Anwendung von Brokkoliblattpulver in glutenfreiem Brot: Ein innovativer Ansatz zur Verbesserung seines bioaktiven Potenzials und seiner technologischen Qualität

Abstrakt:Im Vergleich zu herkömmlichem Brot weist glutenfreies Brot (GF) viele Nachbackzeiten aufMängel und ein geringerer Nähr- und Funktionswert. Obwohl Brokkoliblätter als wahrgenommen werdenSie sind Abfallprodukte und zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an Nährstoffen und bioaktiven Verbindungen aus.Die vorliegende Studie bewertete dieNährwert,technologische Qualität, antioxidative Eigenschaften, Und hemmende Wirkunggegen die Bildung fortgeschrittener Glykationsendprodukte (AGEs) von GF angereichertmit Brokkoliblattpulver (BLP). Im Vergleich zur Kontrolle war glutenfreies Brot mit BLP (GFB).gekennzeichnet durch eine deutlich (p < 0.05) higher content of nutrients (proteins and minerals), as well B. verbessertes spezifisches Volumen und verbesserter Backverlust. Es muss jedoch betont werden, dass BLPdeutlich (p < 0.05) improved theantioxidatives PotenzialUndAnti-AGE-Aktivitätvon GFB. Das erhalteneDie Ergebnisse deuten darauf hin, dass BLP erfolgreich als Bestandteil glutenfreier Backwaren eingesetzt werden kann. InFazit: Das neu entwickelte GFB mit verbesserten technologischen und funktionalen Eigenschaften ist einBackprodukt mit Mehrwert, das Personen, die sich glutenfrei ernähren, gesundheitliche Vorteile bieten könnte.

Schlüsselwörter:Brassica; pflanzliches Nebenprodukt; technologische Eigenschaften; Texturparameter;AntioxidansAktivität; Anti-Alter; glutenfreie Diät; Zöliakie

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1. Einleitung

Brot ist ein Grundnahrungsmittel, das auf der ganzen Welt täglich gerne konsumiert wird [1]. Allerdings leiden einige Personen an Zöliakie und anderen glutenbedingten Erkrankungen(Weizenallergie und Nicht-Zöliakie-Glutenunverträglichkeit), der Verzehr von konventionellemWeizenbrot und andere glutenhaltige Produkte sind schädlich [2]. Bei diesen Patienten ist dieNahrungsglutenproteine ​​oder insbesondere die Gliadinfraktion von Weizen und die Prolamine ausGerste (Hordeine) und Roggen (Schuppen) können zu gesundheitsschädlichen Risiken und Komplikationen führen.Heutzutage besteht die einzige verfügbare Behandlung für glutenbedingte Störungen in der Einhaltung von aglutenfreie Diät.

Glutenfreies Brotbacken ist ein Prozess, der sich erheblich vom herkömmlichen Brotbacken unterscheidetBrotbacken – insbesondere in Bezug auf die verwendeten Zutaten, das rheologische Verhalten des Teigs und insgesamtQualität des Endprodukts [3]. Aufgrund des Fehlens des kontinuierlichen DreidimensionalenGlutennetzwerk, das für die rheologischen Eigenschaften des Teigs verantwortlich istEntwicklung von hochwertigem Brot, glutenfreies Brotbacken ist eine Herausforderung [4]. Deshalb,Die Herstellung von glutenfreiem Brot (GF) erfordert komplexe Rezepturen, bestehend aus aMischung aus glutenfreien Grundzutaten und verschiedenen Zusatzstoffen, die das Viskoelastikum nachahmenEigenschaften von Gluten [5] sowie vielfältige technologische Lösungen. Im Vergleich mitBei herkömmlichem Brot weist ein GF nach dem Backen viele Mängel auf, beispielsweise ein unansehnliches Aussehen(unregelmäßige Krustenoberfläche und blasse Farbe), schlechtes Mundgefühl und schlechter Geschmack und eine kürzere HaltbarkeitLeben. Im letzten Jahrzehnt wurden erhebliche Fortschritte bei der Verbesserung der Technologie erzieltund sensorische Qualität von GF und zur Verlängerung seiner Haltbarkeit [6]. In letzter Zeit wächst jedochViele Verbraucher interessieren sich für glutenfreie Produkte, die sich durch eine verbesserte Qualität auszeichnenernährungsphysiologischer und gesundheitsfördernder Qualität.

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Nebenprodukte auf Obst- und Gemüsebasis entstehenenthalten eine erhebliche Menge an Nährstoffen (Proteine, Vitamine und Mineralien) sowiefunktionelle (Ballaststoffe) und bioaktive Verbindungen (Carotinoide, Phenolverbindungen usw.)Glucosinolate) [7]. Unter ihnen weisen sekundäre Pflanzenstoffe wichtige biologische Aktivitäten auf,B. antioxidative und antimikrobielle Eigenschaften, und könnten daher eine Rolle bei der Prävention spielenund Behandlung nichtübertragbarer menschlicher Krankheiten. Die wohltuende Wirkung von Polyphenolenund das Glucosinolat-Derivat auf den Organismus, einschließlich der Vorbeugung vonZivilisationskrankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes, einige Arten vonKrebs und neurodegenerative Erkrankungen wurden in der Literatur ausführlich diskutiert [8–10]. FürAus diesem Grund konzentriert sich immer mehr Forschung auf die Verwendung von Nebenproduktenin glutenfreien Produkten als kostengünstige Quellen für Nährstoffe und bioaktive Verbindungen [11–13]. Kürzlich haben Littardi et al. [14] bewertete die Auswirkung der Zugabe von gemahlenem Kaffeepergamentan GF und gab an, dass dieses Nebenprodukt die Farbe verbessern konnteBackprodukt zusammen mit einer deutlichen Verbesserung der antioxidativen Kapazität undoxidative Stabilität.

DerBrassicaceaeDie Familie umfasst viele Gemüsesorten, die weltweit häufig verzehrt werden.nicht nur traditionell für die Ernährung, sondern, was noch wichtiger ist, wegen ihrer gesundheitsfördernden Eigenschaften [15]. Darunter Brokkoli (Brassica oleraceavar.kursiv) hat beträchtlich zugenommenhat in den letzten Jahren als „therapeutisches“ Lebensmittel an Bedeutung gewonnen, da es pharmakologisch wirksam istWirkstoffe [16,17]. Viele Studien haben sich auf Brokkoliröschen konzentriert, diemachen nur 15 Prozent der gesamten Luftbiomasse aus [18]. Während wir uns für Brokkoli interessiertenNebenprodukte – insbesondere Blätter –, die selten als Nahrung verwendet werden. Brokkoliblätter,zeichnen sich ähnlich wie Röschen durch einen hohen Gehalt an Nährstoffen (Proteine, Vitamin C,Mineralien und Spurenelemente) und bioaktive Verbindungen (Glucosinolate, Phenolsäuren,und Flavonoide) [19,20]. Obwohl sie als Abfallprodukt wahrgenommen werden, können sie konsumiert werdenB. als wertvolles Frischprodukt oder als Quelle für Phytonährstoffe, wodurch sie einen Mehrwert erzielen könnenBackwaren [21,22]. Somit die Verwertung von Brokkoli-Nebenprodukten und deren Verwendungals Zutat glutenfreier Backwaren mit potenziell nutrazeutischen Eigenschafteneine der alternativen Strategien zur Reduzierung von Lebensmittelverschwendung sein [23,24]. Die vorliegende Studie untersuchtdie Eignung und Funktionalität von Brokkoliblattpulver (BLP) als GF-Komponentebasierend auf einer Analyse des Nährwerts, der technologischen Qualität, der antioxidativen Eigenschaften,und hemmende Wirkung gegen die Bildung fortgeschrittener Glykationsendprodukte (AGEs)des entwickelten glutenfreien Brotes, angereichert mit BLP (GFB).

2. Materialien und Methoden

2.1. Zubereitung von Brokkoliblattpulver

Ein BLP wurde wie zuvor beschrieben hergestellt [24]. Kurzzeitig unbeschädigte Blätter vonreifer Brokkoli (Brassica oleraceaL. var.kursiv) gespendet von der Firma GEMIX (Olsztyn,Polen) wurden von Erdrückständen gereinigt, mit Wasser gewaschen und dann kurz (1 Minute) blanchiertheißes Wasser, um Enzyme zu inaktivieren und die mikrobielle Belastung zu verringern. Danach Blattstiele undDie Hauptmittelrippen wurden entfernt und die Blattspreiten wurden gefriergetrocknet, da es sich hierbei um eine Methode handeltbewahrt den Nährwert und den biologischen Wert sowie die Farbe des Rohstoffs [25]. TrockenDie Blätter wurden gemahlen und gesiebt, um ein homogenes Pulver (Partikelgröße) zu erhaltenGleich oder kleiner als0.60 mm).Das erhaltene BLP wurde in einer versiegelten Plastikbox verpackt und zur weiteren Verwendung im Kühlschrank aufbewahrtAnalyse und Anwendung in der experimentellen GF-Formulierung.

2.2. Zubereitung von experimentellem glutenfreiem Brot

In dieser Studie wurde eine optimierte GF-Formel [26] wurde als Kontrolle (GFC) verwendet. Maisstärke(HORTIMEX, Konin, Polen), Kartoffelstärke (PPZ „Trzemeszno“ Sp. Z oo, Trzemeszno,Polen), Zucker, Frischhefe (Lesaffre Polska SA, Wołczyn, Polen), Pektin (E 440(i), ZPOWPektowin, Jasło, Polen), Rapsöl „Kujawski“ (ZT „Kruszwica“ SA, KruszwicaPolen), Salz und Wasser waren die Hauptbestandteile von GFC (Tabelle1). Zuvor charakterisiertBLP [24] wurde durch Ersetzung von 5 Prozent (w/w) Maisstärke in derGFC-Formel. Dieser Substitutionsgrad basierte auf einer vorläufigen Studie, die dies zeigte5 Prozent waren die akzeptable Ersatzmenge, die die sensorischen Eigenschaften von Brot nicht beeinträchtigte.wohingegen das GFB mit 7 Prozent BLP einen zu intensiven Kohlgeschmack hatte (Daten nicht gezeigt).

2.3. Eigenschaften experimenteller glutenfreier Brote

2.3.1. Bestimmung der proximalen chemischen Zusammensetzung und des Energiewerts

Die grundlegende chemische Zusammensetzung wurde in gefriergetrockneten GFs gemäß bestimmtStandardmethode [27]: Der Feuchtigkeitsgehalt wurde mit der Trocknungsmethode (AOAC) analysiert925.10) wurde der Proteingehalt mit der Kjeldahl-Methode (N× 6,25 für Stickstoffzur Proteinumwandlung) (AOAC 979.09) und Fettgehalt mittels Soxhlet-Extraktion mit Hexan(AOAC 923.03); Die Gesamtaschemenge wurde gravimetrisch durch Einbrennen bestimmtein Muffelofen bei 550◦C für 10 Stunden (AOAC 923.03). Der Gesamtkohlenhydratgehalt betrugberechnet durch Subtrahieren der Werte für Feuchtigkeit, Protein, Fett und Asche von 100.Die Energiewerte (kJ) wurden durch Multiplikation der Anzahl der Makronährstoffe mit berechnetdie entsprechenden Umrechnungsfaktoren (17 kJ/g für Protein, 37 kJ/g für Fett und 17 kJ/g fürKohlenhydrate) [28]. Der Umrechnungsfaktor für die Kalorienberechnung beträgt 1 kJ=0.239 kcal.

2.3.2. Bestimmung physikalischer Parameter

Das Gewicht der GFs wurde mithilfe einer digitalen Waage mit einer Genauigkeit von 0,01-g ermittelt. DerDas Laibvolumen wurde mithilfe einer modifizierten Standard-Raps-Verdrängungsmethode bestimmtwelche Hirsesamen anstelle von Rapssamen verwendet wurden. Das spezifische Volumen (SV) wurde berechnetals Laibvolumen dividiert durch sein Gewicht. Die Dichte (D) wurde als geteiltes Laibgewicht berechnetdurch sein Volumen. Der Backverlust wurde wie in Gleichung (1) angegeben berechnet.

Wo:

a– das Anfangsgewicht des Teigs vor dem Backen (g) und

b—das Gewicht der gebackenen und gekühlten GFs (g).

Die Krusten- und Krumenfarbe von GFs wurde mit einem HunterLab ColorFlex bewertet(Hunter Associates Laboratory, Inc, Reston, VA, USA). Die Krustenfarbe wurde am bestimmtMittelpunkt der Oberseite der Laibkruste, während die Krumenfarbe in der Mitte analysiert wurdePunkt der zentralen 2-cm-Scheibe. Die Messungen wurden durch einen Durchmesser von 3-cm durchgeführtMembran, die ein optisches Glas enthält. Die Farbe wurde gemäß ausgedrücktDas CIELab-System und die ermittelten Parameter waren: Helligkeit (L* = 0 (schwarz) undL* = 100 (weiß) und chromatische Komponenten:a* (−a* = Grün und Plusa* = Rötung) undb* (−b* = Blauheit und Plusb* = Gelbfärbung). Die Werte entsprachen dem Mittelwert von mindestens neun Wiederholungen.

Präsentation des Aussehens von Krumen und Krusten beispielhafter GFC- und GFB-Scans desDie zentrale Beispielscheibe jedes Experiments, GF, wurde mit einem Flachbettscanner (Epson) erstelltPerfection V200 Photo), unterstützt von Epson Creativity Suite Software Images (Abbildung1). 

Abbildung 1.Das visuelle Erscheinungsbild von Krume und Kruste eines beispielhaften glutenfreien Kontrollbrots (A,C) und glutenfreies Brot mit Brokkoliblätterpulver (B,D). 

2.3.3. Bewertung von Textureigenschaften

Das Texturprofil (TPA-Test) von frisch (2 h) und gelagert (für 24 und 72 h nach dem Backen)Krümel von GFs wurden mit einem TA.HD Plus Texture Analyzer (Stable Micro Systems) analysiertLtd., Godalming, UK) ist mit einer Wägezelle von 30-kg ausgestattet. Die mittleren Brotscheiben von 25-mmDicke durchlief einen doppelten Kompressionszyklus bis zu einer Verformung von bis zu 40 Prozent ihrer ursprünglichen Höhemit einer 35-mm flachen Aluminium-Kompressionsscheibe (Sonde P/35). Die gewählteDie Einstellungen waren wie folgt: Geschwindigkeit vor dem Test/Test/nach dem Test, 2,0 mm/s, Relaxationszeit, 5 s, Kraft,10 g und Auslöser, Modus Auto. Jede Scheibe wurde zweimal komprimiert, um eine Zwei-Biss-Textur zu ergebenProfilkurve [29], aus dem folgende Texturparameter ermittelt wurden: Härte,Elastizität, Zähigkeit, Kohäsion und Widerstandsfähigkeit, wie von der Software des berechnetTetrameter. Für jede Art von frischem und gelagertem GF wurden sechs Replikate analysiert.

2.4. Bewertung der antioxidativen Kapazität von BLP und GFs

2.4.1. Bestimmung des Gesamtphenolgehalts

Der Gesamtphenolgehalt (TPC) wurde mithilfe des Folin-Ciocalteu-Verfahrens bestimmtReagenz basierend auf der zuvor von Horszwald und Andlauer beschriebenen Methode [30]. Methanolextrakte wurden aus 200 mg gefriergetrocknetem GF und 100 mg BLP mit 1 erhaltenml 67-prozentiges Methanol. Die Proben wurden Ultraschallvibrationen (30 s) und Vortexen ausgesetzt(30 s), dann wurden sie 10 min lang bei 13,000 U/min und 4 zentrifugiert◦C. Der obige Schritt wurde wiederholtfünfzehn Mal, und die Überstände wurden in einem 5--ml-Messkolben gesammelt. MethanolExtrakte wurden in dreifacher Ausfertigung hergestellt. Der TPC-Assay wurde in Mikrotiterplatten durchgeführtAliquots von 15µL Methanolextrakte wurden in Mikroplattenvertiefungen gegeben. Anschließend,250 µL des Folin-Ciocalteu-Reagenzes (zuvor mit Wasser 1:15 verdünnt,v/v) wurde hinzugefügt,und die Mischung wurde 10 Minuten lang im Dunkeln bei Raumtemperatur inkubiert. Dann, 25µL vonIn jede Vertiefung wurde 20 % Natriumcarbonat gegeben und die Mischung 20 Minuten lang inkubiert.Die Mikroplatte wurde vor dem Ablesen automatisch geschüttelt und die Absorption wurde gemessenbeiλ = 755 nm mit dem Plattenlesegerät Infifinite M1000 PRO (Tecan Group AG, Männedorf,Schweiz). Für die Standardkalibrierung wurde Gallussäure verwendet ({{0}},03–1,0 mg L−1 ), und dasDie Ergebnisse wurden in mg Gallussäureäquivalenten (GAE) pro Gramm Trockenmasse ausgedrückt(g DM) an GFs oder BLP.

2.4.2. Trolox-äquivalente antioxidative Kapazität durch ABTS-Assay

Die Trolox-äquivalente antioxidative Kapazität (TEAC) durch die 2,20 -casino-bis (3-ethylbenzolDer Thiazolin-6-sulfonsäure (ABTS)-Assay wurde wie von Horszwald und beschrieben durchgeführtAndlauer [30]. Um ein ABTS-Radikalkation zu erhalten (ABTS· Plus) Lösung mit einer AbsorptionWert von 0.70± {{0}}.02 bei 734 nm, 10 ml 7-mmoL/L wässrige Lösung von ABTS und 0,5 mlvon 51,4-mmoL/L−1 wässrige Lösung von K2S2O4 wurden gemischt und dann im Dunkeln gelagertRaumtemperatur für 16 Stunden. Als nächstes das ABTS· PlusLösung (1480µL) wurde auf 20 erhöhtµL vonMethanolextrakte von BLP und GF. Für die Analyse in den Mikrotiterplatten werden Aliquots von 10 verwendetµL derProbe (die Methanolextrakte von BLP oder GF, hergestellt wie oben für den TPC-Assay beschrieben),Standards oder Blindproben wurden in die Vertiefungen der Mikrotiterplatte gegeben. Die Reaktions- und Zeitmessungenwurden mit der Hinzufügung von 270 begonnenµL des ABTS· PlusLösung. Die Reaktion wurde durchgeführtraus mit 30◦6 Min. bei C im Dunkeln köcheln lassen. Nach der Reaktion wurde die Extinktion bei 734 nm gemessenmit einem Mikroplatten-Reader. Trolox wurde für Standardkalibrierungen (0.25–1000 verwendetµmol/L−1 ), und die Ergebnisse wurden ausgedrückt inµmol Trolox g−1 DM von GFs oder BLP.

2.4.3. Trolox-äquivalente antioxidative Kapazität durch DPPH-Assay

Es wurde der Radikalfängertest TEAC durch 2-Diphenyl-Picryl-Hydroxyl (DPPH) durchgeführtnach Horszwald und Andlauer [30]. Um die DPPH-Lösung zu absorbierenim Bereich von 0.95 bis 1.10 atλ = 517 nm, 10 mg DPPH wurden in 250 ml gelöst80 Prozent Methanol. Die DPPH-Lösung wurde vor der Analyse frisch hergestellt. Zur Analyse,20 µL von Methanolextrakten von BLP und GF (beschrieben in Abschnitt2.4.1), Leerzeichen oder Standardswurden in Mikroplattenvertiefungen gegeben und dann 300µL von DPPH· Lösung wurde hinzugefügt. DerDie Reaktion wurde 30 Minuten lang bei Umgebungstemperatur im Dunkeln durchgeführt. Trolox wurde verwendet fürStandardkalibrierung ({{0}}.005–0,75 mM) und die erhaltenen Ergebnisse wurden ausgedrückt alsµmol TroloxÄquivalente (TE) pro g TS an GFs oder BLP.

2.4.4. Photochemilumineszenz-Assay

Ein Photo-Chemilumineszenz-Assay (PCL) wurde wie von Zieli ´nski beschrieben durchgeführt.Zieli ´nska und Kostyra [31]. Diese Methode wurde verwendet, um die antioxidative Kapazität von zu messenBLP- und gefriergetrocknete GF-Extrakte gegen Superoxidanionenradikale, die aus dem entstehenLuminol-Photosensibilisator unter Einwirkung von UV-Licht im Photochem-Gerät (AnalytikJena, Leipzig, Deutschland). Die antioxidative Aktivität wurde mit ACW (hydrophil) analysiert(Lipophiler Zustand) und ACL-Kits (Lipophiler Zustand) gemäß den Protokollen des Herstellers.Für ACW wurde eine 50-mg-Probe mit 1 ml Wasser extrahiert, und für ACL – eine 50-mg-Probewurde mit 1 ml der Mischung aus MeOH und Hexan (4:1;v/v). Die Konzentration vonDie Extraktlösung wurde angepasst, um sicherzustellen, dass die erzeugte Lumineszenz im Inneren lagder Bereich der Standardkurve. Die antioxidative Kapazität wurde durch Vergleich der berechnetVerzögerungszeit der Probe mit der Trolox-Standardkurve und wurde ausgedrückt inµMolTrolox g−1 DM.

2.5. Bewertung der hemmenden Aktivität gegen AGEs

Die hemmende Aktivität gegen fortgeschrittene Glykationsendprodukte (AGEs) wurde bewertetmit zweiin vitroModellsysteme: Rinderserumalbumin (BSA)-Glukose undBSA-Methylglyoxal (MGO). Die Extraktions- und Inkubationsverfahren wurden übernommenSzawara-Nowak et al. [32]. Kurz gesagt wurden 150 mg der gefriergetrockneten Probe mit 67 Prozent extrahiertMethanol durch Schütteln bei 25°C◦40 min bei C mit einem Thermomixer (Thermomixer, Eppendorf,Polen). Der nach der Zentrifugation erhaltene Überstand wurde zur Trockne eingedampftunter Stickstoff und der trockene Rückstand wurde in Phosphatpuffer (0,1 M, pH 7,4) gelöst.0,5 ml der erhaltenen Lösung wurden mit 1 ml der Mischung, die BSA enthielt, inkubiert(10 mg/ml) und Natriumazid (0,1 mg/ml) in Phosphatpuffer (0,1 M, pH 7,4) undgeeigneterweise D-Glucose oder MGO. Für die Messung 250µl der Reaktionsmischungwurde in Vertiefungen gegeben (Mikroplatten-96-Vertiefungen, schwarz, Porvair). Die Fluoreszenzintensität vonλErregung330 nm undλEmission410 nm (BSA-Glucose) undλErregung340 nm undλEmissionEs wurden 420 nm (BSA-MGO) gemessen. Für jeden Extrakt wurde der Test dreifach durchgeführt. AAls Positivkontrolle wurde 1 mM Aminoguanidin verwendet. Die Ergebnisse wurden als dargestelltProzentsatz der AGE-Hemmaktivität.2.6. Statistische AnalyseSofern nicht anders angegeben, handelt es sich bei den in allen Tabellen angegebenen Daten um Mittelwerte und StandardsAbweichungen von dreifachen Beobachtungen. Im Allgemeinen sind die Unterschiede experimentellGFs wurden mit einem ungepaarten analysiertt-Test mit Weichs Korrektur (p < 0.05), except for Die durch die Lagerzeit verursachten Unterschiede zwischen GFs wurden mit der Einweganalyse analysiertANOVA, mit GraphPad Prism Version 8.0.0 für Windows, GraphPad Software (SanDiego, Kalifornien, USA).