Optimization of kombucha production using organic green tea (Camellia sinensis) and specialty coffee (Coffea arabica): Production optimization, physicochemical composition, microbial viability, and sensory evaluation

لطالما احتلت المشروبات المخمرة مكانة مرموقة في الثقافة الإنسانية، حيث جسرت الفجوة بين الحفظ البسيط والنكهة المعقدة. وفي قلب هذا التقليد يبرز "الكومبوتشا"، وهو مشروب يتكون عندما تقوم مجموعة محددة من الكائنات الحية الدقيقة، المعروفة باسم مستعمرة متكافلة من البكتيريا والخميرة، بتحويل الشاي المحلى إلى مشروب لاذع وفوار. تعمل هذه الثقافة الحية، التي تُسمى غالبًا "سكوبي" (SCOBY)، عن طريق استهلاك السكر وتحويله إلى أحماض عضوية، وإيثانول، وثاني أكسيد الكربون. والنتيجة هي مشروب فوار طبيعيًا وغني بالمركبات النشطة بيولوجيًا، مما أثار طفرة عالمية في الاهتمام بفوائده الصحية المحتملة، من الخصائص المضادة للأكسدة إلى التأثيرات المضادة للالتهابات. وبينما يعتمد الكومبوتشا التقليدي على الشاي، يسعى مشهد الأغذب الحديث باستمرار لإيجاد طرق جديدة لتنويع النكهة والوظيفة. ويقدم القهوة، بما تمتلكه من ملف غني بالمركبات العطرية والأحماض، مرشحًا مثيرًا للاهتمام للمزج مع الشاي، لكن التحدي يكمن في فهم كيفية تفاعل هذين المكونين المتميزين أثناء التخمر دون تعطيل التوازن الدقيق للمجتمع الميكروبي.

وضع الباحثون في الاتحاد الفيدرالي في باهيا خطة لاستكشاف هذا التفاعل، بهدف ابتكار نوع جديد من الكومبوتشا يمزج بين الشاي الأخضر العضوي والقهوة المختصة. لم يكتفوا بمجرد التخمين للكميات الصحيحة من كل مكون؛ بل عاملوا عملية التخمير كأنها تجربة علمية دقيقة. فقد أعدوا سبعة عشر دفعة مختلفة، كل منها يحتوي على مزيج فريد من الشاي الأخضر، والقهوة، والسكر. ومن خلال تغيير هذه الكميات بشكل منهجي، تمكنوا من مراقبة كيف يؤثر المزيج المحدد على الحموضة، والتركيبة الكيميائية، والمذاق النهائي للمشروب. كان هدفهم هو إيجاد "النقطة المثالية" حيث تضيف القهوة نكهات مثيرة للاهتمام وفوائد صحية دون جعل المشروب شديد الحموضة أو قتل البكتيريا النافعة اللازمة للتخمر.

وكشفت النتائج أن نوع الشاي المستخدم كان المحرك الأقوى لعملية التخمر. فعندما زاد الباحثون كمية الشاي الأخضر، أصبح المشروب أكثر حموضة بشكل ملحوظ، مما أنتج مستويات أعلى من الأحماض المتطايرة والكلية. حدث هذا لأن الشاي وفر العناصر الغذائية الأساسية التي حفزت البكتيريا على العمل بقوة أكبر، محولة المزيد من السكر إلى حمض. في المقابل، لعبت كمية القهوة والسكر دورًا مختلفًا، حيث أثرا بشكل أساسي على مستوى الأس الهيدروجيني (pH) للمشروب، وهو ما يحدد درجة حموضته الإجمالية. ووجدت الدراسة أنه بينما أضافت القهوة ملفًا عطريًا معقدًا، إلا أنها لم ترفع إنتاج الأحماض بشكل كبير بمفردها. بدلاً من ذلك، بدا أن وجود القهوة يتفاعل مع الشاي بطرق تعدل النشاط الميكروبي، مما يخلق بيئة فريدة لازدهار البكتيريا والخميرة.

بعد تحديد الدفعات الأكثر واعدة، قام الفريق بتحليلها بعمق لفهم قيمتها الغذائية، ولونها، والمركبات المحددة التي منحتها رائحتها. واكتشفوا أن المشروبات الأفضل مذاقًا لم تكن بالضرورة تلك التي تحتوي على أعلى مستويات من المركبات المفيدة أو الحموضة الشديدة. فالتركيبات التي حصلت على أعلى الدرجات من مختبري التذوق كانت تلك التي احتفظت بكمية معتدلة من السكر المتبقي، مما أدى إلى ملف نكهة متوازن ليس شديد الحمض ولا شديد المرارة. وكانت هذه الدفعات الناجحة، التي احتوت على مستويات أعلى من السكر والحموضة المتوسطة، غنية بالإسترات والكحولات العليا، وهي مركبات كيميائية تنتجها الخميرة وتساهم في الروائح الفاكهية والمالتية (المولتية). وهذا يشير إلى أن استمتاع المستهلك بالمشروب يعتمد بشكل كبير على التوازن المتناغم بين الحلاوة والحموضة، وليس مجرد تعظيم تركيز المواد المعززة للصحة.

وعلى العكس من ذلك، وجد الباحثون أن دفع المكونات إلى أقصى حدودها لم يؤدِ إلى أفضل النتائج. فقد أنتجت إحدى الصيغ، التي استخدمت تركيزًا عاليًا جدًا من الشاي، مشروبًا بأعلى مستويات من المركبات الفينولية والحموضة. ورغم أن هذا قد يبدو مرغوبًا لمشروب صحي، إلا أنه أدى في الواقع إلى أدنى مستويات القبول الحسي. فالحموضة الشديدة والملف الكيميائي المحدد الذي تهيمن عليه الكيتونات بدلاً من الإسترات الفاكهية جعلت المشروب أقل جاذبية للحنك. وبالمثل، بينما ساهمت القهوة في نكهات عطرية فريدة مثل الروائح المحمصة والجوزية، فإن مجرد إضافة المزيد من القهوة لم يحسن جودة المشروب تلقائيًا. في الواقع، أظهرت بعض الدفعات الغنية بالقهوة انخفاضًا في نشاط البكتيريا المنتجة للحمض، مما غير عملية التخمر وحافظ على المزيد من روائح القهوة الخام ولكن على حساب طابع الكومبوتشا التقليدي.

تخلص الدراسة إلى أن إنشاء كومبوتشا ناجح بنكهة القهوة يتطلب معايرة دقيقة للمكونات بدلاً من مجرد تعظيم كمية الشاي أو القهوة. فقد ظهرت المنتجات الأكثر قابلية للتطبيق من تفاعل متوازن حيث كان محتوى السكر كافيًا لدعم تخمر قوي ولكنه ترك ما يكفي من الحلاوة المتبقية لإرضاء المستهلك. وقد أثبت الباحثون أنه من الممكن تمامًا تقديم القهوة كركيزة للكومبوتشا، مما يخلق مشروبًا ذا ملف كيميائي وحسي متميز. ومع ذلك، فإن الطريق نحو منتج جاهز للسوق يكمن في إيجاد النسبة الدقيقة التي يظل فيها المجتمع الميكروبي صحيًا ونشطًا، وتكون الحموضة فيها مقبولة، وتندمج فيها الروائح المعقدة لكل من الشاي والقهوة في تجربة متماسكة وممتعة. يوفر هذا العمل خارطة طريق واضحة للمنتجين الراغبين في الابتكار في قطاع المشروبات المخمرة، موضحًا أن مفتاح النكهة الجديدة يكمن في التوازن الدقيق بين المكونات.