Functional And Biological Evaluation of Beverage Made from Buttermilk and Alhaydawan Seeds
No Thumbnail Available
Date
2025
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
هدفت هذه الدراسة إلى تقييم الخصائص التغذوية لمشروبات تجريبية من خلال تحليل تركيبها الكيميائي والمعدني، مثل محتوى الرطوبة، البروتين، الألياف، الرماد، والمعادن، وإلى تقييم خصائصها الوظيفية من خلال قياس قدرتها المضادّة للأكسدة، وتقدير الاستجابة الجلايسيمية عبر المؤشر الجلايسيمي (GI) والحمل الجلايسيمي (GL)، إضافةً إلى التقييم البيولوجي في فئران الألبينو. شملت الدراسة أربع معاملات من مشروب وظيفي: A (حيدوان + تمر في ماء مقطر)، B (تمر + لبن خض)، C (حيدوان + تمر + لبن خض غير مُخمَّر)، وD (حيدوان + تمر + لبن خض مُخمَّر ومدعّم ببكتيريا Leuconostoc mesenteroides). وقورنت الفروق بين المعاملات إحصائيًا عند مستوى دلالة (p ≤ 0.05)، مع اختلاف نمط الدلالة الإحصائية بحسب المؤشر المقاس، وقُدِّمت نتائج التركيب الكيميائي على أساس الوزن الرطب للمشروب. كما أظهرت النتائج في التحليل الكيميائي أن قيم الرطوبة بلغت 93.44 في A، و90.67 في B، و89.65 في C، وسجّلت D أدنى قيمة عند 89.30 g/100 g. كما ارتفع محتوى البروتين تدريجيًا من 0.71 في A، و0.92 في B، و1.43 في C إلى 1.73 في D g/100 g. وبلغت الألياف 2.60 في A، و1.44 في B، و2.16 في C، و2.30 في D g/100 g، بينما بلغ الرماد 0.39 في A، و0.80 في B، و0.50 في C، و0.61 في D g/100 g. وفي التحليل المعدني، ارتفع الكالسيوم إلى 8.81 في A، و43.25 في B، و39.34 في C، وبلغ أعلى تركيز في D عند 45.91 mg/100 g. كما بلغت قيم الحديد 1.61 في A، و5.15 في B، و5.05 في C، و5.28 في D mg/100 g. وسُجِّل المغنيسيوم عند 3.12 في A، و6.20 في B، و5.05 في C، و6.70 في D mg/100 g، بينما بلغ الفسفور 3.89 في A، و36.07 في B، و35.36 في C، و36.90 في D mg/100 g. وقد سجلت قيم التحليل الكيميائي والمعدني فروقًا بعضها معنوية وبعضها غير معنوية بين أنواع المشروبات المختلفة. وفيما يتعلق بالخصائص الوظيفية المضادّة للأكسدة، ارتفعت القدرة على معادلة الجذور الحرة في المعاملة D وفق اختبار DPPH إلى 36.41 مقارنةً بـ 27.79 في A، و25.86 في B، و25.28 في C. كما ظهر نمط مماثل باستخدام اختبار ABTS، حيث بلغت قيمة المعاملة D 70.21 مقابل 64.93 في A، و65.36 في B، و61.50 في C. كذلك أظهرت تحاليل محتوى المركبات الفينولية والفلافونويدية تفوق المعاملة D، إذ سُجِّلت مركبات دالة مثل حمض الغاليك بتركيز 3.30، والكاتيشين بتركيز 2.21 µg/g مقارنةً بالمعاملات الأخرى. وفي اختبارات الهضم المعملي، بلغت قيم المجموعات الأمينية الحرة 1.28 في A، و2.26 في B، و2.20 في C، و2.48 في D، بوحدة µg tryptophan equivalents/g sample. أما المؤشر الجلايسيمي فقد كان منخفضًا في جميع العينات، وانخفضت قيمته إلى 38.15 في D مقارنةً بـ 39.71 في A، و40.19 في B، و40.15 في C. كما بلغت قيم الحمل الجلايسيمي 0.74 في A، و0.87 في B، و0.80 في C، و0.77 في D. وفي التجربة الحيوانية، سجّلت مجموعة G5 (المعاملة D) أقل زيادة في الوزن (22.7%، 49.8g) مقارنةً بـ G4 (C) كانت (28.4%، 67.3 g)، وG3 (B) كانت (28.1%، 66.3 g)، وG2 (A) كانت (26.6%، 61.4 g)، والمجموعة الضابطة G1 كانت (34.2%، 87.8 g). كما تحسنت صورة دهون الدم في جميع المجموعات؛ وكان التأثير الأكبر في G5، حيث انخفض الكوليسترول الكلي من 133.06 إلى 87.63 mg/dL، وانخفض LDL من 86.39 إلى 38.72 mg/dL، وارتفع HDL إلى 35.84 mg/dL مقارنةً بالضابطة (27.79 mg/dL). وعلى مستوى مؤشرات الإجهاد التأكسدي في السيروم، ارتفعت القدرة الكلية المضادّة للأكسدة في جميع المجموعات مقارنة بالمجموعة الضابطة، حيث بلغت 2.07 mmol/L في D مقابل 0.52 mmol/L في الضابطة، وارتفع GSH إلى 23.03 mg/dL في D مقابل 14.13 mg/dL، وارتفع GPx إلى 116.32 mU/mL في D مقابل 94.53 mU/mL، بينما انخفض MDA إلى 6.46 nmol/mL في D مقابل 15.51 nmol/mL في الضابطة. تُظهر النتائج تفوّق المعاملة D عبر المؤشرات التغذوية والوظيفية والبيولوجية (p ≤ 0.05)، بما يدعم أن دمج الحيدوان واللبن الخض مع التخمير المدعّم بالبروبيوتيك يمكن أن يعزّز القيمة الغذائية والوظيفية للمشروب ويحسّن بعض مؤشرات الاستقلاب والإجهاد التأكسدي. وتوصي الدراسة بإجراء دراسات سريرية لتقييم الأثر طويل المدى، ولا سيما لدى المصابين بالسكري واضطرابات الأيض.
Description
This study aimed to evaluate the nutritional properties of experimental beverages by analyzing their chemical and mineral composition, including moisture, protein, dietary fiber, ash, and selected minerals, and to assess their functional characteristics by determining antioxidant capacity and estimating glycemic response using the glycemic index (GI) and glycemic load (GL). In addition, biological evaluation was conducted in albino rats. Four functional beverage treatments were formulated: A (hydwan + dates in distilled water), B (dates + buttermilk), C (hydwan + dates + non-fermented buttermilk), and D (hydwan + dates + fermented buttermilk fortified with Leuconostoc mesenteroides). Differences among treatments were statistically compared at p ≤ 0.05, with the pattern of significance varying according to the measured parameter. Chemical composition data were reported on a wet-weight basis. Chemical analysis showed that moisture values were 93.44 in A, 90.67 in B, and 89.65 in C, while D recorded the lowest value at 89.30 g/100 g. Protein content increased progressively from 0.71 in A, 0.92 in B, and 1.43 in C to 1.73 in D g/100 g. Dietary fiber values were 2.60 in A, 1.44 in B, 2.16 in C, and 2.30 in D g/100 g, while ash content was 0.39 in A, 0.80 in B, 0.50 in C, and 0.61 in D g/100 g. In mineral profiling, calcium increased to 8.81 in A, 43.25 in B, and 39.34 in C, reaching the highest concentration in D at 45.91 mg/100 g. Iron values were 1.61 in A, 5.15 in B, 5.05 in C, and 5.28 in D mg/100 g. Magnesium levels were 3.12 in A, 6.20 in B, 5.05 in C, and 6.70 in D mg/100 g, while phosphorus values were 3.89 in A, 36.07 in B, 35.36 in C, and 36.90 in D mg/100 g. Overall, the chemical and mineral composition results showed a mixed pattern, with some parameters exhibiting statistically significant differences and others showing non-significant variation among the beverage formulations. Regarding functional antioxidant properties, treatment D showed the highest free-radical scavenging capacity according to the DPPH assay, reaching 36.41 compared with 27.79 in A, 25.86 in B, and 25.28 in C. A similar pattern was observed using the ABTS assay, where treatment D reached 70.21 compared with 64.93 in A, 65.36 in B, and 61.50 in C. Analyses of phenolic and flavonoid contents also demonstrated the superiority of treatment D, with key bioactive markers including gallic acid at 3.30 and catechin at 2.21 µg/g. In vitro digestion assays showed that free amino groups reached 1.28 in A, 2.26 in B, 2.20 in C, and 2.48 in D, expressed as µg tryptophan equivalents/g sample. All samples exhibited low glycemic responses, with GI decreasing to 38.15 in D compared with 39.71 in A, 40.19 in B, and 40.15 in C. Glycemic load values remained low across treatments, measuring 0.74 in A, 0.87 in B, 0.80 in C, and 0.77 in D. In the animal experiment, group G5, which received treatment D, recorded the lowest body-weight gain (22.7%, 49.8 g) compared with G4 (C) (28.4%, 67.3 g), G3 (B) (28.1%, 66.3 g), G2 (A) (26.6%, 61.4 g), and the control group G1 (34.2%, 87.8 g). Lipid profiles improved across all treated groups, with the greatest effect observed in G5, where total cholesterol decreased from 133.06 to 87.63 mg/dL, LDL decreased from 86.39 to 38.72 mg/dL, and HDL increased to 35.84 mg/dL compared with the control group (27.79 mg/dL). Regarding serum oxidative stress indicators, total antioxidant capacity increased in all treated groups compared with the control group, reaching 2.07 mmol/L in D versus 0.52 mmol/L in the control. GSH increased to 23.03 mg/dL in D compared with 14.13 mg/dL in the control, and GPx increased to 116.32 mU/mL compared with 94.53 mU/mL, while MDA decreased to 6.46 nmol/mL in D compared with 15.51 nmol/mL in the control. Overall, the results demonstrate the superiority of treatment D across nutritional, functional, and biological indicators (p ≤ 0.05), supporting the conclusion that combining hydwan and buttermilk with probiotic-fortified fermentation can enhance the beverage’s nutritional and functional value and improve selected metabolic and oxidative stress markers. The study recommends controlled clinical investigations to evaluate long-term effects, particularly among individuals with diabetes and metabolic disorders
Keywords
Boerhavia elegans, functional beverage, probiotic fermentation, buttermilk, antioxidant activity, glycaemic index, blood lipids, protein digestibility, bioactive compounds, metabolic health