Development of functional chocolate using gamma-amino butyric acid producer probiotic: Prominent to alleviate anxiety disorder

Abstract

The purpose of this study was screening of four probiotics to investigate for their gamma-aminobutyric acid producing capabilities. Lactobacillus rhamnosus NRRL B- 442 strain has been selected for its maximum gamma-aminobutyric acid concentration. In this study, a new chocolate product has been developed by incorporation of probiotic cells; stability of the probiotics was improved by microencapsulation by water-in-oil emulsion technique using whey-pullulan complex. Survival rates of microencapsulated and free-cells of probiotic bacteria in chocolate have been compared. Probiotic counts were found as 6.75 log CFU/g and 7.20 log CFU/g in chocolate, for encapsulated and free-cells, respectively, at the end of 60 days. High cell counts and increased cell resistances were remained at 4oC when compared at 25oC, in chocolate samples. Furthermore, probiotics did not affect the physical, chemical and sensory properties of chocolate, whereas the texture analysis showed an increase in the hardness of free-cell in chocolate bacteria on the 0th and 60th day. Survival rate of microencapsulated bacteria in chocolate samples was observed at higher percentage 87% than free-cell bacteria e.g. 75% during simulated in-vitro analysis. Consequently, Lb. rhamnosus with the highest GABA producing capability may provide insight for patients having an anxiety disorder, since this strain has been thought as having a therapeutic effect. A new functional food model was developed for “Gut- Brain Axis” phenomena since the chocolate could be accepted as a good carrier for probiotics.

Bu çalışmanın amacı dört probiyotik bakterilerinin taranmasıyla gama-amino bütirik asit üretim kapasitelerini araştırmaktır. Lactobacillus rhamnosus NRRL B-442 suşu en yüksek gama-amino bütirik asit konsantrasyonuna sahip olmasından dolayı seçilmiştir. Bu çalışmada, probiyotik ilaveli yeni bir çikolata geliştirilmiştir. Pobiyotik bakterinin stabilitesini arttırmak için peynir altı suyu proteini-pullulan birleşiği kullanılmıştır. Probiyotik bakterinin mikroenkapsülasyonu emülsiyon yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Serbest ve enkapsüle probiyotik bakterilerinin çikolatadaki canlı kalma oranları karşılaştırılmıştır. 60 günlük depolama koşullarının sonunda, çikolatadaki enkapsüle probiyotik hücre sayısı 6.75 log KOB/ g ve serbest hücre sayısı 7.20 log KOB/ g olarak bulundu. Çikolata örneklerinde probiyotiklerin canlılık ve hücre dayanımları, 25oC’ye kıyasla 4oC'de daha yüksek bulundu (P < 0.05). Ayrıca probiyotiklerin sütlü çikolataya eklenmesiyle, çikolatanın fiziksel, kimyasal ve duyusal özelliklerinin etkilemezken, 0. gün ve 60. gündeki tekstür analizinde, serbest hücreli çikolata örneklerinde sertlikte bir artış gözlemlenmiştir. Yapay in-vitro analizi boyunca, çikolata örneklerinde bulunan mikroenkapsül bakterinin yaşama oranı serbest hücreye göre yüksek oranda olduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, en yüksek GABA üretim kabiliyetine sahip olduğu belirlenen Lb. rhamnosus’un anksiyete bozukluğu olan bireylere terapötik bir etkisi olabileceği düşünülmüştür. Bu çalışmada, “Bağırsak-Beyin Ekseni” kavramı açısından önemli bir yer tutabilecek olan yeni bir fonksiyonel gıda modeli olarak, probiyotikliler için iyi bir taşıyıcı olarak düşünülen çikolata ürünü geliştirildi.