توليد پودر نوشيدني فوري پروبويتيك با استفاده از تفاله هويج و Lactobacillus plantarum PTCC 1896

با توجه به افزايش ضايعات كشاورزي در جهان، همراه با رشد جمعيت و نياز روزافزون به توليد مواد غذايي، بررسي امكان بهره‌برداري از اين ضايعات در صنعت غذا به‌منظور توليد فرآورده‌هاي داراي ارزش افزوده، اهميت ويژه‌اي يافته است. همچنين، گرايش روزافزون مصرف غذاهاي فراسودمند با هدف ارتقاي سلامت و پيشگيري از بيماري‌ها، جايگاه اين محصولات را در سبد غذايي تقويت كرده است. اين پژوهش با هدف استفاده از پودر تفاله هويج و پروبيوتيك لاكتوباسيلوس پلاننتاروم 1896 PTCC در توليد پودر نوشيدني فوري پروبيوتيك انجام شد. ويژگي‌هاي فيزيكوشيميايي و عملكردي پودر تفاله هويج خشك‌شده در دما ℃‌40، با سايز ذرات μm 250، μm 180 و μm 125 شامل شاخص حلاليت در آب، پراكندگي، چگالي، pH، اسيديته، ميزان رطوبت و شاخص‌هاي رنگي (a*، b* و L*) مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد پودر تفاله‌ي هويج با اندازه‌ي ذرات μm 125 داراي ويژگي‌هاي برتري به عنوان نمونه بهينه براي تهيه تيمارهاي پودر نوشيدني فوري بود. چهار تيمار پودر نوشيدني فوري با استفاده از مقادير يكسان پودر تفاله هويج، مالتودكسترين، پودر طعم‌دهنده پرتقال، پودر قند و مقادير متفاوت كربوكسي‌متيل سلولز (CMC) و زانتان (XG) تهيه شدند. بر اساس ويژگي‌هاي فيزيكوشيميايي، تيمار شماره‌ي دو به‌دليل داشتن ويژگي‌هاي مطلوب‌تر، به‌عنوان پودر مناسب جهت غني‌سازي با پروبيوتيك انتخاب شد. باكتري پروبيوتيك پس از آماده سازي به فرمولاسيون پودر نوشيدني فوري افزوده شد. محصول از نظر زنده‌ماني باكتري‌هاي پروبيوتيك ، فعاليت آبي، شاخص‌هاي رنگي، ظرفيت آنتي‌اكسيداني و كاروتنوئيد كل، و همچنين ويژگي‌هاي ميكروبي و حسي مورد بررسي و با نمونه‌ي تجاري (آلتونسا) مقايسه شد. افزودن اين صمغ‌ها نيز تأثيرات معني‌داري بر ويژگي‌هاي محصول داشت(p<‎0.05)؛ به طوري كه باعث كاهش بيشتر ظرفيت جذب آب و شاخص حلاليت شدند. هرچند كه افزودن صمغ‌ها منجر به افزايش معني‌دار رطوبت نشد. محصول از نظر زنده‌ماني پروبيوتيك، فعاليت آبي، شاخص‌هاي رنگي، ظرفيت آنتي‌اكسيداني و كاروتنوئيد كل، و همچنين ويژگي‌هاي ميكروبي و حسي مورد بررسي قرار گرفت. ارزيابي‌ها نشان داد كه كاهش زنده‌ماني پروبيوتيك در طول دوره نگهداري كمتر از يك لگاريتم اما معني‌داربود. كه نشان از پايداري زياد آن در اين فرمولاسيون دارد. همچنين فعاليت آبي محصول نهايي در محدوده پايين (كمتر از 6/0) باقي ماند. ظرفيت آنتي‌اكسيداني و كاروتنوئيد كل روندي كاهشي و معني‌دار داشتند. از جنبه ميكروبي، تيمار فرابنفش قادر به كاهش بار ميكروبي انتروباكترياسه، كپك و مخمر بود. نتايج آزمون اشرشياكلي در تمامي نمونه‌ها نيز منفي بود. در مجموع، نتايج اين پژوهش به وضوح بيانگر اين است كه مي‌توان از پودر تفاله هويج به‌عنوان يك ماده اوليه ارزشمند و در دسترس، در توليد پودر نوشيدني فوري پروبيوتيك با ويژگي‌هاي عملكردي، حسي و ميكروبي مطلوب و پايداري مناسب بهره برد. اين رويكرد نه تنها به كاهش ضايعات كشاورزي كمك مي‌كند، بلكه منجر به توليد محصولي سالم و فراسودمند براي مصرف‌كننده مي‌گردد . به منظور صنعتي‌سازي اين محصول، انجام مطالعات بيشتر در مقياس نيمه‌صنعتي و صنعتي، بررسي اقتصادي و ارزيابي پايداري در طول انبارماني در شرايط واقعي ضروري است.

The global increase in agricultural waste, combined with population growth an‎d rising food deman‎d, highlights the critical need to valorize by-products for creating value-added food ingredients. This research specifically targeted the development of a probiotic instant drink powder by utilizing carrot pomace powder an‎d Lactobacillus plantarum PTCC 1896. The initial phase involved characterizing the physicochemical an‎d functional properties of carrot pomace powder (CCP) dried at 40°C across three particle sizes (250, 180, an‎d 125 μm). Analysis included water solubility index, dispersibility, bulk density, pH, acidity, moisture content, an‎d color coordinates (a*, b*, an‎d L*). The 125 μm powder demonstrated superior functional properties an‎d was selec‎ted as the optimal base for subsequent formulations. Four distinct treatments of the instant drink powder were developed using consistent amounts of the optimized CCP, maltodextrin, orange flavoring, an‎d sugar, but with varying concentrations of the hydrocolloids carboxymethyl cellulose (CMC) an‎d xanthan gum (XG). A comprehensive eva‎luation of the physicochemical properties identified Treatment NO. 2 as the most suitable can‎didate for probiotic enrichment due to its overall superior characteristics. The incorporation of the gums significantly (p <‎ 0.05) modified the powderʹs properties, leading to a further reduction in water solubility index. Crucially, the addition of gums did not cause a significant increase in moisture content. Probiotic viability remained high, with a decrease of less than one log cycle during storage, indicating excellent stability. The product maintained a low water activity (aw <‎ 0.6). While a significant decreasing trend was observed for antioxidant capacity an‎d total carotenoid content, the product was microbiologically sound; ultraviolet treatment effectively reduced loads of Enterobacteriaceae, mold, an‎d yeast, an‎d all samples tested negative for E. coli. In conclusion, this study confirms that CCP is a valuable an‎d effective raw material for producing a stable an‎d functional probiotic instant drink powder. This approach not only addresses the issue of agricultural waste but also results in a health-promoting product for consumers. For future industrial scaling, further pilot-scale studies, economic feasibility analysis, an‎d extended stability testing under real-world conditions are essential.

صبيحه سليمانيان زاد

اميرحسين گلي

مريم فنائي كهراني , محمد صدقي