Ivan Kreft

1 Proiect de cercetare, Institutul de nutriție, Tržaška cesta 40, SI-1000 Ljubljana, Slovenia

Meiliang Zhou

2 Institutul de Științe ale Culturilor, Academia Chineză de Științe Agricole, Beijing 100081, China

Aleksandra Golob

3 Facultatea de biotehnică, Universitatea din Ljubljana, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, Slovenia

Mateja Germ

3 Facultatea de biotehnică, Universitatea din Ljubljana, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, Slovenia

Matevž Likar

3 Facultatea de biotehnică, Universitatea din Ljubljana, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, Slovenia

Krzysztof Dziedzic

4 Institutul de Tehnologie Alimentară și Originea Plantelor, Universitatea de Științe ale Vieții din Poznan, Wojska Polskiego 31, 60-572 Poznań, Polonia

5 Departamentul de Gastroenterologie Pediatrică și Boli Metabolice, Universitatea de Științe Medicale din Poznan, Szpitalna 27/33, 60-572 Poznań, Polonia

Zlata Luthar

3 Facultatea de biotehnică, Universitatea din Ljubljana, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, Slovenia

Abstract

Hrișca obișnuită (Fagopyrum esculentum Moench, CB) și hrișca tartară (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn., TB) sunt utilizate în nutriția umană. Ideea de a examina în faza haploidă pentru gene care afectează concentrația scăzută de amiloză deschide posibilitatea pentru căutarea eficientă a genotipurilor scăzute de amiloză (ceros) în populațiile CB. Plantele homozigote de TB autopolenizate ne-ar putea permite să folosim o parte din endosperm pentru screeningul conținutului de amiloză. Substanțele fenolice au un efect inhibitor semnificativ asupra digestiei proteinelor CB și TB, astfel metaboliții pot avea un impact asupra digestibilității proteinelor. Peptidele rezistente la digestie sunt în mare parte responsabile de eliminarea acidului biliar. Creșterea pentru diminuarea polifenolilor și a substanțelor anti-nutriționale ar putea avea efecte negative asupra rezistenței plantelor împotriva dăunătorilor, bolilor și radiațiilor UV. Pâinea și pastele sunt preparate populare CB și TB. În timpul fabricării aluatului, rutina este degradată în quercetină de către enzime care degradează rutina. Noul soi de urme-rutinosidază TB face posibilă prepararea pâinii TB cu o cantitate considerabilă de rutină, păstrând rutina inițială din făină. Creșterea CB și TB pentru embrioni mai mari ar face posibilă creșterea concentrației de proteine, rutină și minerale esențiale în boabele CB și TB.

Introducere

Două specii de hrișcă, hrișcă obișnuită (Fagopyrum esculentum Moench, CB) și hrișcă tartară (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn., TB) sunt utilizate pentru a face diverse alimente și feluri de mâncare. În Japonia, China și Coreea, CB și TB sunt utilizate mai ales pentru a prepara tăiței și alte produse din paste făinoase. În Italia, făina CB este utilizată pentru prepararea pastelor, iar în Slovenia și Austria, felurile de mâncare tradiționale sunt terci CB și TB (figuri) (Fig. 1A, 1B), 1B) și pâine (Bonafaccia și colab. 2003a, Costantini și colab. al. 2014, Kreft și colab. 2007, Lukšič și colab. 2016, Vogrinčič și colab. 2010). Clătitele franceze CB (galette) și blini-urile rusești sunt populare în întreaga lume (Fig. 1C, 1D). 1D). În Coreea de Sud, germenii TB sunt o nouă legumă, utilizată pentru salate și piureuri (Kim și colab. 2004, 2008, Park și colab. 2000). În Coreea, TB este recent utilizată pentru o băutură nealcoolică, în Japonia, Coreea și China, CB este folosită pentru băuturi tari (în Japonia soba shochu), iar în Luxemburg, Germania, Slovenia și Italia, sunt în curs încercări de a face o băutură CB de tip CB sau TB. Bucatele de crupe CB sunt foarte importante în Slovenia, Croația, Polonia, Ucraina, Belarus și Rusia, în Slovenia crujele sunt făcute și din TB.

creșterea

Mâncăruri europene de hrișcă. (A) Žganci, cu crăpături, și servit cu o supă. (B) Paste tartare de hrișcă (stânga) și paste comune de hrișcă (dreapta). (C) Blini, cu smântână și arpagic. (D) Galette, cu unt, brânză, un ou și piper.

Japonia, China, Coreea, Polonia, Ucraina, Belarus, Rusia și Slovenia au o tradiție îndelungată de reproducere a CB și au fost lansate multe soiuri noi, în principal cele ale CB, dar și unele noi soiuri de TB. Cea mai mare atenție în reproducerea CB și TB a fost acordată pentru a asigura randamente mari și stabile de cereale în condiții specifice de mediu și agricole. O anumită atenție a fost concentrată, în special în cazul TB, asupra reproducerii care ar facilita decorticarea și ar oferi un gust plăcut. S-au depus mai puține eforturi pentru a îmbunătăți calitatea nutrițională a CB și TB prin reproducere.

Importanța nutrițională a interacțiunilor polifenol-proteine

Proteinele CB și TB au o compoziție de aminoacizi foarte bine echilibrată (Eggum și colab. 1981; Javornik și colab. 1981). Diferențele dintre compozițiile de aminoacizi ale probelor de CB și între CB și TB nu sunt considerabile (Bonafaccia și colab. 2003b). Javornik și Kreft (1984) au stabilit unele diferențe între fracțiunile de solubilitate din compoziția aminoacizilor, dar aceste diferențe nu sunt mari. Deoarece conținutul de lizină este mai mare în albumine și globuline, aceste fracții contribuie la compoziția bine echilibrată de aminoacizi a CB și TB, reproducerea pentru a modifica proporția fracțiilor de solubilitate ar putea îmbunătăți oarecum compoziția generală a aminoacizilor proteinelor (Javornik și Kreft 1984) . Creșterea CB și a tuberculozei care vizează producerea de embrioni mai mari ar putea fi o posibilitate promițătoare de a crește concentrația de proteine ​​și de a îmbunătăți calitatea acestora.

Proteinele CB și TB au o digestibilitate redusă (Eggum și colab. 1981). Polifenolii, prezenți în mod natural în CB și TB, scad adevărata digestibilitate a proteinelor, dar nu afectează negativ valoarea biologică a proteinelor (Eggum și colab. 1981; Skrabanja și colab. 1998, 2000). După cum au raportat Ikeda și colab. (1986), substanțele fenolice au un efect inhibitor semnificativ asupra digestiei peptice și pancreatice in vitro a globulinei, astfel metaboliții secundari CB și TB pot avea un impact asupra digestibilității proteinelor. S-a observat o interacțiune considerabilă între polifenoli și proteine ​​după tratamentul hidrotermal (Skrabanja și colab. 2000).

A fost afirmat de Annor și colab. (2017) că digestibilitatea proteinelor în mei este mai lentă în comparație cu alte cereale, se poate datora legării substanțelor polifenolice de proteine. O explicație similară poate fi sugerată pentru CB și mai ales pentru TB, având o concentrație mai mare de substanțe fenolice cu masă moleculară mică (de exemplu rutină și quercetină) în comparație cu cerealele. Interacțiunea dintre substanțele fenolice și proteine ​​reduce digestia proteinelor prin intestinul subțire și gros. Cu toate acestea, procesele microbiene din colon îmbunătățesc digestibilitatea proteinelor altfel blocate de polifenoli în CB procesate hidrotermal (Skrabanja și colab. 1998, 2000).

Proteinele CB și TB pot reduce concentrația de colesterol din ser prin creșterea excreției fecale a steroizilor, care este indusă de legarea steroizilor la proteinele nedigerate (Wieslander și colab. 2011, 2012). Peptidele rezistente la digestie sunt în mare parte responsabile de eliminarea acidului biliar. S-a raportat că proteinele CB previn formarea calculilor biliari mai puternic decât izolatele de proteine ​​din soia și pot încetini carcinogeneza mamară prin scăderea estradiolului seric, precum și suprimarea carcinogenezei colonului prin reducerea proliferării celulare (Tomotake și colab. 2000). Aceste efecte sunt cel mai probabil asociate cu digestibilitatea limitată a proteinelor CB.

Proteinele CB și TB sunt localizate în principal în embrion, acest lucru este indicat de localizarea sulfului în embrion și de distribuția nutrienților între fracțiile de măcinare (Chettry și colab. 2018; Pongrac și colab. 2013, 2016; Skrabanja și colab. 2004, Vombergar și Luthar 2018). Creșterea CB și a TB pentru embrioni mai mari ar face posibilă creșterea concentrației de proteine ​​în cereale. Deoarece rutina și mineralele sunt colocate cu proteine ​​(Skrabanja și colab. 2004), reproducerea CB și a tuberculozei pentru embrioni mai mari ar avea un impact asupra creșterii rutinei, proteinelor și mineralelor.

S-ar putea aștepta ca reproducerea CB și a TB pentru un conținut mai mic de polifenoli să îmbunătățească calitatea nutrițională a proteinelor, aceasta, pe de altă parte, ar putea fi nefavorabilă pentru efectele dorite ale complexelor polifenol-proteine ​​(Skrabanja și colab. 2000, Wieslander și colab. al. 2012). Aici ar trebui să avem în vedere că polifenolii sunt responsabili pentru protecția plantelor CB și TB împotriva bolilor, dăunătorilor și radiațiilor UV (Germ et al. 2013). Creșterea pentru diminuarea polifenolilor ar putea avea efecte negative asupra rezistenței plantelor.

Amidon, amiloză și amilopectină

Făina CB conține aproximativ 70-90% amidon, în funcție de eșantion și de metoda de măcinare (Skrabanja și colab. 2004). Partea amiloză a amidonului este baza formării amidonului retrogradat în timpul procesării hidrotermale a materialelor CB (Skrabanja și colab. 2001). Crupe CB s-au dovedit a fi un aliment prebiotic, deoarece pot afecta creșterea bacteriilor lactice din intestin datorită prezenței amidonului rezistent (Skrabanja și colab. 1998, 2001).

Ideea de a examina în faza haploidă pentru gene care afectează concentrația scăzută de amiloză deschide posibilitatea căutării eficiente a genotipurilor scăzute de amiloză (cerată) CB în populațiile CB. Dacă da, ar fi potrivit să se utilizeze unul dintre cele mai bune soiuri locale ca materie primă, pentru a evita prea multe generații de reîncrucișare după aceea, pentru a obține gena dorită într-un soi adecvat, cu randament înalt, adaptat local. Pe de altă parte, la plantele homozigote auto-polenizate de TB, am folosi o parte din endosperm pentru screeningul conținutului de amiloză și am folosi direct restul semințelor pentru o propagare ulterioară in vitro sau prin metoda de salvare a embrionilor. Aceasta ar fi o metodă adecvată de reproducere pentru TBC ceros.

Rutina, rutinosidaza și quercetina

CB și TB sunt surse importante de activitate antioxidantă în alimentele funcționale (Gaberščik și colab. 2002, Holasova și colab. 2002, Kreft 2016, Matsui și colab. 2018, Pexová Kalinová și colab. 2019, Zhang și colab. 2018). Produsele CB și TB reduc nivelul colesterolului, reduc simptomele oboselii și îmbunătățesc capacitatea pulmonară la om (Sikder și colab. 2014; Wieslander și colab. 2011, 2012; Yang și colab. 2014). Extractele CB și TB pot, de asemenea, proteja ADN-ul de daunele cauzate de radicalii hidroxil (Vogrinčič et al. 2010). Efectele protejante ale ADN ale extractelor de CB și TB nu sunt atribuite exclusiv rutinei sau quercetinei, ci și unui spectru de constituenți din boabele CB și TB; flavonoidele, cu toate acestea, sunt unul dintre principalii factori (Vogrinčič și colab. 2013).

Flavonoidele (rutina, quercetina) prezintă un interes deosebit atunci când vine vorba de cereale și produse CB și TB. Rutina tinde să prevină deteriorarea făinii în CB și TB (Suzuki și colab. 2005a). Potrivit Suzuki (2016), rutina este implicată în reacții, importante în generarea compușilor volatili ai tăiței CB fierți (cameră). Unii compuși volatili găsiți în experimentul său contribuie important la aroma unică a tăiței CB (cameră). Activitatea enzimatică din făină este importantă pentru generarea de aromă a tăiței CB fierți, în timp ce rutina nu are o funcție importantă. Suzuki (2016) sugerează că este necesar să se dezvolte soiul cu aromă îmbunătățită, dar nu ușor de expus deteriorării.

Rutina este importantă pentru protejarea plantelor CB și TB de radiațiile UV solare, frig, desicare și dăunători (Gaberščik și colab. 2002; Kreft și colab. 2002; Suzuki și colab. 2005b). Combinarea nivelurilor ridicate de conținut de rutină și activitatea enzimei rutinosidază care degradează rutina produce o amărăciune puternică după pășunat, care protejează CB și în special TB, de a fi consumate de animale (Suzuki și colab. 2015a). Chitarrini și colab. (2014) sugerează că quercetina derivată din rutină este mai eficientă în inhibarea biosintezei aflatoxinei de către Aspergillus flavus decât rutina.

În timpul fabricării pâinii, cea mai mare parte a rutinei este degradată în quercetină de către enzime care degradează rutina (Yasuda și Nakagawa 1994), astfel, rutina nu trece netransformată în timpul procedurii și niciuna nu rămâne în pâinea TB (Fig. 2) (Germ et al. 2019, Vogrinčič et. al. 2010). Prin opărirea făinii TB cu apă fierbinte, o cantitate considerabilă de rutină se păstrează din făină prin proces până la produsul final de pâine (Lukšič et al. 2016). Suzuki și colab. (2002, 2014, 2015a, 2015b, 2015c) au folosit un nou soi de tuberculoză de tip rutinozidază pentru a produce pâine combinată de grâu-TB cu o cantitate considerabilă de rutină, păstrând aproximativ 50% din rutina inițială din făina de TB din pâine. TBC-ul cu trasinozidază poate deveni mai popular în Japonia. În rândul consumatorilor japonezi, mâncărurile TB sunt în general mai puțin populare, deoarece se așteaptă la un gust „dulce” de tăiței soba. Pentru piețele în care clienții preferă gustul delicat al mâncărurilor CB și TB, TB ar putea fi transferată pentru a îmbunătăți gustul soiurilor TB prin încrucișarea noii TB cu tras-rutinosidază.