Абдулай Кулибали, Бру Куаку и Цзе Чен, 2011. Фитиновая кислота в зернах злаков: структура, полезные или вредные способы снижения содержания фитиновой кислоты в зернах злаков и их влияние на пищевые качества. Американский журнал по питанию растений и технологии внесения удобрений.

Введение

Фитиновая кислота (C6H18O24P6), также известная как инозитол гексафосфат (IP6) или фитат в виде соли, является формой хранения фосфора во всех зернах и масличных семенах (Jacela et al.., 2010). На ее долю приходится 50-80% общего содержания фосфора в различных злаках. Количество фитата в зернах, орехах, бобовых и семенах сильно варьируется; уровни, которые исследователи обнаруживают при анализе конкретного продукта питания, вероятно, зависят от условий выращивания, техники сбора урожая, методов обработки, методов тестирования и даже возраста тестируемого продукта. Содержание фитиновой кислоты будет намного выше в продуктах, выращенных с использованием современных высокофосфатных удобрений, чем в продуктах, выращенных на натуральном компосте (Шривастава и др.., 1955). Местом накопления фитиновой кислоты в однодольных семенах (пшеница, просо, ячмень, рис и т.д.) Является алейроновый слой, особенно в алейроновом зерне. Кукуруза отличается от других злаков тем, что более 80% фитиновой кислоты сосредоточено в зародышах. Содержание фитиновой кислоты в злаках варьируется от 0,5 до 2,0%. Фитат наиболее известен как вещество, снижающее усвояемость минералов, однако его также рассматривали как возможное полезное витаминоподобное вещество (Оказаки и Катаяма, 2005). Фитиновая кислота обладает сильной способностью связывать ионы многовалентных металлов, особенно цинка, кальция, железа, а также остатки белка. Связывание может привести к образованию очень нерастворимых солей с низкой биодоступностью минералов (Чжоу и Эрдман, 1995). Связывание фитата с белками начинается в семенах во время созревания, когда фитат накапливается в богатом белком алейроновом слое злаков. Однако фитат-фосфор менее доступен с точки зрения питательных веществ, поскольку фитат количественно не гидролизуется в кишечнике человека (Сандберг и Андерссон, 1998). Разработано множество методов определения фитиновой кислоты. Сандберг (1995) сообщил, что методы осаждения и ионообмена не являются специфическими, поскольку они не отделяют инозитолгексафосфат от более низких инозитолфосфатов и, таким образом, завышают содержание фитатов в обработанных пищевых продуктах. Методом ВЭЖХ определяется содержание инозитов в обработанных пищевых продуктах. Фитиновая кислота в необработанных продуктах в основном представлена в виде инозитолгексафосфата (IP6); поскольку методы осаждения полезны для измерения содержания фитиновой кислоты в необработанных продуктах.

Как правило, зерновые содержат много углеводов, примерно от 70 до 80%, в виде крахмала, белка (до 15%); липидов в небольших пропорциях (менее 5%), минералов и витаминов. Зерновые, представляющие большой интерес из-за их хорошей усвояемости по органолептическим свойствам и низкой стоимости, делают их доступными для наиболее обездоленных слоев населения. Однако их питательные качества остаются недостаточными. Кроме того, содержащихся в них микроэлементов не только недостаточно для удовлетворения потребностей в питании, но и их биодоступность низкая из-за антипитательных факторов (например, фитиновой кислоты). Существует несколько способов предварительной обработки для улучшения качества злаков. Ноут писал, что для обработки злаков с целью улучшения питательных качеств использовались простые традиционные бытовые технологии (Ноут, 1993г.).

Целью этого исследования было узнать, как фитиновая кислота образуется в семенах, ее связь с нашим здоровьем, какими способами мы можем уменьшить ее количество в злаках перед употреблением и влияние этих способов на пищевые качества.

ИСТОЧНИК, СТРУКТУРА И СОЕДИНЕНИЯ

Фитиновая кислота присутствует в фасоли, семенах, орехах, крупах — особенно в отрубях или внешней оболочке; фитаты также содержатся в клубнях, а следовые количества содержатся в некоторых фруктах и овощах, таких как ягоды и зеленая фасоль. Обычно соли фитиновой кислоты содержатся в семенах растений, животных и почве, но кислота происходит из природных минеральных источников, содержащих фосфор, или из удобрений (Марчнер, 1997). При внесении в почву удобрений, содержащих фосфор, корни растений усваивают фосфор при физиологическом рН в основном в виде PO-34, который остается в виде неорганического фосфора (P) и этерифицируется через I гидроксильную группу в углеродную цепь (C-O-P) в виде одиночного фосфатного эфира или присоединяется к другому фосфату богатой энергией пирофосфатной связью. Скорость обмена между P и органическим P в сложном эфире и пирофосфатной связи очень высока, и это приводит к тому, что корни растений в течение нескольких минут превращают P в органический P, но он почти сразу же снова выделяется в ксилему. Количество фитата, присутствующего в семенах растений и зернах, колеблется в пределах 0,5-5% (Loewus, 2002). В основном она присутствует в виде солей одновалентных и двухвалентных катионов, таких как K+, Mg2+ и Ca2+. Она накапливается в семенах в период созревания. В спящих семенах фитат составляет 60-90% от общего количества фосфатов. Фитат — это природное соединение, образующееся при созревании семян и злаков растений и, следовательно, распространенный компонент продуктов питания растительного происхождения. Соли щелочных металлов (Na, K) фитиновой кислоты обычно растворимы, но соли, образованные со щелочноземельными и переходными металлами, практически нерастворимы. Во время развития семян, особенно зерновых, клетки наполняются зернами крахмала и белковыми телами, известными как алеурон, которые содержат фитиновую кислоту, которая накапливается по мере развития семян. Во время проращивания наблюдается заметное повышение активности различных фосфатов, включая фитазу. Активность фитата в злаках наиболее высока в слоях щитка и алеврона, что приводит к высвобождению значительного количества органических фосфатов, кальция, магния и калия для общих метаболических процессов растения. Однако было заявлено, что листовые овощи и фрукты не содержат фитиновой кислоты; Семена и отруби являются самыми высокими источниками фитатов, они содержат в два-пять раз больше фитата, чем даже некоторые сорта соевых бобов, которые, как мы знаем, плохо перевариваются.

Фитиновая кислота, являющаяся основной формой хранения фосфора во многих семенах, называется миоинозитол-гексафосфорная кислота, IP6. Его молекулярная формула — C6H18O24P6, а молекулярная масса — 660,03. Структура фитиновой кислоты показана на рис. 1, а затем на рис. 2 показывает структуру фитиновой кислоты с различными возможностями взаимодействия как с катионами металлов (минералами), так и с остатками белка.

Он содержит минеральный фосфор, плотно связанный в виде молекулы, похожей на снежинку. У людей и животных с одним желудком фосфор не всегда биодоступен. Помимо блокирования доступа фосфора, ответвления молекулы фитиновой кислоты легко связываются с другими минералами, такими как кальций, магний, железо и цинк, что также делает их недоступными. Молекула фитиновой кислоты содержит 12 диссоциируемых атомов водорода. Ластити (1986) и Ластити и Ластити (1988) обнаружили, что в зависимости от рН раствора могут образовываться различные анионы фитиновой кислоты с разной степенью протонирования. Кроме значения pH, соответствующего изоэлектрической точке, молекулы белка также заряжены. Концевые аминогруппы, такие как лизил, гистидил и аргинил, могут быть положительно заряжены при низком значении рН ниже изоэлектрической точки белков; любая из этих групп может непосредственно образовывать комплекс с отрицательно заряженным фитат-анионом. Один фитат-анион может взаимодействовать с двумя заряженными группами белка в нормальном стерическом состоянии. В зависимости от количества положительно заряженных групп и конформационных условий молекула белка может связывать большее количество фитат-анионов одновременно. Также при промежуточных значениях рН лизильные и аргинильные группы заряжены только положительно, поэтому в этом случае существует небольшая вероятность электростатического взаимодействия между этими группами и фитат-анионами. Взаимодействие между фитиновой кислотой и белком снижается при очень высоком уровне рН. Следует также отметить, что тройные комплексы могут образовываться при наличии поливалентных катионов. В этом случае катион образует связь между фитат-анионом и отрицательно заряженной группой белка. Томпсон (1986) показал, что тройные комплексы белка, могут образовыватьсяфитиновая кислота и углеводы; в этом случае нарушается скорость переваривания крахмала. Помимо того, что она является хелатором важных минералов, фитиновая кислота также ингибирует ферменты, необходимые нам для переваривания пищи, а именно пепсин, амилазу и трипсин, которые, соответственно, необходимы для расщепления белка в желудке, крахмала до сахаров и белков в тонком кишечнике.

Фитаты

Полезные или вредные: Фитиновая кислота считается антипитательным веществом, она образует нерастворимые комплексы с такими минералами, как цинк, кальций, магний и железо. В период до отлучения от груди рацион младенца основан на зерновой муке, а также на детских молочных смесях. Таким образом, негативные свойства фитатов, особенно в отношении биодоступности минералов, могут оказывать влияние на здоровье в течение этого первого периода. Для приготовления каш для детей используются все виды зерновых и другие продукты, такие как корнеплоды (маниока) и семена (арахис, соя). У младенца после 4-месячного возраста возникает риск развития дефицита железа в результате уменьшения его органических отложений и увеличения его потребностей, определяемых более высокой скоростью роста. На этот дефицит также может влиять присутствие фитатов в производных этих злаков. Зерновые каши являются обычным прикормом в период отлучения от груди и часто обеспечивают большую часть диетического потребления железа, поскольку содержание железа в грудном молоке низкое. Фитиновой кислотой богаты как злаки, так и семена бобовых. Усвоение железа нативным железом и обогащенным железом может быть очень низким из-за высокого содержания фитатов в злаковых кашах; об этом сообщили Кук с соавторами. (1997) и Харрелл с соавторами. (1992). Также Наверт и др.. (1985) сообщили, что при отсутствии фитата мы усваиваем примерно на 20% больше цинка и на 60% магния из нашей пищи. В том же духе (Харрелл, 2003) сообщается, что уровень усвоения железа в пшеничной каше увеличился до 12% при удалении фитиновой кислоты. В другой серии экспериментов изучались цинк и магний, борющиеся с депрессией. Исследователи давали хлеб двум группам людей. Одной группе — хлеб с фитатами, а другой — контрольный хлеб без фитатов. Затем исследователи изучили усвояемость минералов участниками с помощью образцов кала. Без фитиновой кислоты участники усваивали около 30% магния и цинка. С фитиновой кислотой участники усваивали только 13% магния и 23% цинка (Egli et al., 2002; Bohn et al., 2004). Эффекты фитиновой кислоты, блокирующие цинк и железо, могут быть столь же серьезными, как эффекты, блокирующие кальций (Халлберг и др.., 1989) показали, что пшеничная булочка, содержащая 2 мг фитиновой кислоты. ингибирует всасывание цинка на 18%; 25 мг фитиновой кислоты в рулете ингибировали всасывание цинка на 64%, а 250 мг ингибировали всасывание цинка на 82%. Растущие дети сталкиваются с серьезными проблемами при питании, богатом фитатами, их организм будет страдать от недостатка кальция и фосфора, что приведет к плохому росту костей, низкому росту, рахиту, узким челюстям и кариесу, а из-за недостатка цинка и железа — к анемии и умственной отсталости. Харрелл и др.. (1998) показали, что фитиновая кислота ингибирует всасывание железа у младенцев аналогично всасыванию железа у взрослых.

Несмотря на множество побочных эффектов высокого потребления фитата человеком, было обнаружено также много полезных эффектов. Фитат оказывает благотворное воздействие на желудочно-кишечный тракт и другие ткани-мишени благодаря своей хелатообразующей способности. Вайз и Гилберт (1981) показали, что фитат в виде соли кальция может защищать от пищевого Pb2 + у экспериментальных животных и людей-добровольцев, следовательно, фитат обладает способностью противодействовать острой пероральной Pb2 + токсичности. Фитиновая кислота имеет структуру, аналогичную структуре миоинозитола, который, как было продемонстрировано, снижает уровень липидов в печени. Ономи с соавторами. (2004) обнаружили, что фитиновая кислота на уровне 0,035% может защитить от жировой дистрофии печени, возникающей в результате повышенного липогенеза в печени, и что антипитательный эффект фитиновой кислоты на усвоение минералов проявляется только при 10-кратном повышении уровня. Фитаты-хелаторы связываются с лишним количеством железа или токсичных минералов и выводят их из организма. Как и все антипитательные вещества, фитаты в определенных случаях могут играть терапевтическую роль. Болезни сердца являются ведущей причиной смертности в западных странах, но в Японии и развивающихся странах их уровень невелик. Было показано, что повышенный уровень холестерина в плазме или повышенная концентрация холестерина ЛПНП являются одним из факторов риска. Было высказано предположение, что пищевые волокна или, более конкретно, фитат, который является компонентом клетчатки, может влиять на этиологию сердечных заболеваний (Potter, 1995). Джаривалла и др.. (1990) показали, что пищевые добавки с фитатом приводят к снижению уровня холестерина и триглицеридов в сыворотке крови. Этот эффект сопровождался снижением уровня Zn в сыворотке крови и соотношения Zn-Cu. Это связано с тем, что ишемическая болезнь сердца, по-видимому, вызвана дисбалансом метаболизма Zn-Cu. Заболеваемость раком, особенно раком кишечника, связана с потреблением жиров с пищей, которое обратно пропорционально потреблению клетчатки. Частота рака толстой кишки может быть вызвана многими продуктами, богатыми клетчаткой, которые могут содержать большое количество фитатов. Лима-Фильо и др.. (2004) в ходе своих исследований показали, что ферментативный метод, основанный на способности уреазы ингибироваться очень низкими концентрациями ионов меди, использовался в качестве метода изучения защитного действия фитиновой кислоты против ионов меди. Они обнаружили, что медь (0,79 и 1,57 мкм) способствовала ингибированию активности фермента на 43,82 ± 2,72 и 71,84 ± 6,29% соответственно; ингибирование фермента при тех же концентрациях меди в присутствии фитиновой кислоты (10 мМ) было немного ниже. Это означает, что фитиновая кислота обладает способностью хелатировать медь, которая может быть полезна для предотвращения взаимодействия меди с биомолекулами и, соответственно, для снижения образования АФК. И наоборот, высокое потребление фитатов может быть фактором снижения рака молочной железы и предстательной железы у мужчин (Вученик и Шамсуддин, 2003). Cebrian et al. (2007) продемонстрировали, что фитиновая кислота является одним из немногих хелатообразующих препаратов, используемых для удаления урана.

Использование фитиновой кислоты для выведения избытка минералов может лишить другие клетки организма, которые в ней нуждаются. Например, удаление железа фитатами влияет на эритроциты. Фитиновая кислота обладает хелатирующим действием, которое может служить для предотвращения, подавления или даже излечения некоторых видов рака, лишая эти клетки минералов (железа), необходимых им для размножения.

Пороговое значение фитиновой кислоты: Оказывается, что после снижения уровня фитатов, так что доступного фосфора в зерне становится больше, чем фитатов, пища становится скорее полезной, чем вредной. Для улучшения здоровья следует максимально снизить содержание фитатов, в идеале до 25 мг или менее на 100 г или примерно до 0,035% от употребляемой пищи, содержащей фитаты (Ономи и др.., 2004). При таком уровне потери питательных микроэлементов сводятся к минимуму. В таблицах 1 и 2 показано содержание фитатов в обычных пищевых продуктах в процентах от сухого веса (Редди и Сате, 2001).

Превышение 800 мг фитиновой кислоты в день, вероятно, не очень хорошая идея, следует отметить, что рекомендуемая суточная доза фитиновой кислоты варьируется в зависимости от страны. Среднее потребление фитатов в Соединенных Штатах и Соединенном Королевстве колеблется между 631 и 746 мг в день-1; средний показатель в Финляндии составляет 370 мг, в Италии — 219 мг, а в Швеции всего 180 мг в день.

В зависимости от возраста, физиологического состояния и потребностей каждого человека количество фитиновой кислоты, которое нужно потреблять, различается. Например, детям до шести лет, беременным женщинам или людям с определенными заболеваниями следует придерживаться диеты с низким содержанием фитиновой кислоты.

СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ИЛИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ФИТИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ЗЕРНАХ ЗЛАКОВ

Выше мы сообщали, что фитиновая кислота в зернах представляет серьезную проблему в нашем рационе. Фитиновая кислота блокирует усвоение не только фосфора, но и других минералов, таких как кальций, магний, железо и цинк. Также она негативно влияет на усвоение липидов и белка, потому что фитиновая кислота подавляет ферменты, необходимые нам для переваривания пищи, такие как пепсин (который помогает расщеплять белок), амилазы (превращают крахмал в сахар для переваривания) и трипсин (также используется для переваривания белков). Но вопрос в том, как нам эффективно снизить содержание фитиновой кислоты?

Проращивание: Первым этапом процесса проращивания является замачивание, которое в тропиках обычно проводится при комнатной температуре. Замачивание помогает поддерживать влажность зерна на уровне, благоприятном для дыхательной и метаболической деятельности и мобилизации первичных и вторичных метаболитов, тем самым способствуя прорастанию. Оно также обеспечивает дополнительную очистку. Зерна злаков иногда обрабатывают до и/ или после замачивания такими химическими веществами, как 0,2%-ный формальдегид (Элмаки и др.., 1999), 1%-ный доступный хлор гипохлоритом натрия (Огбонна и др.., 2004), 70%-ный этанол (Мбофунг и Фомбанг, 2003) для предотвращения роста плесени. Этот продукт снижает всхожесть семян, за исключением формальдегида, но создает проблему для здоровья пользователя. Мы должны проводить эту обработку перед замачиванием, и особенно крупы следует промывать несколько раз до полного исчезновения запаха химического вещества, чтобы избежать проблем со здоровьем у потребителя. Можно также использовать экстракт лимона до 0,1%, как описано Маллеши и Десикачар (1986).

Факторы окружающей среды (вода, кислород, свет и температура) играют важную роль в прорастании. Вода увлажняет оболочку эмбриона, хорошая аэрация среды является необходимым условием для прорастания. Температура изменяет процентное содержание и скорость прорастания. Многие семена прорастают только после воздействия света. Семена, увлажненные при подходящей температуре, набухают. Оболочка семян лопается, и зародыш активно развивается. Прорастание проса не отличалось от прорастания других злаков. Процесс получения пророщенных семян проса описан Куаку et al. (2008) на рисунке 3.

Значительное количество фитиновой кислоты исключается из большинства продуктов из пророщенного зерна. Многие исследования показали, что соложение проса привело к снижению содержания 23,9% фитиновой кислоты через 72 ч и 45,3% через 96 ч (Макоха и др.., 2002). С увеличением сроков прорастания при 30 ° C удаление фитиновой кислоты увеличилось с 4 до 60% (Лян и др.., 2008). Пояна и др.. (2009) также обнаружили, что наибольшее снижение содержания фитатного фосфора наблюдалось в пророщенных семенах ржи, в то время как наименьшее снижение было обнаружено в семенах кукурузы. Кониецны с соавторами. (1994) и Грейнер с соавторами. (2000) наблюдали максимальную активность фитазы в эспельте и ячмене на 5-й и 4-й дни прорастания, соответственно. То же самое касается Агостини и др.. (2010) которые обнаружили, что пик активности фитазы приходится на четвертый день проращивания, и, напротив, наименьшее количество фитиновой кислоты было достигнуто примерно в тот же день проращивания, что указывает на гидролиз фитиновой кислоты этим ферментом. Другие исследования показали, что активность эндогенной фитазы была основным фактором, приводящим к снижению фитиновой кислоты при замачивании (Лестьенн и др.., 2005a, c, d). Проращивание овса в течение пяти дней при температуре 52 ° F, а затем замачивание в течение 17 часов при 120 ° F удаляет 98% фитатов, добавление ржаного солода еще больше увеличивает снижение содержания фитатов в овсе (Ларссон и Сандберг, 1992). Четыре перловых проса проращивали в течение шести дней и протестировали, чтобы выяснить, как это влияет на уровень минеральных веществ и фитиновой кислоты. Они обнаружили, что при прорастании значительно снижается фитиновая кислота и что количество различных минералов снижается или повышается в зависимости от типа проросшего проса. В целом, был сделан вывод о наличии хорошей корреляции между уменьшением количества противоударных факторов и большей доступностью минералов при проращивании (Абдельрахаман и др.., 2007). В другом исследовании использовались рожь и ячмень, в основном они брали рожь и ячмень и замачивали их, затем проращивали и изучали влияние на фитазу и фитиновую кислоту. Само по себе замачивание оказало некоторое влияние на уровень фитиновой кислоты в зерне ржи, но проращивание увеличивало уровень фитазы и резко снижало фитиновую кислоту на 84% для ржи и на 58% для ячменя (Centeno )…………………). ( Проращивание злаков помогает сделать содержащиеся в них минералы более доступными для нашего организма. Регулярное употребление только пророщенных злаков приведет к избыточному поступлению фитиновой кислоты.

Ферментация: Ферментацию можно определить как метаболический процесс, при котором углеводы окисляются с выделением энергии в отсутствие внешнего акцептора электронов. Современные акцепторы электронов представляют собой органические соединения, образующиеся непосредственно при разложении углеводов.

Согласно Cheftel and Cheftel (1976), ее можно определить как желательный процесс биохимических изменений, вызываемых микроорганизмами и их ферментами в продуктах первичной переработки. Кроме того, ферментация обеспечивает естественный способ уменьшения объема транспортируемого материала, уничтожения нежелательных компонентов, повышения питательной ценности и внешнего вида продукта, снижения затрат энергии на приготовление и получения более безопасного продукта (ФАО, 1995).

Естественная ферментация является широко распространенной практикой среди мировых технологий переработки злаков, овощей и орехов. Все они получены из ферментационного пируватного центра метаболизма. Согласно Симанго (1997), превращение моносахаридов (глюкозы, фруктозы) и дисахаридов (лактозы, мальтозы) в пировиноградную кислоту в основном происходит по пути гликолиза, который до сих пор называют Эмбден-Мейерхоф-Парнас по названию их дескрипторов.

В процессе ферментации участвует большое количество микроорганизмов. Некоторые из них вырабатывают амилазы, которые могут воздействовать на крахмал муки, используемой для приготовления вареных блюд, и, таким образом, снижают их способность связывать воду.

Однако путь, по которому затем поступает пировиноградная кислота, зависит от типа микроорганизма, участвующего в процессе ферментации и метаболизма: молочнокислые бактерии превращают пировиноградную кислоту в молочную кислоту посредством реакции гидрирования; с другой стороны, дрожжи превращают ее в этанол посредством реакции декарбоксилирования. При приготовлении макаронных изделий из злаков существует два типа молочнокислого брожения. Гомолактическая ферментация, при которой глюкоза превращается преимущественно в молочную кислоту, и гетеролак-тическая ферментация, при которой, помимо молочной кислоты, образуются другие соединения, а именно: СО2, уксусная кислота, этанол и глицерин. Продукты, образующиеся в процессе ферментации, являются результатом активности ферментов, выделяемых углеводными субстратами, гомо- и гетероферментирующими бактериями, участвующими в ферментации, и микрофлорой, присутствующей в зернах злаков во время их производства.

Естественная ферментация также обеспечивает оптимальные условия pH для ферментативного разложения фитиновой кислоты, которая присутствует в злаках в виде комплексов с поливалентными катионами, такими как железо, цинк, кальций, магний и белки. Такое снижение содержания фитата может увеличить количество растворимого железа, цинка и кальция в несколько раз (Хаард и др.., 1989). Мохамед и др. (2007) показали своими результатами, что ферментация пшенных зерен в течение 12 и 24 часов может снизить антипитательные факторы (фитиновую кислоту и дубильные вещества). Увеличение количества экстрагируемых HCI минералов может быть связано с уменьшением содержания фитата и присутствием усилителей, таких как органические кислоты и аскорбиновая кислота (Индумадхави и Агте, 1992).

Зная о микроорганизмах, участвующих в ферментации, некоторые авторы использовали прямое воздействие на сырье (зерновую муку), чтобы узнать его влияние на фитиновую кислоту.

Reale et al. (2004) рассмотрели влияние штаммов Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Lactobacillus curvatus и Saccharomyces cerevisiae на способность гидролизовать IP6 итальянской технологии закваски и пришли к выводу, что технология закваски с использованием молочнокислых бактерий в настоящее время предлагается для снижения содержание фитиновой кислоты. В дальнейшем исследовании Reale et al.. (2007) обнаружили, что разложение фитата во время ферментации теста из злаков положительно коррелировало с активностью эндогенной растительной фитазы, а также что нагревание эндогенных фитастов злаков после молочнокислой ферментации приводило к неактивности фитазы. Было показано, что оптимальное разложение фитатов составляет около рН 5,5. Тем не менее, они пришли к выводу, что молочнокислые бактерии напрямую не участвуют в разложении фитатов, но помогают создать состояние, при котором разложение фитатов может быть активировано снижением значения рН.

В пробирном исследовании Leenhardt et al. (2005) обнаружили, что при подкислении богатого фитиновой кислотой цельнозернового теста с помощью ферментации на закваске или при добавлении молочной кислоты в тесто наблюдается значительное расщепление фитатов (около 70% по сравнению с 40% контролем). Они пришли к выводу, что небольшого снижения рН (что означает повышение кислотности) достаточно для снижения содержания фитатов в цельнозерновой муке и биодоступность магния улучшилась.

В исследовании, проведенном Лопесом с соавторами. (2000), в котором из закваски были выделены пять штаммов молочнокислых бактерий, они были исследованы на предмет их способности разлагать фитиновую кислоту. Бактерии помещали как в среду из белой муки, так и в цельнозерновую. В среде из белой муки, в которой фитиновые источники были единственным источником фосфора, фитат исчезал всего через два часа инкубации и наблюдалось увеличение содержания неорганического фосфата. Согласно исследованию, это указывает на распад фитатов. В цельнозерновую среду, куда помещали молочнокислый штамм бактерий Leuconostoc mesenteroides 38, помещали на 9 ч для ферментации. За счет выработки молочной кислоты было отмечено увеличение растворимости кальция и магния по сравнению с контрольной средой.

Санз-Пенелла и др.. (2009) заметили, что хлеб с ферментированными штаммами бактерий Bifidobacterium имел более низкие уровни IP6 и меньшее количество IP3. Они предложили bifidobacterium в качестве безопасного средства для снижения содержания фитиновой кислоты в продуктах с высоким содержанием клетчатки, предназначенных для потребления человеком, из-за выработки бактериями фермента, разрушающего фитаты.

Кази и др.. (2003) показали в своих исследованиях, что ферментация цельнозерновой муки в течение 45 минут может значительно снизить количество фитиновой кислоты. В своих исследованиях сорта пшеницы Газнави и Фахр-и-Сархад были проанализированы на содержание фитиновой кислоты в цельнозерновой муке и хлебе. Было обнаружено, что содержание фитиновой кислоты в газнави для контрольного хлеба (бездрожжевого) составляет 752,3 мг на 100 г-1, а для хлеба, выдерживаемого 15, 30 и 45 мин, — 662,1, 512,1 и 288,3 мг на 100 г-1; для Фахр-э-Сархада содержание фитиновой кислоты составляет 751,7 мг на 100 г-1 для контрольного (пресного) хлеба — 661,1, 510,8 и 280,4 мг на 100 г-1 для ферментированного хлеба (квасного) в течение 15, 30 и 45 мин соответственно. Приготовление хлеба из такого теста из обработанной муки будет иметь высокий питательный эффект.

Ферментация — одна из наиболее экономичных и эффективных мер по снижению содержания антипитательных факторов. Исследования показали, что как спонтанное брожение, так и брожение с использованием заквасочных культур значительно снижают содержание фитиновой кислоты в пшене (Шарма и Капур, 1996; Элиас и др.., 2002; Мурали и Капур, 2003). Одно исследование показало, что ферментация закваской была более эффективной, чем спонтанное брожение (Murali and Kapoor, 2003). Аналогичным образом, в результате молочнокислой ферментации может повышаться усвояемость белка (Энтони и Чандра, 1998; Тейлор и Тейлор, 2002; Али и др.., 2003; Оньянго и др.., 2004), а в некоторых злаках может снижаться содержание танина, что приводит к повышенному усвоению железа (Хетарпол и др.). Чаухан, 1989, 1990; Мотарджеми и Ноут, 1996; Энтони и Чандра, 1998; Санни и др.., 1999; Элиас и др.., 2002; Оньянго и др.., 2005).

Замачивание: Замачивание широко применяется как в домашних, так и в промышленных масштабах. Это наиболее важная операция в процессе проращивания или ферментации злаков. Во время замачивания злаков для приготовления пищевых продуктов происходит естественное ферментативное подкисление, и это считается важным для качества пищевых продуктов. Ранее сообщалось, что замачивание других злаков, таких как перловое просо, эндогенными или экзогенными ферментами фитазой в оптимальных условиях увеличивало in vitro растворимость железа и цинка на 2-23% (Лестьен и др.., 2005a, b). Замачивание муки из сорго (80% экстракции) при комнатной температуре в течение 24 часов снижает уровень фитиновой кислоты на 16-21% (Махгуб и Элхаг, 1998). Замачивание толченой кукурузы в течение 1 часа при комнатной температуре уже привело к снижению содержания фитиновой кислоты на 51% (Хотц и др.., 2001).

Было показано, что при ограниченном времени сочетание замачивания и варки намного эффективнее, чем только кратковременное замачивание (Vidal-Valverde et al.., 1994; Кхохар и Чаухан, 1986). Однако, поскольку было показано, что приготовление пищи также менее эффективно снижает уровень фитиновой кислоты (Марфо и др., 1990), замачивание по-прежнему важно. В любом случае, для зерновых рекомендуется легкая кулинарная обработка, поскольку это дополнительно улучшает усвояемость и дезактивирует природные токсины растений, которые могут оставаться после замачивания. Хотя основное внимание уделялось зернам и фасоли, исследования показали, что замачивание весьма эффективно для снижения содержания фитиновой кислоты всего за 12 часов, а также последующего увеличения доступности минералов (Мбити-Мвикья и др.., 2000; Духан и др.., 1989; Перлас и Гибсон, 2002; Ологобо и др.). Бабатунде, 1984). Замачиваемые семена могут легко впитывать химические вещества из воды или емкости, в которой они замачиваются, и в некоторых случаях такие химические вещества могут вызывать даже большую озабоченность, чем фитиновая кислота и ингибиторы протеаз, которых вы изо всех сил стараетесь избегать. Поэтому важно использовать стеклянную емкость и фильтрованную воду. Поскольку ферменты фитазы, как правило, оптимально функционируют при слегка кислом рН при более высоких температурах (Sung et al., 2005; Greiner et al., 2000), также может быть полезно использовать теплую воду и повышать ее кислотность с помощью чего-нибудь вроде лимонного сока.

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ НА ПИЩЕВЫЕ КАЧЕСТВА

Зерновые злаки считаются одним из важнейших источников пищевых белков, углеводов, витаминов, минералов и клетчатки для людей во всем мире. Злаки обеспечивают основную часть (45%) пищевых калорий человечества (ФАО, 2003). Однако питательные качества злаков и вкусовые свойства продуктов из них иногда уступают молоку и молокопродуктам. Причинами этого являются более низкое содержание белка, дефицит некоторых незаменимых аминокислот (лизина), низкая доступность крахмала и наличие антипитательных веществ (фитиновой кислоты, дубильных веществ и полифенолов) и грубый характер зерен. Было использовано несколько методов с целью улучшения питательных качеств злаков. К ним относятся генетическое улучшение и добавление аминокислотных добавок с белковыми концентратами или другими источниками, богатыми белком, такими как зернобобовые или обезжиренные шроты из масличных семян злаков. Кроме того, для улучшения питательных свойств злаков было применено несколько предварительных обработок, которые включают обжаривание, ферментацию, замачивание и проращивание. Применение этих технологических процессов вызывает биохимические и физико-химические изменения компонентов злаков. Они улучшают питательные качества злаковых продуктов, если их не слишком много. Чтобы проиллюстрировать влияние обработки на питательные качества злаков, мы сосредоточимся на крупе пшено.

Эффект обжарки: Обжарка может улучшить усвояемость белка, но практически не оказывает эффекта при последующем приготовлении (Ноут, 1993). Обжарка является важной операцией при переработке зерна для приготовления сатту из-за ее значительного влияния на запах конечного продукта сатту, который является наиболее желаемым качеством сатту (Мридула и др.., 2008). В том же исследовании твердость зерна перлового проса увеличивалась с увеличением температуры и времени обжарки. Причиной увеличения твердости при повышенной температуре и времени можно объяснить уменьшением содержания влаги в зерне в процессе обжарки.

Согласно Sade (2009), содержание белков в пшене снижается при обжаривании. Это происходит из-за разрушения аминокислоты при нагревании. То же самое отметил Маурон (1982). Согласно рис. 4, обжарка влияет на цвет жемчужных зерен проса. Когда обжаренное перловое пшено перемалывали в муку, изменение цвета происходило из-за цвета эндосперма.

В виде семян цвет в основном отражает цвет семенной оболочки в измельченном виде; это смешанный эффект цвета всех компонентов зерна. Нагревание может убивать или инактивировать потенциально вредные организмы, включая бактерии и вирусы. Обжарка снижает количество афлатоксинов, вырабатываемых такими грибами, как Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus. Это было показано Конвеем и Андерсоном (1978). Гриффит и Кастелл-Перес (1998) сообщили, что температура семян проса превышала 80 ° C в течение 10 мин, что соответствовало развитию аромата, приятный обжаренный вкус проявлялся, когда температура семян приближалась к 140 ° C.

Более высокая температура семян приводит к появлению нежелательных привкусов и потемнению цвета из-за химических реакций, усиливаемых нагреванием. Цель обжарки — улучшить вкусовые качества и добиться инактивации разрушающих ферментов, что улучшает хранение и питательные качества продукта. Ракис и др.. (1986) сообщили о снижении активности ингибитора трипсина при достижении температуры семян 90-100 ° C. Чен и Уитакер (1986) сообщили также, что активность липоксигеназы терялась при температурах 75-80 ° C. Shinde et al. (1991) сообщили, что при обжаривании общее количество фенолов и дубильных веществ снижается. Малик и др.. (2002) наблюдали снижение содержания минеральных веществ при обжаривании; он сказал, что это может быть связано с потерей питательных веществ при нагревании при высокой температуре. Следует отметить, что эффект сушки при обжаривании снижает содержание влаги в муке. Пониженная влажность обеспечивает большую концентрацию сухих веществ по весу, что приводит к увеличению вязкости. Согласно Griffith and Castell-Perez (1998), обжарка увеличивала вязкость перлового проса на 27% по сравнению с контрольной мукой.

Эффект ферментации: Естественная ферментация злаков приводит к снижению уровня углеводов, а также некоторых неперевариваемых поли- и олигосахаридов. Возможно синтезирование определенных аминокислот и повышение доступности витаминов группы В. Ферментация также обеспечивает оптимальные условия pH для ферментативного разложения фитиновой кислоты, которая присутствует в злаках в виде комплексов с поливалентными катионами, такими как железо, цинк, кальций, магний и белки. Снижение содержания фитатов увеличивает количество растворимого железа, цинка и кальция в несколько раз (Хаард и др.., 1989). Количество экстрагируемых HCI минералов увеличивается за счет снижения содержания фитата в присутствии усилителей, таких как органические кислоты и аскорбиновая кислота (Индумадхави и Агте, 1992). Влияние ферментации на уровень белка и аминокислот является предметом споров. Ферментация значительно улучшает качество белка, а также уровень лизина в пшене и других злаках (Хамад и Филдс, 1979). Аналогичным образом, Нансон и Филдс (1984) показали, что во время ферментации кукурузной муки повышаются концентрации доступных лизина, метионина и триптофана. Мы должны помнить, что влияние ферментации на питательную ценность продуктов изменчиво, но имеются существенные свидетельства улучшения. Во время ферментации пшена образуется несколько летучих соединений, которые способствуют улучшению срока хранения, текстуры, вкуса и аромата конечного продукта. Присутствие диацетилуксусной и масляной кислот делает ферментированное пшено и другие продукты на основе злаков более аппетитными. Особый интерес представляют кислотообразующие микроорганизмы, особенно молочная кислота. Повышение рН ниже 4 само по себе может снизить способность крахмалов связывать воду во время гидротермальной обработки (Сванберг, 1995).

Злаки являются особенно важными субстратами для ферментированных пищевых продуктов во всех частях мира и являются основными продуктами питания в Индии, Азии и Африке. Ферментация вызывает изменения показателей качества продуктов, включая текстуру, вкус, внешний вид, питательность и безопасность. Действительно, Мугула с соавторами. (2003) наблюдали снижение концентрации крахмала и растворимых сахаров при производстве тогвы, танзанийского ферментированного продукта питания. Автор объясняет это явление гидролизом крахмала и переработкой ферментируемых сахаров с образованием органических кислот, наиболее важными из которых являются: молочная кислота, уксусная кислота, пировиноградная кислота, муравьиная кислота и лимонная кислота. Кроме того, Одунфа и Адейеле (1985) показали, что ферментация снижает концентрацию раффинозы и стахиозы, сахаров, вызывающих метеоризм. Значительное повышение уровня витамина В также наблюдалось во время ферментации сорго под действием дрожжей (Казанас и Филдс, 1981). Эти наблюдения согласуются с выводами Мердока и Филдса (1984), которые отметили, что трехдневное брожение может повысить уровни витамина В12, рибофлавина и фолиевой кислоты в ферментированной каше. Кроме того , Шриприя и др.. (1997) сообщили об улучшении биодоступности меди, цинка, магния, кальция, фосфора и железа в процессе ферментации проса. Согласно Хелланду и др.. (2004) этанол, вырабатываемый дрожжами, органические кислоты, вырабатываемые бактериями, и анаэробные условия, вызванные ферментацией, подавляют развитие патогенных микроорганизмов. Обратите внимание, что антимикробный эффект, связанный с молочнокислым брожением, обусловлен действием множества метаболитов, синтезируемых в процессе брожения. Среди этих метаболитов — органические кислоты, диацетил, CO2, антибиотики и бактериоцины.

Сриприя и др.. (1997) наблюдали увеличение концентрации общих фенолов во время ферментации проса и объясняли это гидролитической активностью микроорганизмов, которые разлагают дубильные вещества, фенольные соединения с низкой молекулярной массой. Однако дальнейшие исследования ферментации проса (Эль-Хаг и др.., 2002) выявили снижение содержания полифенолов. Это снижение обусловлено активностью полифенолоксидазы в результате микробиологической ферментации.

Натуральные ферментированные продукты, приготовленные из наиболее распространенных видов злаков, хорошо известны во многих частях мира. Микробиология многих из этих продуктов довольно сложна и неизвестна. В большинстве этих продуктов ферментация происходит естественным путем с участием смешанных культур дрожжей, бактерий и грибов. Некоторые микроорганизмы могут участвовать параллельно, в то время как другие действуют последовательно с изменением доминирующей флоры в ходе ферментации. Распространенными бродящими бактериями являются виды лейконостока, лактобацилл, стрептококка, педиококка, микрококка и бациллы. Грибы в целом, такие какspergillus, Paecilomyces, Cladosporium, Fusarium, Penicillium и Trichothecium, наиболее часто встречаются в определенных продуктах. Распространенными бродящими дрожжами являются разновидности Saccharomyces, которые приводят к спиртовому брожению.

Известно, что ферментация пищевых злаков является эффективным методом улучшения усвояемости крахмала и белка, а также биодоступности минералов (Боралкар и Редди, 1985; Махаджан и Чаухан, 1987). Ферментация также снижает уровень антипитательных веществ, таких как фитиновая кислота и полифенолы (Данханхер и Чаухан, 1987a). Дханкер и Чаухан (1987b) сообщили о быстром снижении рН во время ферментации с соответствующим увеличением титруемой кислотности. Согласно Хетарполу и Чаухану (1989) естественная ферментация привела к незначительному изменению содержания белка в просяной муке, а разовая ферментация в смеси с последовательной ферментацией чистыми культурами либо снизила, либо не изменила содержание белка в просяной муке. После нескольких исследований следует отметить, что ферментация проса либо уменьшила, либо не изменила содержание белка. Повышенный катаболизм белка под действием ферментирующих микроорганизмов может быть причиной потери белка из-за выделения аммиака. Хетарпаул и Чаухан (1989) показали, что естественная ферментация повышает содержание жира в пшене, ферментация чистыми культурами снижает содержание жира или не изменяет его, ферментация смешанными культурами не изменяет содержание жира. Известно, что некоторые штаммы дрожжей продуцируют жир (Пандей и Бхаскарам, 1987), и их вероятное участие в неконтролируемой ферментации может объяснять повышенное количество жира в перловом пшене естественного брожения.

Было обнаружено, что ферментация со временем вызывает постепенное снижение рН. Элиас и др.. (2002) показали, что изменение рН с нуля до 36 часов приводило к снижению рН с 5,9 до 3,6 для перлового проса; эти результаты показали, что ферментация теста из перлового проса вызывала снижение рН, и это было более выражено после 8 часов ферментации. Гизе (1994) получил те же результаты; он сообщил, что повышенная кислотность и низкий pH улучшают сохраняемость продуктов из проса, подавляя рост микробов, а также улучшая вкус обработанного проса. Агте с соавторами. (1997) сообщили, что ферментация не повлияла на содержание дубильных веществ в перловом пшене. Иньянг и Закари (2008) наблюдали во время ферментации перлового проса увеличение содержания жира. Другие авторы сообщили, что ферментация не повлияла на общее содержание жира в пшене и других злаках (Энтони и др.., 1996; Чаван и др.., 1989).

Эффект прорастания: Прорастание изменяет внешний вид семян, а также их питательную ценность. Количество витаминов, синтезируемых во время проращивания, увеличилось в 6-10 раз по сравнению с их содержанием в непроросших семенах. В пророщенных семенах белки, жиры и крахмалы лучше усваиваются под действием эндогенных ферментов. В том же направлении Мартинес и соавторы. (1980) сказали, что прорастание семян улучшает пищевую ценность злаков при одновременном повышении содержания в них лизина и триптофана, а также витаминов, таких как витамины C, B, A и E. Замачивание помогает устранить факторы метеоризма (стахиозу, раффинозу) и снизить содержание фитатов (ФАО, 1995). Прорастание начинается благодаря амилазам и протеазам, синтезируемым при гидролизе крахмала и белка, обеспечивая сахара и аминокислоты, непосредственно усваиваемые организмом. Во время прорастания ферменты превращают простые сахара (глюкозу, мальтозу) в амилолитические соединения крахмала и сложные мальтодекстрины. Среди этих ферментов выделяют фосфорилазы и амилазы. Фитазы отвечают в растениях за выделение неорганического фосфора во время прорастания семян (запас фосфора в семенах находится в форме фитата). (Хатзак и др.., 2001) и производство свободного миоинозитола (нефосфата) является важным фактором роста. Кулибали и Чен (2011) наблюдали активность фитазы во время проращивания лисохвостового проса, они отметили, что уровень активности фитазы достиг максимума на 7-й день проращивания, это максимальное значение активности фитазы составляет 70,023 мкг Pi / ч / мг белков. С другой стороны, при гидролизе фитата также высвобождаются катионы, которые могут быть связаны с образованием фитатных хелатов из-за их отрицательного заряда. Также наблюдалось снижение содержания фитиновой кислоты с увеличением продолжительности прорастания (Мамуду и др.., 2005). Мы также можем отметить, что прорастание вызывает глубокие изменения в семенах и производных, придавая им особый вкус. Из-за гидролиза крахмала каша, полученная из проростков злаков, имеет низкую вязкость. Таким образом, каши из проростков злаков для детей обладают определенным питательным преимуществом: высокой энергетической плотностью, высоким содержанием макроэлементов и микроуровнем (Кайоде и др.., 2005). Такие исследования, как Kouakou et al. (2008) показали, что семена злаков во время их прорастания и ферментации проявляют сильную ферментативную активность (амилолитическую) Рис. 5 максимальное значение амилолитической активности составляло 0,04 и 0,01 мкг/мин/мг белка соответственно для проращивания и ферментации.

Α-амилаза злаков растворима в воде (Мураликришна и Нирмала, 2005). Как правило, α-амилаза полностью инактивируется при рН ниже 4 и температуре выше 70 ° C. Их оптимальный рН составляет от 4,5 до 5,5. Изоферменты, присутствующие в одном зерне, могут иметь одинаковый оптимальный уровень рН, а могут и не совпадать при оптимальной температуре. Таким образом, пальчиковое пшено образует α1 соответственно при оптимальной температуре и рН 5,0 и 45 ° C и полностью ингибируется при 75 ° C. Α2 и α3 имеют оптимальные значения pH и температуру, соответственно 5,5 и 5,0, 50 и 40 ° C, и полностью инактивируются при 55 и 70 ° C. Наиболее активным является α3.

Содержание углеводов в злаках снижается во время прорастания из-за использования некоторых сахаров в процессе метаболической активности роста. Это было замечено Садом (2009) и Ннам (2000). Аналогичное наблюдение было сделано Сриприей и соавторами. (1997) которые сообщили, что содержание крахмала и общего количества сахаров увеличилось во время проращивания пшена Мамуду и соавт.. (2005) также сообщили, что содержание сахарозы, мальтозы, глюкозы и фруктозы в зернах увеличилось в процессе проращивания Демуякор и Охта (1992) изучили солод, характерный для пшена. сорта сорго обыкновенное и сообщили, что содержание декстрина, глюкозы и мальтозы повышалось во время прорастания.

При проращивании значительно увеличивалось содержание белка, сухого вещества и золы, в то время как содержание жира и энергетическая ценность образцов муки показали снижение (Очеме и Чинма, 2008). Абдельрахаман с соавторами. (2007) сообщили, что проращивание различных сортов жемчужного проса значительно увеличивало количество извлекаемых из HCl частей как основных, так и микроэлементов, а также значительно снижало содержание фитиновой кислоты и полифенолов в сортах. Многие работники также наблюдали увеличение содержания белков при проращивании различных злаков (Акпапунам и др.., 1996). Это увеличение может быть связано с синтезом ферментативных белков при проращивании семян (ВОЗ, 1998). Нзерибе и Нвасике (1995) сообщили о повышенной активности протеаз во время прорастания acha. Мареро и др.. (1988) также сообщили, что увеличение содержания белка может быть связано с тем, что некоторые аминокислоты вырабатываются сверх потребности в процессе синтеза белков, и они имеют тенденцию накапливаться в пуле свободных аминокислот.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Некоторые авторы считают фитиновую кислоту фактором, препятствующим питанию; другие считают, что ее можно использовать в терапевтических целях. Однако существуют большие разногласия относительно желательности ее исключения из пищи. Необходимо указать на важность адекватного сочетания продуктов питания для правильного поступления всех питательных веществ, необходимых организму, особенно в тех группах населения, где воздействие более высоких концентраций фитатов может быть более серьезным. Это касается детей, чьи потребности в минеральных веществах особенно важны. В период отлучения от груди рацион младенца основан на зерновой муке, а также на детских молочных смесях. Таким образом, негативные свойства фитатов, особенно в отношении биодоступности минералов, могут оказывать влияние на здоровье в течение этого первого периода. Например, низкий уровень железа, скорее всего, является проблемой для молодых женщин, чем высокий уровень железа, для женщин в постменопаузе высокий уровень железа может быть проблемой, но, с другой стороны, низкий уровень железа все еще может быть проблемой. Избыток железа также связан с болезнями, и включение фитатов в наш рацион является эффективным способом снижения уровня железа в нашем организме.

В этой статье наша цель — не напугать потребителей продуктами, содержащими фитиновую кислоту, а лишь привлечь ваше внимание к использованию злаков в вашем рационе. Нет необходимости полностью исключать фитиновую кислоту из пищи, но поддерживать ее уровень на приемлемом уровне. В зависимости от индивидуальных потребностей, например, детей в возрасте до шести лет, беременных женщин или лиц с серьезными заболеваниями, лучше всего придерживаться диеты с как можно меньшим содержанием фитиновой кислоты.

Короче говоря, в зависимости от наших собственных обстоятельств и стадии жизненного цикла наши потребности будут разными.

Источник https://scialert.net/abstract/?doi=ajpnft.2011.1.22