Production of plant-based bioactive milk from germinated oat seeds

Abstract

The growing demand for sustainable dairy alternatives has increased interest in oat milk with improved nutritional, functional, and sensory properties. This study investigated the effects of germination duration on the physicochemical characteristics, colloidal stability, bioactive profile, and sensory acceptability of oat milk. Oat seeds (Avena sativa L.) were germinated for 24, 48, and 72 h, and oat milk was prepared from germinated and ungerminated seeds under identical processing conditions. Samples were evaluated for pH, total soluble solids, particle size, zeta potential, physical stability, soluble protein content, total phenolic content (TPC), and DPPH radical scavenging activity. Sensory evaluation assessed appearance, color, smell, taste, mouthfeel, and overall acceptability. Germination improved colloidal stability, with zeta potential becoming more negative, shifting from −15 mV in the ungerminated control to −20 mV after 72 h. TPC increased from 7.83 to 11.45 mg GAE/100 mL, accompanied by an increase in DPPH radical scavenging activity from 6.31% to 8.33%. Soluble protein content also increased moderately, from 2.1 to 3.2 ppm, with increasing germination duration. Although germination improved appearance and color scores, it reduced smell, taste, and mouthfeel scores, indicating differences between visual appeal and other sensory attributes. Overall acceptability decreased after 24 and 48 h of germination, whereas the sample germinated for 72 h (YS72) remained comparable to the ungerminated control. These findings demonstrate the potential of germination as a pretreatment for improving oat milk stability and bioactive properties. The results also highlight the importance of selecting an appropriate germination duration to balance physicochemical improvements with sensory acceptability.

Keywords

• Oat
• plant milk
• bioactive
• germination
• functional milk.

Filizlenmiş yulaf tohumlarından bitki bazlı biyoaktif süt üretimi

Abstract

Sürdürülebilir süt alternatiflerine yönelik artan talep, besinsel, fonksiyonel ve duyusal özellikleri geliştirilmiş yulaf sütüne olan ilgiyi artırmıştır. Bununla birlikte, bu ürünlerde fiziksel stabilitenin korunması ve duyusal kabul edilebilirliğin sağlanması, ürün geliştirme çalışmalarında önemli konular arasında yer almaktadır. Bu çalışmada, çimlendirme süresinin yulaf sütünün fizikokimyasal özellikleri, kolloidal stabilitesi, biyoaktif profili ve duyusal kabul edilebilirliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yulaf taneleri (Avena sativa L.) 24, 48 ve 72 saat süreyle çimlendirilmiş; çimlendirilmiş ve çimlendirilmemiş tanelerden aynı işlem koşullarında yulaf sütü hazırlanmıştır. Örnekler; pH, toplam kuru madde, partikül boyutu, zeta potansiyeli, fiziksel stabilite, çözünür protein içeriği, toplam fenolik madde içeriği (TFM) ve DPPH radikal süpürme aktivitesi açısından değerlendirilmiştir. Duyusal değerlendirmede görünüş, renk, koku, tat, ağız hissi ve genel kabul edilebilirlik özellikleri incelenmiştir. Çimlendirme süresinin uzamasıyla ortalama partikül boyutu, çimlendirilmemiş kontrol örneğinde 45.682,5 nm iken 72 saat sonunda 7.421,2 nm’ye düşmüştür. Zeta potansiyeli ise kontrol örneğinde −15 mV iken 72 saatlik çimlendirme sonrasında −20 mV’ye ulaşmıştır. Fiziksel stabilite, çimlendirme süresine bağlı olarak doğrusal olmayan bir değişim göstermiş; 48 saat sonunda azalırken 72 saat sonunda %91,67’ye yükselerek kontrol örneğinin üzerinde bulunmuştur. TFM, 7,83’ten 11,45 mg GAE/100 mL’ye yükselirken DPPH radikal süpürme aktivitesi %6,31’den %8,33’e artmıştır. Çözünür protein içeriği de çimlendirme süresinin uzamasıyla 2,1’den 3,2 ppm’e yükselmiştir. Çimlendirme, görünüş ve renk puanlarını iyileştirmesine rağmen koku, tat ve ağız hissi puanlarını düşürmüş; görsel özelliklerdeki iyileşmenin bütün duyusal özelliklere aynı biçimde yansımadığı görülmüştür. Genel kabul edilebilirlik, 24 ve 48 saatlik çimlendirme sonrasında azalırken 72 saat çimlendirilen örnek (YS72), çimlendirilmemiş kontrolle benzer düzeyde kalmıştır. Bu bulgular, özellikle 72 saatlik çimlendirmenin yulaf sütünün fiziksel stabilitesini ve biyoaktif özelliklerini geliştirmeye yönelik bir ön işlem olarak potansiyelini ortaya koymaktadır. Sonuçlar, fizikokimyasal iyileşmeler ile duyusal kabul edilebilirlik arasında denge sağlamak için uygun çimlendirme süresinin seçilmesinin önemini vurgulamaktadır.

Keywords

• Yulaf
• bitkisel süt
• biyoaktif
• filizlenme
• fonksiyonel süt.

References

1. Alsadiq, M., & Ilowefah, M. A. (2024). Enhancement of nutritional and technological properties of oat grains through germination. Wadi AlShatti University Journal of Pure and Applied Science, 2(2), 104–108.
2. AOAC International. (2000). Official methods of analysis of AOAC International (17th ed.). Gaithersburg, MD, USA: AOAC International.
3. Aparicio-García, N., Martínez-Villaluenga, C., Frias, J., & Peñas, E. (2021). Sprouted oat as a potential gluten-free ingredient with enhanced nutritional and bioactive properties. Food Chemistry, 338, 127972. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127972
4. Babolanimogadam, N., Gandomi, H., Akhondzadeh Basti, A., & Taherzadeh, M. J. (2023). Nutritional, functional, and sensorial properties of oat milk produced by single and combined acid, alkaline, α‐amylase, and sprouting treatments. Food Science & Nutrition, 11(5), 2288-2297. https://doi.org/10.1002/fsn3.3171
5. Brand-Williams, W., Cuvelier, M. E., & Berset, C. L. W. T. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT-Food Science and Technology, 28(1), 25-30.
6. Chalupa-Krebzdak, S., Long, C. J., & Bohrer, B. M. (2018). Nutrient density and nutritional value of milk and plant-based milk alternatives. International Dairy Journal, 87, 84-92. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2018.07.018
7. do Nascimento, L. Á., Abhilasha, A., Singh, J., Elias, M. C., & Colussi, R. (2022). Rice germination and its impact on technological and nutritional properties: A review. Rice Science, 29(3), 201-215. https://doi.org/10.1016/j.rsci.2022.01.009
8. Domínguez-Arispuro, D.M., Cuevas-Rodríguez, E.O., Milán-Carrillo, J., León-López, L., GutiérrezDorado, R., Reyes-Moreno, C. (2017). Optimal germination condition impacts on the antioxidant activity and phenolic acids profile in pigmented desi chickpea (Cicer arietinum L.) seeds. Journal of Food Science and Technology, 55(2), 638-647. https://doi.org/10.1007/s13197-017-2973-1

9. Fadlillah, H. N., Nuraida, L., Sitanggang, A. B., & Palupi, N. S. (2023). Combination of germination and fermentation to improve antioxidant activity of soymilk. Journal of Food & Nutrition Research, 62(4), 335.
10. Karabulut, G., Nemzer, B. V., & Feng, H. (2024). γ-Aminobutyric Acid (GABA)-enriched Hemp Milk by Solid-state Co-fermentation and Germination Bioprocesses. Plant Foods for Human Nutrition, 79(2), 322-329. https://doi.org/10.1007/s11130-024-01187-6
11. Liu, T. H., Chiang, W. T., Cheng, M. C., & Tsai, T. Y. (2021). Effects of germination black soy milk fermented with Lactobacillus plantarum TWK10 on anti-oxidative and Anti-melanogenesis. Applied Sciences, 12(1), 277. https://doi.org/10.3390/app12010277
12. Lopez-Martinez, L.X., Leyva-Lopez, N., GutierrezGrijalva, E.P., Heredia, J.B. (2017). Effect of cooking and germination on bioactive compounds in pulses and their health benefits. Journal of Functional Foods, 38, 624-634. https://doi.org/10.1016/j.jff.2017.03.002
13. McCarron, R., Methven, L., Grahl, S., Elliott, R., & Lignou, S. (2024). Oat-based milk alternatives: the influence of physical and chemical properties on the sensory profile. Frontiers in Nutrition, 11, 1345371. https://doi.org/10.3389/fnut.2024.1345371
14. Merenkova, S., Fatkullin, R., & Kalinina, I. (2022). Effect of fermentation on the biochemical parameters antioxidant capacity and dispersed composition of plant beverages based on barley and hemp seeds. Fermentation, 8(8), 384. https://doi.org/10.3390/fermentation8080384
15. Patra, T., Axel, C., Rinnan, Å., & Olsen, K. (2022). The physicochemical stability of oat-based drinks. Journal of Cereal Science, 104, 103422. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2022.103422
16. Saxena, S., Vasudevan, H., Saini, S., & Sasmal, S. (2023). Comparative nutritional assessment of millet-based milk produced by ultrasound, germination, and a combined approach. ACS Food Science & Technology, 3(4), 600-607. https://doi.org/10.1021/acsfoodscitech.2c00342.
17. Singh, P., Tomar, M., Singh, A. K., Yadav, V. K., Saini, R. P., Swami, S. R., ... & Singh, T. (2025). International scenario of oat production and its potential role in sustainable agriculture. Oat (Avena sativa) (pp. 47-68). CRC Press.
18. Singleton, V. L., & Rossi Jr, J. A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture, 16(3), 144-158. https://doi.org/10.5344/ajev.1965.16.3.144
19. Tang, Y., Li, S., Yan, J., Peng, Y., Weng, W., Yao, X., Gao, A., Cheng, J., Ruan, J., Xu, B. (2023). Bioactive components and health functions of oat. Food Reviews International, 1-20. https://doi.org/10.1080/87559129.2022.2029477
20. Tuncel, N. Y., Andaç, A. E., Kaya, H. P., Korkmaz, F., & Tuncel, N. B. (2024). The effect of different pre-treatments on unformulated pulse-based milk analogs: physicochemical properties and consumer acceptance. Journal of Food Science and Technology, 61(2), 268-278. https://doi.org/10.1007/s13197-023-05836-7
21. Wei, Q., Chen, J., Dai, T., Ma, F., Deng, L., Ke, Y., ... & Li, T. (2024). High-energy fluidic microfluidizer produced whole germinant oat milk: Effects on physical properties and nutritional quality. Foods, 13(22), 3708. https://doi.org/10.3390/foods13223708