A RESEARCH ON PRODUCTION OF FERMENTED WATERMELON JUICE BY PROBIOTIC CULTURE

Abstract

The aim of this study was to produce fermented watermelon juice by inoculating Lactobacillus helveticus NRRL B-4526 standard strain, Lactobacillus acidophilus KPb4b and Lactobacillus plantarum lactic acid bacteria (LAB), which are known to have probiotic properties in freshly squeezed watermelon juice. Freshly-squeezed watermelon juice inoculated by lactic acid bacteria was left for fermentation for 18 hours at 37 °C. During the fermentation period, total viable LAB, titratable aciditiy, pH and soluble solid content were analysed in the samples. In addition, chemical (total phenolic compounds, total antioxidant activity and sugar) and sensory analyses were performed on samples at the beginning and end of the fermentation. Findings of research showed that the number of LAB increased significantly in all samples and the highest number with 10.0 log cfu/mL was found in the sample fermented by Lb. plantarum. The amount of phenolic compounds (151.86-201.94 mg catechin equivalent/L) and total antioxidant activity (4.60-7.53 μmol Trolox Equivalent (TE)/100 g) in all beverages increased with fermentation process. In sensory analysis, the most preferred watermelon juice was the sample produced by Lb. plantarum. In all other examples, the level of general appreciation decreased significantly after fermentation.

Keywords

• Watermelon juice,lactic acid fermentation,LAB,Lb. plantarum,probiotic

PROBİYOTİK KÜLTÜRLERLE FERMENTE KARPUZ SUYU ÜRETİMİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

Abstract

Bu çalışmada taze sıkılmış karpuz suyunun probiyotik özellikleri bilinen Lactobacillus helveticus NRRL B-4526, Lactobacillus acidophilus KPb4b ve Lactobacillus plantarum ile fermente edilerek karpuz suyu üretimi amaçlanmıştır. Karpuz suları, bakteri kültürleri inoküle edildikten sonra 37 °C’de 18 saat fermantasyona bırakılmıştır. Fermantasyon süresince örneklerde, toplam laktik asit bakterisi (LAB) sayımı, titrasyon asitliği, pH ve suda çözünür kuru madde analizleri yapılmıştır. Ayrıca, fermantasyonun başında ve sonunda toplam fenolik madde içeriği, toplam antioksidan aktivite, şeker miktarı analizleri ile birlikte, son ürünlerde duyusal analiz gerçekleştirilmiştir. Araştırma sonuçlarına göre, LAB sayılarının tüm örneklerde önemli ölçüde arttığı, en yüksek sayının 10.0 log kob/mL ile Lb. plantarum ile fermente edilen örnekte olduğu belirlenmiştir. Fermantasyon işlemiyle birlikte tüm içeceklerde fenolik madde miktarı (151.86-201.94 mg kateşin eşdeğeri/L) ve toplam antioksidan aktivite değerleri (4.60-7.53 μmol Troloks Eşdeğeri (TE)/100 g) artış göstermiştir. Duyusal analizlerde en çok beğenilen ürün Lb. plantarum ile üretilen karpuz suyu olmuştur. Diğer tüm örneklerde genel beğeni düzeyi fermantasyondan sonra önemli ölçüde azalmıştır.

Keywords

• Fermente karpuz suyu,laktik asit fermantasyonu,LAB,Lb. plantarum,probiyotik

References

1. Aguiló-Aguayo, I., Soliva-Fortuny, R., Martín-Belloso, O. 2009. Avoiding non-enzymatic browning by high-intensity pulsed electric fields in strawberry, tomato and watermelon juices. J Food Eng, 92(1): 37-43.
2. Altuğ Onoğur, T., Elmacı, Y. 2011. Gıdalarda Duyusal Değerlendirme. Sifaş Medya Ltd. Şti. İzmir, Türkiye, 134 s. ISBN: 978-9944-5660-8-7
3. Amanda, E. ve Choo, W. S. 2018. Effect of refrigerated storage on the physicochemical characteristics and viability of Lactobacillus plantarum in fermented watermelon juice with or without supplementation with inulin or fructooligosaccharide. J Food Process Preserv., 2018;42:e13831.
4. Chen, Z., Xu, L.L.ve Lin, W.F. 2016. Study on the volatile flavor compounds of watermelon juice fermented by two lactobacillus species. Mod Food Sci Technol, 32 (3): 291-299.
5. Çakır, İ. 2003. Laktobasillus ve Bifidobakterlerde Bazı Probiyotik Özelliklerin Belirlenmesi. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı. Doktora Tezi, 84 s.
6. Çakmakçı, M.L., Karahan, A. G. ve Çakır, İ. 2011. Mikrobiyoloji. Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları, Yayın No: 36, Bizim Büro Basımevi, Ankara, 227 sayfa.
7. Di Cagno, R, Surico, R. F., Paradiso, A., De Angelis, M., Salmon, J., Buchin, S., Gara, L. D. ve Gobbetti, M. 2009. Effects of autochthonous lactic acid bacteria starters on health- promoting and sensory properties of tomato juices. Int J Food Microbiol, 128 (3): 473-483.
8. Edwards, A.J., Vinyard, B.T, Wiley, E.R., Brown, E.D., Collins, J.K., Perkins-Veazie, P., Baker, R.A. ve Clevidence, B.A. 2003. Consumption of watermelon juice increases plasma concentrations of lycopene and beta-carotene in humans. JN/ J Nutr, 133: 1043–1050.

9. Erge, H. S. 2007. Domateste (Lycopersicum esculentum) Karotenoid Madde Dağılımı ve Antioksidan Aktivite. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Doktora tezi, 91 sayfa.
10. FAO/WHO. 2001. Health and nutritional properties of probiotics in food including powder milk with live lactic acid bacteria. Cordoba, Argentina: Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization Expert Consultation Report.
11. Fenercioğlu, H. 1993. Karpuz Suyunun Meyve Suyu Karışımlarında Kullanım Olanakları Üzerinde Bir Araştırma. GIDA, 18 (6): 367-371.
12. Gueimonde, M. ve Salminen, S. 2006. New methods for selecting and evaluating probiotics. Digest Liver Dis 38 Suppl,. 2: 242–247.
13. Hayaloğlu, İ. ve Vardin, H. 2001. Farklı Oranlarda Karpuz ve Nar Suyu İçeren Kokteyl Meyve Suyunun (Punch) Duyusal Olarak Değerlendirilmesi. GIDA, 26 (4): 267-270.
14. Hour, S.S., Ahmed, E.M., Rao, P.V., Cornell, J.A. 1980. Formulation and sensory evaluation of a fruit punch containing watermelon juice. J Food Sci, 45 (4): 809-813.
15. Jayaprakasha, G. K., Murthy, K. N. C., Patil, B. S. 2011. Rapid HPLC-UV method for quantification of L-citrulline in watermelon and its potential role on smooth muscle relaxation markers. Food Chem, 127: 240–248.
16. Karipçin, M. Z. 2009. Yerli ve Yabani Karpuz Genotiplerinde Kuraklığa Toleransın Belirlenmesi. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Doktora Tezi, 259 sayfa.
17. Kubilay, Z. 2014. Karpuz ve Kavun Meyve Sularının Kombucha Mantarı ile Fermantasyon Ürünlerinin Antioksidan Aktivitelerinin Araştırılması. Gaziantep Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 28 sayfa.
18. Liu, Y., Hu, X., Zhao, X., Song, H. 2012. Combined effect of high pressure carbon dioxide and mild heat treatment on overall quality parameters of watermelon juice. Inn Food Sci Emerg Technol, 13: 112-119.
19. Luckow, T., Sheehan, V., Fitzgerald, G. ve Delahunty, C. 2006. Exposure, health information and flavour-masking strategies for improving the sensory quality of probiotic juice. Appetite, 47: 315-323.
20. Martins, S., Mussatto, S.I., Martínez-Avila, G., Montañez-Saenz, J. Aguilar, C. N. Teixeira, J. A. 2011. Bioactive phenolic compounds: Production and extraction by solid-state fermentation. A review. Biotech Adv, 29: 365-373.
21. Pereira, A.L.F., Maciel, T.C., Rodrigues, S. 2011. Probiotic beverage from cashew apple juice fermented with Lactobacillus casei. Food Res Int, 44 (5): 1276-1283.
22. Perricone, M., Bevilacqua, A., Altieri, C., Sinigaglia, M. and Corbo, M. R. 2015. Challenges for the Production of Probiotic Fruit Juice. Beverages, 1: 95-103.
23. Prado, F. C., Parada, J.L., Pandey, A., Soccol, C. R. 2008. Trends in non-dairy probiotic beverages. Food Res Int, 41 (2): 111-123.
24. Rawson, A., Tiwari, B.K., Patras, A., Brunton, N., Brennan, C., Cullen, P.J., O'Donnell, C. 2011. Effect of thermosonication on bioactive compounds in watermelon juice. Food Res Int, 44 (5): 1168-1173.
25. Rivera-Espinoza, Y. ve Gallardo-Navarro, Y. 2010. Non-dairy probiotic products. Food Microbiol, 27 (1): 1-11.
26. Shahidi, F., Chavan, U.D. ve Naczk, M. 2001. Nutrient distribution and phenolic antioxidants in air-classified fractions of beach pea (Lathyrus maritimus L.). J Agric Food Chem, 49: 926-933.
27. Shaikh Uzma, A., Deshpande, H.W. and Kulkarni, D.B. 2018. A review on probiotic beverages prepared using vegetables. Int J Chem Stud, 6(5): 61-65.
28. Sheehan, V.M., Ross, P. ve Fitzgerald, G.F. 2007. Assessing the acid tolerance and the technological robustness of probiotic cultures for fortification in fruit juices. Inn Food Sci Emerg Technol, 8: 279–284.
29. Shin, D. H., Koo, Y. J., Kim, C. D., Min, B. Y. ve Suh, K. B. 1978. Studies on the production of watermelon and cantalopemelon juice. Korean J Food Sci Technol 10 (2): 215-223.
30. Tlili, I., Hdider, C., Lenucci, M.S. Riadh, I., Jebari, H., Dalessandro, G. 2010. Bioactive compounds and antioxidant activities of different watermelon (Citrullus lanatus (Thunb.) Mansfeld) cultivars as affected by fruit sampling area. J Food Compos Anal, 24 (3): 307-314.