Pancar kvass üretiminde farklı laktik asit bakterilerinin fenolik, aroma-aktif bileşikler ve diğer kalite parametreleri üzerine etkileri

Bu çalışmada, farklı laktik asit bakterisi (LAB) suşlarının kırmızı pancar (Beta vulgaris var. conditiva) fermantasyon süresi, elde edilen "pancar kvass" ürününün antioksidan aktivitesi, toplam fenolik içeriği, renk özellikleri, mikrobiyal florası, fenolik bileşik profili, aroma, aroma-aktif bileşenleri, duyusal özellikleri ve mineral element içeriği üzerindeki etkileri ilk kez araştırılmıştır. Çalışma kapsamında spontan fermantasyona bırakılan kontrol örneki (K) ve pancar kvass kurulumu aşamasında %1'lik konsantrasyonda suş ekimleri yapılarak Lactobacillus casei (ATCC 431), Lactobacillus delbrueckii (ATCC 9649) ve Lactobacillus plantarum (ATCC 14917) suşlarıyla fermente edilerek üretilen (sırasıyla LC, LD ve LP kodlu) örnekler ile çalışılmıştır. Örneklerde antioksidan kapasite DPPH ve ABTS yöntemleriyle; toplam fenolik madde (TFM) miktarı ise Folin-Ciocalteu yöntemiyle belirlenmiştir. Bulgular, özellikle LP suşunun ilavesinin özellikle antioksidan kapasite üzerinde, LP ve LD suşlarının TFM miktarı üzerinde anlamlı ve pozitif etkiler yarattığını göstermiştir. Pancar kvass örneklerinde yer alan betasiyaninler, betaksantinler ve diğer betalain grubu bileşikler LC-DAD-ESI-MS/MS cihazı ile tanımlanmış ve konsantrasyonları hesaplanmıştır. Toplam 15 fenolik bileşiğin tespit edildiği çalışmada, TFM bulgularıyla paralel şekilde, LAB ilavesi yapılan örneklerin fenolik profilleri kontrol grubuna kıyasla önemli düzeyde değişmiştir. Özellikle L. plantarum ile fermantasyonda toplam betasiyanin içeriği yaklaşık dört kat, betaksantin içeriği ise yaklaşık iki kat artış göstermiştir. Örneklerin aroma profilleri SAFE (Solvent Assisted Flavor Evaporation) yöntemiyle belirlenmiş, aroma-aktif bileşikler ise AEDA (Aroma Extract Dilution Analysis) tekniği ve GC-MS/Olfaktometri ile analiz edilmiştir. Tıpkı fenolik gruplarda olduğu gibi, aroma ve aroma-aktif bileşen profilleri de LAB destekli fermantasyonlarda anlamlı düzeyde farklılıklar göstermiştir. Toplamda 46 aroma bileşiği tanımlanmış; LP ve LD örneklerinde aroma bileşiklerinin toplam konsantrasyonları, K ve LC örneklerine kıyasla anlamlı düzeyde yüksek bulunmuştur. Tüm örneklerde ketonlar ve karboksilik asitler baskın aroma grupları olarak tespit edilmiştir. Ayrıca, GC-MS/O analiziyle toplam 20 aroma-aktif bileşik tanımlanmıştır. Duyusal analizler tanımlayıcı test yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Dört farklı ürün arasında LP örneği, panelistler tarafından aroma, tat ve genel beğeni açısından en yüksek puanı almıştır. Genel değerlendirme sonucunda, kırmızı pancar kvass üretiminde farklı LAB suşlarının kullanılması, fermantasyon süresi, renk, antioksidan kapasite, fenolik, aroma ve aroma-aktif bileşikler, duyusal kalite ve mineral madde içeriği üzerinde belirgin ve olumlu etkiler yaratmış; spontan fermantasyona kıyasla daha üstün kalite özelliklerine sahip ürünlerin elde edilmesini sağlamıştır.

In this study, the effects of different lactic acid bacteria (LAB) strains on the fermentation duration of red beet (Beta vulgaris var. Conditiva), and on various quality attributes of the resulting beet kvass product—such as antioxidant activity, total phenolic content, color characteristics, microbial flora, phenolic compound profile, aroma and aroma-active components, sensory properties, and mineral element content—were investigated for the first time. The study included a control sample (K) subjected to spontaneous fermentation, and three inoculated samples produced by adding 1% (v/v) of Lactobacillus casei (ATCC 431), Lactobacillus delbrueckii (ATCC 9649) and Lactobacillus plantarum (ATCC 14917) at the initial stage of kvass production, coded as LC, LD, and LP, respectively. Antioxidant capacity was assessed using the DPPH and ABTS methods, while total phenolic content (TPC) was measured using the Folin-Ciocalteu method. The results revealed that the addition of the LP strain significantly and positively influenced antioxidant capacity, while both LP and LD strains had a pronounced effect on TPC. Betacyanins, betaxanthins, and other betalain group compounds present in the beet kvass samples were identified and quantified using LC-DAD-ESI-MS/MS. A total of 15 phenolic compounds were identified, and in line with TPC results, the phenolic profiles of the LAB-inoculated samples exhibited significant differences compared to the control group. In particular, fermentation with L. plantarum led to an approximately fourfold increase in total betacyanin content and a twofold increase in betaxanthin content. Aroma profiles were determined using the SAFE (Solvent Assisted Flavor Evaporation) method, while aroma-active compounds were analyzed using AEDA (Aroma Extract Dilution Analysis) and GC-MS/Olfactometry. As with the phenolic profiles, the aroma and aroma-active profiles varied significantly across the LAB-fermented samples. A total of 46 aroma compounds were identified, with significantly higher total aroma compound concentrations observed in the LP and LD samples compared to K and LC. Ketones and carboxylic acids were identified as the dominant aroma groups in all samples. Additionally, 20 aroma-active compounds were identified through GC-MS/O analysis. Descriptive sensory analysis showed that among the four products, the LP sample received the highest scores from panelists in terms of aroma, taste, and overall acceptability. Overall, the use of different LAB strains in red beet kvass production had significant and favorable impacts on fermentation time, color, antioxidant capacity, phenolic and aroma-active compounds, sensory quality, and mineral composition, resulting in superior product quality compared to spontaneous fermentation.