitäten des Kombucha SCOBY79 beeinflussen kann.

Änderungen der pH-Werte während der Fermentation von Kombucha-Produkten aus schwarzem Tee und Fusionen von schwarzem Tee und PPC unter Verwendung unterschiedlicher Zuckergehalte im braunen Zucker und im PPC, wie in „Materialien und Methoden“ beschrieben.

Die anfänglichen Zuckerkonzentrationen der Kombucha-Getränke betrugen etwa 60 g/L. Veränderungen im TS-Gehalt wurden während des Fermentationsprozesses aufgrund der mikrobiellen Aktivitäten des Kombucha SCOBY beobachtet, das Zucker als Kohlenstoffquelle für das Wachstum und die Produktion nützlicher bioaktiver Substanzen nutzte. Der Zuckergehalt aller Kombucha-Produkte sank dramatisch, insbesondere während der ersten 2 bis 8 Tage der Fermentation, abhängig vom Verhältnis der verwendeten Rohstoffe. Ein hoher Anteil an PPC führte zu einem hohen Zuckerverbrauch, was möglicherweise auf Glukose und Fruktose zurückzuführen ist, die Hauptzucker in PPC, die von mikrobiellen Zellen effizienter aufgenommen werden als andere Zucker. Die endgültigen TS-Konzentrationen der aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC (K2–K7) hergestellten Kombuchas lagen zwischen 1,70 und 11,13 g/L und waren damit niedriger als die des Kontroll-Kombuchas (20,45 g/L) (K1) (Abb. 5). Dieser Befund legt nahe, dass die PPC das Wachstum und die Stoffwechselaktivitäten der mikrobiellen Gemeinschaft im Kombucha-SCOBY steigerte, die die Zucker als Nährstoffquellen nutzte, um die Produktion wertvoller Metaboliten zu unterstützen. Es ist zu beachten, dass die endgültigen TS-Konzentrationen in den Kombucha-Produkten der aktuellen Studie niedriger waren als die von Osiripun et al.33 und Lee et al.65 berichteten, was möglicherweise auf die Unterschiede im anfänglichen TS-Gehalt, die Diversität und die Unterschiede zurückzuführen ist Stoffwechselaktivitäten der mikrobiellen Gemeinschaften des Kombucha SCOBY, Mengen an Nahrungsergänzungsmitteln und Fermentationsbedingungen.

Änderungen des Gesamtzuckergehalts während der Fermentation von Kombucha-Produkten aus schwarzem Tee und Fusionen von schwarzem Tee und PPC unter Verwendung unterschiedlicher Zuckergehalte im braunen Zucker und im PPC, wie in „Materialien und Methoden“ beschrieben.

Kombucha enthält bekanntermaßen große Mengen an Polyphenolen, die aus Teeblättern stammen und auch während der Fermentation durch die mikrobielle Gemeinschaft im Kombucha SCOBY entstehen. Im Vergleich zu den Rohstoffen wiesen die aus Mischungen von schwarzem Tee und PPC hergestellten Kombucha-Produkte höhere Phenolgehalte auf als die ursprünglichen Materialien aus schwarzem Tee und PPC. Der Phenolgehalt der Kombucha-Produkte stieg am Ende der Fermentation tendenziell an, insbesondere bei denen, denen 30–60 g/L PPC zugesetzt wurden, im Vergleich zu denen, denen 10–20 g/L PPC zugesetzt wurden, und der Kontrollbehandlung ohne PPC-Zusatz. Der erhöhte Phenolgehalt der Kombucha-Produkte, die aus Mischungen von schwarzem Tee und PPC hergestellt werden, könnte mit der Freisetzung von Polyphenolen aus dem PPC korrelieren, wie in anderen Studien mit Weizengrassaft26, schwarzen Karotten80 und Heilpflanzen81 gezeigt wurde. Frühere Studien haben gezeigt, dass PPC verschiedene nützliche chemische Verbindungen enthält, und Polyphenole gehören zu diesen Verbindungen61,82,83.

Der endgültige Phenolgehalt des Kontroll-Kombuchas betrug 0,28 g GAE/L, während Kombuchas, die aus Mischungen von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurden, Phenolgehalte im Bereich von 0,27–0,34 g GAE/L aufwiesen (Tabelle 4). Die während der Fermentation beobachteten Schwankungen des Phenolgehalts können mit der Stoffwechselaktivität der mikrobiellen Gemeinschaft im Kombucha-SCOBY zusammenhängen. Die synergistische Wirkung von Enzymen wie Cellulase, Glucanase, Pektinase und Glucosidase, die von den Bakterien und Hefen im Kombucha SCOBY produziert werden, kann die Polyphenolkomplexe in den Rohstoffen in kleinere Polyphenolmonomere abbauen und so den Phenolgehalt der Kombucha-Produkte erhöhen . Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die pflanzlichen Zellwände, beispielsweise die des Tees, große Mengen an unlöslich gebundenen Phenolen enthielten, die nur schwer in die Kombucha-Produkte freigesetzt werden konnten. Die nützlichen Metaboliten, die von der mikrobiellen Gemeinschaft während der Kombucha-Fermentation produziert werden, wie Säuren, Alkohole und Ester, können die Löslichkeit der phenolischen Verbindungen beeinträchtigen und zur Freisetzung unlöslicher gebundener Phenole führen67. Aufgrund der in den Kombucha-Produkten beobachteten Reduzierung des TPC kann die mikrobielle Gemeinschaft im Kombucha SCOBY auch hydrolytische Enzyme freisetzen, um die Polyphenole in andere Metaboliten abzubauen und sie als Nährstoffquellen für Stoffwechselaktivitäten zu verwenden, was zu einer Reduzierung des TPC6,84 führt ,85. Die Polymerisation der Polyphenole zu Komplexen mit hohem Molekulargewicht kann auch den Nachweis dieser Verbindungen in den Kombucha-Produkten behindern86; Daher könnte eine Depolymerisation der polymerisierten Wirkstoffe den gemessenen Gesamtphenolgehalt erhöhen.

Flavonoide sind in Polyphenolverbindungen allgegenwärtig und gehören zu den am häufigsten vorkommenden und am weitesten verbreiteten pflanzlichen Sekundärmetaboliten. Viele essbare Pflanzen, darunter Tee und Ananas, enthalten große Mengen an Flavonoiden61,82,87. Der Flavonoidgehalt der Kombuchas, die aus schwarzem Tee und aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurden, wurde in dieser Studie bestimmt und die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst. Der Schwarztee-Kombucha (K1) wies einen höheren Flavonoidgehalt auf als diejenigen, die aus einer Fusion hergestellt wurden von schwarzem Tee und dem PPC. Eine Erhöhung der PPC-Ergänzungsverhältnisse führte zu einer Verringerung des anfänglichen Flavonoidgehalts des Kombuchas, insbesondere bei denjenigen, die mit 40–60 g/l PPC ergänzt wurden; Der anfängliche Flavonoidgehalt lag zwischen 21,68 und 24,05 mg QE/L. Während der Fermentation der mit 10 g/L (K2), 20 g/L (K3) und 30 g/L PPC (K4) ergänzten Kombucha-Produkte wurde ein deutlicher Rückgang des Flavonoidgehalts beobachtet, während bei anderen Kombucha-Produkten (K1, K6) ein deutlicher Rückgang des Flavonoidgehalts beobachtet wurde und K7) zeigten leichte Unterschiede zwischen dem anfänglichen und dem endgültigen Flavonoidgehalt. Die während der Fermentation beobachteten Veränderungen im Flavonoidgehalt können auf oxidative Reaktionen der Polyphenole zurückzuführen sein, die auch von Gaggìa et al.88 und Jakubczyk et al.7 berichtet wurden. Fermentativer biologischer Abbau der Flavonoide in kleinere Moleküle durch die aus ihnen freigesetzten hydrolytischen Enzyme Eine mikrobielle Gemeinschaft im Kombucha SCOBY ist ebenfalls möglich89. Ein Beispiel ist LAB, insbesondere Lactiplantibacillus plantarum, das β-Glucosidase freisetzt, um Polyphenole und Flavonoide abzubauen90,91. Darüber hinaus können auch andere Faktoren eine Rolle spielen, wie zum Beispiel extrahierbare Reduktionen und Veresterungsreaktionen, die während der Fermentation auftreten92.

Die meisten der hier untersuchten Kombucha-Produkte enthielten geringe Mengen an Ethanol, die zwischen 0,09 und 0,99 % (v/v) lagen. Der höchste Ethanolgehalt wurde im K3-Kombucha-Produkt festgestellt, während der niedrigste im Kontroll-Kombucha (K1) festgestellt wurde (Tabelle 6). Es ist bemerkenswert, dass die Ergänzung des Kombucha mit PPC höhere Ethanolkonzentrationen ergab als die des Kontroll-Kombuchas, das ohne PPC-Ergänzung hergestellt wurde. Die höheren Ethanolkonzentrationen in den mit PPC ergänzten Kombuchas könnten mit den nützlichen Substanzen im PPC korrelieren, da es nicht nur Zucker, sondern auch Mineralien und Vitamine enthielt (Tabelle 2), die das Wachstum und die Stoffwechselaktivität der mikrobiellen Gemeinschaft in der Pflanze fördern könnten Kombucha SCOBY. Ähnliche Ergebnisse wurden auch für Kombucha beobachtet, das mit Fruchtsäften wie Äpfeln, Granatäpfeln, roten Trauben und Sauerkirschsäften fermentiert wurde, wobei die endgültigen Ethanolkonzentrationen 0,82 %, 0,84 %, 0,59 % und 0,67 % (v/v) betrugen. Ethanol bzw.93. Im Vergleich zur aktuellen Studie wurden außerdem niedrige Werte (0,30–0,60 %)94,95 und hohe Werte für den Ethanolgehalt (1,14–5,83 %)7,88,96 gemeldet, was auf die Unterschiede in den Rohstoffen zurückzuführen sein könnte verwendet, die Fermentationsbedingungen, die Quellen und mikrobiellen Zusammensetzungen im Kombucha SCOBY und die Kombucha-Ergänzungsmaterialien97. Was die gesundheitlichen Vorteile von Kombucha betrifft, so hat ein geringer Ethanolgehalt einen harmlosen Einfluss auf die menschliche Gesundheit, ähnlich wie alkoholarme Getränke, deren Ethanolgehalt zwischen 0,05 und 1,20 % liegt93.

Während der Fermentation nutzen Hefen und Bakterien im Kombucha SCOBY verschiedene Stoffwechselwege, um komplexe Zucker in verschiedene nützliche Substanzen, einschließlich organischer Säuren, umzuwandeln. In Kombucha-Produkten wurden viele organische Säuren gefunden, wie Essigsäure, Milchsäure, Gluconsäure, Glucuronsäure, Zitronensäure, Bernsteinsäure und Buttersäure5, die das Aroma und den Geschmack von Kombucha beeinflussen. Diese Anreicherung organischer Säuren führt zu unterschiedlichen Veränderungen des Gesamtsäuregehalts und des pH-Werts der Kombucha-Produkte. Der Gesamtsäuregehalt von Kombucha-Produkten, die aus der Fusion von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurden, lag im Bereich von 15,43–41,25 g/L und war damit höher als der des Kontroll-Kombucha (6,19 g/L) (Tabelle 6). Wie bei den Ethanolprofilen könnte die erhöhte Anreicherung organischer Säuren in den mit PPC ergänzten Kombucha-Produkten mit den wertvollen Substanzen in PPC zusammenhängen, die das Wachstum und die Stoffwechselaktivität der mikrobiellen Gemeinschaft im Kombucha-SCOBY begünstigen. Frühere Studien haben auch gezeigt, dass die Ergänzung mit nützlichen Substraten wie Zitronenmelisse, Mangostanschale, Spinat, Apfel, roter Traube und Granatapfelsaft den Kombucha SCOBY mit viel höheren Säuregehalten im Vergleich zu herkömmlichem Kombucha anreicherte93,98. Bemerkenswert ist, dass die in den Kombucha-Produkten angesammelten organischen Säuren von mehreren Faktoren abhingen, wie dem anfänglichen Zuckergehalt, der mikrobiellen Zusammensetzung des Kombucha-SCOBYs und den Fermentationsbedingungen. Eine übermäßige Anreicherung organischer Säuren mit niedrigem pH-Wert kann sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken, wie z. B. Azidose; Daher sollten die Kombucha-Fermentationsbedingungen optimiert werden14,15.

Basierend auf GC-MS-Analysen wurden innerhalb von 14 Tagen nach der Kombucha-Fermentation insgesamt 28 flüchtige Verbindungen, darunter 12 Ester, 6 Carbonsäuren, 5 Phenole, 3 Alkohole, 1 Aldehyd und 1 Keton, produziert (Tabelle 7). ein Bericht von de Melo et al.99 Andere flüchtige Verbindungen, die in unserer Studie nicht nachgewiesen wurden, wie Amine, Kohlenwasserstofflactone und Terpene, wurden ebenfalls von de Melo et al.99 berichtet. Die Unterschiede bei den flüchtigen Verbindungen, die aus verschiedenen Kombucha stammen Produkte können mit den verwendeten Rohstoffen, der mikrobiellen Zusammensetzung des Kombucha SCOBY und den Fermentationsbedingungen zusammenhängen. Im Kontroll-Kombucha (K1) wurden 19 flüchtige Verbindungen, hauptsächlich Ester, Carbonsäuren und Alkohole, nachgewiesen. Im Vergleich dazu enthielten Kombucha-Produkte, die aus Mischungen von schwarzem Tee und PPC (K2-K7) hergestellt wurden, 19 bis 23 Verbindungen, wobei das K7-Kombucha-Produkt die höchste Anzahl an flüchtigen Verbindungen aufwies. Insbesondere 12 Verbindungen, darunter Ethylacetat, Ethyldecanoat, Ethyldodecanoat, Essigsäure, Isobuttersäure, 2-Methylhexansäure, 4-Ethyl-2-methoxyphenol, 4-Ethylphenol, 4-(1,1-Dimethylpropyl)phenol, Ethanol , 2-Methyl-1-butanol und Phenylethylalkohol wurden in allen Kombucha-Produkten nachgewiesen. Allerdings sind neun flüchtige Verbindungen, darunter 2-Methyl-2-methylbutylbutanoat, Ethylbenzolacetat, 2-Phenethylacetat, Ethylhexadecanoat, Ethyloleat, 2-Methoxy-4-propylphenol, 4-(2-Propenyl)phenol, Benzaldehyd und Acetoin wurde im Kontroll-Kombucha nicht nachgewiesen, war jedoch in den mit PPC ergänzten Kombucha-Produkten vorhanden, was darauf hindeutet, dass diese Verbindungen während des Fermentationsprozesses durch das Rohmaterial in die Kombucha-Produkte gelangt sein könnten.

Ein höherer Estergehalt weist auf die überlegene Qualität des Getränks hin. Unter den Estern waren Ethylacetat, Ethyldecanoat und Ethyldodecanoat die am häufigsten vorkommenden Verbindungen, die in allen Kombucha-Produkten nachgewiesen wurden. Diese flüchtigen Verbindungen werden häufig nicht nur in Kombucha-Produkten nachgewiesen, sondern auch in vielen anderen alkoholischen Getränken wie Weinen, Spirituosen und Fruchtdestillaten100,101,102,103,104. Ethylacetat, ein kurzkettiger Ester, ist eine Aromaverbindung mit einem fruchtigen und lösungsmittelartigen Aroma. Frühere Studien zeigten, dass die Lipase-katalysierte Veresterung von Essigsäure mit Ethanol Ethylacetat als Hauptprodukt ergab105. Darüber hinaus können verschiedene Hefen Acyl-CoA auch mit Ethanol verestern, um über Alkoholacetyltransferasen Ethylacetat zu bilden106. Ethylacetat kommt häufig in verschiedenen Getränken vor, beispielsweise in destillierten Getränken, die aus Kaffeemark hergestellt werden103, Pfirsichbrände104 und Essig, der aus einem Ananasnebenprodukt hergestellt wird102. Ethyldecanoat, auch Ethylcaprat genannt, ist ein Fettsäureester, der aus Decansäure oder Caprinsäure und Ethanol gebildet wird. Es bringt fruchtige und blumige Aromen mit und wird häufig bei der Weinbereitung erzeugt, insbesondere bei Temperaturen über 15 °C107. Auch andere Produkte, wie destillierte Getränke aus Kaffeemark und Pfirsichbrände, enthalten hohe Gehalte an Ethyldecanoat103,104. Ethyldodecanoat, ein mittelkettiger Ethylester, ist einer der durch Fermentation gewonnenen Ester, die häufig in Wein vorkommen. Es verleiht den Weinaromen blumige und fruchtige Noten108,109. Die Bildung von Ethyldodecanoat stand möglicherweise mit den Umwandlungen von Acyl-CoA in Zusammenhang, die durch reagierende Enzyme verursacht wurden109. Ethyldodecanoat kommt nicht nur in Wein und Kombucha vor, sondern auch in anderen Getränken, beispielsweise destillierten Getränken aus Kaffeemark und Pfirsichbränden103,104.

In allen Kombucha-Produkten wurden neben Ethylestern drei flüchtige Säuren, Essigsäure, Isobuttersäure und 2-Methylhexansäure, nachgewiesen, die hauptsächlich zum sauren Aroma beitrugen. Essigsäure ist eine vorherrschende flüchtige Säure mit verschiedenen positiven Auswirkungen auf die Verdauung, den Antioxidantienspiegel und die Senkung des Lipidgehalts und reguliert den Blutdruck110,111. Es verleiht den Kombucha-Produkten einen essigartigen Geschmack112 und seine Produktion wird hauptsächlich mit AAB während der Kombucha-Fermentation unter Verwendung von Ethanol als Vorläufer in Verbindung gebracht. Andere Bakterien wie Blautia sp. und Faecalibacterium sp.70,71 und einige Hefegattungen wie Dekkera sind ebenfalls für die Essigsäureproduktion verantwortlich73,74,75. Die in Kombucha-Getränken festgestellten Essigsäurekonzentrationen schwankten je nach verwendeten Rohstoffen und Fermentationsbedingungen zwischen 7,65 und 18,00 g/L10. Isobuttersäure, eine typische Alkylcarbonsäure, ist eine kurzkettige Fettsäure mit sowohl präventivem als auch therapeutischem Potenzial bei der Bekämpfung von entzündungsbedingter Colitis ulcerosa und Darmkrebs113,114. Es kommt in Kombucha-Getränken nicht häufig vor, außer in mit Pollen fermentiertem Kombucha115. Mehrere Bakterien sind für die Produktion von Isobuttersäure verantwortlich, darunter Clostridium sp., Faecalibacterium sp. und Lactobacillus sp.116. Methylhexansäure, auch bekannt als 2-Methylcapronsäure, ist eine mittelkettige Fettsäure mit einem einzigartigen Profil und einer großartigen Kombination mit käsigen, cremigen und fruchtigen Aromen. Es kommt natürlicherweise in Äpfeln und Erdbeeren vor. Nach unserem Kenntnisstand wurde 2-Methylhexansäure in Kombucha-Getränken noch nicht entdeckt. Frühere Studien haben gezeigt, dass diese flüchtige Säure in der brasilianischen Spirituose Cachaca und in Pfirsichbränden enthalten ist104,117. Bemerkenswerterweise wurden auch andere flüchtige Säuren wie Oktansäure, Decansäure und Dodecansäure gefunden, die häufig mit negativen Auswirkungen auf die sensorischen Qualitäten alkoholischer Getränke in Verbindung gebracht werden. Diese Säuren sind mit ranzigen und fettigen Aromen verbunden103,112.

Die wichtigsten flüchtigen Phenole, die in allen Kombucha-Produkten gefunden wurden, waren 4-Ethyl-2-methoxyphenol, 4-Ethylphenol und 4-(1,1-Dimethylpropyl)phenol. Diese flüchtigen Verbindungen sind in anderen fermentierten Getränken wie Bier, Apfelwein und Wein weit verbreitet und ihre Konzentrationen variieren je nach mikrobieller Zusammensetzung und Fermentationsbedingungen118. Es wurde bereits früher berichtet, dass flüchtige Phenole möglicherweise für den Geschmack von Kombucha-Getränken verantwortlich sind und einzigartige Profile von Scheunen-, Leder-, Rauch- und Gewürzaromen aufweisen11,119,120. Hefe, insbesondere Dekkera, und einige LAB-Arten wie Lpb. Plantarum sind für die Produktion flüchtigen Phenols verantwortlich. Diese Mikroben wandeln die nichtflüchtige Hydroxyzimtsäure, die häufig in Obst, Gemüse und Getreide vorkommt, in flüchtige Phenole um, insbesondere 4-Ethylphenol und 4-Ethylgujajakol, die die organoleptischen Eigenschaften von Kombucha-Getränken beeinflussen64,112,120.

Auch Alkohole wirken sich positiv auf die Aromen und Geschmacksrichtungen von Kombucha aus. In allen Kombucha-Produkten wurden drei wichtige Alkohole nachgewiesen: Ethanol, 2-Methyl-1-butanol und Phenylethylalkohol. Diese Alkohole gelten als Folgeprodukte des Hefestoffwechsels und tragen maßgeblich zum Aroma alkoholischer Getränke bei121. Hefen können diese Verbindungen durch Glykolyse oder einen katabolen Weg aus den entsprechenden Aminosäuren wie Valin, Leucin, Isoleucin und Phenylalanin synthetisieren103. Es wurde berichtet, dass das Vorhandensein von Phenylethylalkohol in Kombucha-Getränken mit der Hefeaktivität, insbesondere der von Zygosaccharomyces parabailii, in Zusammenhang steht122. Es ist einer der häufigsten Makrobestandteile in Bier und Wein und weist Blumen-, Rosen- und Honigdüfte auf123. Es wurde kürzlich in mit Hibiskus ergänzten Kombuchas nachgewiesen99. Der verzweigtkettige Alkohol 2-Methyl-1-butanol ist einer der Metaboliten, die über den Ehrlich-Weg, den Biosynthesewegen von Fuselalkoholen in Hefen, produziert werden124. Diese nach Malz schmeckende Verbindung wurde auch in mehreren Pflanzen nachgewiesen, beispielsweise in roten Himbeeren, Nektarinen, Johannisbrotbäumen, Schwarzaugenerbsen, Gartenkresse und Meerrettichbäumen. In Kombucha-Getränken wurde es unseres Wissens noch nicht gefunden; Dies könnte jedoch möglich sein, da der Kombucha SCOBY mehrere Hefearten enthält, die möglicherweise eine Stoffwechselaktivität bei der Umwandlung von 2-Ketosäuren in 2-Methyl-1-butanol124 haben.

Die flüchtigen Verbindungen Benzaldehyd und Acetoin wurden nur in Kombucha-Produkten gefunden, die aus einer Mischung von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurden. Diese Verbindungen werden häufig als Lebensmittelzusatzstoffe zur Verbesserung des Produktgeschmacks verwendet. Benzaldehyd verleiht dem Kombucha-Geschmack Kirsch- und Mandelnoten, und seine Bildung steht in engem Zusammenhang mit Hefen, die Glycosidase-Enzyme verwenden, insbesondere Z. parabailii122. Andererseits wird Acetoin, das einen butter-, cremigen und käseähnlichen Geruch verleiht, durch die Oxidation von Milchsäure durch einige AAB-Arten wie Acetobacter pasteurianus125 erzeugt. Einige LAB-Arten und Bacillus subtilis produzieren auch Acetoin aus Pyruvat über α-Acetolactat, und die für die Acetoinbildung verantwortlichen Enzyme sind α-Acetolactat-Synthase und α-Acetolactat-Decarboxylase126. Dieses flüchtige Keton wurde in japanischem Sake, Reisessig und Essig aus Ananasnebenprodukten gefunden102,127.

Es wurde berichtet, dass Phenole, Flavonoide und nützliche Metaboliten wie organische Säuren, Vitamine, Mineralien und Enzyme, die während der Fermentation durch die Stoffwechselaktivitäten der mikrobiellen Gemeinschaft im Kombucha SCOBY entstehen, einen entscheidenden Beitrag zu den antioxidativen Eigenschaften des Kombucha leisten Getränke98.128. Verschiedene Antioxidantien reagieren mit freien Radikalen über unterschiedliche Mechanismen, wie z. B. die Bindung prooxidativer Metalle, das Abfangen freier Radikale und die Hemmung prooxidativer Enzyme129. Daher wurden verschiedene Methoden zur Bewertung von Antioxidantien in Abhängigkeit von ihren Reaktionsmechanismen eingesetzt130. In dieser Studie wurden zwei verschiedene antioxidative Aktivitätsplattformen, die FRAP- und ABTS+-Radikalhemmtests, verwendet, um die antioxidativen Aktivitäten von Kombucha-Getränken zu analysieren. Die Ergebnisse des FRAP-Tests zeigten, dass die Zugabe von PPC zum Fermentationsmedium, insbesondere in höheren Konzentrationen, die Reduktionskraft des Kombucha verringerte. Am Tag 0 betrug die Reduktionskraft des Kontroll-Kombuchas 3,87 mM Fe(II)/l, während die Werte für die mit PPC ergänzten Kombuchas 3,13–3,73 mM Fe(II)/l betrugen, insbesondere für die Kombuchas K3 bis K7. Während der Fermentation wurden jedoch in allen Kombucha-Produkten deutlich erhöhte antioxidative Aktivitäten festgestellt, die eng mit hohen TPCs, hohen Gesamtsäuregehalten und niedrigen pH-Werten korrelierten. Ein Anstieg der antioxidativen Aktivität während der Fermentation wurde auch von Chakravorty et al.131 berichtet. Bemerkenswerterweise zeigten die aus schwarzem Tee und PPC hergestellten Kombucha-Getränke am Ende der Fermentation (14 Tage) die höchsten Reduktionskräfte, die im Bereich von lagen 4,40–5,12 mM Fe(II)/L; diese waren höher als die des Kontroll-Kombucha (4,39 mM Fe(II)/L) (Abb. 6A).

Antioxidative Kapazitäten von Kombucha-Produkten aus schwarzem Tee und Mischungen aus schwarzem Tee und PPC (wie in „Materialien und Methoden“ beschrieben) unter Verwendung von FRAP- (A) und ABTS- (B) Tests.

Verschiedene Kombucha-Produkte wurden als Antioxidantien zum Abfangen des ABTS-Radikals getestet. Die Ergebnisse sind in Abb. 6B zusammengefasst. Die Zugabe von PPC zu den schwarzen Tees (d. h. in K2, K3, K4, K5, K6 und K7) führte zu einer Abnahme der antioxidativen Aktivität der resultierenden Kombuchas, wie der FRAP-Test zeigte. Der Anteil der vom Kontroll-Kombucha (Tag 0) abgefangenen ABTS+-Radikale betrug 97,68 %, während die Werte für Kombuchas, die aus Fusionen von schwarzem Tee und PPC hergestellt wurden, bei 90,78–94,57 % lagen. Bemerkenswert ist, dass die aus schwarzem Tee und PPC hergestellten Kombuchas während des Fermentationsprozesses eine erhebliche Steigerung ihrer Radikalfängereffizienz zeigten und Maximalwerte im Bereich von 97,80–98,80 % erreichten, während der Wert für den Kontroll-Kombucha während der Fermentation unverändert blieb. Diese Ergebnisse zeigten, dass PPC die antioxidative Aktivität der Kombucha-Getränke steigerte, was mit früheren Studien zu Fruchtsäften wie Apfel-, Granatapfel- und Ananassaft33,132, Soursop133, Olivenblatt- und Honigsaft134 und Schlangenfruchtsaft31,135 übereinstimmt. Da das PPC mehrere potenzielle Antioxidantien enthielt, darunter Polyphenole, Mineralien und Vitamine, sowie andere nützliche Substanzen, die das Wachstum und die Stoffwechselaktivität der mikrobiellen Gemeinschaft im Kombucha SCOBY förderten, wurden diese Verbindungen sowie die mikrobiellen Metaboliten, die während der Fermentation entstehen, gefördert , also organische Säuren und flüchtige Verbindungen, könnten zur gesamten antioxidativen Wirkung der Kombucha-Produkte beigetragen haben.

Kombucha hat eine antimikrobielle Wirkung auf verschiedene pathogene Mikroorganismen, darunter Bakterien, Hefen und Pilze10,20,136. Mehrere nützliche Substanzen, die aus Rohstoffen freigesetzt werden oder durch die Stoffwechselaktivität der mikrobiellen Gemeinschaft während der Fermentation entstehen, wie Polyphenole, organische Säuren (insbesondere Essigsäure), Alkohole und andere flüchtige Verbindungen, wurden den antimikrobiellen Eigenschaften von Kombuchas zugeschrieben5,6 ,8. Verschiedene Komponenten haben unterschiedliche Mechanismen zur Verhinderung oder Hemmung des mikrobiellen Wachstums gezeigt. Beispielsweise wirken organische Säuren auf pathogene und sporenbildende Bakterien, indem sie das Zytoplasma ansäuern und den intrazellulären pH-Wert senken79,98. Polyphenole können auf zwei Arten wirken: Sie können in aktive Formen umgewandelt werden, um nützliche Bakterien zu fördern, oder sie können ihre Zusammensetzung ändern, um pathogene Bakterien zu hemmen137. In dieser Studie zeigte Kombucha aus fermentiertem Schwarztee und PPC eine starke antimikrobielle Aktivität gegen alle getesteten Krankheitserreger, einschließlich gramnegativer Bakterien (A. hydrophila, E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27853 und S. typhi) und gramnegativer Bakterien. positive Bakterien (B. cereus), ähnlich der Kontrollbehandlung mit Essigsäure (Tabelle 8). Diese Ergebnisse der aktuellen Studie stimmen mit denen von Cetajevic-Simin et al.138 überein, die zeigten, dass mit Zitronenmelisse ergänzter Kombucha-Tee eine große antimikrobielle Aktivität gegen gramnegative Bakterien wie P. aeruginosa ATCC 27853 und Proteus mirabilis ATCC aufwies 35659, E. coli ATCC 25922, S. enteritidis ATCC 13076 und Erwinia carotovora NCPPB 595 sowie grampositive Bakterien wie Staphylococcus aureus ATCC 25923, B. cereus ATCC 10876 und Sarcina lutea ATCC 9341. Insbesondere keine antimikrobielle Aktivität Im Kontroll-Kombucha wurde eine Infektion gegen einen der getesteten Krankheitserreger nachgewiesen, was möglicherweise auf einen niedrigen Essigsäuregehalt im Kontrollprodukt zurückzuführen ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die aus schwarzem Tee und PPC hergestellten Kombucha-Produkte mehrere flüchtige organische Verbindungen enthielten, die in der Kontrolle nicht vorhanden waren. Diese flüchtigen organischen Verbindungen haben möglicherweise mit den Bakterienzellen interagiert und Membranschäden, fehlerhaften Stoffwechsel und Zellstörungen verursacht, die das Wachstum verschiedener Mikroorganismen hemmten139,140. Darüber hinaus haben viele frühere Berichte gezeigt, dass die aus dem Rohmaterial freigesetzten Phenol- und Flavonoidverbindungen das Bakterienwachstum begrenzten141,142,143. Daher sind die antimikrobiellen Aktivitäten von Kombucha-Getränken auf das Vorhandensein organischer Säuren und anderer bioaktiver Komponenten wie Polyphenole und flüchtige organische Verbindungen zurückzuführen. Daher scheinen schwarzer Tee und PPC eine wirksame Kombination zur Verstärkung der antimikrobiellen Aktivität von Kombucha zu sein.

In dieser Studie wurde zum ersten Mal schwarzer Tee-Kombucha hergestellt, der unter Verwendung von PPC als alternativem Rohstoff hergestellt wurde, um einen Teil oder den gesamten bei der Fermentation verwendeten Zucker zu ersetzen. Basierend auf Analysen der chemischen Zusammensetzung enthält das PPC mehrere nützliche Substanzen wie Zucker, organische Säuren, Vitamine, Mineralien und Polyphenole, die das mikrobielle Wachstum, die Stoffwechselaktivität und die biologischen Eigenschaften von Kombucha-Produkten fördern könnten. Die Ergänzung mit PPC verstärkte die TPC-, antioxidativen und antimikrobiellen Eigenschaften von Kombucha-Getränken gegen gramnegative und grampositive Bakterien. In Kombucha-Produkten aus schwarzem Tee und PPC wurden mehrere flüchtige Verbindungen nachgewiesen, darunter Ester, Carbonsäuren, Phenole, Alkohole, Aldehyde und Ketone, die zu den Geschmacksrichtungen, Aromen und positiven Auswirkungen auf die Gesundheit beitrugen. Diese Ergebnisse zeigten deutlich, dass PPC ein großes Potenzial für die Verwendung als Ergänzung bei der Herstellung funktioneller Kombucha-Getränke hat. Da zahlreiche gesundheitliche Vorteile von Kombucha hauptsächlich durch In-vitro- und In-vivo-Tests mit mehreren menschlichen Zelllinien ermittelt werden, gibt es keinen Bericht über empirische Belege für die gesundheitlichen Vorteile von Kombucha bei Menschen. Daher sollten weitere Studien, insbesondere klinische Studien, in Angriff genommen werden.

Die Einreichung eines Artikels setzt voraus, dass das beschriebene Werk noch in keiner Form veröffentlicht wurde.

Die während der aktuellen Studie generierten DNA-Sequenzdatensätze sind im NCBI-Repository (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) mit den Akzessionen SRR23314099, SRR23314100, SRR23314101 und SRR23314102 verfügbar.

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Diese Forschung wurde im Rahmen des Forschungsprogramms im Geschäftsjahr 2023 vom Forschungs- und Graduiertenstudium sowie dem Fermentationsforschungszentrum für landwirtschaftliche Mehrwertprodukte (FerVAAPs) der Khon Kaen-Universität finanziell unterstützt.

Das Forschungs- und Graduiertenstudium sowie das Fermentationsforschungszentrum für landwirtschaftliche Mehrwertprodukte (FerVAAPs) der Khon Kaen-Universität im Rahmen des Forschungsprogramms im Geschäftsjahr 2023.

Abteilung für Biotechnologie, Fakultät für Technologie, Khon Kaen University, Khon Kaen, 40002, Thailand

Ly Tu Phung, Haruthairat Kitwetcharoen, Nuttaporn Chamnipa, Nongluck Boonchot, Preekamol Klanrit und Pornthap Thanonkeo

Walai Rukhavej Botanical Research Institute, Mahasarakham University, Mahasarakham, 44150, Thailand

Sudarat Thanonkeo

Fakultät für assoziierte medizinische Wissenschaften, Khon Kaen University, Khon Kaen, 40002, Thailand

Patcharaporn Tippayawat

Fermentationsforschungszentrum für landwirtschaftliche Mehrwertprodukte (FerVAAPs), Khon Kaen University, Khon Kaen, 40002, Thailand

Preekamol Klanrit & Pornthap Thanonkeo

Abteilung für biologische Chemie, Fakultät für Landwirtschaft, Universität Yamaguchi, Yamaguchi, 753-8315, Japan

Mamoru Yamada

Forschungszentrum für thermotolerante mikrobielle Ressourcen, Yamaguchi-Universität, Yamaguchi, 753-8315, Japan

Mamoru Yamada

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LTP führte die Experimente durch und analysierte die Daten. HK und NC sammelten Pflanzenproben und analysierten die chemische Zusammensetzung von Pflanzenmaterialien. NB bereitete die gesamte genomische DNA von Kombucha SCOBY vor und bestimmte die DNA-Qualität. PT (Patcharaporn Tippayawat) stellte gramnegative und grampositive Bakterien für antimikrobielle Tests zur Verfügung. ST konzipierte die Ideen, analysierte die Daten und verfasste den ursprünglichen Manuskriptentwurf. MY betreute und gestaltete die Experimente. PK und PT (Pornthap Thanonkeo) konzipierten die Ideen, entwarfen die Experimente, analysierten die Daten und überarbeiteten und reichten das Manuskript ein. Alle Autoren haben die endgültige Fassung des Manuskripts gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Pornthap Thanonkeo.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Phung, LT, Kitwetcharoen, H., Chamnipa, N. et al. Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung und den biologischen Eigenschaften von Kombucha-Getränken aus schwarzem Tee sowie Ananasschalen und -kernen. Sci Rep 13, 7859 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34954-7

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Eingegangen: 3. Februar 2023

Angenommen: 10. Mai 2023

Veröffentlicht: 15. Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34954-7

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