Anvendelse af broccolibladpulver i glutenfrit brød: en innovativ tilgang til at forbedre dets bioaktive potentiale og teknologiske kvalitet

Abstrakt:I sammenligning med konventionelt brød viser glutenfrit brød (GF) mange efterbagningdefekter og en lavere ernæringsmæssig og funktionel værdi. Selvom broccoliblade opfattes somaffaldsprodukter, er de karakteriseret ved et højt indhold af næringsstoffer og bioaktive forbindelser.Nærværende undersøgelse evalueredenæringsværdi,teknologisk kvalitet, antioxidante egenskaber, og hæmmende aktivitetmod dannelsen af ​​avancerede glycation slutprodukter (AGEs) af GF berigetmed broccolibladpulver (BLP). Sammenlignet med kontrollen var glutenfrit brød med BLP (GFB).karakteriseret ved en væsentlig (p < 0.05) higher content of nutrients (proteins and minerals), as well som forbedret specifik volumen og bagetab. Det, der dog skal understreges, er, at BLPvæsentligt (p < 0.05) improved theantioxidant potentialeoganti-AGE aktivitetaf GFB. Den opnåederesultater indikerer, at BLP med succes kan bruges som en komponent i glutenfri bagte produkter. Ikonklusion, den nyudviklede GFB med forbedrede teknologiske og funktionelle egenskaber er enmerværdi bageri produkt, der kunne give sundhedsmæssige fordele til forsøgspersoner på en glutenfri diæt.

Nøgleord:Brassica; vegetabilsk biprodukt; teknologiske egenskaber; tekstur parametre;antioxidantaktivitet; anti-age; glutenfri diæt; cøliaki

Klik her for at få mere information om cistanches antioxidantegenskaber

1. Introduktion

Brød er en basisfødevare, der frivilligt indtages over hele verden hver dag [1]. Men for nogle individer, der lider af cøliaki og andre gluten-relaterede lidelser(hvedeallergi og ikke-cøliaki gluten følsomhed), forbruget af konventionellehvedebrød og andre glutenholdige produkter er skadelige [2]. Hos disse patienter erglutenproteiner i kosten eller specifikt gliadinfraktionen af ​​hvede og prolaminerne frabyg (hordeiner) og rug (skældannelse) kan føre til skadelige sundhedsrisici og komplikationer.I dag er den eneste tilgængelige behandling for glutenrelaterede lidelser overholdelse af englutenfri diæt.

Glutenfri brødfremstilling er en proces, der adskiller sig væsentligt fra konventionelbrødfremstilling - især i de anvendte ingredienser, dejs reologiske adfærd og genereltkvaliteten af ​​det endelige produkt [3]. På grund af fraværet af den kontinuerlige tredimensionellegluten netværk, der er ansvarlig for dejens og dejens reologiske egenskaberudvikling af brød af høj kvalitet, glutenfri brødfremstilling er udfordrende [4]. Derfor,produktionen af ​​glutenfrit brød (GF) kræver komplekse formuleringer, bestående af enblanding af ikke-gluten basisingredienser og forskellige tilsætningsstoffer, der efterligner viskoelastikkenegenskaber ved gluten [5], samt forskellige teknologiske løsninger. I sammenligning medkonventionelt brød, en GF viser mange efterbagningsdefekter, såsom et utiltalende udseende(uregelmæssig skorpeoverflade og bleg farve), dårlig mundfornemmelse og smag og en kortere hyldeliv. I løbet af det sidste årti blev der gjort betydelige fremskridt for at forbedre det teknologiskeog sensorisk kvalitet af GF og forlænge dets holdbarhed [6]. Men for nylig en voksendeantallet af forbrugere er interesseret i glutenfri produkter karakteriseret ved forbedreternæringsmæssig og sundhedsfremmende kvalitet.

Talrige undersøgelser har vist, at frugt- og grøntsager-baserede biprodukterindeholder en betydelig mængde næringsstoffer (proteiner, vitaminer og mineraler), samtfunktionelle (kostfibre) og bioaktive forbindelser (carotenoider, phenolforbindelser ogglucosinolater) [7]. Blandt dem udviser fytokemikalier vigtige biologiske aktiviteter,såsom antioxidant og antimikrobielle egenskaber, og dermed kunne spille en rolle i forebyggelsenog behandling af ikke-smitsomme menneskelige sygdomme. De gavnlige virkninger af polyfenolerog glucosinolatderivatet på organismen, herunder forebyggelse afcivilisationssygdomme såsom kardiovaskulære patologier, type 2-diabetes, nogle typer afkræft og neurodegenerative sygdomme blev bredt diskuteret i litteraturen [8–10]. TilDerfor fokuserer det stigende antal forskning på anvendelsen af ​​biprodukteri glutenfri produkter som billige kilder til næringsstoffer og bioaktive forbindelser [11–13]. For nylig har Littardi et al. [14] vurderede virkningen af ​​tilsætning af malet kaffepergamenttil GF og angav, at dette biprodukt var i stand til at forbedre farven på dettebageriprodukt sammen med en væsentlig forbedring af antioxidantkapaciteten ogoxidativ stabilitet.

DetBrassicaceaefamilien omfatter mange grøntsager, der almindeligvis forbruges over hele verden,ikke kun traditionelt for ernæring, men, endnu vigtigere, for deres sundhedsfremmende egenskaber [15]. Blandt dem broccoli (Brassica oleraceavar.kursiv) har erhvervet betydeligerelevans i de sidste par år som en "terapeutisk" fødevare, da den indeholder farmakologiskaktive stoffer [16,17]. Mange undersøgelser har fokuseret på broccolibuketter, somrepræsenterer kun 15 procent af den samlede biomasse fra luften [18]. Mens vi var interesserede i broccolibiprodukter - især blade - der sjældent bruges til mad. Broccoli blade,ligner buketter, er kendetegnet ved et højt indhold af næringsstoffer (proteiner, C-vitamin,mineraler og sporstoffer) og bioaktive forbindelser (glucosinolater, phenolsyrer,og flavonoider) [19,20]. Selvom de opfattes som et affaldsprodukt, kan de blive forbrugtsom et værdifuldt frisk produkt eller som kilde til phytonutrients, hvilket giver dem mulighed for at opnå merværdibagværk [21,22]. Således valorisering af broccoli biprodukter og deres anvendelsesom ingrediensen i glutenfri bageriprodukter med potentielle nutraceutiske egenskaber kunnevære en af ​​de alternative strategier til at reducere madspild [23,24]. Nærværende undersøgelse undersøgteegnetheden og funktionaliteten af ​​broccolibladpulver (BLP) som en GF-komponentbaseret på en analyse af næringsværdi, teknologisk kvalitet, antioxidantegenskaber,og hæmmende aktivitet mod dannelsen af ​​avancerede glykeringsslutprodukter (AGE'er)af det udviklede glutenfrie brød beriget med BLP (GFB).

2. Materialer og metoder

2.1. Tilberedning af broccoli bladpulver

En BLP blev fremstillet som beskrevet tidligere [24]. Kort sagt ubeskadigede blade afmoden broccoli (Brassica oleraceaL. var.kursiv) doneret af firmaet GEMIX (Olsztyn,Polen) blev renset for jordrester, vasket med vand og derefter blancheret kort (1 min) ivarmt vand for at inaktivere enzymer og mindske den mikrobielle belastning. Bagefter bladstilke oghovedmellemribben blev fjernet, og bladene blev frysetørret, da det er en metode, derbevarer den ernæringsmæssige og biologiske værdi og farven på råvaren [25]. Tørblade blev malet og sigtet for at opnå homogent pulver (partikelstørrelseMindre end eller lig med0.60 mm).Den opnåede BLP blev pakket i en forseglet plastikboks og opbevaret i køleskab i længere tidanalyse og anvendelse i eksperimentel GF-formulering.

2.2. Tilberedning af eksperimentelt glutenfrit brød

I denne undersøgelse er en optimeret GF-formel [26] blev brugt som en kontrol (GFC). Majsstivelse(HORTIMEX, Konin, Polen), kartoffelstivelse (PPZ "Trzemeszno" Sp. Z oo, Trzemeszno,Polen), sukker, frisk gær (Lesaffre Polska SA, Wołczyn, Polen), pektin (E 440(i), ZPOWPektowin, Jasło, Polen), rapsolie "Kujawski" (ZT "Kruszwica" SA, KruszwicaPolen), salt og vand var hovedingredienserne i GFC (tabel1). Tidligere karakteriseretBLP [24] blev inkorporeret i GFB ved at erstatte 5 pct.w/w) af majsstivelse iGFC formel. Dette substitutionsniveau var baseret på en foreløbig undersøgelse, der viste det5 procent var det acceptable erstatningsniveau, der ikke påvirkede brødets sensoriske egenskaber,hvorimod GFB med 7 procent BLP havde en for intens kålsmag (data ikke vist).

2.3. Karakteristika for eksperimentelle glutenfri brød

2.3.1. Bestemmelse af proksimal kemisk sammensætning og energiværdi

Den grundlæggende kemiske sammensætning blev bestemt i frysetørrede GF'er ifølgestandardmetode [27]: fugtindhold blev analyseret ved hjælp af tørremetoden (AOAC925.10), proteinindhold blev bestemt med Kjeldahl-metoden (N× 6,25 for nitrogentil proteinomdannelse) (AOAC 979.09) og fedtindhold ved hjælp af Soxhlet-ekstraktion med hexan(AOAC 923,03); total aske blev bestemt ved hjælp af den gravimetriske metode ved indbrændingen muffelovn på 550◦C i 10 timer (AOAC 923,03). Det samlede kulhydratindhold varberegnes ved at trække værdierne af fugt-, protein-, fedt- og askeindhold fra 100.Energiværdierne (kJ) blev beregnet ved at gange antallet af makronæringsstoffer medde tilsvarende omregningsfaktorer (17 kJ/g for protein, 37 kJ/g for fedt og 17 kJ/g forkulhydrater) [28]. Omregningsfaktoren til kalorieberegning er 1 kJ=0,239 kcal.

2.3.2. Bestemmelse af fysiske parametre

Vægten af ​​GF'er blev evalueret ved hjælp af en digital balance med 0.01-g nøjagtighed. Detbrødvolumen blev bestemt ved hjælp af en modificeret standard rapsfrøforskydningsmetode, ihvilke hirsefrø der blev brugt i stedet for raps. Det specifikke volumen (SV) blev beregnetsom et brødvolumen divideret med dets vægt. Massefylde (D) blev beregnet som en brødvægt divideretefter dens volumen. Bagetab blev beregnet som angivet i ligning (1).

hvor:

a—dejens begyndelsesvægt før bagning (g), og

b—vægten af ​​bagte og afkølede GF'er (g).

Skorpen og krummefarven af ​​GF'er blev evalueret under anvendelse af en HunterLab ColorFlex(Hunter Associates Laboratory, Inc., Reston, VA, USA). Skorpefarven blev bestemt vedmidtpunkt på toppen af ​​brødskorpen, mens krummefarven blev analyseret i midtenpunkt på den centrale 2-cm skive. Målingerne blev udført gennem en 3-cm diametermembran indeholdende et optisk glas. Farven blev udtrykt ihtCIELab-systemet, og de bestemte parametre var: lethed (L* = 0 (sort) ogL* = 100 (hvide) og kromatiske komponenter:a* (−a* = grøn og plusa* = rødme) ogb* (−b* = blåhed og plusb* = gulhed). Værdier var gennemsnittet af mindst ni replikater.

For at præsentere udseendet af krumme og skorpe af eksemplariske GFC- og GFB-scanninger afeksempel central skive af hver eksperimentel, GF blev lavet ved hjælp af en flatbed scanner (EpsonPerfection V200 Photo) understøttet af Epson Creativity Suite Software Images (figur1). 

Figur 1.Det visuelle udseende af krumme og skorpe af eksemplarisk kontrolglutenfrit brød (A,C) og glutenfrit brød med broccolibladepulver (B,D). 

2.3.3. Evaluering af teksturelle egenskaber

Teksturprofilen (TPA-test) af frisk (2 timer) og opbevaret (i 24 og 72 timer efter bagning)krummer af GF'er blev analyseret ved hjælp af en TA.HD Plus Texture Analyzer (Stable Micro SystemsLtd., Godalming, UK) er udstyret med en 30-kg vejecelle. De midterste brødskiver på 25-mmtykkelse gennemgik en dobbelt kompressionscyklus op til 40 procent deformation af deres oprindelige højdemed en 35-mm flad aluminiumskompressionsskive (sonde P/35). Den valgteindstillingerne var som følger: før-test/test/post-test hastighed, 2,0 mm/s, afslapningstid, 5 s, kraft,10 g, og udløser, tilstand auto. Hver skive blev komprimeret to gange for at give en to-bits teksturprofilkurve [29], hvorfra følgende teksturparametre blev opnået: hårdhed,fjedrende, tyggelighed, sammenhængskraft og modstandsdygtighed, som beregnet af softwaren itetrameter. Seks replikater blev analyseret for hver slags frisk og opbevaret GF.

2.4. Evaluering af antioxidantkapaciteten af ​​BLP og GF'er

2.4.1. Bestemmelse af totalt phenolindhold

Det totale phenolindhold (TPC) blev bestemt ved brug af Folin-Ciocalteureagens baseret på metoden beskrevet tidligere af Horszwald og Andlauer [30]. Methanolekstrakter blev opnået fra 200 mg frysetørret GF og 100 mg BLP med 1ml 67 procent methanol. Prøver blev udsat for ultralydsvibrationer (30 s) og vortexing(30 s), blev derefter centrifugeret i 10 minutter ved 13, 000 rpm ved 4◦C. Ovenstående trin blev gentagetfem gange, og supernatanterne blev opsamlet i en 5-mL målekolbe. methanolekstrakter blev fremstillet i tre eksemplarer. TPC-assayet blev udført i mikroplader ogalikvoter på 15µL methanolekstrakter blev anbragt i mikropladebrønde. Efterfølgende250 µL af Folin-Ciocalteu-reagenset (tidligere fortyndet med vand 1:15,v/v) blev tilføjet,og blandingen blev inkuberet i 10 minutter i mørke ved stuetemperatur. Så 25µL af20 procent natriumcarbonat blev tilsat til hver brønd, og blandingen blev inkuberet i 20 min.Mikropladen blev rystet automatisk før aflæsning, og absorbansen blev måltpåλ = 755 nm med Infifinite M1000 PRO pladelæser (Tecan Group AG, Männedorf,Schweiz). Gallussyre blev brugt til standardkalibrering ({{0}}.03-1,0 mg L−1 ), ogresultaterne blev udtrykt i mg gallussyreækvivalenter (GAE) pr. gram tørstof(g DM) af GF'er eller BLP.

2.4.2. Trolox-ækvivalent antioxidantkapacitet ved ABTS-analyse

Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC) af 2,20 -casino-bis (3-ethylbenzenthiazolin-6-sulfonsyre (ABTS) assay blev udført som beskrevet af Horszwald ogAndlauer [30]. For at opnå en ABTS radikal kation (ABTS· plus) opløsning med en absorbansværdi af 0,70± {{0}}.02 ved 734 nm, 10 mL 7-mmol/L vandig opløsning af ABTS og 0,5 mLpå 51.4-mmol/L−1 vandig opløsning af K2S2O4 blev blandet, derefter opbevaret i mørke klstuetemperatur i 16 timer. Dernæst ABTS· plusløsning (1480µL) blev tilføjet til 20µL afmethanolekstrakter af BLP og GF. Til analysen i mikropladerne, alikvoter på 10µL afprøve (methanolekstrakterne af BLP eller GF fremstillet som beskrevet ovenfor til TPC-analysen)standarder eller emner blev anbragt i mikropladebrønde. Reaktions- og tidsmålingerneblev startet efter tilføjelse af 270µL af ABTS· plusløsning. Reaktionen blev udførtude klokken 30◦C i mørke i 6 min. Efter reaktionen blev absorbansen målt ved 734 nmmed en mikropladelæser. Trolox blev brugt til standardkalibreringer (0.25–1000µmol/L−1 ), og resultaterne blev udtrykt iµmol Trolox g−1 DM af GF'er eller BLP.

2.4.3. Trolox-ækvivalent antioxidantkapacitet ved DPPH-analyse

TEAC ved 2-diphenyl-picryl-hydroxyl (DPPH) radikalopfangningsassay blev udførtifølge Horszwald og Andlauer [30]. For at opnå DPPH-opløsningen absorberendei området fra 0.95 til 1.10 klλ = 517 nm, 10 mg DPPH blev opløst i 250 ml80 procent methanol. DPPH-opløsningen blev frisk fremstillet før analyse. Til analyse,20 µL methanolekstrakter af BLP og GF (beskrevet i afsnit2.4.1), emner eller standarderblev anbragt i mikropladebrønde og derefter 300µL af DPPH· opløsning blev tilsat. Detreaktionen blev udført ved omgivelsestemperatur i 30 minutter i mørke. Trolox blev brugt tilstandardkalibrering ({{0}}.005–0.75 mM), og de opnåede resultater blev udtrykt somµmol TroloxÆkvivalenter (TE) pr. g DM af GF'er eller BLP.

2.4.4. Fotokemiluminescensassay

En fotokemiluminescens (PCL) assay blev udført som beskrevet af Zieli 'nski,Zieli 'nska og Kostyra [31]. Denne metode blev brugt til at måle antioxidantkapaciteten afBLP og frysetørrede GF-ekstrakter mod superoxidanionradikaler genereret fraluminol fotosensibilisator under eksponering for UV-lys i Photochem-apparatet (AnalytikJena, Leipzig, Tyskland). Antioxidantaktivitet blev analyseret med ACW (hydrofiltilstand) og ACL-sæt (lipofil tilstand) i henhold til producentens protokoller.For ACW blev en 50-mg prøve ekstraheret med 1 mL vand, og for ACL - en 50-mg prøveblev ekstraheret med 1 ml af MeOH- og hexanblandingen (4:1;v/v). Koncentrationen afekstraktopløsningen blev justeret for at sikre, at den genererede luminescens var indenforstandardkurvens rækkevidde. Antioxidantkapaciteten blev beregnet ved at sammenligneforsinkelsestid for prøven med Trolox-standardkurven, og den blev udtrykt iµmolTrolox g−1 DM.

2.5. Evaluering af hæmmende aktivitet mod AGE'er

Den inhiberende aktivitet mod fremskredne glyceringsslutprodukter (AGE'er) blev vurderetbruger toin vitromodelsystemer: bovint serumalbumin (BSA)-glucose ogBSA-methylglyoxal (MGO). Ekstraktions- og inkubationsprocedurerne blev vedtaget fraSzawara-Nowak et al. [32]. Kort fortalt blev 150 mg frysetørret prøve ekstraheret med 67 procentmethanol ved omrystning ved 25°C◦C i 40 min med en termomixer (Thermomixer, Eppendorf,Polen). Supernatanten opnået efter centrifugeringen blev inddampet til tørhedunder nitrogen, og den tørre remanens blev opløst i phosphatbuffer (0,1 M, pH 7,4).0,5 mL af den opnåede opløsning blev inkuberet med 1 mL af blandingen indeholdende BSA(10 mg/ml) og natriumazid (0,1 mg/ml) i fosfatbuffer (0,1 M, pH 7,4) ogpassende D-glukose eller MGO. Til måling, 250µl af reaktionsblandingenblev anbragt i brønde (mikroplade 96-brønde, sort, Porvair). Den fluorescerende intensitet afλexcitation330 nm ogλudledning410 nm (BSA-glucose), ogλexcitation340 nm ogλudledning420 nm (BSA-MGO) blev målt. For hver ekstrakt blev testen kørt i tre eksemplarer. EN1 mM aminoguanidin blev anvendt som en positiv kontrol. Resultaterne blev præsenteret som enprocentdel af AGEs hæmmende aktivitet.2.6. Statistisk analyseMedmindre andet er angivet, er de rapporterede data i alle tabellerne middelværdier og standardafvigelser af tredobbelte observationer. Generelt er forskellene mellem eksperimentelleGF'er blev analyseret med en uparrett-test med Weichs korrektion (p < 0.05), except for forskellene mellem GF'er forårsaget af opbevaringstid, der blev analyseret med envejsANOVA, ved hjælp af GraphPad Prism version 8.0.0 til Windows, GraphPad Software (SanDiego, CA, USA).