Середа, 30 грудня 2020 р., День Давида

  • Останні статті
  • Громадські науки
  • Наука про життя
  • Нежива наука
  • Астрономія
  • Конкуренція

Крохмаль пшеничний та здорове харчування

Починаючи з японської локшини

Білки клейковини протягом десятиліть вважалися головним фактором, що визначає якість пшениці та хліба, тоді як крохмаль - нейтральним наповненням зерен пшениці. Ця думка була скасована публікацією досліджень про японську пасту, які показали, що крохмаль є головним фактором, що визначає якість локшини.

Крохмаль - це рослинний вуглевод, що міститься переважно в бульбах (картопля) та насінні у більшій кількості, наприклад, у насінні бобових (квасоля, горох) або зернових (пшениця, жито, овес, кукурудза, рис). Його головна роль полягає в забезпеченні рослин резервним джерелом поживних речовин, але цей полісахарид, що складається з вуглецю, кисню та водню, є придатним джерелом вуглеводів як для тварин, так і для людей, споживаючи рослину.

пшеничний

Приблизно від 50 до 70 відсотків енергії, яка надходить в організм, надходить від вуглеводів, які поглинаються лише у формі простих цукрів, тому під час травлення спочатку повинні розщеплюватися багатомолекулярні вуглеводи, такі як крохмаль. Чим складнішою і складнішою є молекула вуглеводів, тим повільніше вона руйнується, що призводить до більш рівномірного підвищення рівня цукру в крові і допомагає запобігти розвитку деяких захворювань.

Тому споживання вуглеводів є надзвичайно важливим, але це може мати надмірно шкідливий вплив, оскільки це також може призвести до ряду захворювань, таких як діабет 2 типу або інфаркт через ожиріння.

Одним із способів досягти здорового харчування є збільшення вмісту клітковини у вашій їжі. Щоб досягти цього, селекціонерам злаків - і насінникам - потрібно створити правильну рослинну сировину.

Стійкий до травлення

Пшениця є однією з найбільш широко використовуваних злакових культур і, отже, одним з найважливіших крохмалів, з яких виготовляються такі важливі продукти, як хліб. Тим не менше, роль крохмалю в борошні вже давно невідома, поряд з білком глютену, інгредієнтом, який визначає якість пшениці. Однак основний успіх японської локшини (японська локшина) залежить саме від властивостей крохмалю, це виявилося у зв'язку з аналізом азіатських сортів пшениці. Так звані «воскові» або «частково воскові» низькоамілозні сорти пшениці, з яких виготовляється цей вид макаронних виробів, є важливою частиною селекційних програм, особливо в країнах Азії. Низькі генотипи амілози також використовуються для виготовлення заморожених хлібобулочних виробів, оскільки низька амілоза позитивно впливає на термін придатності харчових продуктів: вона стримує процес псування.

Структура зерна пшениці

У той же час, намагаючись досягти здорового харчування, метою було розведення високоамілозних сортів пшениці, тобто збільшення частки крохмалю в зерні пшениці, стійкого до “стійкого травлення”. Ці неперетравлювані вуглеводи в їжі не забезпечують хорошої енергії. Але, як харчові волокна, вони відіграють важливу фізіологічну роль, сприяючи спорожненню кишечника, благотворно впливаючи на всмоктування багатьох речовин і посилюючи відчуття ситості. Крохмаль з високим вмістом амілози також широко використовується як загусник та гелеутворювач.

Перехресні програми

Крохмаль становить 65-70% вмісту сухої речовини в зернах пшениці, що при першому підході є оманливо простою речовиною, а також основним компонентом пшеничного борошна. Пшеничний крохмаль складається з простих молекул вуглеводів: одиниці глюкози, також відомі як глюкоза, складні молекули, що утворюються з них, можна розділити на дві великі групи, як правило, в залежності від частоти зв’язків та молекулярного розміру. Амілопектин - це високомолекулярна гілляста гігантська молекула, тоді як згадана амілоза складається з молекул з меншою молекулярною масою, спіральних, нерозгалужених. У пшениці з цих двох полімерів амілоза становить 20-30% крохмалю, тоді як амілопектин присутній в інших 70-80%. Ряд ферментів бере участь у виробництві амілози та амілопектину, які, впливаючи на їх функцію, можуть змінити відношення амілози до амілопектину в крохмалі - і, отже, корисність пшениці.

Дослідження властивостей крохмалю вперше було розпочато на генетично змішаних неоднорідних лініях старого угорського сорту пшениці Банкуті 1201. Раніше ми виявили, що ця популяція містить братів і сестер з різним білковим складом. Вуха ліній з різним білковим складом висівали окремо, потім їх вміст крохмалю досліджували індивідуально і виявили, що крохмальні властивості сестринських ліній також дуже різноманітні.

Наші дослідження біоактивних компонентів, таких як вітаміни, клітковина (і, отже, крохмаль), тривали у 2005 році, коли ми долучились до проекту EU-FP6. Однією з його цілей було дослідити кількісну мінливість біоактивних компонентів з використанням європейських сортів пшениці та визначити джерела генів, які можуть ефективно використовуватися в селекційних програмах.

На основі результатів досліджень різноманітності для схрещування було відібрано низку сортів пшениці з високим вмістом клітковини та вітамінів. Як альтернативний метод, проект також створив та визначив мутантні генотипи, в яких гени, відповідальні за синтез певних крохмалів, не функціонували. Вони використовувались для подальших функціональних та генетичних досліджень, а також для племінних цілей. Наприклад, в Італії створений мутантний генотип так званих алелів Sgp (генів, що беруть участь у синтезі амілопектину) для розмноження геномів з хорошими агрономічними ознаками та високим вмістом амілози. Її насіння розмножували та схрещували з п’ятьма сортами пшениці (Солнцестояння, Лона, Корелі, Українка, Юмай-34). Ідентифікацію генотипів, що несуть мутантний алель у потомстві, проводили на рівні ДНК за допомогою відбору молекулярних маркерів. Робота з маркування частково була підтримана попереднім тендером OTKA, в рамках якого потомство сорту Банкуті 1201 та генотипи воскоподібних або високоамілозних різних генних банків світу були досліджені на наявність властивостей крохмалю.

Основною метою наших програм схрещування є створення генотипів пшениці, використання та споживання яких, як очікується, матиме позитивний вплив на здоров’я людей, незважаючи на те, що вони мають хороші агрономічні властивості в Угорщині. Відтепер ми також шукаємо можливості для задоволення особливих виробничих потреб (таких як спеціальні страви, макарони з високим вмістом клітковини або східні). Крім того, ми намагаємось визначити, як кількість кожного біоактивного компонента, включаючи стійкий крохмаль, пов’язане із компонентами адаптації та врожайності пшениці, а також його вмістом та властивостями переробки.

Широкий асортимент промислової сировини

Кілька факторів сприяють кінцевим властивостям пшеничного крохмалю. Ці характеристики фундаментально визначаються генотипом пшениці, але на них впливають також впливи навколишнього середовища та процеси обробки - такі як помел, варіння та інша термічна обробка, а також час зберігання та температура. Це може впливати на розмір частинок, ступінь пошкодження крохмалю, поглинання водою борошна, властивості замішування тіста, гелеутворення та набухання крохмалю, в'язкість або кількість стійкого крохмалю.

Властивості та кількості видів зерна крохмалю в сухих зернах пшениці, вміст крохмалю, розподіл за розмірами та форма зерен крохмалю, структура амілопектину, співвідношення амілози до амілопектину, а також твердість зерна, наявність ліпідів та навіть інших компонентів крохмалю матриця - всі визначають функціональні властивості крохмалю, які визначають практичне використання та використання самого крохмалю. Модифікація зернового крохмалю проводиться з певними промисловими цілями, переважно теплофізичними та хімічними методами. Ці зміни відображаються на структурі та функції крохмалю.

У харчовій промисловості воскову пшеницю в основному використовують для згущення їжі або виготовлення макаронних виробів, або для збільшення кількості стійкого до травлення крохмалю з високим вмістом амілози та змінного крохмалю амілопектину для зменшення глікемічного індексу (ГІ) їжі.

У випадку з кормами для тварин мета - споживати більше енергії і, таким чином, вирощувати добре засвоювану сировину. Під час виробництва ліків у структурі крохмалю відбуваються особливі зміни, які можна використовувати, наприклад, для виготовлення капсул з повільною проникністю для різних компонентів препарату. В інших галузях виробництва з нього виготовляють біоетанол, біологічно розкладаються пластмаси, плівки та клеї (мікроби), спирт та глюкозу. Крім того, крохмаль використовується для крохмалення текстилю, а також для паперу та косметичних цілей.

Програми схрещування, розпочаті з доступними нам генотипами зі спеціальними властивостями крохмалю - після оцінки потреб угорської переробної промисловості - дозволяють створювати сорти пшениці зі специфічними характеристиками, що відповідають новим потребам. Створені генотипи також служать додатковим джерелом генів для більш детального дослідження ферментів синтезу крохмалю або структури крохмалю.

BOGLÁRKA NÉMETHNÉ KISGYÖRGY,

LÁSZLÓ LÁNG, ZOLTÁN BEDŐ

Наше дослідження щодо крохмалю було підтримано заявкою OTKA F68099, Дослідження властивостей та значення крохмалю у розведенні пшениці (2007–2010). Раніше дослідження проводилося в рамках дослідницької стипендії Яноша Болая (2005–2008), тоді як в даний час дослідження проводиться в рамках SROP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001 National Excellence Програма (2013–2014), Європейський Союз, що співфінансується Європейським соціальним фондом.