Bruk av brokkolibladpulver i glutenfritt brød: en innovativ tilnærming for å forbedre dets bioaktive potensialet og teknologiske kvaliteten

Abstrakt:I forhold til konvensjonelt brød viser glutenfritt brød (GF) mange etterbakingdefekter og en lavere ernæringsmessig og funksjonell verdi. Selv om brokkoliblader oppfattes somavfallsprodukter, de er preget av et høyt innhold av næringsstoffer og bioaktive forbindelser.Den nåværende studien evaluerteNæringsverdi,teknologisk kvalitet, antioksidantegenskaper, og hemmende aktivitetmot dannelsen av avanserte glykeringssluttprodukter (AGEs) av GF-anriketmed brokkolibladpulver (BLP). Sammenlignet med kontrollen var glutenfritt brød med BLP (GFB).preget av en betydelig (p < 0.05) higher content of nutrients (proteins and minerals), as well som forbedret spesifikt volum og baktap. Det som imidlertid må understrekes er at BLPbetydelig (p < 0.05) improved theantioksidantpotensialoganti-AGE aktivitetav GFB. Den oppnådderesultater indikerer at BLP med hell kan brukes som en komponent i glutenfrie bakeprodukter. Ikonklusjon, den nyutviklede GFB med forbedrede teknologiske og funksjonelle egenskaper er enmerverdi bakeriprodukt som kan gi helsemessige fordeler til personer på en glutenfri diett.

Nøkkelord:Brassica; vegetabilsk biprodukt; teknologiske egenskaper; tekstur parametere;antioksidantaktivitet; anti-alder; glutenfri diett; cøliaki

Klikk her for å få mer informasjon om antioksidantegenskapene til cistanche

1. Introduksjon

Brød er en hovedmat som villig konsumeres over hele verden hver dag [1]. Men for noen individer som lider av cøliaki og andre glutenrelaterte lidelser(hveteallergi og ikke-cøliaki gluten følsomhet), forbruket av konvensjonellehvetebrød og andre glutenholdige produkter er skadelig [2]. Hos disse pasientene erglutenproteiner i kosten eller spesifikt gliadinfraksjonen av hvete og prolaminene frabygg (hordeiner) og rug (avleiring) kan føre til skadelige helserisikoer og komplikasjoner.I dag er den eneste tilgjengelige behandlingen for glutenrelaterte lidelser å følge englutenfri diett.

Glutenfri brødbaking er en prosess som varierer betydelig fra konvensjonellbrødbaking - spesielt i ingrediensene som brukes, rørens reologiske oppførsel og genereltkvaliteten på sluttproduktet [3]. På grunn av fraværet av den kontinuerlige tredimensjonalegluten nettverk som er ansvarlig for de reologiske egenskapene til deigen ogutvikling av høykvalitets brød, glutenfri brødbaking er utfordrende [4]. Derfor,produksjon av glutenfritt brød (GF) krever komplekse formuleringer, bestående av enblanding av ikke-gluten basisingredienser og ulike tilsetningsstoffer som etterligner viskoelastikkenegenskaper av gluten [5], samt ulike teknologiske løsninger. Sammenlignet medkonvensjonelt brød, en GF viser mange feil etter baking, for eksempel et lite attraktivt utseende(uregelmessig skorpeoverflate og blek farge), dårlig munnfølelse og smak, og en kortere hylleliv. I løpet av det siste tiåret ble det gjort betydelige fremskritt for å forbedre det teknologiskeog sensorisk kvalitet av GF og for å forlenge holdbarheten [6]. Men nylig, en voksendeantall forbrukere er interessert i glutenfrie produkter preget av forbedreternæringsmessig og helsefremmende kvalitet.

Tallrike studier har vist at frukt og grønnsaker-baserte biprodukterinneholder en betydelig mengde næringsstoffer (proteiner, vitaminer og mineraler), samtfunksjonelle (kostfiber) og bioaktive forbindelser (karotenoider, fenolforbindelser ogglukosinolater) [7]. Blant dem viser fytokjemikalier viktige biologiske aktiviteter,som antioksidant og antimikrobielle egenskaper, og kan dermed spille en rolle i forebyggingog behandling av ikke-smittsomme sykdommer hos mennesker. De gunstige effektene av polyfenolerog glukosinolatderivatet på organismen, inkludert forebygging avsivilisasjonssykdommer som kardiovaskulære patologier, type 2 diabetes, noen typerkreft og nevrodegenerative sykdommer ble mye diskutert i litteraturen [8–10]. Tilderfor fokuserer det økende antallet forskning på anvendelse av biprodukteri glutenfrie produkter som rimelige kilder til næringsstoffer og bioaktive forbindelser [11–13]. Nylig har Littardi et al. [14] evaluerte virkningen av tilsetning av malt kaffepergamenttil GF og indikerte at dette biproduktet var i stand til å forbedre fargen på dettebakeriprodukt sammen med en betydelig forbedring av antioksidantkapasiteten ogoksidativ stabilitet.

DeBrassicaceaefamilien inkluderer mange grønnsaker som vanligvis konsumeres over hele verden,ikke bare tradisjonelt for ernæring, men, enda viktigere, for deres helsefremmende egenskaper [15]. Blant dem, brokkoli (Brassica oleraceavar.kursiv) har fått betydeligrelevans i de siste årene som en "terapeutisk" mat, siden den inneholder farmakologiskaktive stoffer [16,17]. Mange studier har fokusert på brokkolibuketter, somrepresenterer bare 15 prosent av den totale luftbiomassen [18]. Mens vi var interessert i brokkolibiprodukter - spesielt blader - som sjelden brukes til mat. Brokkoli blader,ligner på buketter, er preget av et høyt innhold av næringsstoffer (proteiner, vitamin C,mineraler og sporstoffer) og bioaktive forbindelser (glukosinolater, fenolsyrer,og flavonoider) [19,20]. Selv om de oppfattes som et avfallsprodukt, kan de bli konsumertsom et verdifullt ferskt produkt eller som kilder til fytonæringsstoffer, slik at de kan oppnå merverdibakevarer [21,22]. Dermed valorisering av brokkoli biprodukter og deres anvendelsesom ingrediensen i glutenfrie bakeprodukter med potensielle ernæringsmessige egenskaper kunnevære en av de alternative strategiene for å redusere matsvinn [23,24]. Den nåværende studien undersøkteegnetheten og funksjonaliteten til brokkolibladpulver (BLP) som en GF-komponentbasert på en analyse av næringsverdi, teknologisk kvalitet, antioksidantegenskaper,og hemmende aktivitet mot dannelsen av avanserte glykeringssluttprodukter (AGE)av det utviklede glutenfrie brødet beriket med BLP (GFB).

2. Materialer og metoder

2.1. Tilberedning av brokkolibladpulver

En BLP ble utarbeidet som beskrevet tidligere [24]. Kort, uskadde blader avmoden brokkoli (Brassica oleraceaL. var.kursiv) donert av selskapet GEMIX (Olsztyn,Polen) ble renset for jordrester, vasket med vann og deretter blanchert kort tid (1 min) ivarmt vann for å inaktivere enzymer og redusere den mikrobielle belastningen. Etterpå, petioles oghovedmidtribbene ble fjernet, og bladbladene ble frysetørket siden det er en metode sombevarer den ernæringsmessige og biologiske verdien og fargen på råvaren [25]. Tørkebladene ble malt og siktet for å oppnå homogent pulver (partikkelstørrelseMindre enn eller lik0.60 mm).Den oppnådde BLP ble pakket i en forseglet plastboks og oppbevart i kjøleskap for videreanalyse og anvendelse i eksperimentell GF-formulering.

2.2. Tilberedning av eksperimentelt glutenfritt brød

I denne studien, en optimalisert GF-formel [26] ble brukt som en kontroll (GFC). Maisstivelse(HORTIMEX, Konin, Polen), potetstivelse (PPZ "Trzemeszno" Sp. Z oo, Trzemeszno,Polen), sukker, fersk gjær (Lesaffre Polska SA, Wołczyn, Polen), pektin (E 440(i), ZPOWPektowin, Jasło, Polen), rapsolje "Kujawski" (ZT "Kruszwica" SA, KruszwicaPolen), salt og vann var hovedingrediensene i GFC (tabell1). Tidligere karakterisertBLP [24] ble innlemmet i GFB ved å erstatte 5 prosent (w/w) av maisstivelse iGFC formel. Dette substitusjonsnivået var basert på en forundersøkelse som viste det5 prosent var det akseptable erstatningsnivået som ikke påvirket de sensoriske egenskapene til brød,mens GFB med 7 prosent BLP hadde for intens kålsmak (data ikke vist).

2.3. Kjennetegn på eksperimentelle glutenfrie brød

2.3.1. Bestemmelse av proksimal kjemisk sammensetning og energiverdi

Den grunnleggende kjemiske sammensetningen ble bestemt i frysetørket GF i henhold tilstandard metode [27]: Fuktighetsinnholdet ble analysert ved bruk av tørkemetoden (AOAC925.10), ble proteininnholdet bestemt med Kjeldahl-metoden (N× 6,25 for nitrogentil proteinkonvertering) (AOAC 979.09), og fettinnhold ved bruk av Soxhlet-ekstraksjon med heksan(AOAC 923,03); total aske ble bestemt ved bruk av gravimetrisk metode ved innbrenningen muffelovn på 550◦C i 10 timer (AOAC 923,03). Det totale karbohydratinnholdet varberegnes ved å trekke fra verdiene for fuktighet, protein, fett og askeinnhold fra 100.Energiverdiene (kJ) ble beregnet ved å multiplisere antall makronæringsstoffer medde tilsvarende konverteringsfaktorene (17 kJ/g for protein, 37 kJ/g for fett og 17 kJ/g forkarbohydrater) [28]. Omregningsfaktoren for kaloriberegning er 1 kJ=0,239 kcal.

2.3.2. Bestemmelse av fysiske parametere

Vekten til GF-er ble evaluert ved hjelp av en digital balanse med 0.01-g-nøyaktighet. Debrødvolumet ble bestemt ved bruk av en modifisert standard rapsfortrengningsmetode, ihvilke hirsefrø som ble brukt i stedet for raps. Det spesifikke volumet (SV) ble beregnetsom et brødvolum delt på vekten. Tetthet (D) ble beregnet som en brødvekt deltetter volum. Baketap ble beregnet som angitt i ligning (1).

hvor:

a– startvekten av røren før steking (g), og

b—vekten av bakte og avkjølte GF-er (g).

Skorpe- og smulefargen til GF-er ble evaluert ved å bruke en HunterLab ColorFlex(Hunter Associates Laboratory, Inc, Reston, VA, USA). Skorpefargen ble bestemt vedmidtpunkt på toppen av brødskorpen, mens smulefarge ble analysert på midtenpunktet på den sentrale 2-cm-skiven. Målingene ble utført gjennom en 3-cm diameterdiafragma som inneholder et optisk glass. Fargen ble uttrykt ihtCIELab-systemet, og parametrene som ble bestemt var: letthet (L* = 0 (svart) ogL* = 100 (hvite) og kromatiske komponenter:a* (−a* = grønnhet og plussa* = rødhet) ogb* (−b* = blåhet og plussb* = gulhet). Verdiene var gjennomsnittet av minst ni replikater.

For å presentere utseendet til smuler og skorpe av eksemplariske GFC- og GFB-skanninger aveksempel sentral skive av hver eksperimentell, GF ble laget ved hjelp av en flatbed-skanner (EpsonPerfection V200 Photo) støttet av Epson Creativity Suite Software Images (figur1). 

Figur 1.Det visuelle utseendet til smuler og skorpe til eksemplarisk kontrollglutenfritt brød (A,C) og glutenfritt brød med brokkolibladpulver (B,D). 

2.3.3. Evaluering av teksturegenskaper

Teksturprofilen (TPA-test) av fersk (2 timer) og lagret (i 24 og 72 timer etter steking)smuler av GF-er ble analysert ved bruk av en TA.HD Plus Texture Analyzer (Stable Micro SystemsLtd., Godalming, Storbritannia) er utstyrt med en 30-kg belastningscelle. De midterste brødskivene på 25-mmtykkelsen gjennomgikk en dobbel kompresjonssyklus opp til 40 prosent deformasjon av sin opprinnelige høydemed en 35-mm flat-ende aluminium kompresjonsskive (sonde P/35). Den valgteinnstillingene var som følger: hastighet før test/test/posttest, 2,0 mm/s, avspenningstid, 5 s, kraft,10 g, og trigger, modus auto. Hver skive ble komprimert to ganger for å gi en to-bits teksturprofilkurve [29], hvorfra følgende teksturparametre ble oppnådd: hardhet,spenst, tygge, samhørighet og spenst, som beregnet av programvaren tiltetrameter. Seks replikater ble analysert for hver type fersk og lagret GF.

2.4. Evaluering av antioksidantkapasiteten til BLP og GF

2.4.1. Bestemmelse av totalt fenolinnhold

Det totale fenolinnholdet (TPC) ble bestemt ved bruk av Folin-Ciocalteureagens basert på metoden beskrevet tidligere av Horszwald og Andlauer [30]. Metanolekstrakter ble oppnådd fra 200 mg frysetørket GF og 100 mg BLP med 1ml 67 prosent metanol. Prøver ble utsatt for ultralydvibrasjoner (30 s) og virveling(30 s), ble deretter sentrifugert i 10 minutter ved 13, 000 rpm ved 4◦C. Trinn ovenfor ble gjentattfem ganger, og supernatantene ble samlet i en 5-mL målekolbe. Metanolekstrakter ble fremstilt i tre eksemplarer. TPC-analysen ble utført i mikroplater, ogalikvoter på 15µL metanolekstrakter ble plassert i mikroplatebrønner. I ettertid,250 µL av Folin-Ciocalteu-reagenset (tidligere fortynnet med vann 1:15,v/v) ble lagt til,og blandingen ble inkubert i 10 minutter i mørke ved romtemperatur. Så, 25µL av20 prosent natriumkarbonat ble tilsatt til hver brønn, og blandingen ble inkubert i 20 minutter.Mikroplaten ble ristet automatisk før avlesning, og absorbansen ble måltpåλ = 755 nm med Infifinite M1000 PRO plateleser (Tecan Group AG, Männedorf,Sveits). Gallussyre ble brukt for standard kalibrering ({{0}}.03–1.0 mg L−1 ), ogresultatene ble uttrykt i mg gallussyreekvivalenter (GAE) per ett gram tørrstoff(g DM) av GF eller BLP.

2.4.2. Trolox-ekvivalent antioksidantkapasitet ved ABTS-analyse

Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC) med 2,20 -casino-bis (3-etylbenzentiazolin-6-sulfonsyre (ABTS)-analyse ble utført som beskrevet av Horszwald ogAndlauer [30]. For å oppnå en ABTS radikalkation (ABTS· Plus) løsning med en absorbansverdi på 0.70± {{0}}.02 ved 734 nm, 10 mL 7-mmol/L vandig løsning av ABTS og 0,5 mLpå 51.4-mmol/L−1 vandig løsning av K2S2O4 ble blandet, deretter lagret i mørke klromtemperatur i 16 timer. Deretter ABTS· Plusløsning (1480µL) ble lagt til 20µL avmetanolekstrakter av BLP og GF. For analysen i mikroplatene, alikvoter på 10µL avprøve (metanolekstraktene av BLP eller GF fremstilt som beskrevet ovenfor for TPC-analysen),standarder eller emner ble plassert i mikroplatebrønner. Reaksjons- og tidsmålingeneble startet med tillegg av 270µL av ABTS· Plusløsning. Reaksjonen ble utførtute kl 30◦C i mørke i 6 min. Etter reaksjonen ble absorbansen målt ved 734 nmmed en mikroplateleser. Trolox ble brukt til standardkalibreringer (0.25–1000µmol/L−1 ), og resultatene ble uttrykt iµmol Trolox g−1 DM av GF eller BLP.

2.4.3. Trolox-ekvivalent antioksidantkapasitet ved DPPH-analyse

TEAC ved 2-diphenyl-picryl-hydroxyl (DPPH)-radikalfangningsanalyse ble utførtifølge Horszwald og Andlauer [30]. For å oppnå absorberende DPPH-løsningi området fra 0.95 til 1.10 klλ = 517 nm, 10 mg DPPH ble oppløst i 250 ml80 prosent metanol. DPPH-løsningen ble nylaget før analyse. For analyse,20 µL metanolekstrakter av BLP og GF (beskrevet i avsnitt2.4.1), blanks eller standarderble plassert i mikroplatebrønner, og deretter 300µL av DPPH· løsning ble tilsatt. Dereaksjonen ble utført ved omgivelsestemperatur i 30 minutter i mørket. Trolox ble brukt tilstandard kalibrering ({{0}}.005–0.75 mM), og de oppnådde resultatene ble uttrykt somµmol TroloxEkvivalenter (TE) per g DM av GF eller BLP.

2.4.4. Fotokjemiluminescensanalyse

En fotokjemiluminescensanalyse (PCL) ble utført som beskrevet av Zieli 'nski,Zieli 'nska og Kostyra [31]. Denne metoden ble brukt til å måle antioksidantkapasiteten tilBLP og frysetørkede GF-ekstrakter mot superoksidanionradikaler generert fraluminol fotosensibilisator under eksponering for UV-lys i Photochem-apparatet (AnalytikJena, Leipzig, Tyskland). Antioksidantaktivitet ble analysert med ACW (hydrofiltilstand) og ACL (lipofile tilstand) sett i henhold til produsentens protokoller.For ACW ble en 50-mg prøve ekstrahert med 1 mL vann, og for ACL - en 50-mg prøveble ekstrahert med 1 ml av MeOH- og heksanblandingen (4:1;v/v). Konsentrasjonen avekstraktløsningen ble justert for å sikre at den genererte luminescensen var innenforrekkevidden til standardkurven. Antioksidantkapasitet ble beregnet ved å sammenligneforsinkelsestid for prøven med Trolox-standardkurven, og den ble uttrykt iµmolTrolox g−1 DM.

2.5. Evaluering av hemmende aktivitet mot AGE

Den hemmende aktiviteten mot avanserte glykeringssluttprodukter (AGEs) ble vurdertbruker toin vitromodellsystemer: bovint serumalbumin (BSA)-glukose ogBSA-metylglyoksal (MGO). Ekstraksjons- og inkubasjonsprosedyrene ble tatt i bruk fraSzawara-Nowak et al. [32]. Kort fortalt ble 150 mg frysetørket prøve ekstrahert med 67 prosentmetanol ved å riste ved 25°C◦C i 40 min med en termomixer (Thermomixer, Eppendorf,Polen). Supernatanten oppnådd etter sentrifugeringen ble inndampet til tørrhetunder nitrogen, og den tørre resten ble oppløst i fosfatbuffer (0,1 M, pH 7,4).0,5 mL av den oppnådde løsningen ble inkubert med 1 mL av blandingen som inneholdt BSA(10 mg/mL) og natriumazid (0,1 mg/mL) i fosfatbuffer (0,1 M, pH 7,4) ogpassende D-glukose eller MGO. For målingen, 250µl av reaksjonsblandingenble plassert i brønner (mikroplate 96-brønner, svart, Porvair). Den fluorescerende intensiteten tilλeksitasjon330 nm ogλutslipp410 nm (BSA-glukose), ogλeksitasjon340 nm ogλutslipp420 nm (BSA-MGO) ble målt. For hvert ekstrakt ble testen kjørt i tre eksemplarer. EN1 mM aminoguanidin ble brukt som en positiv kontroll. Resultatene ble presentert som enprosentandel av AGEs hemmende aktivitet.2.6. Statistisk analyseMed mindre annet er oppgitt, er dataene som er rapportert i alle tabellene middelverdier og standardavvik av tredobbelte observasjoner. Generelt er forskjellene mellom eksperimentelleGF-er ble analysert med en uparett-test med Weichs korreksjon (p < 0.05), except for forskjellene mellom GF-er forårsaket av lagringstid som ble analysert med enveisANOVA, bruker GraphPad Prism versjon 8.0.0 for Windows, GraphPad Software (SanDiego, CA, USA).