יישום של אבקת עלי ברוקולי בלחם ללא גלוטן: גישה חדשנית לשיפור הפוטנציאל הביו-אקטיבי והאיכות הטכנולוגית שלו

תַקצִיר:בהשוואה ללחם רגיל, לחם ללא גלוטן (GF) מציג הרבה לאחר אפייהפגמים וערך תזונתי ותפקודי נמוך יותר. למרות שעלי ברוקולי נתפסים כמוצרי פסולת, הם מאופיינים בתכולה גבוהה של חומרים מזינים ותרכובות ביו-אקטיביות.המחקר הנוכחי העריך אתערך תזונתי,איכות טכנולוגית, תכונות נוגדות חמצון, ו פעילות מעכבתנגד היווצרות של תוצרי קצה של גליקציה מתקדמים (AGEs) של GF מועשרעם אבקת עלי ברוקולי (BLP). בהשוואה לביקורת, לחם ללא גלוטן עם BLP (GFB) היהמאופיין באופן משמעותי (p < 0.05) higher content of nutrients (proteins and minerals), as well כמו נפח ספציפי משופר ואובדן אפייה. עם זאת, מה שצריך להדגיש זה BLPבאופן משמעותי (p < 0.05) improved theפוטנציאל נוגד חמצוןופעילות אנטי-AGEשל GFB. המתקבלהתוצאות מצביעות על כך שניתן להשתמש ב-BLP בהצלחה כמרכיב של מוצרים אפויים ללא גלוטן. במסקנה, ה-GFB החדש שפותח עם תכונות טכנולוגיות ופונקציונליות משופרות הואמוצר מאפייה בעל ערך מוסף שיכול לספק יתרונות בריאותיים לנבדקים בדיאטה נטולת גלוטן.

מילות מפתח:בראסיקה; תוצר לוואי צמחי; תכונות טכנולוגיות; פרמטרים של מרקם;נוגד חמצוןפעילות; אנטי אייג'ים; דיאטה ללא גלוטן; מחלת צליאק

לחץ כאן כדי לקבל מידע נוסף על תכונות נוגדי החמצון של cistanche

1. הקדמה

לחם הוא מזון בסיסי שנצרך ברצון בכל רחבי העולם בכל יום [1]. עם זאת, עבור חלק מהאנשים הסובלים ממחלת צליאק והפרעות אחרות הקשורות לגלוטן(אלרגיה לחיטה ורגישות לגלוטן לא צליאק), צריכה של קונבנציונלילחם חיטה ומוצרים אחרים המכילים גלוטן מזיק [2]. באותם חולים, החלבוני גלוטן תזונתיים או, באופן ספציפי, חלקיק הגליאדין של חיטה והפרולמינים משעורה (הורדינים) ושיפון (אבנית) עלולים להוביל לסיכונים בריאותיים וסיבוכים מזיקים.כיום, הטיפול היחיד הזמין להפרעות הקשורות לגלוטן הוא הקפדה על אדיאטה ללא גלוטן.

הכנת לחם ללא גלוטן היא תהליך המשתנה מהותית מהרגילהכנת לחם - בפרט, במרכיבים המשמשים, בהתנהגות ריאולוגית של הבלילה ובסך הכלאיכות המוצר הסופי [3]. בשל היעדר התלת מימד הרציףרשת גלוטן שאחראית על התכונות הריאולוגיות של הבצק וה-פיתוח לחם איכותי, ללא גלוטן הוא מאתגר [4]. לָכֵן,ייצור לחם ללא גלוטן (GF) דורש ניסוחים מורכבים, המורכבים מאתערובת של מרכיבים בסיסיים שאינם גלוטן ותוספים שונים המחקים את הויסקו אלסטיתכונות של גלוטן [5], כמו גם פתרונות טכנולוגיים מגוונים. בהשוואה ללחם רגיל, GF מראה פגמים רבים לאחר האפייה, כגון מראה לא מושך(משטח קרום לא סדיר וצבע חיוור), תחושה וטעם גרועים בפה, ומדף קצר יותרחַיִים. בעשור האחרון בוצעו התקדמות ניכרת לשיפור הטכנולוגיהואיכות חושית של GF ולהארכת חיי המדף שלו [6]. עם זאת, לאחרונה, גידולמספר צרכנים מעוניינים במוצרים ללא גלוטן המאופיינים בשיפוראיכות תזונתית ובריאות.

מחקרים רבים הראו כי פירות וירקות מבוססי תוצרי לוואימכילים כמות ניכרת של חומרים מזינים (חלבונים, ויטמינים ומינרלים), כמו גםתרכובות פונקציונליות (סיבים תזונתיים) וביו-אקטיביות (קרוטנואידים, תרכובות פנוליות, וגלוקוזינולטים) [7]. ביניהם, פיטוכימיקלים מצביעים על פעילויות ביולוגיות חשובות,כגון תכונות נוגדות חמצון ואנטי מיקרוביאליות, ולכן יכול למלא תפקיד במניעהוטיפול במחלות אנושיות שאינן מדבקות. ההשפעות המועילות של פוליפנוליםונגזרת הגלוקוזינולט על האורגניזם, כולל מניעה שלמחלות ציוויליזציה כגון פתולוגיות קרדיווסקולריות, סוכרת מסוג 2, סוגים מסוימים שלסרטן, ומחלות ניווניות עצביות, נדונו בהרחבה בספרות [8–10]. למסיבה זו, המספר ההולך וגדל של מחקרים מתמקד ביישום של תוצרי לוואיבמוצרים נטולי גלוטן כמקורות בעלות נמוכה של חומרים מזינים ותרכובות ביו-אקטיביות [11–13]. לאחרונה, Littardi et al. [14] העריך את ההשפעה של הוספת קלף קפה טחוןל-GF וציין שתוצר הלוואי הזה הצליח לשפר את הצבע של זהמוצר מאפה יחד עם שיפור משמעותי ביכולת נוגדי החמצון ויציבות חמצונית.

הBrassicaceaeהמשפחה כוללת ירקות רבים הנצרכים בדרך כלל ברחבי העולם,לא רק באופן מסורתי לתזונה אלא, חשוב מכך, לתכונותיהם המעודדות בריאות [15]. ביניהם, ברוקולי (Brassica oleraceavar.נטוי) רכש ניכררלוונטיות בשנים האחרונות כמזון "טיפולי", שכן הוא מכיל מבחינה פרמקולוגיתחומרים פעילים [16,17]. מחקרים רבים התמקדו בפרחי ברוקולי, אשרמייצגים רק 15 אחוז מסך הביומסה האווירית [18]. בזמן שהתעניינו בברוקוליתוצרי לוואי - בפרט, עלים - המשמשים רק לעתים רחוקות למזון. עלי ברוקולי,בדומה לפרחים, מאופיינים בתכולה גבוהה של חומרים מזינים (חלבונים, ויטמין C,מינרלים ויסודות קורט) ותרכובות ביו-אקטיביות (גלוקוזינולטים, חומצות פנוליות,ופלבנואידים) [19,20]. למרות שהם נתפסים כמוצר פסולת, הם עשויים להיות נצרךכמוצר טרי יקר ערך או כמקור לפיטונוטריינטים, המאפשר להם להשיג ערך מוסףמוצרים אפויים [21,22]. לפיכך, הוולוריזציה של תוצרי לוואי של ברוקולי ויישומםכפי שהרכיב של מוצרי מאפה נטולי גלוטן עם תכונות תזונתיות פוטנציאליות יכוללהיות אחת מהאסטרטגיות האלטרנטיביות להפחתת בזבוז מזון [23,24]. המחקר הנוכחי חקרההתאמה והפונקציונליות של אבקת עלי ברוקולי (BLP) כרכיב GFמבוסס על ניתוח של ערך תזונתי, איכות טכנולוגית, תכונות נוגדות חמצון,ופעילות מעכבת נגד היווצרות של תוצרי קצה של גליקציה מתקדמים (AGEs)מהלחם המפותח ללא גלוטן המועשר ב-BLP (GFB).

2. חומרים ושיטות

2.1. הכנת אבקת עלי ברוקולי

הוכן BLP כמתואר קודם [24]. בקצרה, עלים לא פגומים שלברוקולי בוגר (Brassica oleraceaL. var.נטוי) נתרם על ידי חברת GEMIX (Olsztyn,פולין) נוקו משאריות אדמה, נשטפו במים, ולאחר מכן הלבינו זמן קצר (דקה) במים חמים כדי להשבית אנזימים ולהפחית את העומס המיקרוביאלי. לאחר מכן, פטוטרות והאמצעים הראשיים הוסרו, ולהבי העלים יובשו בהקפאה מכיוון שזו שיטה ששומר על הערך התזונתי והביולוגי ועל צבע חומר הגלם [25]. יָבֵשׁהעלים נטחנו ונוננו לקבלת אבקה הומוגנית (גודל חלקיקיםפחות מ או שווה ל0.60 מ"מ).ה-BLP שהתקבל נארז בקופסת פלסטיק אטומה ונשמר במקרר להמשךניתוח ויישום בניסוח GF ניסיוני.

2.2. הכנת לחם ניסיוני ללא גלוטן

במחקר זה, נוסחת GF מותאמת [26] שימש כפקד (GFC). עמילן תירס(HORTIMEX, Konin, פולין), עמילן תפוחי אדמה (PPZ "Trzemeszno" Sp. Z oo, Trzemeszno,פולין), סוכר, שמרים טריים (Lesafre Polska SA, Wołczyn, פולין), פקטין (E 440(i), ZPOWPektowin, Jasło, פולין), שמן לפתית "Kujawski" (ZT "Kruszwica" SA, Kruszwicaפולין), מלח ומים היו המרכיבים העיקריים של GFC (טבלה1). מאופיינת בעברBLP [24] שולב ב-GFB על ידי החלפת 5 אחוזים (w/w) של עמילן תירס בנוסחת GFC. רמת ההחלפה הזו התבססה על מחקר ראשוני שהראה זאת5 אחוזים היו רמת ההחלפה המקובלת שלא השפיעה על התכונות התחושתיות של לחם,ואילו ל-GFB עם 7 אחוז BLP היה טעם עז מדי של כרוב (נתונים לא מוצגים).

2.3. מאפיינים של לחמים ניסיוניים ללא גלוטן

2.3.1. קביעת הרכב כימי פרוקסימלי וערך אנרגיה

ההרכב הכימי הבסיסי נקבע ב-GFs מיובש בהקפאה על פישיטה סטנדרטית [27]: תכולת הלחות נותחה בשיטת הייבוש (AOAC925.10), תכולת החלבונים נקבעה בשיטת Kjeldahl (N× 6.25 לחנקןלהמרת חלבון) (AOAC 979.09), ותכולת שומן באמצעות מיצוי Soxhlet עם הקסאן(AOAC 923.03); סך האפר נקבע בשיטה הגרבימטרית על ידי שריפה פנימהתנור מופל ב-550◦C למשך 10 שעות (AOAC 923.03). תכולת הפחמימות הכוללת הייתהמחושב על ידי הפחתת ערכי תכולת הלחות, החלבון, השומן והאפר מ-100.ערכי האנרגיה (kJ) חושבו על ידי הכפלת מספר ה-Macronutrients בגורמי ההמרה המתאימים (17 קילו ג'ל/ג' לחלבון, 37 קילו ג'ל/ג' לשומן ו-17 קילו ג'ג/ג' עבורפחמימות) [28]. מקדם ההמרה לחישוב הקלוריות הוא 1 kJ=0.239 קק"ל.

2.3.2. קביעת פרמטרים פיזיקליים

המשקל של GFs הוערך באמצעות מאזן דיגיטלי עם דיוק 0.01-g. הנפח הכיכר נקבע באמצעות שיטת עקירת זרעי לפתית שונה, בבאילו זרעי דוחן השתמשו במקום לפתית. הנפח הספציפי (SV) חושבכנפח כיכר חלקי משקלו. צפיפות (D) חושבה כמשקל כיכר מחולקלפי הנפח שלו. אובדן האפייה חושב כפי שצוין במשוואה (1).

איפה:

a-המשקל הראשוני של הבלילה לפני האפייה (g), וכן

b- המשקל של GFs אפויים ומקוררים (g).

צבע הקרום והפירורים של GFs הוערך באמצעות HunterLab ColorFlex(Hunter Associates Laboratory, Inc, Reston, VA, ארה"ב). צבע הקרום נקבע ב-נקודת האמצע של החלק העליון של קרום הכיכר, בעוד שצבע הפירורים נותח באמצענקודה של הפרוסה המרכזית של 2-ס"מ. המדידות בוצעו בקוטר 3-ס"מדיאפרגמה המכילה זכוכית אופטית. הצבע התבטא בהתאםמערכת CIELab, והפרמטרים שנקבעו היו: קלות (L* = 0 (שחור) וL* = 100 (לבן) ורכיבים כרומטיים:a* (−a* = ירוק ופלוסa* = אדמומיות) וb* (−b* = כחול ופלוסb* = צהובות). הערכים היו הממוצע של לפחות תשעה שכפולים.

כדי להציג את המראה של פירורים וקרום של סריקות GFC ו-GFB לדוגמה שלפרוסה מרכזית לדוגמה של כל ניסוי, GF נוצרה באמצעות סורק שטוח (EpsonPerfection V200 Photo) נתמך על ידי Epson Creativity Suite Software Images (איור1). 

איור 1.המראה החזותי של פירור וקרום של לחם נטול גלוטן בקרה למופת (A,C) ולחם ללא גלוטן עם אבקת עלי ברוקולי (B,D). 

2.3.3. הערכת תכונות מרקם

פרופיל המרקם (בדיקת TPA) של טרי (2 שעות) ומאוחסן (ל-24 ו-72 שעות לאחר האפייה)פירורי GFs נותחו באמצעות מנתח טקסטורה TA.HD Plus (Stable Micro SystemsLtd., Godalming, UK) מצויד בתא עומס של 30-kg. פרוסות הלחם האמצעיות של 25- מ"מהעובי עבר מחזור דחיסה כפול עד 40 אחוז עיוות מהגובה המקורי שלהםעם דיסק דחיסה מאלומיניום עם קצה שטוח 35- מ"מ (בדיקה P/35). הנבחרההגדרות היו כדלקמן: מהירות לפני בדיקה/בדיקה/אחרי בדיקה, 2.0 מ"מ/שנייה, זמן הרפיה, 5 שניות, כוח,10 גרם, והדק, מצב אוטומטי. כל פרוסה נדחסה פעמיים כדי לתת מרקם של שני ביסעקומת פרופיל [29], שממנו התקבלו הפרמטרים המרקמים הבאים: קשיות,קפיציות, לעיסות, לכידות וגמישות, כפי שחושבו על ידי התוכנה שלטטרמטר. שישה שכפולים נותחו עבור כל סוג של GF טרי ומאוחסן.

2.4. הערכת יכולת נוגדת החמצון של BLP ו-GFs

2.4.1. קביעת התוכן הפנולי הכולל

התוכן הפנולי הכולל (TPC) נקבע עם שימוש ב- Folin-Ciocalteuמגיב המבוסס על השיטה שתוארה קודם לכן על ידי הורסוולד ואנדלאואר [30]. תמציות מתנול התקבלו מ-200 מ"ג של GF מיובש בהקפאה ו-100 מ"ג של BLP עם 1מ"ל של 67 אחוז מתנול. דגימות עברו רטט קולי (30 שניות) ומערבולת(30 שניות), לאחר מכן עברו צנטריפוגה למשך 10 דקות ב-13, 000 סל"ד ב-4◦ג. השלב שלעיל חזר על עצמוחמש פעמים, והסופרנטנטים נאספו לתוך בקבוק מדידה של 5-מ"ל. מתנולתמציות הוכנו בשלושה עותקים. בדיקת ה-TPC בוצעה ב-microplates, ומנות של 15µL של תמציות מתנול הונחו בבארות מיקרופליטות. כתוצאה מכך,250 µL של מגיב Folin-Ciocalteu (מדולל בעבר במים 1:15,v/v) הוסף,והתערובת הודגרה במשך 10 דקות בחושך בטמפרטורת החדר. ואז, 25µL של20 אחוז נתרן קרבונט נוספו לכל באר, והתערובת הודגרה למשך 20 דקות.המיקרו-פלטה נערה אוטומטית לפני הקריאה, והספיגה נמדדהבְּ-λ = 755 ננומטר עם קורא הלוחות Infifinite M1000 PRO (Tecan Group AG, Mennedorf,שוויץ). חומצה גאלית שימשה לכיול סטנדרטי ({{0}}.03-1.0 מ"ג ל'−1 ), וההתוצאות הובעו במ"ג של שווי חומצה גאלית (GAE) לגרם אחד של חומר יבש(g DM) של GFs או BLP.

2.4.2. קיבולת נוגדת חמצון שווה ערך של Trolox על ידי ABTS Assay

ה-Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC) לפי 2,20 -קזינו-ביס (3-אתיל-בנזןבדיקת תיאזולין-6-סולפונית (ABTS) בוצעה כמתואר על ידי Horszwald ואנדלאואר [30]. כדי להשיג קטיון רדיקלי ABTS (ABTS· ועוד) תמיסה עם ספיגהערך של 0.70± {{0}}.02 ב-734 ננומטר, 10 מ"ל של 7-מ"ל/ליטר תמיסה מימית של ABTS ו-0.5 מ"לשל 51.4-ממול לליטר−1 תמיסה מימית של K2S2O4 היו מעורבבים, ואז אוחסנו בחושך בשעהטמפרטורת החדר למשך 16 שעות. לאחר מכן, ה-ABTS· ועודפתרון (1480µL) נוסף ל-20µL שלתמציות מתנול של BLP ו-GF. לניתוח במיקרו-לוחות, מנות של 10µL שלמדגם (תמציות המתנול של BLP או GF שהוכנו כמתואר לעיל עבור מבחן TPC),סטנדרטים, או ריקים הונחו בבורות מיקרופליט. מדידות התגובה והזמןהחלו עם תוספת של 270µL של ABTS· ועודפִּתָרוֹן. התגובה נעשתהיוצא ב-30◦C בחושך למשך 6 דקות. לאחר התגובה, הספיגה נמדדה ב-734 ננומטרעם קורא microplate. Trolox שימש עבור כיולים סטנדרטיים (0.25–1000µפְּרוּצָה−1 ), והתוצאות התבטאו בµmol Trolox g−1 DM של GFs או BLP.

2.4.3. Trolox Equivalent Antioxidant Capacity על ידי DPPH Assay

בוצעה בדיקת TEAC by 2-diphenyl-picryl-hydroxyl (DPPH) לניקוי רדיקליםלפי הורסוולד ואנדלאואר [30]. לקבלת תמיסת DPPH סופגתבטווח שבין 0.95 ל-1.10 בλ = 517 ננומטר, 10 מ"ג של DPPH הומס ב-250 מ"ל של80 אחוז מתנול. תמיסת DPPH הוכנה טריה לפני הניתוח. לניתוח,20 µL של תמציות מתנול של BLP ו-GF (מתואר בסעיף2.4.1), ריקים או סטנדרטיםהונחו לתוך בארות מיקרופליט, ולאחר מכן, 300µL של DPPH· התווסף פתרון. ההתגובה בוצעה בטמפרטורת הסביבה למשך 30 דקות בחושך. Trolox שימש עבורכיול סטנדרטי ({{0}}.005–0.75 מ"מ), והתוצאות שהתקבלו הובעו כµמול טרולוקסשווה ערך (TE) לגרם DM של GFs או BLP.

2.4.4. בדיקת פוטוכימילומינסנציה

בדיקת צילום כימילומינסנציה (PCL) בוצעה כמתואר על ידי Zieli 'nski,Zieli 'nska, and Kostira [31]. שיטה זו שימשה למדידת יכולת נוגדת החמצון שלתמציות BLP ותמציות GF מיובשות בהקפאה נגד רדיקלים אניונים סופראוקסיד הנוצרים מהluminol photosensitizer בחשיפה לאור UV במנגנון Photochem (Analytikינה, לייפציג, גרמניה). פעילות נוגדת חמצון נותחה באמצעות ACW (הידרופיליתמצב) וערכות ACL (מצב ליפופיל) לפי פרוטוקולי היצרן.עבור ACW, דגימה של 50- מ"ג חולצה עם 1 מ"ל מים, ועבור ACL - דגימה של 50- מ"גחולץ עם 1 מ"ל של תערובת MeOH והקסאן (4:1;v/v). הריכוז שלתמיסת התמצית הותאמה כדי להבטיח שהזוהר שנוצרה בפניםטווח העקומה הסטנדרטית. יכולת נוגדת החמצון חושבה על ידי השוואת הזמן השהיה של המדגם עם עקומת התקן של Trolox, והוא התבטא בµמולטרלוקס ג−1 DM.

2.5. הערכה של פעילות מעכבת נגד גילאיים

הוערכה הפעילות המעכבת נגד תוצרי קצה של גליקציה מתקדמים (AGEs).באמצעות שנייםבַּמַבחֵנָהמערכות מודל: אלבומין בסרום בקר (BSA)-גלוקוז וBSA-methylglyoxal (MGO). נהלי המיצוי והדגירה אומצו מSzawara-Nowak et al. [32]. בקצרה, 150 מ"ג של דגימה מיובשת בהקפאה חולצו עם 67 אחוזיםמתנול על ידי ניעור ב-25◦C למשך 40 דקות באמצעות מיקסר תרמו (Thermomixer, Eppendorf,פּוֹלִין). הסופרנטנט שהתקבל לאחר הצנטריפוגה התאדה ליובשתחת חנקן, והשאריות היבשות הומסו במאגר פוספט (0.1 M, pH 7.4).0.5 מ"ל מהתמיסה שהתקבלה הודגרה עם 1 מ"ל מהתערובת המכילה BSA(10 מ"ג/מ"ל) ונתרן אזיד (0.1 מ"ג/מ"ל) במאגר פוספט (0.1 M, pH 7.4) וכראוי D-גלוקוז או MGO. עבור המדידה, 250µl של תערובת התגובההונח לתוך בארות (microplate 96-בארות, שחור, Porvair). עוצמת הפלורסנט שלλעִירוּר330 ננומטר וλפְּלִיטָה410 ננומטר (BSA-גלוקוז), וλעִירוּר340 ננומטר וλפְּלִיטָהנמדדו 420 ננומטר (BSA-MGO). עבור כל תמצית, הבדיקה בוצעה בשלושה עותקים. א1 mM של aminoguanidine שימש כביקורת חיובית. התוצאות הוצגו בתור אאחוז הפעילות המעכבת של AGEs.2.6. ניתוח סטטיסטיאלא אם צוין אחרת, הנתונים המדווחים בכל הטבלאות הם ערכי ממוצע ותקןסטיות של תצפיות משולשות. באופן כללי, ההבדלים בין ניסוייםGFs נותחו עם לא מזווגt-בדוק עם התיקון של ויך (p < 0.05), except for ההבדלים בין GFs שנגרמו על ידי זמן אחסון שנותח עם החד כיווניANOVA, באמצעות GraphPad Prism גרסה 8.0.0 עבור Windows, תוכנת GraphPad (Sanדייגו, קליפורניה, ארה"ב).