Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη δημιουργία ενός καινοτόμου προϊόντος ζύμωσης καλλιέργειας κεφίρ με τσάι του βουνού (Sideritis scardica) εμπλουτισμένο με μέλι ως υπόστρωμα σακχάρων. Συγκεκριμένα, στα πλαίσια της μελέτης, διερευνήθηκε η επίδραση τριών διαφορετικών τύπων ελληνικού μελιού (Βελανιδιάς, Ανθέων, Ελάτου & Θυμαριού) τόσο σε χημικά όσο και σε μικροβιολογικά χαρακτηριστικά του ροφήματος.
Για το σκοπό αυτό, παρασκευάστηκε αφέψημα από τσάι του βουνού (Sideritis scardica) με την παραδοσιακή μέθοδο της εμβάπτισης του φυτικού ιστού σε ζέον νερό για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Εν συνεχεία, έγινε προσθήκη μελιού τριών διαφορετικών τύπων (Βελανιδιάς, Ανθέων, Ελάτου & Θυμαριού) σε συγκεντρώσεις 133 g/L. Στο παραπάνω υπόστρωμα (1 L) προστέθηκαν κόκκοι κεφίρ ύδατος, για το ένα πείραμα, ενώ για το δεύτερο, το υπόστρωμα εμβολιάσθηκε με ένα συγκεκριμένο στέλεχος οξυγαλακτικού βακτηρίου και ένα στέλεχος ζύμης, προερχόμενα από καλλιέργεια κεφίρ, και αφέθηκε προς ζύμωση στους 25oC για 2 ημέρες (48 h) και για 7 ημέρες αντίστοιχα. Η κάθε ζύμωση πραγματοποιήθηκε εις τριπλούν (συνολικός αριθμός ζυμώσεων = 9 = 3 τύποι μελιού × 1 συγκέντρωση μελιού × 3 επαναλήψεις). Κατά τη διάρκεια των ζυμώσεων πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία ανά τακτά χρονικά διαστήματα. Στα συλλεχθέντα δείγματα καθώς και στο τελικό προϊόν πραγματοποιήθηκαν χημικές και μικροβιολογικές αναλύσεις. Πιο συγκεκριμένα, προσδιορίστηκαν: 1) το pH και η ογκομετρούμενη οξύτητα, 2) τα σάκχαρα και τα οργανικά οξέα με υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης, 3) η αντιοξειδωτική ικανότητα με τη μέθοδο DPPH, 4) τα ολικά φαινολικά συστατικά με τη μέθοδο Folin-Ciocalteu, 5) τα πτητικά συστατικά με αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μαζών και τέλος 6) καταμέτρηση και ταυτοποίηση των μικροοργανισμών.
Οι επιμέρους ζυμώσεις ολοκληρώθηκαν κανονικά ανεξαρτήτως του χρησιμοποιούμενου υποστρώματος και στα δύο πειράματα. Τα χημικά και τα μικροβιολογικά αποτελέσματα έδειξαν ότι οι κόκκοι κεφίρ ύδατος προσαρμόστηκαν καλύτερα στο υπόστρωμα με μέλι Βελανιδιάς και τσάι του βουνού. Αναλυτικότερα, στο πείραμα με τους κόκκους κεφίρ, και στα τρία διαφορετικά υποστρώματα η τιμή του pH μειώθηκε κατά τη διάρκεια των 48 h της ζύμωσης με τη χαμηλότερη τιμή να εντοπίζεται στο υπόστρωμα με το μέλι Βελανιδιάς. Αντίθετα, αύξηση παρατηρήθηκε στην τιμή της ογκομετρούμενης οξύτητας, με τη μεγαλύτερη τιμή να ανήκει στο υπόστρωμα με το μέλι Βελανιδιάς. Από τα αποτελέσματα της HPLC προκύπτει η σχεδόν πλήρης κατανάλωση της γλυκόζης και δευτερευόντως της φρουκτόζης, ανεξαρτήτου του χρησιμοποιούμενου μελιού. Στο υπόστρωμα με το μέλι Βελανιδιάς, παράχθηκε η μεγαλύτερη ποσότητα γαλακτικού και οξικού οξέος ενώ η παραγωγή αιθανόλης ήταν ιδιαίτερα υψηλή και στα τρία διαφορετικά υποστρώματα. Η αντιοξειδωτική ικανότητα βρέθηκε υψηλότερη στο υπόστρωμα με το μέλι Βελανιδιάς, ωστόσο κατά τη διάρκεια της ζύμωσης φαίνεται να μην μεταβάλλεται ιδιαίτερα. Παρόμοια εικόνα υπάρχει και στη συγκέντρωση των ολικών φαινολικών, με το υπόστρωμα με το μέλι Βελανδιάς να είναι αυτό στο οποίο είναι μεγαλύτερη. Το συμπέρασμα που μπορεί να εξαχθεί για τα δύο αυτά μελετούμενα χαρακτηριστικά είναι ότι η συγκέντρωσή τους στο τελικό προϊόν έχει άμεση εξάρτηση με τον τύπο του χρησιμοποιούμενου μελιού. Από την ποιοτική ταυτοποίση των πτητικών ενώσεων διαπιστώθηκε ότι και στα τρία διαφορειτκά αφεψήματα κυριαρχούν οι αλκοόλες και οι εστέρες, με το άρωμα λουλουδιών και φρούτων να είναι αυτό που επικρατεί. Αναφορικά με τα μικροοβιολογικά αποτελέσματα, και πάλι το αφέψημα με το μέλι Βελανιδιάς ήταν αυτό που παρουσίασε το μεγαλύτερο πληθυσμό βακτηρίων και ΟΜΧ. Οι μικροοργανισμοί που ταυτοποιήθηκαν στους κόκκους κεφίρ ανήκαν στα γένη Lactobacillus, Acetobacter και Saccharomyces.
Αντίστοιχα ήταν και τα αποτελέσματα στο πείραμα με τον εμβολιασμό. Η τιμή του pH μειώθηκε ενώ αντίθετα η τιμή της ογκομετρούμενης οξύτητας αυξήθηκε. Αξιοσημείωτο είναι ότι ανεξάρτητα της χρονικής διάρκειας των ζυμώσεων και στα δύο πειράματα (48 h και 7 d), η τιμή του pH έφτασε σχεδόν στα ίδια επίπεδα. Από τα αποτελέσματα της HPLC, προκύπτει ότι και πάλι οι μικροοργανισμοί δείχνουν προτίμηση στην κατανάλωση της γλυκόζης, της οποίας ωστόσο η συγκέντρωση δεν μηδενίζεται στο πείραμα αυτό. Παράλληλα, και πάλι διαπιστώνεται παραγωγή γαλακτικού και οξικού οξέος, όπως και αιθανόλης με την τελευταία να παράγεται σε χαμηλότερα επίπεδα στο πείραμα αυτό. Η αντιοξειδωτική ικανότητα σε όλη τη διάρκεια της ζύμωσης διατηρείται σταθερή και μεγαλύτερη από την αντίστοιχη στο πείραμα με τους κόκκους κεφίρ. Σταθερή διατηρείται, επίσης, και η συγκέντρωση των ολικών φαινολικών. Από μικροβιολογικής πλευράς, τα βακτήρια είναι αυτά που επικρατούν σε όλη τη διάρκεια της ζύμωσης.
The aim of the present study was to design a novel fermented beverage using water kefir grains and mountain tea (Sideritis scardica) using honey as sugar substrate. More specifically, the effect of three different types of Greek honey (oak honey, flower honey, fir and thyme honey) was evaluated regarding both chemical and microbiological attributes of the beverage.
For this purpose, a mountain tea beverage was prepared by using the traditional method of immersion of the plant tissue in boiled water for a specific time period. Then, honey of three different types (oak honey, flower honey, fir and thyme honey) was dissolved in concentration of 133 g/L. Two experiments were conducted; for the first experiment water kefir grains were used whereas for the second experiment the substrate was co-inoculated with a specific LAB strain and a yeast strain, both obtained by a kefir culture, and was left to be fermented in 25o C for 2 days (48 h) and for 7 days, respectively. Each fermentation trial took place in triplicate (total fermentations= 9 = 3 honey types × 3 repetitions). During fermentation, sampling was taking place periodically. Both in the collected samples and in the final beverage, chemical and microbiological analyses were conducted as follows; 1) pH and titratable acidity, 2) sugars and organic acids using HPLC (High Performance Liquid Chromatography), 3) antioxidant activity with DPPH assay, 4) total phenolic compounds with Folin – Ciocalteu assay, 5) volatile compounds using GC-MS and 6) enumeration and identification of the microorganisms.
In both experiments, all single fermentations were completed normally no matter the substrate that was used every time. The chemical and the microbiological results showed that kefir grains were better adjusted in the oak honey and mountain tea based substrate. In more detail, in the experiment with kefir grains, the pH value was decreased during the 48h fermentation in every single substrate but the lowest value was found in the oak honey based substrate. On the contrary, the titratable acidity value was increased and similarly the highest value was found in the oak honey based substrate. HPLC results showed that almost the whole amount of glucose, firstly, and of fructose, secondly, were consumed regardless of the used honey type. In the oak honey based substrate, there was the highest production of lactic and acetic acid whereas the production of ethanol was very high in every single substrate. The antioxidant activity was more elevated in the oak honey based substrate but it was almost unchanged during fermentation. The same results were obtained in the total phenolic compounds analysis. The conclusion that can be drawn for both of these attributes is that their concentration in the final beverage is strictly dependent on the used type of honey. In the three different beverages, alcohols and esters were dominant, as GC-MS showed, as well as that the flower and fruity flavor predominates. As far as the microbiological results are concerned, the oak honey based substrate had the highest bacteria and TMF (Total Mesophilic Flora) population. The microorganisms which were identified in water kefir grains belong to the following genes: Lactobacillus, Acetobacter and Saccharomyces.
In the experiment with the co-inculated with the particular strains substrate, the results were similar. The pH value was decreased whereas the titratable acidity value was increased. The fact that is remarkable is that the pH value reached the same levels regardless of the duration of each fermentation (48h and 7d). HPLC results showed that the microorganisms prefer to consume the glucose first, which however does not reach zero point in this experiment. Moreover, there was lactic and acetic acid production, as well as ethanol production but this time ethanol production was in a lower level. The antioxidant activity was stable during fermentation and higher than the one in the other experiment. The concentration of total phenolic compounds was also stable. The microbiological results showed that the bacteria population was dominant during the fermentation.
