Влияние температуры ферментации на физико-химические свойства, биологически активные соединения и профиль переваривания in vitro семян какао (Theobroma cacao)
Effects of Fermentation Temperature on the Physicochemical Properties, Bioactive Compounds, and In Vitro Digestive Profile of Cacao (Theobroma cacao) Seeds
Karla Maria Guillen-Guerrero, Julian de la Rosa-Millan
Аннотация (перевод)
Настоящее исследование изучает влияние температуры ферментации на физико-химические свойства, сохранение биологически активных соединений и профиль переваривания in vitro семян какао (Theobroma cacao L.). Были оценены три условия ферментации: низкая (F40, 40 °C), средняя (Контроль, 50 °C) и высокая (F60, 60 °C). В исследовании оценивали состав макроэлементов, сохранность фенольных соединений, антиоксидантную активность, ферментативную активность, структурные изменения и высвобождение глюкозы при переваривании in vitro. Температура ферментации существенно влияла на качество и функциональность семян какао. F40 сохранил наивысший уровень фенольных соединений (снижение на 61% по сравнению с сырыми семенами) и антиоксидантной активности (снижение на 73%), обеспечивая выраженный гипогликемический эффект за счет ингибирования ферментов. В то же время F60 способствовал интенсивной ферментативной активности, особенно протеазы и липазы, стимулируя образование прекурсоров вкуса и структурные изменения, такие как растрескивание. Однако такая высокотемпературная обработка привела к значительным потерям фенольных соединений (76%) и антиоксидантного потенциала (88%). Структурный анализ показал, что более высокая температура ферментации усиливала разрушение клеток, увеличивая доступность для ферментов и биодоступность глюкозы. Исследования переваривания подтвердили, что обжаренное какао, ферментированное при более высоких температурах, высвобождало больше глюкозы, что обусловлено ферментативным гидролизом и структурными изменениями. Напротив, какао из F40 демонстрировало более медленное высвобождение глюкозы благодаря сохранению биологически активных соединений, которые ингибируют углевод-расщепляющие ферменты. Настоящее исследование подчеркивает компромиссы в обработке какао: температура ферментации существенно модулирует свойства семян какао. При более высоких температурах (60 °C) усиленная ферментативная активность (протеаза, липаза) способствует высвобождению прекурсоров вкуса и структурным модификациям, повышая усвояемость и биодоступность глюкозы, что делает его идеальным для производства шоколада. Напротив, ферментация при более низких температурах (40 °C) сохраняет биологически активные соединения, включая фенолы и антиоксиданты (сохранность 61% по сравнению с сырыми семенами), что может обеспечивать функциональные пищевые приложения для контроля гликемии. Обжарка обратила часть эффектов ферментации, снизив сохранность фенолов и одновременно увеличив биодоступность глюкозы. Настоящая работа адаптирует ферментацию какао для различных конечных целей: от премиального шоколада до нутрицевтических продуктов, направленных на контроль гликемии.
Оригинальная аннотация
This study investigates the impact of fermentation temperature on the physicochemical properties, bioactive compound retention, and in vitro digestion profile of cacao seeds (Theobroma cacao L.). Three fermentation conditions were evaluated: low (F40, 40 °C), medium (Control, 50 °C), and high (F60, 60 °C). The study assessed macronutrient composition, phenolic compound retention, antioxidant activity, enzymatic activity, structural changes, and glucose release during in vitro digestion. Fermentation temperature significantly influenced cacao seed quality and functionality. F40 preserved the highest levels of phenolic compounds (61% reduction compared to raw seeds) and antioxidant activity (73% reduction), offering a pronounced hypoglycemic effect through enzyme inhibition. In contrast, F60 facilitated extensive enzymatic activity, particularly protease and lipase, promoting flavor precursor formation and structural changes like cracking. However, this high-temperature treatment resulted in significant losses of phenolic compounds (76%) and antioxidant capacity (88%). Structural analysis revealed that higher fermentation temperatures enhanced cellular breakdown, increasing enzymatic access and glucose bioavailability. Digestion studies confirmed that roasted cacao fermented at higher temperatures released more glucose, driven by enzymatic hydrolysis and structural modifications. Conversely, the cacao from F40 exhibited slower glucose release due to the retention of bioactive compounds that inhibit carbohydrate-hydrolyzing enzymes. This research underscores the trade-offs in cacao processing: fermentation temperature significantly modulates cacao seed properties. At higher temperatures (60 °C), enhanced enzymatic activity (protease, lipase) facilitates the release of flavor precursors and structural modifications, increasing digestibility and glucose bioavailability, making it ideal for chocolate production. Conversely, fermentation at lower temperatures (40 °C) preserves bioactive compounds, including phenolics and antioxidants (with 61% retention compared to raw seeds), which may offer functional food applications for glycemic control. Roasting reversed some fermentation effects, reducing phenolic retention while increasing glucose bioavailability. This work tailors cacao fermentation for diverse end uses, from premium chocolate to nutraceutical products aimed at glycemic control.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/65c17eea-6e3f-4691-8328-16204526ee69
DOI: 10.3390/fermentation11040167