Primjena praha listova brokule u bezglutenskom kruhu: inovativan pristup poboljšanju bioaktivnog potencijala i tehnološke kvalitete

Sažetak:U usporedbi s konvencionalnim kruhom, kruh bez glutena (GF) ima mnogo naknadnog pečenjanedostatke te manju hranjivu i funkcionalnu vrijednost. Iako se listovi brokule percipiraju kaootpadne tvari, karakterizira ih visok sadržaj hranjivih tvari i bioaktivnih spojeva.Ova studija procijenila jehranjiva vrijednost,tehnološka kvaliteta, antioksidativna svojstva, i inhibitorna aktivnostprotiv stvaranja krajnjih produkata uznapredovale glikacije (AGEs) GF obogaćenogs prahom listova brokule (BLP). U usporedbi s kontrolom, bezglutenski kruh s BLP (GFB) bio jekarakterizira značajno (p < 0.05) higher content of nutrients (proteins and minerals), as well kao poboljšani specifični volumen i gubitak pečenja. Međutim, ono što treba naglasiti je da BLPznačajno (p < 0.05) improved theantioksidativni potencijalianti-AGE aktivnostGFB-a. DobiveniRezultati pokazuju da se BLP može uspješno koristiti kao sastavni dio pekarskih proizvoda bez glutena. UZaključak, novorazvijeni GFB s poboljšanim tehnološkim i funkcionalnim svojstvima jepekarski proizvod s dodanom vrijednošću koji bi mogao pružiti zdravstvene prednosti osobama na bezglutenskoj prehrani.

Ključne riječi:kupusnjače; biljni nusproizvod; tehnološka svojstva; parametri teksture;antioksidansaktivnost; anti-age; bezglutenska dijeta; celijakija

Kliknite ovdje za više informacija o antioksidativnim svojstvima cistanche

1. Uvod

Kruh je osnovna namirnica koja se rado konzumira diljem svijeta svaki dan [1]. Međutim, za neke osobe koje pate od celijakije i drugih poremećaja povezanih s glutenom(alergija na pšenicu i necelijakična osjetljivost na gluten), konzumacija konvencionalnihpšenični kruh i drugi proizvodi koji sadrže gluten su štetni [2]. Kod tih pacijenata,dijetetski proteini glutena ili, konkretno, glijadinska frakcija pšenice i prolamini izječam (hordeini) i raž (ljuštanje) mogu dovesti do štetnih zdravstvenih rizika i komplikacija.Danas je jedini dostupan tretman za poremećaje povezane s glutenom pridržavanje abezglutenska dijeta.

Peka kruha bez glutena je proces koji se znatno razlikuje od konvencionalnogpečenje kruha—posebice u korištenim sastojcima, reološkom ponašanju tijesta i općenitokvaliteta finalnog proizvoda [3]. Zbog nepostojanja kontinuiranog trodimenzionalnogglutenska mreža koja je odgovorna za reološka svojstva tijesta irazvoj visokokvalitetnog kruha, proizvodnja kruha bez glutena je izazov [4]. Stoga,proizvodnja kruha bez glutena (GF) zahtijeva složene formulacije koje se sastoje od amješavina neglutenskih osnovnih sastojaka i raznih dodataka koji oponašaju viskoelastikusvojstva glutena [5], kao i raznolika tehnološka rješenja. U usporedbi suobičajenog kruha, GF pokazuje mnoge nedostatke nakon pečenja, poput neprivlačnog izgleda(nepravilna površina kore i blijeda boja), loš osjećaj u ustima i okus te kraća policaživot. Tijekom posljednjeg desetljeća učinjen je značajan napredak u poboljšanju tehnologijei senzorsku kvalitetu GF-a i produžiti njegov vijek trajanja [6]. Međutim, u posljednje vrijeme rastevelik broj potrošača zainteresiran je za proizvode bez glutena koje odlikuje poboljšanaprehrambenu i zdravstvenu kvalitetu.

Brojna istraživanja pokazala su da su nusproizvodi na bazi voća i povrćasadrže znatnu količinu hranjivih tvari (proteina, vitamina i minerala), kao ifunkcionalne (dijetalna vlakna) i bioaktivne spojeve (karotenoide, fenolne spojeve iglukozinolati) [7]. Među njima, fitokemikalije pokazuju važne biološke aktivnosti,kao što su antioksidativna i antimikrobna svojstva, te bi stoga mogla igrati ulogu u prevencijii liječenje nezaraznih bolesti ljudi. Blagotvorno djelovanje polifenolai derivata glukozinolata na organizam, uključujući prevencijucivilizacijske bolesti kao što su kardiovaskularne patologije, dijabetes tipa 2, neke vrsteraka i neurodegenerativnih bolesti naširoko se raspravljalo u literaturi [8–10]. Zazbog toga se sve veći broj istraživanja usredotočuje na primjenu nusproizvodau proizvodima bez glutena kao jeftinim izvorima hranjivih tvari i bioaktivnih spojeva [11–13]. Nedavno su Littardi i sur. [14] procijenio utjecaj dodatka pergamenta mljevene kaveGF-u i ukazao da je ovaj nusproizvod mogao poboljšati boju ovogpekarski proizvod zajedno sa značajnim poboljšanjem antioksidativnog kapaciteta ioksidacijska stabilnost.

TheBrassicaceaeobitelj uključuje mnogo povrća koje se obično konzumira diljem svijeta,ne samo tradicionalno zbog prehrane nego, što je još važnije, zbog svojih svojstava koja promiču zdravlje [15]. Među njima i brokula (Brassica oleraceavar.kurziv) je stekao znatanrelevantnost u posljednjih nekoliko godina kao "terapeutska" hrana, budući da sadrži farmakološkiaktivne tvari [16,17]. Mnoga su se istraživanja usredotočila na cvjetove brokule, kojipredstavljaju samo 15 posto ukupne biomase iz zraka [18]. Dok nas je zanimala brokulanusproizvodi—osobito lišće—koji se rijetko koriste za hranu. listovi brokule,slično cvjetićima, karakterizira visok sadržaj hranjivih tvari (bjelančevine, vitamin C,minerali i elementi u tragovima) i bioaktivni spojevi (glukozinolati, fenolne kiseline,i flavonoidi) [19,20]. Iako se doživljavaju kao otpadni proizvod, mogu se konzumiratikao vrijedan svježi proizvod ili kao izvor fitonutrijenata, omogućujući im dodatnu vrijednostpečeni proizvodi [21,22]. Dakle, valorizacija nusproizvoda brokule i njihova primjenakao sastojak pekarskih proizvoda bez glutena s potencijalnim nutricijskim svojstvimabiti jedna od alternativnih strategija za smanjenje bacanja hrane [23,24]. Ova studija istraživala jeprikladnost i funkcionalnost praha lišća brokule (BLP) kao GF komponentena temelju analize nutritivne vrijednosti, tehnološke kvalitete, antioksidativnih svojstava,i inhibicijsko djelovanje protiv stvaranja krajnjih proizvoda napredne glikacije (AGEs)razvijenog bezglutenskog kruha obogaćenog BLP-om (GFB).

2. Materijali i metode

2.1. Priprema praha od listova brokule

BLP je pripremljen kako je prethodno opisano [24]. Kratko, neoštećeni listovizrele brokule (Brassica oleraceaL. var.kurziv) donacija tvrtke GEMIX (Olsztyn,Poljska) očišćeni su od ostataka zemlje, isprani vodom, zatim kratko blanširani (1 min) utople vode za inaktivaciju enzima i smanjenje mikrobnog opterećenja. Nakon toga, peteljke iglavne središnje žile su uklonjene, a lisne plojke su osušene smrzavanjem jer je to metoda kojačuva hranjivu i biološku vrijednost te boju sirovine [25]. Suhališće je samljeveno i prosijeno da se dobije homogeni prah (veličina česticaManje od ili jednako0.60 mm).Dobiveni BLP je pakiran u zapečaćenu plastičnu kutiju i čuvan u hladnjaku za daljeanaliza i primjena u eksperimentalnoj formulaciji GF.

2.2. Priprema eksperimentalnog kruha bez glutena

U ovoj studiji, optimizirana GF formula [26] korišten je kao kontrola (GFC). Kukuruzni škrob(HORTIMEX, Konin, Poljska), krumpirov škrob (PPZ "Trzemeszno" Sp. Z oo, Trzemeszno,Poljska), šećer, svježi kvasac (Lesaffre Polska SA, Wołczyn, Poljska), pektin (E 440(i), ZPOWPektowin, Jasło, Poljska), uljane repice "Kujawski" (ZT "Kruszwica" SA, KruszwicaPoljska), sol i voda bili su glavni sastojci GFC-a (tablica1). Prethodno karakteriziranBLP [24] uključen je u GFB zamjenom 5 posto (w/w) kukuruznog škroba uGFC formula. Ova razina zamjene temeljila se na preliminarnoj studiji koja je to pokazala5 posto bila je prihvatljiva razina zamjene koja nije utjecala na senzorna svojstva kruha,dok je GFB sa 7 posto BLP-a imao previše intenzivan okus kupusa (podaci nisu prikazani).

2.3. Karakteristike eksperimentalnih bezglutenskih kruhova

2.3.1. Određivanje proksimalnog kemijskog sastava i energetske vrijednosti

Osnovni kemijski sastav određen je u zamrzavanjem osušenim GF premastandardna metoda [27]: sadržaj vlage analiziran je metodom sušenja (AOAC925.10), sadržaj proteina određen je Kjeldahl metodom (N× 6,25 za dušiku pretvorbu proteina) (AOAC 979.09), i sadržaj masti koristeći Soxhlet ekstrakciju heksanom(AOAC 923.03); ukupni pepeo određen je gravimetrijskom metodom spaljivanjemmuflna peć na 550◦C tijekom 10 h (AOAC 923.03). Ukupni sadržaj ugljikohidrata bio jeizračunato oduzimanjem vrijednosti sadržaja vlage, proteina, masti i pepela od 100.Energetske vrijednosti (kJ) izračunate su množenjem broja makronutrijenata sodgovarajući faktori pretvorbe (17 kJ/g za proteine, 37 kJ/g za masti i 17 kJ/g zaugljikohidrati) [28]. Faktor pretvorbe za izračun kalorija je 1 kJ=0.239 kcal.

2.3.2. Određivanje fizikalnih parametara

Težina GF-ova procijenjena je pomoću digitalne vage s 0.01-g točnošću. Thevolumen štruce određen je modificiranom standardnom metodom istiskivanja uljane repice, inkoje se sjeme prosa koristilo umjesto uljane repice. Izračunat je specifični volumen (SV).kao volumen kruha podijeljen s njegovom težinom. Gustoća (D) izračunata je kao težina kruha podijeljenasvojim volumenom. Gubitak pečenja izračunat je kao što je naznačeno u jednadžbi (1).

gdje:

a— početna težina tijesta prije pečenja (g), i

b— masa pečenih i ohlađenih GF (g).

Boja kore i mrvice GF-ova procijenjena je pomoću HunterLab ColorFlexa(Hunter Associates Laboratory, Inc, Reston, VA, SAD). Boja kore određena je nasredišnja točka vrha kore štruce, dok je boja mrvica analizirana na sredinitočka središnjeg 2-cm presjeka. Mjerenja su provedena kroz promjer 3- cmdijafragma koja sadrži optičko staklo. Boja je izražena u skladu ssustavom CIELab, a utvrđeni parametri su: lakoća (L* = 0 (crno) iL* = 100 (bijele) i kromatske komponente:a* (−a* = zelenilo i plusa* = crvenilo) ib* (−b* = plavetnilo i plusb* = žutilo). Vrijednosti su srednje vrijednosti najmanje devet ponavljanja.

Predstaviti izgled mrvica i kore uzornih GFC i GFB skeniranjaprimjer središnjeg isječka svakog eksperimenta, GF je napravljen pomoću ravnog skenera (EpsonPerfection V200 Photo) uz podršku Epson Creativity Suite Software Images (Slika1). 

Slika 1.Vizualni izgled mrvica i korice uzornog kontrolnog bezglutenskog kruha (A,C) i bezglutenski kruh s prahom listova brokule (B,D). 

2.3.3. Procjena svojstava teksture

Profil teksture (TPA test) svježeg (2 h) i pohranjenog (24 i 72 h nakon pečenja)mrvice GF-ova analizirane su pomoću TA.HD Plus Texture Analyzer (Stable Micro SystemsLtd., Godalming, UK) opremljena je mjernom ćelijom od 30- kg. Srednje kriške kruha od 25- mmdebljine podvrgnut dvostrukom ciklusu kompresije do 40 posto deformacije njihove izvorne visines 35- mm ravnim aluminijskim kompresijskim diskom (sonda P/35). Odabranipostavke su bile sljedeće: brzina prije ispitivanja/testiranja/nakon testiranja, 2.0 mm/s, vrijeme opuštanja, 5 s, sila,10 g, i okidač, način rada auto. Svaka je kriška dvaput stisnuta kako bi se dobila tekstura od dva zalogajakrivulja profila [29], iz čega su dobiveni sljedeći teksturalni parametri: tvrdoća,elastičnost, sposobnost žvakanja, kohezivnost i elastičnost, kako je izračunao softvertetrametar. Analizirano je šest ponavljanja za svaku vrstu svježeg i pohranjenog GF-a.

2.4. Procjena antioksidativnog kapaciteta BLP i GF

2.4.1. Određivanje ukupnog sadržaja fenola

Ukupni sadržaj fenola (TPC) određen je pomoću Folin–Ciocalteuareagens temeljen na metodi koju su prethodno opisali Horszwald i Andlauer [30]. Metanolni ekstrakti dobiveni su iz 200 mg liofiliziranog GF i 100 mg BLP s 1mL 67 postotnog metanola. Uzorci su podvrgnuti ultrazvučnim vibracijama (30 s) i vorteksu(30 s), zatim su centrifugirani 10 minuta na 13,000 okretaja u minuti na 4◦C. Gornji korak je ponovljenpet puta, a supernatanti su sakupljeni u 5-mL mjernu bocu. Metanolekstrakti su pripravljeni u tri primjerka. TPC test je izveden u mikropločicama, ialikvoti od 15µL metanolnih ekstrakata stavljeno je u jažice mikropločice. Naknadno,250 µL Folin–Ciocalteu reagensa (prethodno razrijeđen s vodom 1:15,v/v) je dodan,i smjesa je inkubirana 10 minuta u mraku na sobnoj temperaturi. Zatim, 25µL odU svaku jažicu je dodano 20 posto natrijevog karbonata i smjesa je inkubirana 20 minuta.Mikroploča je automatski protresena prije očitavanja i izmjerena je apsorbancijanaλ = 755 nm s Infifinite M1000 PRO čitačem ploča (Tecan Group AG, Männedorf,Švicarska). Za standardnu ​​kalibraciju korištena je galna kiselina ({{0}}.03–1.0 mg L−1 ), irezultati su izraženi u mg ekvivalenata galne kiseline (GAE) po jednom gramu suhe tvari(g DM) GF-ova ili BLP-a.

2.4.2. Trolox ekvivalentni antioksidativni kapacitet prema ABTS testu

Trolox ekvivalentni antioksidativni kapacitet (TEAC) od 2,20 -casino-bis (3-etilbenzenanaliza tiazolin-6-sulfonske kiseline (ABTS) provedena je kako su opisali Horszwald iAndlauer [30]. Da bi se dobio ABTS kation radikala (ABTS· plus) otopina s apsorbancijomvrijednost 0,70± {{0}}.02 na 734 nm, 10 mL 7- mmol/L vodene otopine ABTS i 0,5 mLod 51.4-mmol/L−1 vodena otopina K2S2O4 su pomiješani, zatim pohranjeni na tamnom mjestusobnoj temperaturi 16 h. Zatim, ABTS· plusrješenje (1480µL) je dodan u 20µL odmetanolni ekstrakti BLP i GF. Za analizu u mikropločicama, alikvoti od 10µL oduzorak (metanolni ekstrakti BLP ili GF pripremljeni kako je gore opisano za TPC test),standardi ili slijepe probe stavljene su u jažice mikroploče. Reakcija i mjerenje vremenazapočeli su nakon dodavanja 270µL od ABTS-a· plusriješenje. Reakcija je izvedenaizlazi u 30◦C u tami 6 min. Nakon reakcije izmjerena je apsorbancija na 734 nms čitačem mikropločica. Trolox je korišten za standardne kalibracije (0.25–1000µmol/L−1 ), a rezultati su izraženi uµmol Trolox g−1 DM GF-ova ili BLP-a.

2.4.3. Trolox ekvivalentni antioksidativni kapacitet prema DPPH testu

TEAC pomoću 2-difenil-pikril-hidroksil (DPPH) testa uklanjanja radikala je provedenprema Horszwaldu i Andlaueru [30]. Za postizanje apsorpcije DPPH otopineu rasponu od 0,95 do 1,10 atλ = 517 nm, 10 mg DPPH otopljeno je u 250 mL80 posto metanola. DPPH otopina je svježe pripremljena prije analize. Za analizu,20 µL metanolnih ekstrakata BLP i GF (opisano u odjeljku2.4.1), praznine ili standardistavljene su u jažice mikropločice, a zatim, 300µL od DPPH· dodana je otopina. Thereakcija je izvedena na sobnoj temperaturi 30 minuta u mraku. Trolox je korišten zastandardna kalibracija ({{0}}.005–0.75 mM), a dobiveni rezultati izraženi su kaoµmol TroloxEkvivalenti (TE) po g DM GF-a ili BLP-a.

2.4.4. Fotokemiluminiscencijski test

Provedeno je ispitivanje foto kemiluminiscencije (PCL) kako je opisao Zieli ´nski,Zieli ´nska i Kostyra [31]. Ova je metoda korištena za mjerenje antioksidativnog kapacitetaBLP i liofilizirani GF ekstrakti protiv superoksidnih anionskih radikala nastalih izluminol fotosenzibilizator pod izlaganjem UV svjetlu u aparatu Photochem (AnalytikJena, Leipzig, Njemačka). Antioksidativna aktivnost je analizirana s ACW (hidrofilnistanje) i ACL (lipofilno stanje) komplete prema protokolima proizvođača.Za ACW, 50-mg uzorak ekstrahiran je s 1 mL vode, a za ACL—50-mg uzorakekstrahira se s 1 mL smjese MeOH i heksana (4:1;v/v). Koncentracijaotopina ekstrakta je podešena kako bi se osiguralo da je stvorena luminiscencija unutarraspon standardne krivulje. Antioksidativni kapacitet izračunat je usporedbomvrijeme kašnjenja uzorka sa standardnom krivuljom Trolox, a izraženo je uµmolTrolox g−1 DM.

2.5. Procjena inhibicijske aktivnosti protiv AGE-a

Procijenjena je inhibicijska aktivnost protiv uznapredovalih krajnjih proizvoda glikacije (AGEs).pomoću dvain vitromodelni sustavi: albumin goveđeg seruma (BSA)-glukoza iBSA-metilglioksal (MGO). Postupci ekstrakcije i inkubacije preuzeti su izSzawara-Nowak i sur. [32]. Ukratko, 150 mg zamrzavanjem osušenog uzorka ekstrahirano je sa 67 postometanola mućkanjem na 25◦C tijekom 40 minuta korištenjem termomiksera (Thermomixer, Eppendorf,Poljska). Supernatant dobiven nakon centrifugiranja je uparen do suhogpod dušikom, a suhi ostatak je otopljen u fosfatnom puferu (0.1 M, pH 7,4).0.5 mL dobivene otopine inkubirano je s 1 mL smjese koja je sadržavala BSA(10 mg/mL) i natrijev azid (0.1 mg/mL) u fosfatnom puferu (0,1 M, pH 7,4) iprikladno D-glukoza ili MGO. Za mjerenje, 250µl reakcijske smjesestavljena je u jažice (mikroploča 96-jažice, crna, Porvair). Fluorescentni intenzitetλuzbuđenje330 nm iλemisija410 nm (BSA-glukoza), iλuzbuđenje340 nm iλemisijaIzmjereno je 420 nm (BSA-MGO). Za svaki ekstrakt, test je izveden u tri primjerka. AKao pozitivna kontrola korišten je 1 mM aminogvanidina. Rezultati su predstavljeni kao apostotak inhibicijske aktivnosti AGE-a.2.6. Statistička analizaOsim ako nije drugačije navedeno, podaci navedeni u svim tablicama su srednje vrijednosti i standardodstupanja trostrukih promatranja. Općenito, razlike između eksperimentalnihGF-ovi su analizirani s neuparenimt-test s Weichovom korekcijom (p < 0.05), except for razlike između GF-ova uzrokovane vremenom skladištenja koje je analizirano s jednosmjernimANOVA, koristeći GraphPad Prism verziju 8.0.0 za Windows, softver GraphPad (SanDiego, CA, SAD).