Toepassing van broccolibladpoeder in glutenvrij brood: een innovatieve aanpak om het bioactieve potentieel en de technologische kwaliteit ervan te verbeteren

Abstract:In vergelijking met conventioneel brood vertoont glutenvrij brood (GF) veel nabakkengebreken en een lagere nutritionele en functionele waarde. Hoewel broccolibladeren worden gezien alsafvalproducten, ze worden gekenmerkt door een hoog gehalte aan voedingsstoffen en bioactieve stoffen.De huidige studie evalueerde devoedingswaarde,technologische kwaliteit, antioxiderende eigenschappen, En remmende activiteittegen de vorming van geavanceerde glycatie-eindproducten (AGE's) van GF-verrijktmet broccolibladpoeder (BLP). Vergeleken met de controle was glutenvrij brood met BLP (GFB) welgekenmerkt door een aanzienlijk (p < 0.05) higher content of nutrients (proteins and minerals), as well als verbeterd specifiek volume en bakverlies. Wat echter moet worden benadrukt, is dat BLPaanzienlijk (p < 0.05) improved theantioxidant potentieelEnanti-AGE-activiteitvan GFB. De verkregenresultaten geven aan dat BLP met succes kan worden gebruikt als onderdeel van glutenvrije gebakken producten. Inconclusie, de nieuw ontwikkelde GFB met verbeterde technologische en functionele eigenschappen is eenbakkerijproduct met toegevoegde waarde dat gezondheidsvoordelen kan opleveren voor proefpersonen die een glutenvrij dieet volgen.

Trefwoorden:Brassica; plantaardig bijproduct; technologische eigenschappen; textuurparameters;antioxidantactiviteit; anti-leeftijden; gluten vrij dieet; coeliakie

Klik hier voor meer informatie over de antioxiderende eigenschappen van cistanche

1. Inleiding

Brood is een hoofdvoedsel dat elke dag over de hele wereld graag wordt geconsumeerd [1]. Voor sommige personen die lijden aan coeliakie en andere glutengerelateerde aandoeningen(tarwe-allergie en niet-coeliakie glutengevoeligheid), de consumptie van conventioneeltarwebrood en andere glutenbevattende producten is schadelijk [2]. Bij die patiënten is degluten-eiwitten uit de voeding of, specifiek, de gliadinefractie van tarwe en de prolaminen daaruitgerst (hordeins) en rogge (scaling) kunnen leiden tot schadelijke gezondheidsrisico's en complicaties.Tegenwoordig is de enige beschikbare behandeling voor glutengerelateerde aandoeningen het naleven van eengluten vrij dieet.

Glutenvrij brood bakken is een proces dat aanzienlijk verschilt van conventioneelbroodbereiding - in het bijzonder in de gebruikte ingrediënten, het reologische gedrag van het beslag en in het algemeenkwaliteit van het eindproduct [3]. Door het ontbreken van het continue driedimensionaleglutennetwerk dat verantwoordelijk is voor de reologische eigenschappen van het deeg en deontwikkeling van hoogwaardig brood, glutenvrij brood maken is een uitdaging [4]. Daarom,de productie van glutenvrij brood (GF) vereist complexe formuleringen, bestaande uit amengsel van niet-gluten basisingrediënten en verschillende additieven die de visco-elastiek nabootseneigenschappen van gluten [5], evenals diverse technologische oplossingen. In vergelijking metconventioneel brood vertoont een GF veel gebreken na het bakken, zoals een onaantrekkelijk uiterlijk(onregelmatig korstoppervlak en bleke kleur), slecht mondgevoel en slechte smaak, en een kortere houdbaarheidleven. In de afgelopen tien jaar zijn er aanzienlijke vorderingen gemaakt om de technologie te verbeterenen sensorische kwaliteit van GF en om de houdbaarheid te verlengen [6]. Sinds kort echter een groeiendeaantal consumenten is geïnteresseerd in glutenvrije producten die worden gekenmerkt door verbeterdnutritionele en gezondheidsbevorderende kwaliteit.

Talrijke studies hebben aangetoond dat de bijproducten op basis van groenten en fruitbevatten een aanzienlijke hoeveelheid voedingsstoffen (eiwitten, vitamines en mineralen), evenalsfunctionele (voedingsvezels) en bioactieve verbindingen (carotenoïden, fenolische verbindingen, englucosinolaten) [7]. Onder hen vertonen fytochemicaliën belangrijke biologische activiteiten,zoals antioxiderende en antimicrobiële eigenschappen, en zouden dus een rol kunnen spelen bij de preventieen behandeling van niet-overdraagbare ziekten bij de mens. De gunstige effecten van polyfenolenen het glucosinolaatderivaat op het organisme, inclusief de preventie vanbeschavingsziekten zoals cardiovasculaire pathologieën, diabetes type 2, sommige soortenkanker en neurodegeneratieve ziekten werden uitgebreid besproken in de literatuur [8–10]. Voordaarom richt steeds meer onderzoek zich op de toepassing van bijproductenin glutenvrije producten als goedkope bronnen van voedingsstoffen en bioactieve stoffen [11–13]. Onlangs hebben Littardi et al. [14] evalueerde de impact van de toevoeging van gemalen koffieperkamentaan GF en gaf aan dat dit bijproduct de kleur hiervan kon verbeterenbakkerijproduct samen met een aanzienlijke verbetering van de antioxidantcapaciteit enoxidatieve stabiliteit.

DeBrassicaceaefamilie omvat veel groenten die wereldwijd algemeen worden geconsumeerd,niet alleen van oudsher voor voeding maar, nog belangrijker, voor hun gezondheidsbevorderende eigenschappen [15]. Onder hen broccoli (Brassica oleraceavar.cursief) heeft aanzienlijk gewonnenrelevantie in de afgelopen jaren als "therapeutisch" voedsel, omdat het farmacologisch bevatwerkzame stoffen [16,17]. Veel studies hebben zich gericht op broccoliroosjes, dievertegenwoordigen slechts 15 procent van de totale luchtbiomassa [18]. Terwijl we geïnteresseerd waren in broccolibijproducten - in het bijzonder bladeren - die zelden voor voedsel worden gebruikt. Broccolibladeren,vergelijkbaar met roosjes, worden gekenmerkt door een hoog gehalte aan voedingsstoffen (eiwitten, vitamine C,mineralen en sporenelementen) en bioactieve stoffen (glucosinolaten, fenolzuren,en flavonoïden) [19,20]. Hoewel ze worden gezien als een afvalproduct, kunnen ze worden geconsumeerdals waardevol versproduct of als bron van fytonutriënten, waardoor ze een meerwaarde krijgengebakken producten [21,22]. Aldus de valorisatie van bijproducten van broccoli en hun toepassingzoals het ingrediënt van glutenvrije bakkerijproducten met potentiële nutraceutische eigenschappen zou kunneneen van de alternatieve strategieën zijn om voedselverspilling tegen te gaan [23,24]. De huidige studie onderzochtde geschiktheid en functionaliteit van broccolibladpoeder (BLP) als GF-componentop basis van een analyse van de voedingswaarde, technologische kwaliteit, antioxiderende eigenschappen,en remmende activiteit tegen de vorming van geavanceerde glycatie-eindproducten (AGE's)van het ontwikkelde glutenvrije brood verrijkt met BLP (GFB).

2. materialen en methoden

2.1. Bereiding van Broccolibladpoeder

Een BLP werd bereid zoals eerder beschreven [24]. Kortvlieg, onbeschadigde bladeren vanrijpe broccoli (Brassica oleraceaL. var.cursief) geschonken door het bedrijf GEMIX (Olsztyn,Polen) werden ontdaan van bodemresten, gewassen met water en vervolgens kort (1 min) geblancheerdheet water om enzymen te inactiveren en de microbiële belasting te verminderen. Daarna bladstelen ende hoofdnerf werd verwijderd en de bladmessen werden gevriesdroogd, omdat dit een methode is diebehoudt de nutritionele en biologische waarde en de kleur van de grondstof [25]. Droogbladeren werden gemalen en gezeefd om een ​​homogeen poeder te verkrijgen (deeltjesgrootteMinder dan of gelijk aan0.60 mm).De verkregen BLP werd verpakt in een verzegelde plastic doos en verder in de koelkast bewaardanalyse en toepassing in experimentele GF-formulering.

2.2. Bereiding van experimenteel glutenvrij brood

In deze studie werd een geoptimaliseerde GF-formule [26] werd gebruikt als een controle (GFC). Maïszetmeel(HORTIMEX, Konin, Polen), aardappelzetmeel (PPZ "Trzemeszno" Sp. Z oo, Trzemeszno,Polen), suiker, verse gist (Lesaffre Polska SA, Wołczyn, Polen), pectine (E 440(i), ZPOWPektowin, Jasło, Polen), koolzaadolie "Kujawski" (ZT "Kruszwica" SA, KruszwicaPolen), zout en water waren de belangrijkste ingrediënten van GFC (Tabel1). Eerder gekarakteriseerdBLP [24] werd opgenomen in de GFB door 5 procent te vervangen (w/w) van maïszetmeel in deGFC-formule. Dit substitutieniveau was gebaseerd op een voorstudie die dat aantoonde5 procent was het acceptabele vervangingsniveau dat geen invloed had op de sensorische eigenschappen van brood,terwijl de GFB met 7 procent BLP een te intense koolsmaak had (gegevens niet getoond).

2.3. Kenmerken van experimentele glutenvrije broden

2.3.1. Bepaling van proximale chemische samenstelling en energiewaarde

De chemische basissamenstelling werd bepaald in gevriesdroogde GF's volgens destandaard methode [27]: het vochtgehalte werd geanalyseerd met behulp van de droogmethode (AOAC925.10), werd het eiwitgehalte bepaald met de Kjeldahl-methode (N× 6,25 voor stikstofnaar eiwitconversie) (AOAC 979.09), en vetgehalte met behulp van Soxhlet-extractie met hexaan(AOAC 923.03); totaal as werd bepaald met behulp van de gravimetrische methode door inbrandeneen moffeloven op 550◦C gedurende 10 uur (AOAC 923.03). Het totale koolhydraatgehalte wasberekend door de waarden van het vocht-, eiwit-, vet- en asgehalte af te trekken van 100.De energiewaarden (kJ) zijn berekend door het aantal macronutriënten te vermenigvuldigen metde bijbehorende conversiefactoren (17 kJ/g voor eiwit, 37 kJ/g voor vet en 17 kJ/g voorkoolhydraten) [28]. De conversiefactor voor calorieberekening is 1 kJ=0.239 kcal.

2.3.2. Bepaling van fysieke parameters

Het gewicht van GF's werd geëvalueerd met behulp van een digitale weegschaal met een nauwkeurigheid van 0.01-g. Debroodvolume werd bepaald met behulp van een gemodificeerde standaard verdringingsmethode voor koolzaad, inwelke gierstzaden werden gebruikt in plaats van koolzaad. Het specifieke volume (SV) werd berekendals een broodvolume gedeeld door het gewicht. Dichtheid (D) werd berekend als een verdeeld broodgewichtdoor zijn volume. Bakverlies werd berekend zoals aangegeven in vergelijking (1).

waar:

a—het aanvankelijke gewicht van het beslag vóór het bakken (g), en

b—het gewicht van gebakken en gekoelde GF's (g).

De korst- en kruimkleur van GF's werd geëvalueerd met behulp van een HunterLab ColorFlex(Hunter Associates Laboratory, Inc., Reston, VA, VS). Korstkleur werd bepaald bij demiddelpunt van de bovenkant van de broodkorst, terwijl de kruimelkleur in het midden werd geanalyseerdpunt van de middelste schijf van 2-cm. De metingen zijn uitgevoerd met een diameter van 3-cmdiafragma met daarin een optisch glas. De kleur werd uitgedrukt in overeenstemming methet CIELab-systeem, en de bepaalde parameters waren: lichtheid (L* = 0 (zwart) enL* = 100 (wit) en chromatische componenten:a* (−a* = groenheid en plusa* = roodheid) enb* (−b* = blauwheid en plusb* = geelheid). Waarden waren het gemiddelde van ten minste negen herhalingen.

Om het uiterlijk van kruimel en korst van voorbeeldige GFC- en GFB-scans van devoorbeeld centrale plak van elk experiment, GF werd gemaakt met behulp van een flatbed scanner (EpsonPerfection V200 Photo) ondersteund door Epson Creativity Suite Software Images (Afbeelding1). 

Figuur 1.Het visuele uiterlijk van kruimel en korst van voorbeeldig controle glutenvrij brood (A,C) en glutenvrij brood met broccolibladpoeder (B,D). 

2.3.3. Evaluatie van textuureigenschappen

Het textuurprofiel (TPA-test) van vers (2 uur) en bewaard (gedurende 24 en 72 uur na het bakken)kruimels van GF's werden geanalyseerd met behulp van een TA.HD Plus Texture Analyzer (Stable Micro SystemsLtd., Godalming, UK) is uitgerust met een 30-kg load cell. De middelste sneetjes brood van 25-mmdikte onderging een dubbele compressiecyclus tot 40 procent vervorming van hun oorspronkelijke hoogtemet een 35-mm platte aluminium compressieschijf (sonde P/35). De geselecteerdeinstellingen waren als volgt: pre-test/test/post-test snelheid, 2.0 mm/s, relaxatietijd, 5 s, kracht,10 g, en trigger, modus auto. Elk plakje werd twee keer samengeperst om een ​​two-bite textuur te gevenprofielkromme [29], waaruit de volgende textuurparameters werden verkregen: hardheid,veerkracht, taaiheid, samenhang en veerkracht, zoals berekend door de software van deviervoetig. Zes herhalingen werden geanalyseerd voor elke soort verse en opgeslagen GF.

2.4. Evaluatie van de antioxidantcapaciteit van BLP en GF's

2.4.1. Bepaling van het totale fenolgehalte

Het totale fenolgehalte (TPC) werd bepaald met behulp van de Folin-Ciocalteureagens gebaseerd op de eerder beschreven methode door Horszwald en Andlauer [30]. Methanolextracten werden verkregen uit 200 mg gevriesdroogde GF en 100 mg BLP met 1ml 67 procent methanol. Monsters werden onderworpen aan ultrasone trillingen (30 s) en vortexen(30 s), daarna 10 min gecentrifugeerd bij 13,000 rpm bij 4◦C. De bovenstaande stap werd herhaaldvijf keer, en de supernatanten werden verzameld in een 5-ml maatkolf. Methanolextracten werden in drievoud bereid. De TPC-assay werd uitgevoerd in microplaten enporties van 15µL methanolextracten werden in microplaatputjes geplaatst. Vervolgens,250 µL van het Folin-Ciocalteu-reagens (eerder verdund met water 1:15,v/v) was toegevoegd,en het mengsel werd gedurende 10 minuten in het donker bij kamertemperatuur geïncubeerd. Dan, 25µL vanAan elk putje werd 20 procent natriumcarbonaat toegevoegd en het mengsel werd 20 minuten geïncubeerd.De microtiterplaat werd voor het lezen automatisch geschud en de absorptie werd gemetenbijλ = 755 nm met de Infifinite M1000 PRO-plaatlezer (Tecan Group AG, Männedorf,Zwitserland). Galluszuur werd gebruikt voor standaardkalibratie ({{0}}.03–1.0 mg L−1 ), en deresultaten werden uitgedrukt in mg galluszuurequivalenten (GAE) per gram droge stof(g DM) van GF's of BLP.

2.4.2. Trolox Equivalent Antioxidant Capaciteit door ABTS Assay

De Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC) door de 2,20 -casino-bis (3-ethylbenzeenthiazoline-6-sulfonzuur (ABTS)-test werd uitgevoerd zoals beschreven door Horszwald enAndlauer [30]. Om een ​​ABTS radicaal kation (ABTS· plus) oplossing met een absorptiewaarde van 0.70± {{0}}.02 bij 734 nm, 10 ml 7-mmoL/L waterige oplossing van ABTS en 0,5 mlvan 51.4-mmoL/L−1 waterige oplossing van K2S2O4 werden gemengd, daarna in het donker bewaard bijkamertemperatuur gedurende 16 uur. Vervolgens de ABTS· plusoplossing (1480µL) werd toegevoegd aan 20µL vanmethanolextracten van BLP en GF. Voor de analyse in de microtiterplaten, aliquots van 10µL van demonster (de methanolextracten van BLP of GF bereid zoals hierboven beschreven voor de TPC-assay),standaarden, of blanco's werden in putjes van microplaten geplaatst. De reactie- en tijdmetingenwerden gestart na de toevoeging van 270µL van de ABTS· plusoplossing. De reactie werd uitgevoerduit op 30◦C in het donker gedurende 6 min. Na de reactie werd de absorptie gemeten bij 734 nmmet een microplaatlezer. Trolox werd gebruikt voor standaardkalibraties (0.25–1000µmol/L−1 ), en de resultaten werden uitgedrukt inµmol Trolox g−1 DM van GF's of BLP.

2.4.3. Trolox-equivalente antioxidantcapaciteit door DPPH-assay

De TEAC door 2-difenyl-picryl-hydroxyl (DPPH) radicale scavenging assay werd uitgevoerdvolgens Horszwald en Andlauer [30]. Om de DPPH-oplossing absorberend te krijgenin het bereik van 0.95 tot 1.10 atλ = 517 nm, 10 mg DPPH werd opgelost in 250 ml80 procent methanol. De DPPH-oplossing werd vóór analyse vers bereid. Voor analyse,20 µL methanolextracten van BLP en GF (beschreven in Sectie2.4.1), spaties of standaardenwerden in microtiterplaatwells geplaatst, en vervolgens 300µL van DPPH· oplossing is toegevoegd. Dereactie werd uitgevoerd bij omgevingstemperatuur gedurende 30 minuten in het donker. Trolox werd gebruikt voorstandaard kalibratie ({{0}}.005–0.75 mM), en de verkregen resultaten werden uitgedrukt alsµmol TroloxEquivalenten (TE) per g DS van GF's of BLP.

2.4.4. Fotochemiluminescentietest

Een fotochemiluminescentie (PCL)-assay werd uitgevoerd zoals beschreven door Zieli ´nski,Zieli'nska en Kostyra [31]. Deze methode werd gebruikt om de antioxidantcapaciteit van te metenBLP en gevriesdroogde GF-extracten tegen superoxide-anionradicalen gegenereerd uit deluminol fotosensitizer onder blootstelling aan UV-licht in het Photochem-apparaat (AnalytikJena, Leipzig, Duitsland). Antioxidantactiviteit werd geanalyseerd met ACW (hydrofielaandoening) en ACL (lipofiele aandoening) kits volgens de protocollen van de fabrikant.Voor ACW werd een monster van 50-mg geëxtraheerd met 1 ml water en voor ACL werd een monster van 50-mg geëxtraheerdwerd geëxtraheerd met 1 ml van het mengsel van MeOH en hexaan (4:1;v/v). De concentratie vande extractoplossing werd aangepast om ervoor te zorgen dat de gegenereerde luminescentie binnen washet bereik van de standaardcurve. De antioxidantcapaciteit werd berekend door devertragingstijd van het monster met de Trolox-standaardcurve, en deze werd uitgedrukt inµmolTrolox g−1 DM.

2.5. Evaluatie van remmende activiteit tegen AGE's

De remmende activiteit tegen geavanceerde glycatie-eindproducten (AGE's) werd beoordeeldtwee gebruikenin vitromodelsystemen: runderserumalbumine (BSA)-glucose enBSA-methylglyoxal (MGO). De extractie- en incubatieprocedures zijn overgenomen vanSzawara-Nowak et al. [32]. In het kort werd 150 mg gevriesdroogd monster geëxtraheerd met 67 procentmethanol door te schudden bij 25◦C gedurende 40 min met behulp van een thermomixer (Thermomixer, Eppendorf,Polen). Het na het centrifugeren verkregen supernatant werd drooggedamptonder stikstof en het droge residu werd opgelost in fosfaatbuffer (0,1 M, pH 7,4).0.5 ml van de verkregen oplossing werd geïncubeerd met 1 ml van het mengsel dat BSA bevatte(10 mg/ml) en natriumazide (0.1 mg/ml) in fosfaatbuffer (0,1 M, pH 7,4) engeschikt D-glucose of MGO. Voor de meting, 250µl van het reactiemengselwerd in wells geplaatst (microplaat 96-wells, zwart, Porvair). De fluorescentie-intensiteit vanλopwinding330nm enλuitstoot410 nm (BSA-glucose), enλopwinding340nm enλuitstoot420 nm (BSA-MGO) werden gemeten. Voor elk extract werd de test in drievoud uitgevoerd. A1 mM aminoguanidine werd gebruikt als een positieve controle. De resultaten werden gepresenteerd als eenpercentage van AGE's remmende activiteit.2.6. Statistische analyseTenzij anders vermeld, zijn de in alle tabellen vermelde gegevens gemiddelde waarden en standaardwaardenafwijkingen van waarnemingen in drievoud. Over het algemeen zijn de verschillen tussen experimenteelGF's werden geanalyseerd met een ongepaardet-test met Weich's correctie (p < 0.05), except for de verschillen tussen GF's veroorzaakt door bewaartijd die werd geanalyseerd met de one-wayANOVA, met GraphPad Prism versie 8.0.0 voor Windows, GraphPad Software (SanDiego, CA, VS).