превосходный источник белка или опасный для организма продукт?

Мнения о бобах разняться. Некоторые люди склоны полагать, что они вредны, и исключают их из своего рациона, другие, напротив, верят в полезные свойства и, как следствие, увеличивают их прием. Но что из этого правда? Попытаемся разобраться в нашей статье.

Что такое бобы?

Семейство бобовых состоит из стручковых растений. Термин «бобы» как раз-таки и используется для описания семян внутри стручках. Вы точно знаете парочку съедобных бобов, таких как чечевица, горох, нут, фасоль и соя. Все они имеют как общие черты, так и стороны, в которых они различаются, например, вкус, внешний вид и содержание некоторых питательных элементов.

Чем богаты бобовые?

Бобовые имеют замечательный профиль питательных веществ и являются богатым источником белка¹.

Так, в одной лишь чашке чечевицы можно найти²:

Калории: 230

Белок: 18 грамм

Клетчатка: 16 грамм

Углеводы: 40 грамм

Железо: 37% от дневной нормы (ДН)

Фолат: 90% от ДН

Магний: 17% от ДН

Калий: 16% от ДН

Кроме того, такое же количество дает более 10% ДН витаминов B1, B3, B5 и B6, а также фосфора, цинка, меди и марганца.
Бобовые являются одними из лучших растительных источников белка. Они не только очень питательны, но и имеют демократичную цену, что делает их основным продуктом во многих развивающихся странах³.
Помимо этого, бобовые богаты антиоксидантами.

Фитиновая кислота
Фитиновая кислота, или фитат, является антиоксидантом, который содержится во всех съедобных семенах растений, включая бобовые.
Он ухудшает усвоение железа, цинка и кальция и может увеличить риск дефицита минералов у людей, которые полагаются на бобовые или другие высокофитатные продукты питания в качестве основного компонента в рационе⁴.
Вы можете уменьшить содержание фитиновой кислоты в бобовых с помощью нескольких методов. Например, путем замачивания и проращивания

5.

Лектины

Лектины – это разновидность белков внутри бобовых, который может составлять до 10% от общего содержания белка в них⁶.
Они могут негативно воздействовать на пищеварительную систему.
Одним из хорошо изученных лектинов является фитогемагглютинин, который содержится в красной фасоли. В больших количествах он токсичен, и после употребления в пищу сырой или неправильно приготовленной фасоли было зарегистрировано несколько случаев отравления⁷.
В большинстве других съедобных бобовых количество лектинов недостаточно велико, чтобы вызвать отравление. Тем не менее, бобы рекомендуется следует есть только полностью приготовленными.

Богаты клетчаткой.

Клетчатка проходит через желудок и тонкую кишку непереваренной, пока не достигнет толстой кишки, где расщепляется дружественными кишечными бактериями.
Неприятные побочные эффекты этих волокон включают в себя вздутие живота и обильное газообразование, однако они помогают формировать короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), такие как бутират, который улучшает здоровье толстой кишки и снижает риск развития рака толстой кишки⁸.
Более того, клетчатка позволяет вам дольше оставаться сытым и способствует снижению сахара в крови ⁹.
Как было сказано ранее, у различных бобов бывают свои отдельные преимущества и недостатки, и сейчас мы расскажем о самых популярных бобах более подробнее.

Бобовые: вред и польза

Нут
Одна чашка (164 грамма) приготовленного нута содержит примерно ¹⁰:

Калории: 269

Белок: 14,5 грамм

Волокно: 12,5 грамм

Фолат (витамин B9): 71% от RDI

Марганец: 84% от RDI

Медь: 29% от RDI

Железо: 26% от RDI

Нут особенно полезен для снижения уровня сахара в крови и повышения чувствительности к инсулину по сравнению с другими продуктами с высоким содержанием углеводов ¹¹.
Ряд исследований показал, что нут может снижать как общий холестерин, так и «плохой» холестерин липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), вызывающий сердечно-сосудистые заболевания¹². Также диеты, содержащие нут, помогают улучшить функцию кишечника и уменьшить количество вредных бактерий в нем¹³.

Чечевица
Чечевица является отличным источником вегетарианского белка. Одна чашка (198 грамм) вареной чечевицы содержит примерно¹⁴:

Калории: 230

Белок: 17,9 грамм

Клетчатка: 15,6 грамм

Фолат (витамин B9): 90% от ДН

Марганец: 49% от ДН

Медь: 29% от ДН

Тиамин (витамин B1): 22% от ДН

Подобно нуту, чечевица может помочь улучшить пищеварение и снизить уровень сахара в крови¹⁵.

Горох
Одна чашка (160 грамм) вареного гороха содержит примерно¹⁶:

Калории: 125

Белок: 8,2 грамма

Волокно: 8,8 грамм

Фолат (витамин В9): 24% от RDI

Марганец: 22% от RDI

Витамин К: 48% от RDI

Тиамин (витамин B1): 30% от RDI

Как и многие другие бобовые, горох является отличным источником клетчатки и белка. Многочисленные исследования показали, что гороховые волокна и белок имеют ряд преимуществ для здоровья.
Поскольку клетчатка питает здоровые бактерии в кишечнике, ее содержание в горохе выполняет те же функции и улучшает здоровье кишечника. Одно исследование показало, что это увеличивает частоту стула у пожилых людей и уменьшает их использование слабительных средств

17.
Это может также помочь росту здоровых бактерий в кишечнике, таких как лактобациллы и бифидобактерии. Эти бактерии производят жирные кислоты, которые способствуют здоровью кишечника ¹⁸.

Фасоль
Фасоль является одним из самых распространенных видов бобов. Одна чашка (256 грамм) вареной фасоли содержит примерно ¹⁹:

Калории: 215

Белок: 13,4 г

Волокно: 13,6 грамм

Фолат (витамин В9): 23% от ДН

Марганец: 22% от RDI

Тиамин (витамин B1): 20% от ДН

Медь: 17% от ДН

Железо: 17% от ДН

Продукты с высоким содержанием клетчатки, такие как фасоль, могут помочь замедлить усвоение сахара в крови и, следовательно, снизить его уровень.

Одно исследование из 17 человек с диабетом 2 типа показало, что употребление в пищу фасоли значительно снижает всплеск сахара в крови после еды (22). Помимо этого, фасоль успешно борется с ожирением, которое является еще одним фактором риска.

Вывод

Огромная польза бобов и их пищевая ценность знакомы человеку давно и успешно подтверждены наукой. Но в погоне за пользой нельзя забывать, что чрезмерное употребление или неверная обработка могут сделать этот продукт вредным для здоровья.

---

¹ «Legumes and soybeans: overview of their nutritional profiles and health effects», Messina MJ. Am J Clin Nutr, 1999 Sep;70(3 Suppl):439S-450S

² U.S. DEPARTMENT OF AGRICULTURE

³ «Review of the health benefits of peas (Pisum sativum L.)», Dahl WJ, Foster LM, Tyler RT. Br J Nutr, 2012 Aug;108 Suppl

⁴ «Nutritional iron deficiency», Zimmermann MB, Lancet. 2007 Aug 11

⁵ «Effect of several germination treatments on phosphatases activities and degradation of phytate in faba bean (Vicia faba L.) and azuki bean (Vigna angularis L.)», Luo Y, Xie W, Luo F. J Food Sci. 2012 Oct;77(10)

⁶ «Legume lectins-a large family of homologous proteins», Sharon N, Lis H. FASEB J. 1990 Nov;4(14)

⁷ «Red kidney bean poisoning in the UK: an analysis of 50 suspected incidents between 1976 and 1989», Rodhouse JC, Haugh CA, Roberts D, Gilbert RJ. Epidemiol Infect. 1990 Dec

⁸ «Effects of resistant starch on the colon in healthy volunteers: possible implications for cancer prevention», Hylla S, Gostner A, Dusel G, Anger H, Bartram HP, Christl SU, Kasper H, Scheppach W. Am J Clin Nutr. 1998 Jan

⁹ «Resistant starch: the effect on postprandial glycemia, hormonal response, and satiety», Raben A, Tagliabue A, Christensen NJ, Madsen J, Holst JJ, Astrup A. Am J Clin Nutr. 1994 Oct;60(4)

¹⁰ SELF Nutrition Data

¹¹ «Post-prandial glucose and insulin responses of hummus alone or combined with a carbohydrate food: a dose-response study», Augustin LS, Chiavaroli L, Campbell J, Ezatagha A, Jenkins AL, Esfahani A, Kendall CW. Am J Clin Nutr. Nutr J. 2016 Jan 27

¹² «Effects of a controlled diet supplemented with chickpeas on serum lipids, glucose tolerance, satiety and bowel function», Pittaway JK, Ahuja KD, Robertson IK, Ball MJ. J Am Coll Nutr. 2007 Aug

¹³ «Diets supplemented with chickpea or its main oligosaccharide component raffinose modify faecal microbial composition in healthy adults», Fernando WM, Hill JE, Zello GA, Tyler RT, Dahl WJ, Van Kessel AG. Benef Microbes. 2010 Jun

¹⁴ SELF Nutrition Data

¹⁵ «Legume consumption is inversely associated with type 2 diabetes incidence in adults: A prospective assessment from the PREDIMED study», Becerra-Tomás N, Díaz-López A, Rosique-Esteban N, Ros E, Buil-Cosiales P, Corella D, Estruch R, Fitó M, Serra-Majem L, Arós F, Lamuela-Raventós RM, Fiol M, Santos-Lozano JM, Díez-Espino J, Portoles O, Salas-Salvadó J; PREDIMED Study Investigators. 2010 Jun

¹⁶ SELF Nutrition Data

¹⁷ «Increased stool frequency occurs when finely processed pea hull fiber is added to usual foods consumed by elderly residents in long-term care», Dahl WJ, Whiting SJ, Healey A, Zello GA, Hildebrandt SL; J Am Diet Assoc.

2003 Sep

¹⁸ «The study on the impact of glycated pea proteins on human intestinal bacteria», Świątecka D, Narbad A, Ridgway KP, Kostyra H; Int J Food Microbiol. 2011 Jan 31

¹⁹ SELF Nutrition Data

²⁰ «Bean and rice meals reduce postprandial glycemic response in adults with type 2 diabetes: a cross-over study», Thompson SV, Winham DM, Hutchins AM; Nutr J. 2012 Apr 11

польза и вред для здоровья, усвоение бобовых белков, как правильно готовить,

Даниил Давыдов

медицинский журналист

Профиль автора

Отчасти это правда: фасоль и другие бобовые культуры содержат довольно много антинутриентов — веществ, которые снижают способность организма усваивать необходимые питательные вещества.

Но от большей части антинутриентов можно избавиться, если научиться правильно готовить бобовые. Это превратит их в полезный и недорогой, особенно по сравнению с мясом, источник белка.

Что мы знаем о бобовых культурах

ООН выделяет 11 основных классов съедобных бобовых культур, причем в каждый класс входит от двух до двенадцати видов растений. Самые популярные из них хорошо известны и в нашей стране: фасоль, бобы, нут, чечевица и горох. Эти пять культур входят в большинство авторитетных диетических рекомендаций и во многие модели здорового питания — например, в средиземноморскую диету.

Что такое бобовые культуры — бюллетень Академии ГамильтонаPDF, 641 КБ

Роль бобовых в питании человека — книга «Функциональное питание»

Диетические рекомендации для американцев, 2020—2025 годPDF, 365 КБ

Люди, которые избегают мяса, ценят бобовые за то, что те содержат от 20 до 45% белка: это примерно вдвое больше, чем в злаках. Правда, бобовый белок считается неполноценным, потому что в нем маловато серосодержащих незаменимых аминокислот — SCAA.

Это не всегда плохо, потому что бедные такими аминокислотами растительные белки улучшают усвоение кальция и снижают уровень липопротеинов низкой плотности — именно из них формируются холестериновые бляшки в кровеносных сосудах. А дефицит SCAA из-за бобовых у нас вряд ли возникнет, потому что серосодержащих аминокислот очень много в хлебе, крупах и других злаках.

Бобовые: что это такое и как их использовать? — бюллетень Австралийской ассоциации диетологов

Значение пищевых волокон для здоровья — Журнал Академии питания и диетологии

Кроме того, в бобовых мало жиров и легкоусвояемых сахаров. Зато много пищевых волокон и клетчатки, благодаря которой бобовые надолго насыщают, витаминов группы В и минеральных веществ.

Например, в 100 граммах сухой красной фасоли содержится почти две трети суточной нормы фосфора, почти половина суточной нормы магния и больше половины дневной нормы железа.

УЧЕБНИК

Как победить выгорание

Курс для тех, кто много работает и устает. Цена открыта — назначаете ее сами

Начать учиться

Что не так с бобовыми

На первый взгляд, свое место в клинических рекомендациях по питанию бобовые культуры честно заслужили. Правда, когда речь идет о растительных продуктах, важно учитывать не только концентрацию питательных веществ, но и то, как они усваиваются в человеческом организме.

Во многих бобовых культурах, особенно в фасоли, арахисе и соевых бобах, содержится много лектинов и фитиновой кислоты. Растения вырабатывают эти устойчивые к перевариванию соединения, чтобы защититься от вредных микробов и насекомых-листоедов.

Зачем растениям нужны антипитательные вещества — Журнал фармацевтических и биологических наукPDF, 365 КБ

Вредны ли антинутриенты? — бюллетень Гарвардской медицинской школы

В съедобных бобовых лектинов и фитиновой кислоты слишком мало, чтобы отравить человека. Однако эти соединения нередко провоцируют тошноту, рвоту и расстройство кишечника. А еще препятствуют усвоению белка и многих минералов, поэтому их называют антипитательными веществами — антинутриентами.

Эксперименты показывают, что из-за лектинов снижается питательная ценность бобовых культур, которыми откармливают животных.

Однако если речь идет о людях, этого почти не происходит — ведь мы, в отличие от животных, почти никогда не едим фасоль, бобы и горох в сыром виде.

Лектины в основном находится в оболочках бобовых и растворяются в воде. Чтобы удалить большую часть этих белков, достаточно замочить бобовые в воде на несколько часов, а потом промыть под краном. Кроме того, лектины разрушаются при нагревании, так что в вареных и тушеных продуктах из бобовых их практически нет. Тут действует правило: чем мягче стала фасоль или бобы, тем меньше в них осталось лектинов.

Фитиновая кислота. Химическое соединение, которое помогает растениям запасать фосфор. Фитиновая кислота связывается с растворимыми формами железа, цинка, кальция, магния и марганца, снижая их биодоступность.

Что такое фитины — Журнал пищевых наук и технологий

Большая часть фитиновой кислоты находится в самих бобовых, а не в их оболочках. Однако замачивание на несколько часов все равно помогает избавиться от большей части этого вещества. Когда бобы размокают, активируется фермент, разрушающий фитиновую кислоту. А если разбухшие бобы потом еще и приготовить, фитиновой кислоты в них почти не остается.

Другие домашние методы приготовления пищи тоже прекрасно работают. Датские исследовательницы доказали, что бобы становятся питательнее и полезнее, как их ни готовь: подойдет и микроволновка, и пароварка, и выпечка. Принцип тот же самый, что и при варке: чем дольше готовятся бобовые и чем мягче они становятся, тем ценнее становится блюдо.

Возможно, миф о том, что бобовые плохо усваиваются, возник потому, что многие люди, которые их едят, жалуются на метеоризм, то есть на избыточное образование кишечных газов. Но живот раздувает вовсе не из-за антинутриентов, а из-за того, что в бобовых очень много клетчатки. Кишечные бактерии, которые питаются клетчаткой, с непривычки «объедаются» и начинают усиленно вырабатывать водород, углекислый газ, метан и соединения серы — все то, что составляет кишечные газы. То же самое может произойти, если переборщить с любыми растительными продуктами, богатыми клетчаткой, например капустой, кукурузой или орехами.

Однако данные трех небольших исследований показали: если каждый день есть по полстакана вареной или консервированной фасоли или гороха, то на вторую-третью неделю бактерии привыкают к ударным дозам клетчатки. Во всяком случае, спустя этот срок метеоризм прекратился у 70% участников экспериментов.

Если люди регулярно едят бобовые, метеоризм у них со временем проходит — «Журнал питания»

Как подружиться с бобовыми

Достаточно научиться правильно их готовить. Общие принципы описаны в книге «Зернобобовые», которую специалисты Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций — ФАО — подготовили вместе с известными шеф-поварами. Книга бесплатная, распространяется на русском языке, а еще в ней много полезных рецептов для самых разных видов бобовых.

1. Пересыпьте бобовые в дуршлаг и промойте под краном.
2. Переложите в кастрюлю или миску и залейте холодной водой. Размер емкости выбирайте, учитывая, что разбухшие бобы увеличатся в объеме в два-три раза. Замачивать лучше максимум на 12 часов.
3. Слейте воду и снова промойте бобы, чтобы удалить растворенные в воде лектины.
4. После этого бобы можно приготовить, например сварить. Разные виды бобовых требуют разного времени приготовления, но в целом готовить нужно до тех пор, пока они не размягчатся.

Зернобобовые — бюллетень ФАОPDF, 25,5 МБ

Бобовые — описание продукта на Gastronom.ru

Описание продукта

Бобовые – продукт уникальный. Они вкусны, питательны и чрезвычайно полезны: в бобовых много клетчатки, витаминов (А и группы В), железа, кальция, углеводов и почти четверть белка (а в некоторых видах бобовых – значительно больше).

Бобовые выращивали и в Древнем Риме, и в Греции, и в Древнем Египте (в гробницах фараонов археологи находят горох, фасоль и чечевицу). Впрочем, и сегодня блюда их них можно встретить практически в везде.

Только вот с названиями путаница: то, что в одной стране считают горохом, в другой называют фасолью или бобами. Попытаемся разобраться…

Бобы (биологи называют это растение боб садовый) до открытия Америки были едва ли не самым популярным бобовым растением в Европе; и до сих пор они занимают весьма почетное место в кухне Средиземноморья. Оно и понятно: витаминов и белка в них очень много, а вот неусваиваемых организмом сахаров – меньше, чем в других бобовых. Обратите внимание: словом «бобы» называют не только сами бобы, но и плоды-зёрна других культур (соевые бобы, бобы мунг, какао-бобы).

Горох – одна из самых питательных из всех известных людям культур. Что только не делают из гороха! Варят кашу, суп, пекут пирожки, делают лапшу, начинку для блинов, кисель и даже гороховый сыр; в Азии его жарят с солью и специями, а в Англии популярен гороховый пудинг. Такая любовь к гороху вполне объяснима – он не только вкусный, но еще и полезный: белка в нем почти столько же, сколько в говядине, а кроме того, много важных аминокислот и витаминов.

Фасоль по популярности в мировой кулинарии не уступает гороху. И, как и горох, её можно есть на любой стадии созревания: и нежные зеленые стручки, и едва оформившиеся сладкие мягкие фасолины, и жесткие, зрелые, которые сами выпрыгивают из сухих сморщенных стручков.

Чечевица – легендарное бобовое растение, которое упоминается ещё в Ветхом Завете: на чечевичную похлёбку Исав променял своё первородство.  Из чечевицы варят супы и похлебки, делают гарниры, из чечевичной муки пекут хлеб, ее добавляют в крекеры, печенье и даже шоколадные конфеты. В чечевице много железа и столь необходимых человеку витаминов группы, а 35 процентов чечевичного зерна составляет растительный белок, который очень легко усваивается.

Маш (он же мунг дал или бобы мунг) – мелкие круглые зерна, у которых под толстой темно-зеленой или коричневой кожурой с темным пятнышком скрываются мягкие сладковатые семена золотисто-желтого цвета. Маш продается цельным, очищенным или колотым. В Индии из него делают различные блюда (как и блюда из чечевицы, изх называют «дал»). Маш нередко называют видом фасоли, что неверно.

Нут– это «горошины» песочно-желтого цвета, с немного заостренной верхушкой. В арабских странах из нута готовят хумус, а евреи делают из него традиционное блюдо фалафель. Нередко нут зовут турецким горохом, однако это не вид гороха, а совершенно самостоятельное бобовое растение.

Соя стала известна на Западе лишь в 1960-е годы и, надо сказать, завоевала себе не лучшую репутацию: будучи мощнейшим источником белка, она содержит и так называемые ингибиторы, которые препятствуют усвоению жизненно важных аминокислот. В продаже сырые соевые бобы найти практически невозможно, зато есть множество соевых продуктов: мука, соус, молоко и мясо, творог «тофу» и паста «мисо».

Диптерикс (бобы тонка) — тропическое дерево Dipteryx odorata семейства бобовых, растущее на севере Южной Америке (Гайана, регион реки Ориноко). Название дерева на большинстве европейских языков восходят к слову tonka из языка галиби, на котором говорят коренные жители Французской Гвинеи. Яйцевидные бобы-стручки диптерикса содержат одно сладкое и душистое семя — оно используется как заменитель ванили, а также для ароматизации табачных и кондитерских изделий.

С биологической точки зрения к бобовым принадлежит также арахис (который в кулинарии традиционно считается орехом).

Если вы заметили ошибку или неточность, пожалуйста, сообщите нам.

Лучшие источники растительного белка. Справочник по видам бобовых | Продукты и напитки | Кухня

Всевозможные бобовые желательно включать в свой рацион в ходе поста, особенно Великого. Эти продукты — отличный источник растительного белка, один из лучших в постном рационе. Поэтому, если у вас нет противопоказаний, лучше всего есть их каждый день, чтобы получать достаточное количество белка.

Помимо растительного белка, бобовые содержат и другие полезные нутриенты: фолиевую кислоту, калий, железо, магний. В них также содержатся полезные жиры, растворимая и нерастворимая клетчатка.

Рассказываем, какие виды бобовых существуют и чем они полезны.

Чечевица

Есть красная, зеленая, желтая, коричневая и даже черная чечевица. Впрочем, последний вид — редкость. Зеленая — это недозревшая чечевица, она содержит больше всего белка и не разваривается. Красная — вызревшая чечевица, она быстро варится, так как не имеет оболочки. Желтая — также без оболочки, это один сорт с зеленой крупой, ее просто очистили и отшлифовали. Наконец, коричневая — вызревшая чечевица в оболочке. Черная же — особый довольно редкий и дорогой сорт, отличается насыщенным ароматом.

Чечевица очень полезна для сердечно-сосудистой системы, она способствует очищению сосудов от холестерина, предотвращению тромбов, понижает риск развития инсульта и инфаркта.

В любом виде чечевицы много витаминов группы B, что благотворно сказывается на работе нервной системы и настроении. К тому же эта группа витаминов очень полезна для работы желудочно-кишечного тракта. Его работа улучшается благодаря большому количеству клетчатки. Также пищевые волокна ускоряют метаболизм, способствуют выводу токсинов.

Кашу из чечевицы рекомендуют тем, кто страдает сахарным диабетом, ведь благодаря сложным углеводам она надолго насыщает и не повышает уровень сахара в крови.

Чечевица проста в приготовлении. Рекомендуется перед приготовлением замачивать только зеленую чечевицу, а перед варкой сменить воду, так как первая становится черной. Имейте в виду, что зеленая, в отличие от красной и желтой, не разваривается в кашу, поэтому ее лучше использовать для салатов и супов.

Нут

Еще его называют турецким горохом, но выращивают нут далеко не только в Турции, у нас на прилавках он в основном из Средней Азии.

Нутовый белок очень качественный, его содержится в горохе до 20%. Помимо растительного белка, в нуте содержатся витамины группы B, а также много кальция и фосфора, так что он может восполнить недостаток молочных и рыбных продуктов в рационе.

Нут очень сытный, он вполне может выступать как основное блюдо, он отлично насыщает. Кстати, из этого гороха получается очень сытный и наваристый бульон, немного похожий на куриный.

Еще одно достоинство заключается в том, что нут — универсальный продукт, из него варят супы, готовят основные блюда, делают конфеты. Есть и недостатки: перед готовкой его надо замачивать на несколько часов, а потом — долго варить. И не забывать дополнять овощными блюдами, чтобы белок лучше усваивался.

Маш

Этот вид гороха не слишком известен в России, зато очень любим в Индии и Пакистане. Там он используется для пловов, из него готовят похлебки, делают различные каши, преимущественно с овощами, так как маш — отличный продукт для вегетарианцев, которых очень много среди индийцев.

Второе название маша — бобы мунг.

Маш может быть белым или зеленым. Он имеет ореховый привкус. Одно из несомненных достоинств горошка в том, что он сравнительно быстро варится, его не нужно замачивать, как нут или фасоль. Все бобовые могут провоцировать метеоризм, но маш — в меньшей степени.

В маше содержится 23 г белка, он относительно неплохо усваивается. Также в маше есть кальций и магний, фосфор и калий, натрий и селен, железо и медь, витамины группы В и клетчатка.

Горох обладает антиоксидантным воздействием, укрепляет кости, способствует выводу плохого холестерина, нормализует уровень сахара в крови.

Горох

Не следует забывать про желтый колотый горох из которого мы варим суп с копченостями. Конечно, про бекон в пост придется забыть, но сам горох — отличный источник белка и витаминов. Из него можно готовить кашу, можно добавлять к овощам и даже в каши из злаков. Белки бобовых и злаков дополняют друг друга, поэтому блюдо получится особо питательным.

Горох обязательно придется замочить и потом долго варить. Если он колотый, то потребуется минут 40, а если цельный, то больше полутора часов.

Горох богат калием и фосфором, магнием и кальцием. Также в нем много витаминов A, группы B и C.

Фасоль

Есть фасоль белая и красная, а также стручковая зеленая. Все виды фасоли очень полезны и содержат много растительного белка, витаминов и минералов. В белой фасоли больше всего растительных волокон, а в стручковой, спаржевой, самая высокая концентрация белка. В фасоли много магния, калия, кальция, присутствует йод. Есть витамины группы B, витамины Е, К, С.

Любая фасоль полезна для работы сердечно-сосудистой системы, для нормализации пищеварения, улучшения иммунитета, снижения уровня сахара в крови.

Достоинством фасоли считается способность насыщать кровь красными тельцами, особенно это касается красной фасоли.

Зеленая фасоль очень ценится за то, что она не вбирает в себя вредные вещества из окружающей среды.

Соя

В ней содержится больше всего белка из всех бобовых растений: до 30 г на 100 г продукта. Так что именно соя поможет обеспечить разнообразный рацион в пост. Из нее делают подобие растительного сыра (тофу), есть соевая сметана, молоко, даже мясо. Но злоупотреблять соей не стоит, так как она может оказывать негативное воздействие на щитовидную железу.

Арахис

Его многие считают орехом, но на самом деле арахис относится к бобовым. В нем содержится около 26% белка, больше только в сое. Еще в арахисе очень много жира, около 60%, в этом он похож на орехи. Арахис, как и орехи, содержит полиненасыщенные жирные кислоты, которых нам будет не хватать из-за отсутствия мяса и молока, но лучше не есть арахис отдельно и в больших количествах, а сочетать с овощами, так как продукт действительно очень жирный. Можно использовать арахисовое масло, которое сохраняет все полезные вещества, содержащиеся в арахисе: витамины В, Е, D, пантотеновую кислоту, биотин, глютенины. Также арахис богат антиоксидантами.

Бобы эдамамэ

Эти зеленые бобы — разновидность соевых, их собирают незрелыми. К нам на прилавки они попадают в замороженном виде в стручках или очищенными. Бобы очень популярны в азиатских кухнях (японской, китайской). Они низкокалорийны, содержат много белка и витаминов. Могут использоваться в салатах, в горячих блюдах, как самостоятельная закуска с солью.

В соевых бобах содержатся омега-3 жирные кислоты, полезная клетчатка и витамины группы В (в том числе фолиевая кислота), которые сокращают риск развития сердечных заболеваний.

Названы лучше 14 бобовых с высоким содержанием белка

Хотя бобовые могут и не соответствовать количеству белка на грамм мяса животных, приготовленные бобы по-прежнему являются отличным источником белка. Порция в полстакана может обеспечить до 10 граммов белка, но это только в том случае, если вы выберете правильный сорт фасоли.

Советы дали специалисты порталу Eat this! Not That!

Зеленый горошек

Белок в горохе, на 1/2 стакана: 4,3 грамма

Помимо четырех граммов белка, полстакана зеленого горошка также содержит 4 грамма насыщающей клетчатки — что эквивалентно 14 процентам дневной нормы — всего лишь на 67 калорий. По мере того, как все больше людей исследуют пищу на растительной основе, теперь есть протеиновые порошки, приготовленные из этих зернобобовых .

«Гороховый протеин — популярный выбор в качестве альтернативы молоку и йогуртам, поскольку он не содержит ни одного из восьми наиболее распространенных аллергенов», — говорит Батайнех.

Добавьте полстакана замороженного горошка в пасту с соусом песто, обжарьте или обжарьте его с морковью и небольшим количеством масла в качестве гарнира на ужин с жареной курицей.

Фасоль зеленая, эдамаме

Белок в эдамаме, на 1/2 стакана: 5,6 грамма

«Эдамаме, или незрелые соевые бобы, являются не только хорошими источниками белка, но и содержат много кальция, витамина С, витамина К, железа и фолиевой кислоты», — объясняет Харрис-Пинкус.

«Они вкусные сама по себе в качестве закуски, либо в стручках, просто не ест снаружи! -Или с обстреляла версию , которая поставляется замороженной и является легко в микроволновой печи. Edamame часто встречается в азиатском стиле зерно миски, совать в мисках или в посуде для жаркого, — говорит специалист.

Лимская фасоль

Белок в фасоли Лимы, на 1/2 стакана: 6 г

Лимас, также называемый «масляными бобами», является отличным источником микроэлементов, которые помогают организму выводить токсины из сульфитов, содержащихся в готовой пище », — говорит Превите.

Обжарьте с оливковым маслом, луком, чесноком и парой ваших любимых свежих трав для одного из любимых гарниров  на ужин.

Также это каннеллони бобы, бобы Гарбанзо, красная фасоль,  клюквенная (римская) фасоль, фасоль пинто,  белая фасоль, спаржевая фасоль, черные бобы,  колотый горох, чечевица, огромные северные бобы

Продукты красоты. Белок. Часть II. Молочные продукты, яйца, бобовые культуры.

Продолжим изучение продуктов, которые могут подарить нашему организму бесценный и столь необходимый белок.

Яйца:
Действительно белок, который содержится в обычных куриных яйцах, прекрасно усваивается нашим организмом, особенно если их употреблять всмятку. Яичный белок отвечает за регенерацию тканей, улучшает свертываемость крови, укрепляя наше сердце и сосуды. И хотя яйца богаты питательными веществами, необходимыми аминокислотами, витаминами (В1, В2, В3, В6, В9, В12, С, D, Е, Н, РР, К) и микроэлементами (фосфор, кальций, калий, йод, селен, железо, медь, марганец, цинк, сера, натрий, магний, хром, фтор, бор, кобальт, молибден) на постоянной основе включать их в свой рацион, рекомендуется только строго соблюдая меру. Поскольку в них, кроме выше перечисленного, содержится и большое количество холестерина, переизбыток, которого приводит к обратному эффекту — закупориванию сосудов. Кроме того, способствует возникновению предпосылок к инсультам и инфарктам. Да, холестерин нам необходим (для правильной жизнедеятельности сердечно-сосудистой системы), но в ограниченном количестве.

На заметку: если вы соблюдаете диету, незабывайте, что яйца относятся к высоко калорийным продуктам. В сыром яйце калорий меньше, чем в жареном. Куриные яйца считаются прекрасной альтернативой витаминным комплексам в таблетках.

Молочные продукты:
Безусловно, и вполне логично, что белок можно смело брать из молока, поскольку он тоже отлично и достаточно легко усваивается, но его количество в молоке столь незначительно, что вам придется пить его довольно много. К тому же, с возрастом, из-за нарушения усвояемости лактозы – молочного сахара, не все его так легко переносят, ощущая в последствии сильные расстройства желудка.

На заметку: молоко содержит 22 незаменимые аминокислоты, витамины А, В12, С. Оно богато кальцием, фосфором и ферментами.

Несомненно, при желании и это можно обыграть, например, включив в свой рацион кисломолочный творог и сыры – в них тоже много белка. И конечно, есть белок в сливочном масле и майонезе, но эти продукты весьма калорийны, и рано или поздно, их частое употребление скажется на вашей фигуре.

Бобовые:
Вот мы, наконец то, и подошли к растительному белку. Наиболее качественный растительный белок, как ни странно, содержится в обычной сое. В странах, где показатели плотности населения значительны, к продуктам, содержащих сою относятся как к главному источнику белка – соевое молоко, тофу, соевый соус, ростки сои, соевая мука, соевое масло, соевое мясо, натто, соевая паста, мисо паста, юба (пенка соевого молока) и т.д.

На заметку: мужчинам рекомендуется отнестись к употреблению соевых продуктов более внимательнее, поскольку соя влияет на гормональный фон и достаточно быстро приводит к заметному снижению тестостерона в крови, а это в свою очередь, приводит к снижению полового влечения, быстрой утомляемости и переменчивости в настроении.

Отдельно бы хотелось отметить фасоль и зеленый горох. По количеству белка они также занимают лидирующие позиции среди бобовых культур. Так что, смело варите гороховые супы и делайте овощные рагу с фасолью. По возможности старайтесь чаще добавлять в салаты и гарниры свежий зеленый горошек.

Термическая обработка приводит к снижению биологической ценности белка. Но куда нам деться, если в наше время стало рискованно пить сырые яйца и сырое непастеризованное молоко. На их фоне выигрывают лишь кисломолочные продукты, в которых нет ни паразитов, ни вирусов, а значит они не представляют большую опасность. Здесь главное проявить бдительность и внимательно читать их состав, избегая и минимизируя количество консервантов, усилителей вкуса, загустителей, стабилизаторов и регуляторов кислотности. Но, опять же, не стоит доводить все до крайностей и заполнять холодильники лишь молочной продукцией — кефиром, сметаной, ряженкой, йогуртами, простоквашей, сырами и маслом.

Старайтесь не быть столь категоричными, полностью отказываясь от тех или иных продуктов — просто попытайтесь соблюдать меру и относиться вдумчиво к той пище, которая попадает в ваш любимый и единственный организм.

Бобовые – Полезные бобовые. Польза и вред. Фасоль. Соя. Горох

При слове «бобовые» большинству из нас приходит на память фасоль, горох и, может быть, соя. Кто-то вспомнит загадочное биологически неверное словосочетание «какао-бобы». Оказывается, семейство бобовых – третье по величине среди растений. Оно объединяет более семи сотен родов и около двадцати тысяч видов. Бобовым принадлежит второе место после злаковых по значимости в рационе человека. Кроме важных сельскохозяйственных и кормовых культур (фасоль, горох, боб, соя, чечевица, арахис, люцерна), к бобовым относятся многие растения, радующие нас прекрасными цветами (клевер, акация, мимоза, люпин, вика).

Культуры семейства бобовых уникальны: полезны, вкусны, питательны, богаты клетчаткой, витаминами (А и группы В), флавоноидами, железом, кальцием, углеводами, фолиевой кислотой. Они отличаются высоким содержанием белка, жиров и крахмала. По содержанию белка бобовые превосходят мясные продукты, поэтому могут их заменить для вегетарианцев. Белок бобовых по своему химическому составу близок к животному, но значительно легче усваивается организмом человека.

По мнению диетологов, бобовые должны составлять 8-10% нашего рациона. Бобовые хорошо сочетаются с растительным маслом, сметаной, зелеными овощами. Не рекомендуется их применение с хлебом, картофелем и орехами. Бобовые – тяжелая пища для пожилых людей и страдающих болезнями сердца, желудка и желчного пузыря. Однако, зеленые бобовые содержат мало углеводов и не представляют никакой опасности.

Бобовые известны человечеству с древнейших времен. Все древние цивилизации ценили питательность и пользу этих растений. Войска Древнего Рима захватили полмира, питаясь в основном чечевицей и ячменем. Горох, фасоль и чечевицу находят в гробницах египетских фараонов. Фасоль культивировали в странах Нового Света около 7000 лет назад, чему подтверждением археологические раскопки. В древнерусской кухне бобовые имели намного более важное значение, чем теперь. Сейчас бобовые популярны во многих странах. Их неприхотливость позволяет собирать большой урожай даже в холодном климате.

Чечевица

В древности чечевица возделывалась в странах Средиземноморья и Малой Азии. Упоминания о чечевице мы находим в библейской легенде об Исаве, который променял свое первородство на чечевичную похлебку. В России в 19 веке чечевица была доступна каждому: и богатому, и бедному. Долгое время Россия была одним из основных поставщиков чечевицы, сегодня приоритет в этом деле принадлежит Индии, где это основная продовольственная культура.

Чечевица богата легко усвояемыми белками (35% чечевичного зерна составляет растительный белок),
а вот жиров и углеводов в ней совсем немного — не более 2,5%. Всего одна порция чечевицы обеспечит вас суточной нормой железа, поэтому ее хорошо использовать для профилактики анемии и как важный элемент диетического питания. Чечевица содержит большое количество витаминов группы В, редкие микроэлементы: марганец, медь, цинк. Очень важно, что чечевица не накапливает нитратов и токсичных элементов, поэтому считается экологически чистым продуктом.

Чечевица обладает очень тонкой кожицей, поэтому быстро разваривается. Особенно хороша для варки красная чечевица, которая идеальна для супов и пюре. Для салатов и гарниров хороши зеленые сорта. Коричневые сорта чечевицы с их ореховым привкусом и плотной текстурой считаются самыми вкусными. Из чечевицы варят супы и похлебки, делают гарниры, из чечевичной муки пекут хлеб, ее добавляют в крекеры, печенье и даже шоколадные конфеты.

Фасоль

Родиной фасоли считается Центральная и Южная Америка. Христофором Колумбом она завезена в Европу, а в Россию фасоль попала из Европы в начале 18 века. В нашей стране фасоль очень популярна, ее выращивают повсеместно, за исключением северных районов. Как и горох, фасоль можно есть на любой стадии созревания. Существует множество сортов фасоли. Они различаются по размеру, цвету, вкусу и плотности. Какие-то сорта хороши в супах, другие лучше подходят как гарнир к мясным блюдам. Будьте осторожны с новыми сортами фасоли: возможна индивидуальная непереносимость.

Фасоль богата клетчаткой и пектинами, которые выводят из организма токсичные вещества, соли тяжелых металлов. В семенах фасоли много калия (до 530 мг на 100 г зерна), поэтому она полезна при атеросклерозе и нарушениях ритма сердца. Некоторые сорта фасоли имеют в своем составе вещества, способствующие укреплению иммунитета и невосприимчивости к гриппу, кишечным инфекциям. Водный экстракт из стручков фасоли уменьшает содержание сахара в крови на 30-40% длительностью до 10 часов. Настой из семян, отвар из стручков, а также фасолевые супы рекомендуют при отеках почечного и сердечного происхождения, гипертонической болезни, ревматизме, почечнокаменной болезни и многих других хронических заболеваниях. Супы и пюре из нее применяют как диетическое блюдо при гастритах с пониженной секрецией.

Перед варкой фасоль следует замочить на 8-10 часов. Если такой возможности нет, прокипятите фасоль, оставьте на час, после чего слейте воду и готовьте в новой воде. Во-первых, замачивание размягчит твердую фасоль и сократит время варки. Во-вторых, при замачивании из фасоли выходят олигосахариды (сахара, не перевариваемые в организме человека). Воду, в которой замачивалась фасоль, нельзя использовать для приготовления пищи. Без замачивания фасоль не может считаться диетической пищей.

Соя

Родиной сои является Индия и Китай. Историкам известно, что в Китае более 2000 лет назад изготавливали сыр и соевое молоко. Долгое время (до конца 19 века) в Европе ничего не знали о сое. В России сою стали культивировать лишь с конца 20-х годов 20 века.

По содержанию белка сое нет равных среди других бобовых. Белок сои по своему аминокислотному составу близок к животному. А по количеству белка, содержащегося в 100 г продукта, соя обгоняет говядину, куриное мясо и яйца (в 100 г соевых бобов до 35 г белка, в то время как в 100 г говядины лишь около 20 г белка). Соя ценна для профилактики и лечения атеросклероза, ИБС, сахарного диабета, ожирения, рака и многих других заболеваний. Соя богата солями калия, что делает необходимым ее применение в рационе больных с хроническими заболеваниями. Получаемое из сои масло снижает содержание холестерина в крови, ускоряя выведение его из организма. В состав сои входят сахара, пектиновые вещества, большой набор витаминов (В1, В2, А, К, Е, D).

Из зерна сои готовят свыше 50 видов пищевых продуктов. Но надо помнить, что в настоящее время в производстве почти 70% соевых продуктов используют генетически модифицированную сою, воздействие которой на человеческий организм не до конца изучено.

Горох

Горох – одна из самых питательных культур. Семена гороха содержат белок, крахмал, жир, витамины группы В, витамин С, каротин, соли калия, фосфора, марганца, холин, метионин и другие вещества. Предпочтение отдается зеленому горошку, так как в нем больше витаминов. Горох можно проращивать, как многие зерновые.

Что только не делают из гороха! Едят сырым или консервированным, варят кашу, суп, пекут пирожки, делают лапшу, начинку для блинов, кисель и даже гороховый сыр; в Азии его жарят с солью и специями, а в Англии популярен гороховый пудинг. Такая любовь к гороху вполне объяснима – он не только вкусный, но и полезный: белка в нем почти столько же, сколько в говядине, а кроме того, много важных аминокислот и витаминов.
Как и другие бобовые, горох используется в народной медицине. Благодаря сильному мочегонному действию отвар стебля гороха и его семян применяется при почечно-каменной болезни.
Для рассасывания фурункулов и карбункулов используют гороховую муку в виде припарок.

Арахис

По привычке мы считаем арахис орехом, хотя это яркий представитель семейства бобовых. Считается, что родина арахиса – Бразилия, а в Европу он был завезен в 16 веке. В России арахис появился в конце 18 века, но его выращивание в промышленных масштабах началось только в советское время. Арахис – ценная масличная культура. Кроме того, из него производят клеящие вещества и синтетические волокна.

В плодах арахиса достаточно высокое содержание жира (около 45%), белков (около 25 %) и углеводов (около 15%). Арахис богат минеральными веществами, витаминами В1, В2, РР и D, насыщенными и ненасыщенными аминокислотами.
Масло, получаемое из арахиса, очень ценно; оно используется не только в кулинарии, но и в мыловаренной и косметической отраслях.

Как и все бобовые, арахис используется в народной медицине. Ежедневное употребление по 15-20 орешков благотворно сказывается на кроветворении, нормализует деятельность нервной системы, сердца, печени, улучшает память, слух, внимание и даже разглаживает морщинки. Известно желчегонное действие арахисового масла и орехов. При сильном истощении организма арахис оказывает общеукрепляющее действие. Арахис незаменим для тех, кто борется с лишним весом. Белки и жиры, содержащиеся в арахисе, легко усваиваются организмом человека, при этом человек быстро насыщается и не поправляется.
Арахис используют в кондитерской промышленности при изготовлении тортов и печенья, халвы и многих других десертов. Арахис может использоваться для панировки мяса или рыбы, для добавления в изысканные салаты.

Рецепты с бобовыми

Похлебка из чечевицы

Ингредиенты:
2 л воды,
200 г чечевицы,
1 луковица,
1 морковь,
5-6 картофелин,
душистый перец горошком,
лавровый лист.

Приготовление:
Чечевицу промойте и засыпьте в кастрюлю с холодной водой. Пока закипает вода, нашинкуйте луковицу, морковь, картофель. Затем добавьте в кастрюлю овощи, посолите и варите 15-20 минут. За несколько минут до окончания приготовления добавьте пряности. Дайте похлебке немного потомиться, чтобы «созрел» аппетитный аромат.

Богатырские котлеты

Ингредиенты:
100-200 г красной чечевицы
1 зубчик чеснока,
1 красный перец,
1 луковица.

Приготовление:
Разварите чечевицу в небольшом количестве воды. Добавьте в получившееся пюре нерезаную и обжаренную заранее луковицу, тертый чеснок и порезанный красный перец. Охладите и сформируйте из пюре котлеты, обваляйте в муке и обжарьте до коричневого цвета с двух сторон.

Торт из фасоли

Ингредиенты:
(для теста)
2 ст. белой фасоли,
2 ст. сахара,
7 яиц,
1 ст. молотых сухарей,
6 грецких орехов.
для крема:
0,5 ст. сахара,
1/3 ст. молока,
150 г сливочного масла,
1 ст. л. крахмала.

Приготовление:
Замоченную на ночь фасоль пропустите через мясорубку. Желтки отделите от белков и разотрите с сахаром, белки взбейте отдельно. Фасолевую массу перемешайте с желтками, тертыми сухарями, посолите и осторожно введите белки. Готовую массу выложите в смазанную форму и выпекайте в течение 45 минут. Остывший корж разрежьте на 2 части, смажьте кремом. Для крема половину молока вскипятите с сахаром, а оставшимся разведите крахмал и осторожно влейте в кипящую массу, помешивая, чтобы крахмал не заварился кусками. Проварите смесь несколько минут, снимите с огня, остудите, а затем взбейте с размягченным маслом. Сверху торт полейте глазурью.

Паштет из фасоли

Ингредиенты:
1 ст. фасоли,
1/2-1 ст. грецких орехов,
1 луковица,
1-2 ст.л. 9% уксуса,
2 ст.л. сливочного масла,
1 пучок петрушки,
соль, специи по вкусу,
растительное масло для обжарки лука.

Приготовление:
Фасоль замочите на ночь, отварите и пропустите через мясорубку вместе с грецкими орехами, предварительно обжаренными на сухой сковороде, и репчатым луком, пассерованным на растительном масле. Добавьте соль, специи, измельченную зелень, сливочное масло. Паштет необходимо хорошо вымесить и охладить.

Рис с арахисом

Ингредиенты:
250 г риса,
2 ст. л. растительного масла,
2 шт. лука репчатого
1 зубчик чеснока,
1 шт. зеленого перца
100 г арахиса,
100 г шампиньонов,
100 г кукурузы (консервированной),
4 шт. помидоров (мелко нарезанных),
петрушка, соль и перец по вкусу.

Приготовление:
Рис отварите до готовности, откиньте на дуршлаг, остудите. Поджарьте на сковороде мелко нарезанный лук и чеснок до мягкости, затем добавьте мелко нарезанный зеленый перец и арахис и жарьте еще 5 минут, помешивая. Затем добавьте кукурузу и тонко нарезанные шампиньоны и жарьте еще 5 минут. Добавьте на сковороду рис, помидоры, петрушку. Посолите и поперчите, подержите на огне и подавайте блюдо горячим.

Суп ассорти из фасоли, чечевицы и гороха

Ингредиенты:
3 л. воды,
1 ст. фасоли
1 ст. гороха,
1 ст. чечевицы,
1 шт. перца сладкого,
1 головка лука,
1 шт. моркови,
1 шт. корня пастернака,
перец горький стручковый — по вкусу,
масло растительное, соль — по вкусу.

Приготовление:
Нашинкуйте и спассеруйте на растительном масле болгарский перец, лук, морковь и пастернак. Фасоль, горох и чечевицу замочите и отварите до готовности, затем добавьте пассерованные овощи, доведите до кипения, посолите по вкусу. При подаче на стол заправьте зеленью.
 

Ольга Бородина

 

Белок бобовых — обзор

Характеристики зернового белка

Злаки обычно испытывают дефицит лизина и триптофана, тогда как белки бобовых культур демонстрируют дефицит серосодержащих аминокислот, а именно цистеина и метионина. Напротив, белки амаранта содержат значительные количества как серных аминокислот, так и лизина. Зерна амаранта содержат больше белка (11-17%), чем большинство злаков. Амарант — подходящее зерно для людей, страдающих аллергией на глютен.Зародыши и эндосперм зерна амаранта содержат 65 и 35% белка, соответственно, по сравнению с 15 и 85%, соответственно, в большинстве злаков. Аминокислотный состав различных белковых фракций амаранта приведен в таблице 10.2. Альбумины и глобулины относительно богаты лизином и валином, незаменимыми аминокислотами, тогда как глютенины содержат большое количество лейцина, треонина и гистидина. Помимо аминокислотного состава, качество белка также зависит от биодоступности или усвояемости.Усвояемость протеина, доступный лизин, чистое использование протеина и коэффициент эффективности протеина, которые являются показателями питательной ценности протеина, значительно выше у протеинов амаранта по сравнению с зерновыми злаками (Guzmán-Maldonado and Paredes-López, 1999). Таким образом, белки амаранта являются многообещающим пищевым ингредиентом, способным дополнять и дополнять белки зерновых или бобовых культур (Guzmán-Maldonado and Paredes-López, 1999). Аминокислотный показатель с поправкой на усвояемость белка цельной муки из амаранта выше (0.64), чем пшеницы (0,40) и овса (0,57) (Bejosano and Corke, 1998). Сообщается, что средняя усвояемость белка для сырой муки из непросеянной муки из амаранта составляет 74,2% (Bejosano and Corke, 1998). Термическая обработка улучшает усвояемость белка за счет открытия углеводно-белковых комплексов и / или инактивации антипитательных факторов, таких как ингибиторы трипсина (Bejosano and Corke, 1998).

Таблица 10.2. Аминокислотный состав амаранта ( Amaranthus hypochondriacus л.) Белковые фракции

Проламины Isox ^а 7,6 5.9

Аминокислота	Белковые фракции
	Еда	Альбумины	Глобулины		—	3.7	4,2	6,2	5,8
Лейцин a	—	5,7	5,7	5,7	10,5
Лизин a	—	6,7	4,2	4,6
Метионин a	—	4,1	3,4	7,4	3,1
Цистеин a	—	3,9	6,5	6,2
Фенилаланин a	—	5,1	5,0	9,0	6,8
Тирозин 8 a	— 3,3	4,3	4,0	3,8
Треонин a	—	3,9	4,1	3,2	8. 6
Валин a	—	4,5	4,7	2,7	3,8
Гистидин a	—	2,5	1,1	1,1	4,7
Аланин a	—	5,1	4,0	4,7	3,6
Аргинин a	—	8.1	9,5	9,4	2,7
Аспарагиновая кислота a	—	6,2	8,7	6,2	6,1
Глутаминовая кислота a	—	17,5	17,3	13,4	13,2
Глицин a	—	6,2	6,6	4,4	4.9
Proline a	—	3,7	3,9	4,7	4,6
Serine a	—	4,8	4,9	5,1	5,3
Серин b	7,3	6,4	7,7	8,0	9,0
Глицин b	10. 7	10,5	13,9	10,7	10,3
Гистидин b	3,0	2,3	2,3	1,8	2,4
Аргинин b 7,3	8,9	9,3	6,8	8,5
Треонин b	5,1	3,4	4,0	7.2	5,4
Аланин b	6,6	6,2	5,4	8,6	6,3
Пролин b	5,7	5,0	4,0	4,5	5,9
Тирозин b	1,9	2,9	2,8	3,0	3,0
Валин b	5.9	4,0	5,0	4,5	5,0
Изолейцин b	3,9	3,5	4,0	4,5	5,0
Лейцин b	6,2	5,5	6,0	10,0	8,0
Фенилаланин b	3,4	3,0	2,0	3. 9	4,3
Лизин b	5,7	6,6	7,0	6,7	4,2

В отличие от бобовых и зерновых культур, в которых белки зерна обычно служат запасными молекулами для растущих проростков зерно амаранта состоит из альбуминов, которые обычно являются биологически активными, в наибольшем количестве. Согласно классификации Осборна (Osborne, 1924), зерно амаранта состоит из трех основных фракций — альбуминов (51%), глобулинов (16%) и глютелинов (24%) — и второстепенной фракции, то есть растворимой в спирте. фракция или проламин между 1.4 и 2,0% (Горинштейн, Моше, и др. ., 1991; Мартинез и др. ., 1997), тогда как зерно бобовых содержит растворимые в соли глобулины в качестве основной фракции запасного белка. Злаки, такие как кукуруза и пшеница, напротив, содержат растворимые в спирте проламины в качестве основных запасных белков (Gorinstein, Denue, et al. , ., 1991). Характеристика зерновых белков амаранта была проведена с использованием различных методов экстракции и электрофореза (Barbra de la Rosa, Gueguen, et al. ., 1992; Барбра де ла Роса, Паредес-Лопес, и др. , 1992; Горинштейн, Деню и др., 1991; Горинштейн, Моше, и др. ., 1991). На основе дифференциальной экстракции альбумин амаранта был классифицирован как альбумин 1 и 2 (Konishi et al ., 1991). Альбумин 1 экстрагируется водой и / или физиологическим раствором, тогда как альбумин 2 экстрагируется водой после удаления альбумина 1 и глобулина физиологическим раствором. Альбумин 2 состоит из амарантина в качестве основного белкового компонента (Martinez et al ., 1997). Размер субъединиц белков альбумина варьировал от 10 до 37 кДа (Barbara de la Rosa, Gueguen, et al. ., 1992; Gorinstein, Moshe, et al. ., 1991), при этом низкомолекулярные субъединицы были больше. в изобилии (Segura-Nieto et al ., 1992). Барбара де ла Роса и др. . (2009), однако, разделили фракцию альбумина на две группы белков, соответствующих приблизительно 18 кДа и между 40 и 80 кДа. Белки с массой приблизительно 18 кДа были названы белками, богатыми метионином, из-за высокого содержания в них метионина (16–18%) (Segura-Nieto et al ., 1994).

Определение коэффициента седиментации центрифугированием также широко используется для характеристики белков. На основе коэффициентов седиментации глобулины семян амаранта подразделяются на 10S и 12,7S по сравнению с 7 / 8S и 11 / 12S для глобулинов семян бобовых. Электрофоретическое поведение фракций 10S и 12.7S амаранта глобулина в денатурирующем геле было аналогично поведению запасных белков 7S и 11S бобовых и поэтому обозначается как 7S и 11S соответственно (Barba de la Rosa, Moshe, et al. ., 1992). Более высокие коэффициенты седиментации глобулинов амаранта, наблюдаемые на линейных градиентах сахарозы, позволяют предположить, что эти белки содержат полипептиды с более высокой молекулярной массой, чем те, которые присутствуют в 7S и 11S глобулинов гороха (Segura-Nieto et al . , 1992). Глобулины семян амаранта 7S и 11S также различались по своей растворимости в солевом растворе, причем первый экстрагировался 0,1 М, а второй 0,8 М NaCl (Barbara de la Rosa et al ., 2009). Фракция 7S-глобулина зерна амаранта характеризовалась наличием основной полосы 38 кДа и отсутствием дисульфидных мостиков, тогда как 11S-подобные глобулины состояли как из кислых (35–38 кДа), так и из основных полипептидов (22–25 кДа). .Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями, в которых было обнаружено, что глобулины состоят из полипептидов разного размера, что продемонстрировано электрофорезом в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE) (Segura-Nieto et al ., 1992). Однако эти наблюдения противоречили выводам Горинштейна, Моше, и др. . (1991), которые сообщили, что глобулин состоит из полипептидов только 14-18 кДа. Мартинес и др. . (1997) предположили, что и 7S, и 11S глобулины соответствуют одному типу глобулинов, тогда как полимеризованные глобулины (альбумин 2) и глютелины соответствуют двум другим типам глобулинов. Однако это представление необходимо проверить, установив гомологию последовательностей и доказав общее генетическое происхождение глобулина, альбумина 2 и глутелина.

Самым важным компонентом глобулинов является амарантин, который сам по себе составляет 90% от общего количества глобулинов и примерно 19% от общего белка зерна (Romero-Zepada and Paredes-Lopez, 1996). Амарантин представляет собой гомогексамерную молекулу приблизительно 300-400 кДа, содержащую субъединицы приблизительно 59 кДа. Каждая из субъединиц состоит из кислого полипептида 34–36 кДа и основного полипептида 22–24 кДа, связанных дисульфидными связями.Предполагается, что дополнительная субъединица в 54 кДа, присутствующая в амарантине, действует как индуктор полимеризации (Martinez et al ., 1997).

Глютелин амаранта показал высокое сходство с 11S глобулинами (Abugoch et al ., 2003) и включал три основные группы полипептидов 22-25, 35-38 и приблизительно 55 кДа. Вероятно, что и глютелины, и 11S-глобулины могут принадлежать к одному и тому же семейству структурных генов. О различиях в составе спирторастворимых белков сообщалось в различных исследованиях.Горинштейн, Моше, и др. . (1991) наблюдали только низкомолекулярные субъединицы 10–20 кДа при анализе растворимых в спирте белков с помощью SDS-PAGE, тогда как Barba de la Rosa, Gueguen, et al. . (1992) сообщили о наличии субъединиц как с низкой, так и с высокой молекулярной массой. Кроме того, в последнем исследовании также наблюдалось большое сходство между электрофоретической картиной восстановленного проламина и глютелина. Отсутствие согласованности в составе различных белковых фракций зерна амаранта, очевидное из литературы, может быть связано с разными процедурами, используемыми при экстракции и анализах.Ввиду питательной важности амаранта крайне важно провести систематическое исследование для анализа протеома листьев и зерен амаранта с использованием новейших методов протеомики. Это позволит идентифицировать и охарактеризовать важные с питательной точки зрения белки, гены которых затем можно клонировать и гетерологично экспрессировать в других культурах для повышения их питательной ценности.

Влияние обработки на переваривание белков бобовых

Реферат

Для улучшения потребления используются домашние методы обработки: замачивание, приготовление (традиционное, микроволновое, под давлением), выпечка и промышленная обработка, автоклавирование, выпечка и экструзия. бобовых.Растущее осознание как здоровья, так и устойчивости переключает внимание на доступность белков (био). В этой статье сообщается о влиянии этих методов обработки на перевариваемость белков бобовых. В целом усвояемость протеина повышается после обработки разными способами. Однако, поскольку и тип бобовых, и применяемые методы различаются, нельзя сделать вывод, какой конкретный метод лучше всего подходит для конкретного типа бобовых.

Ключевые слова: белок бобовых, переработка, усвояемость

1.Введение

В сегодняшнем мире, ориентированном на потребителей, ориентированных на здоровье, проводится все больше и больше исследований с целью получения знаний о влиянии диеты на основе животных и растений на наше здоровье. Общепринято, что потребление мяса может увеличить заболеваемость и распространенность ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний и инсульта, рака, диабета 2 типа и смертности пациентов. Напротив, для снижения риска этих факторов была принята растительная диета [1,2].Следовательно, все больший процент людей меняют свой рацион и становятся вегетарианцами, веганами или флекситарианцами, чтобы снизить потребление мяса и увеличить количество овощей и фруктов [3,4]. Тем не менее, ложная информация и тенденции в отношении здоровья, которые утверждают, что растительные белки вредны для вашего здоровья, недостаточны для наращивания мышечной массы или недостаточно белковые, стали сильными и общепринятыми заблуждениями среди некоторых членов населения [5]. Исследования сумели доказать, что бобовые могут быть хорошим источником белка, хотя биодоступность животных белков все же оказалась выше [6,7].Рекомендуемое допустимое потребление белков составляет около 0,8 г / кг для взрослых (определяется как средний дневной уровень потребления, достаточный для удовлетворения потребностей в питательных веществах почти всех здоровых людей). Бобовые имеют большой потенциал для доставки качественного белка, но сырые бобовые имеют более низкую степень биодоступности и, следовательно, более низкую питательную ценность по сравнению с другими продуктами питания. В конце прошлого века пища использовалась для улучшения здоровья, а в начале тысячелетия смена парадигмы привела к тому, что наши знания теперь используются для улучшения пищевых продуктов с точки зрения здоровья.Белки животного и растительного происхождения были широко исследованы, чтобы понять их усвояемость как таковую. Поскольку хорошо известно, что различные процедуры обработки будут влиять как на структуру, так и на функциональность белков, ожидается, что процессинг также может влиять на перевариваемость белков. В этом сообщении рассматривается влияние различных методов обработки на переваривание белка бобовых (PD), чтобы внести свой вклад в знание усвояемости белка. Это не исчерпывающий обзор всех исследований БП, но он основан на исследованиях, определенных исследованиями, которые вносят вклад в обзор влияния процессинга на переваривание белков бобовых. Таким образом, чтобы «установить текущую сцену» и обрисовать в общих чертах проблемы и перспективы на будущее.

2. Технологии обработки

Потребление сырых бобовых может быть утомительным и трудным, а в худшем случае — неэффективным с точки зрения всасывания аминокислот в кишечнике. Для облегчения потребления бобовых как таковых используются различные эмпирические методы обработки в домашних условиях, но без учета их влияния на усвояемость белка как такового. Таким образом, было исследовано несколько различных типов бобовых и технологий обработки, чтобы оценить потенциальное улучшение пищевой ценности и использования белка.Обработка — это выполнение ряда механических или термических операций с пищевыми продуктами с целью их изменения или сохранения. Это может включать замачивание, приготовление пищи, микроволновое облучение, запекание, приготовление под давлением, автоклавирование и экструзию [8,9]. Поскольку методы обработки выполняются в разных условиях, представлено краткое описание использованных методов.

Один из широко используемых методов предварительной обработки — замачивание. Наиболее важными параметрами замачивания являются: соотношение продукт: вода, температура воды для замачивания и продолжительность.Эти параметры значительно различаются в зависимости от типа бобовых, поэтому бобовые замачивают в горячей или кипящей водопроводной или дистиллированной воде с соотношением бобовые: вода от 1: 1 до 1: 5 и продолжительностью замачивания от 12 до 16. час Традиционное приготовление пищи — это самый простой из используемых методов термической обработки. Что касается бобовых, их обычно либо помещают в избыток теплой воды и медленно доводят до кипения, либо сразу помещают в кастрюлю с кипящей водой (100 ° C). Время процесса приготовления — очень важный фактор, который может различаться в зависимости от типа бобовых и от того, были ли семена бобовых замачены, высушены или не обработаны перед приготовлением.Тем не менее, в большинстве рассмотренных исследований время приготовления варьировалось от 20 до 40 минут. Микроволновое излучение является более интенсивным и, следовательно, более быстрым термическим методом, чем обычное приготовление пищи. Тепловые эффекты связаны с теплом, выделяемым при поглощении микроволновой энергии водой в пищевой матрице. В отличие от приготовления, микроволновая обработка дает возможность обеспечить более точное количество энергии для пищевого продукта. Кроме того, эффект нагрева микроволн можно регулировать (дозировка энергии), и он происходит значительно быстрее, почти мгновенно, что сокращает время приготовления.Как и в случае с приготовлением, время обработки в микроволновой печи варьируется в зависимости от типа бобовых и предварительной обработки перед приготовлением в микроволновой печи. Мощность микроволновых печей различается из-за разной частоты микроволн, поэтому доставляются разные дозы энергии, что влияет на продолжительность обработки. В исследованиях, представленных здесь, дозы энергии варьируются от 500 до 2000 Дж / г, обычно увеличиваясь на 250 Дж / г. Варка под давлением и автоклавирование — два других высокоинтенсивных термических метода. Оба они основаны на превышении нормальной температуры кипения воды в закрытом сосуде (скороварке) или в камере высокого давления (автоклав).Скороварка улавливает пар, образующийся из кипящей воды с температурой 121 ° C, внутри сосуда. Многие автоклавы работают, подвергая изделие воздействию насыщенного пара под давлением при 121 ° C. Таким образом, они оба работают при давлении от 1,8 до 2,0 бар для достижения этой температуры. Оцененные температура и давление обычно увеличивают скорость реакции, поэтому продолжительность варки под давлением и автоклавирования меньше, чем при традиционной варке, хотя и варьируется между ними. Варка под давлением обычно выполняется за 5-15 минут, тогда как время автоклавирования может варьироваться от семи до 60 минут, в зависимости от типа и количества бобовых.Последние два метода обработки основаны на измельчении бобовых в муку перед обработкой. Выпечка — это старый традиционный термический метод, при котором для нагревания используется сухой воздух при атмосферном давлении. Обычно тесто на основе бобовой муки готовят, выдерживают некоторое время (разрыхление), а затем выпекают при температуре от 180 до 220 ° C в течение более 30 минут. Экструзия также основана на превращении бобовой муки в пищевой продукт. Экструдаты получают с использованием одно- или двухшнекового экструдера, который работает при высокой температуре и высоком механическом давлении.Основные независимые параметры, такие как размер частиц муки, скорость подачи, содержание влаги, температура цилиндра и скорость шнека, во время процесса экструзии сильно различаются в зависимости от типа бобовых и параметров экструдера (типа мельницы, размера отверстий сита и т. Д. .). В рецензируемых статьях влажность составляла около 22–25%, а температура и скорость вращения шнека значительно варьировались от 30 до 150 ° C и от 100 до 650 об / мин соответственно.

3. Методики усвояемости белков

Основное различие между оценкой PD заключается в том, проводится ли измерение in vivo или in vitro. Кроме того, переваривание белков может быть определено широким спектром методов в рамках этих двух категорий PD. Методы in vivo основаны на кормлении животных или людей. Наиболее точный результат получается при контролируемых экспериментах по кормлению животных, обычно используются грызуны, курицы или свиньи. Однако следует проявлять осторожность при передаче результатов и выводов испытаний на животных человеку, поскольку желудочно-кишечный тракт человека значительно отличается от желудочно-кишечного тракта животных. С одной стороны, исследования с участием человека являются золотым методом оценки переваривания белка и его пищевой ценности.С другой стороны, эксперименты in vivo отнимают много времени и дорого, и их трудно контролировать, если исследование основано на вмешательстве человека. Поэтому были использованы модели in vitro, моделирующие желудочно-кишечный тракт человека. В отличие от методов in vivo, методы in vitro легче контролировать, быстро проводить и могут быть менее дорогими. Недостатками методов in vitro являются различия в работе и экспериментальных параметрах; в результате наблюдаются значительные различия в измеренной усвояемости, что затрудняет сравнение результатов.Кроме того, трудности с точным переносом и моделированием сложного процесса пищеварения в желудочно-кишечном тракте человека усложняют выполнение этих лабораторных экспериментов, и следует соблюдать осторожность при интерпретации результатов. Далее кратко излагаются различные методы, использованные для измерения и оценки перевариваемости бобовых белков в исследуемых статьях.

3.1. Усвояемость протеина in vitro (IVPD)

Анализ усвояемости протеина in vitro является наиболее часто используемым методом анализа усвояемости образцов протеина.Для анализа сначала готовят мультиферментный раствор, обычно включающий трипсин, химотрипсин и пептидазу, за некоторыми исключениями с использованием одного раствора трипсина [10] или пепсина [11], или, последовательно, растворов пепсина и панкреатина [12, 13,14]. Обычно аликвоту раствора фермента добавляют к раствору образца при pH 8,0. Смесь образца и раствора фермента инкубируют 10 мин при 37 ° C. Регистрируют снижение pH во время инкубационного периода с последующим расчетом IVPD.Снижение pH вызвано свободными карбоксильными группами аминокислот из белковой цепи, высвобождаемыми протеолитическими ферментами во время пищеварения.

3.2. Сырой протеин (CP)

Сырой протеин — это количество протеина в конкретном образце корма или корма. Сырой белок определяется по общему содержанию азота, полученному в результате полного разложения белков. Процент сырого протеина рассчитывается с использованием коэффициента преобразования Кьельдаля 6,25 [15,16].

3.3. Перевариваемость подвздошной кишки (AID, SID)

Перевариваемость исследуемых белков в подвздошной кишке основана на интервенционных исследованиях. Таким образом, животным, обычно крысам, свиньям или цыплятам, живущим в контролируемых условиях, скармливают различные белковые диеты (обычно с аналогичными уровнями активности сырого протеина и ингибитора трипсина). Испытания кормления могут длиться от 10 до 20 дней в зависимости от исследования и животного. После этого животных умерщвляют и собирают пищеварительный тракт подвздошной кишки, осторожно промывая пищеварительный тракт чистой дистиллированной водой, и измеряют количество сырого протеина или аминокислот.В целом перевариваемость белка подвздошной кишки — это разница между количеством белка или аминокислоты, потребляемой животным, и количеством белка или аминокислоты в оттоке пищеварительного тракта подвздошной кишки. Однако расчет перевариваемости подвздошной кишки зависит от того, какое количество оттока белка / аминокислоты из подвздошной кишки используется в фактических расчетах, и может быть рассчитано как очевидная (AID), истинная (TID) или стандартизованная (SID) перевариваемость подвздошной кишки. AID для определенной аминокислоты вычисляется путем вычитания общего оттока этой конкретной аминокислоты из подвздошной кишки из количества, потребляемого животным.Значения для SID вычисляются аналогично значениям для AID, за исключением того факта, что потери базальных эндогенных аминокислот (AA) подвздошной кишки (IAAend) вычитаются из оттока из подвздошной кишки [17,18,19].

4. Влияние переработки на усвояемость белков

Бобовые — богатые источники белка (18–41%) и важное сырье для пищевых продуктов во всем мире. Белки содержат незаменимые аминокислоты, необходимые для поддержания мышечной массы и роста. Однако бобовые и, следовательно, их белки не похожи друг на друга.Более того, питательная ценность белков определяется не только составом АК, но чрезвычайно важны такие важные факторы, как скорость переваривания и перевариваемость в желудочно-кишечном тракте, которые, в свою очередь, определяются структурой белка и доступностью ферментов. На усвояемость протеина влияют как эндогенные, так и экзогенные факторы. Эндогенные факторы относятся к белку как таковому, то есть к структурным характеристикам белка, а также к тому, как и в какой степени обработка пищевых продуктов может повлиять на эту структуру.Экзогенные факторы связаны с пищевым матриксом и включают взаимодействие белков с другими соединениями, такими как углеводы, липиды и особенно антипитательные факторы (ANF). ANF ​​включают антипитательные белки, такие как ингибиторы трипсина и лектины, и антипитательные химические вещества, такие как дубильные вещества, фитаты и полифенолы. Следовательно, заранее можно ожидать, что как разные типы белка бобовых, так и различная переработка могут привести к очень разной усвояемости. Действительно, Таблица S1 (Дополнительные материалы) показывает разницу в перевариваемости белка бобовых при использовании различных методов обработки.

4.1. Приготовление пищи

Самый простой способ приготовления, традиционное приготовление, является наиболее изученным методом, в ходе которого было проведено 12 исследований, как показано в Таблице S1. Были исследованы четыре различных типа бобовых, фасоль, горох, чечевица и нут, но разных сортов. Большинство исследований сообщали о перевариваемости белков in vitro, в то время как только несколько исследований сообщали об изменениях содержания белка [15] и переваривании in vivo [16,20]. Содержание белка в муке из необработанных бобов, гороха и чечевицы примерно одинаковое — от 24. От 8% до 28,7% [15]. Однако при сравнении подтипов бобовых, подвергшихся тепловой обработке, влияние на содержание белка значительно различается (Таблица S1). Необработанная фасоль ( Phaseolus vulgaris ) с содержанием белка 24,8% (Raba) и 26,2% (Warta) значительно снизилась до 23,0% и 21,3% соответственно. Содержание протеина в вареном и сыром горохе ( Pisum Savitum ) дало совершенно разные результаты, поскольку содержание белка в сорте Milwa увеличилось, а содержание протеина в Medal уменьшилось [15].Сорта чечевицы ( Lens culinaris ) продемонстрировали как самое высокое, так и значительное увеличение содержания белка после варки. Однако усвояемость не исследовалась [15]. Для всех приготовленных бобовых культур IVPD значительно увеличилось, как показано в таблице S1. Для муки восьми различных видов необработанного гороха ( Pisum sativum L.) IVPD варьировала от 79,9% до 83,5%, в то время как IVPD обработанных образцов варьировала от 85,9% до 86,8% [21]. IVPD 83,61% для необработанного нута ( Cicer arietinum L.) увеличивается до 88,52% после приготовления в течение 90 мин [22]. Время приготовления оказалось важным для IVPD, поскольку Habiba et al. [23] обнаружили увеличение IVPD при увеличении времени приготовления. Интересно, что увеличение IVPD сопровождалось снижением общего содержания белка. Было высказано предположение, что это снижение общего количества сырых белков является результатом выщелачивания водорастворимых белков во время варки [23]. Аналогичное объяснение, вероятно, связано с сообщениями о снижении содержания белка в некоторых из упомянутых выше бобовых [15].Варка привела к улучшению IVPD чечевицы, нута, гороха и сои, но замачивание бобовых перед нагреванием не привело к устойчивым значительным эффектам [24]. Точно так же приготовление трех различных сортов фасоли значительно увеличивало IVPD, в то время как предварительное замачивание не имело большого эффекта [25]. Более того, вымачивание в щелочном растворе (бикарбонат натрия, pH 8,2) не улучшило усвояемость белка. Однако Эмбаби [26] обнаружил, что замачивание приготовленных горьких и сладких семян люпина в течение 96 и 24 часов соответственно дополнительно улучшило IVPD.

У той же линии усвояемость in vivo различалась в зависимости от типа чечевицы, температуры и времени применения. Усвояемость (SID) необработанных полножирных соевых бобов (FFSB) составила 46% [16]. Постепенное увеличение температуры и продолжительности приготовления вызывало коррелированное увеличение SID сои. Следовательно, фасоль, приготовленная при 80 ° C в течение одной минуты, имела SID 52%, тогда как FFSB, обработанная при 100 ° C в течение шести или 16 минут, имела SID 73% и 80% соответственно, Таблица S1. Аналогично приготовление гороха ( Pisum sativum L.) перед использованием в качестве диеты привело к увеличению истинной усвояемости (TD) (79,8%) по сравнению с диетой из сырого гороха с TD 74,7% [20].

На протяжении веков семена бобовых, ранее употреблявшиеся в пищу человеком, замачивали и подвергали термической обработке путем традиционной варки из-за простоты изготовления и оборудования. Однако недостатки приготовления — это довольно неконтролируемый и нерегулируемый процесс и потенциальная потеря ценных питательных веществ, таких как витамины. Поэтому исследуются другие методы обработки, чтобы оптимизировать переваривание белка за счет лучшего контроля процесса нагревания.

4.2. Приготовление в микроволновой печи

IVPD трех сортов бобов faba до обработки составило 46,0%, 52,2%, 51,5% для Windsor White, Bacchus и Basta, соответственно, и, таким образом, характеризовалось значительно более низким IVPD по сравнению с другими разновидностями семян, о которых сообщалось в бывший раздел [27]. Как правило, обработка микроволновым излучением приводила к увеличению перевариваемости белков всех типов бобов (Таблица S1). Наименьшее количество энергии (500 Дж / г) привело к значительному увеличению усвояемости белка с 46.От 0%, 52,2% и 51,5% до 57,1%, 68,0% и 53,2% соответственно [27]. Дальнейшее увеличение энергии до 1000 Дж / г значительно улучшило усвояемость белка до 76,5% для Windsor White, 76,1% для Bacchus и 78,2% для Basta. Однако большее количество потребляемой энергии (1250, 1500, 1750 Дж / г) во время приготовления в микроволновой печи не оказывало значительного влияния на усвояемость белка в дальнейшем [27]. Авторы пришли к выводу, что микроволновая обработка при 1000 Дж / г является оптимальной для усвояемости белков фасоли [27]. Замачивание — традиционный отечественный метод подготовки семян к дальнейшей переработке.Эмбаби [26] исследовал обратную ситуацию, таким образом, замачивание горьких и сладких семян люпина в течение 96 и 24 часов соответственно после обработки микроволнами. Было обнаружено, что микроволновая обработка значительно улучшила IVPD на 2,5% и 1,5% по сравнению с сырыми семенами (с 78,55% до 80,40% для люпина горького и с 79,46% до 80,67% для люпина сладкого, Таблица S1). Таким образом, замачивание после приготовления в микроволновой печи дополнительно улучшило IVPD для горьких семян люпина, в то время как для семян сладкого люпина не было обнаружено значительного увеличения [26].Следует отметить, что значительно большее время замачивания (96 часов) для горьких семян люпина по сравнению с 24 часами для семян сладкого люпина может иметь большое влияние на это наблюдение, хотя автор не прокомментировал это.

4.3. Приготовление под давлением

Приготовление под давлением — еще один распространенный метод обработки в домашних условиях, в котором используется большое количество энергии для сокращения времени обработки. Усвояемость белков четырех необработанных сортов бобов моли значительно различалась от 70,3–74,6% для местного сорта к новым сортам [12].После варки под давлением IVPD увеличилось примерно до 78% для местного, Jwala и RMO 225, в то время как RMO 257, с самым высоким IVPD в сыром виде, также имел наивысшее IVPD после тепловой обработки 82,4% (Таблица S1). Замачивание перед варкой под давлением в дополнение к сокращению времени обработки положительно повлияло на перевариваемость бобовых белков, так как IVPD были улучшены на 14–16% [12]. Варка гороха под давлением также улучшает усвояемость белков по сравнению с усвояемостью сырого гороха [23]. IVPD, полученные в результате стандартной варки под давлением, были на том же уровне, что и IVPD, полученные после варки, независимо от времени обработки, хотя для приготовления под давлением требовалось более короткое время обработки, хотя несколько выше, чем IVPD после микроволновой обработки (Таблица S1) [23] .

4.4. Автоклавирование

Автоклавирование фасоли и гороха значительно снизило содержание сырых белков по сравнению с сырыми бобовыми, в то время как содержание в чечевице не изменилось (Таблица S1) [15]. Следовательно, обработка сырых бобовых культур автоклавированием по-разному влияла на содержание белка по сравнению с процессом варки. Небольшие различия между двумя видами термической обработки наблюдались также для гороха Милва и двух сортов чечевицы [15]. Два исследования, в которых сообщалось о влиянии автоклавирования желтого гороха [28] и сои [15] на перевариваемость белков in vivo, показали тенденцию к увеличению, Таблица S1.Хотя типы бобовых, условия обработки и животная модель различались, кажется, что довольно жесткая тепловая обработка растительного материала перед включением в рацион улучшила переваривание белка в желудочно-кишечном тракте. Точно так же автоклавирование в целом значительно увеличивало IVPD для всех исследованных типов бобовых, за исключением бобов бобов и чечевицы [29] (Таблица S1). Следовательно, после автоклавирования не было получено однозначного улучшения усвояемости белка по сравнению с варкой. Более жесткая и интенсивная термообработка в автоклаве, по-видимому, не всегда давала положительный эффект.Кроме того, увеличение времени автоклавирования с 10 до 90 минут значительно снизило IVPD четырех различных бобовых [11].

4.5. Выпечка

Хаус и сотрудники исследовали влияние выпечки из гороховой и чечевичной муки на усвояемость белка [30,31]. Очевидно, процесс смешивания, замешивания, подъема и выпекания теста снизил IVPD по сравнению с приготовлением, за исключением красной чечевицы (Таблица S1). Таким образом, авторы пришли к выводу, что для домашнего приготовления этих бобовых лучше приготовление, чем запекание [31].

4.6. Экструзия

Экструзия — это термический процесс с высокой энергоэффективностью, обусловленный высоким сдвигом и сжатием, и, вероятно, наиболее суровый метод термической обработки. Тем не менее, процесс экструзии положительно повлиял на пищевую ценность бобовых. Экструзия муки из обычных бобов, семян гороха, бобов и фасоли значительно увеличила IVPD до 87% [14,32,33]. Результаты усвояемости in vitro были подтверждены экспериментами по кормлению in vivo. Следовательно, кормление цыпленка экструдированным горохом или фасолью улучшило эффект очевидной перевариваемости сырого протеина в подвздошной кишке [34,35].AID ЦП для необработанных и экструдированных семян гороха ( Pisum sativum L., Tarachalska cv .) Составляли 74,3% и 85,9% соответственно, таким образом, экструзия увеличивала усвояемость белка [21]. Включение экструдированной фасоли (100–300 г / кг) в рационы бройлеров увеличивало AID до 85,5–85,9% по сравнению с AID на 77,23–79,03% с кормом на основе сырых бобов [35].

4.7. Новые методы обработки

Высокое давление и ультразвук — это нетепловые технологии, которые, как известно, влияют только на нековалентные взаимодействия в макромолекулах.Следовательно, возможное разворачивание белка, вызванное давлением, может улучшить доступ пищеварительных ферментов к сайтам расщепления в белке, тем самым улучшая перевариваемость. Однако, как видно из Таблицы S1, влияние на IVPD чечевицы, нута, гороха и сои после обработки высоким давлением или ультразвуком было непостоянным или незначительным по сравнению с усвояемостью белка сырых бобовых [10,24].

4.8. Факторы, влияющие на PD

Различные технологии обработки влияют на PD бобовых в разной степени по сравнению с PD сырых бобовых.Как правило, IVPD увеличивается после обработки различными методами нагрева. Улучшение PD было связано с денатурацией белка. Таким образом, повышенная перевариваемость была приписана результирующей денатурации белков, вызванной нагреванием, тем самым повышая доступность чувствительных участков для протеолиза. С другой стороны, усвояемость может быть нарушена агрегацией белков из-за термической обработки [29]. Следствием денатурации белка является повышенная возможность для различных внутри- и межмолекулярных взаимодействий, особенно дисульфидных мостиков между аминокислотами, содержащими свободные тиоловые группы.Сшитые агрегированные белки менее доступны для пищеварительных ферментов из-за другой локализации аминокислотных остатков, специфичных для действия протеаз, что приводит к отсутствию улучшения PD. Отмечено, что степень реакционной способности аминокислот и степень агрегации различаются в различных условиях, и не все аминокислоты участвуют в сшивании белков независимо от условий обработки. Кроме того, конформация нативного белка первичных белков бобовых, глобулинов и альбуминов также может влиять на БП как таковую.Альбумины имеют компактную глобулярную структуру, стабилизированную большим количеством дисульфидных связей, таким образом, им присущи структурные препятствия, ограничивающие доступ ферментов [21]. В этом отношении было замечено, что повышенная доля глобулинов и пониженная доля альбуминов в семенах гороха могут способствовать увеличению IVPD [21]. Это может указывать на то, что соотношение альбумин: глобулин также влияет на IVPD бобовых. Принято считать, что изобилие ANF в источниках растительного белка способствует более низкой перевариваемости по сравнению с типичными белками млекопитающих.Фитиновая кислота, дубильные вещества и полифенолы могут взаимодействовать с белком с образованием комплексов путем сшивания с белками, что приводит к снижению растворимости белка и делает эти белковые комплексы менее восприимчивыми к протеолитической атаке в желудочно-кишечном тракте. Частичное удаление дубильных веществ и фитиновой кислоты наблюдалось после различных термических обработок (Таблица S1). Уменьшение количества реакционноспособных танинов и фитиновой кислоты приведет к меньшему образованию комплексов с белками и созданию большего пространства внутри матрицы, что повысит доступность фермента, что приведет к улучшению IVPD [11].Ингибиторы трипсина могут мешать действию протеолитических ферментов в желудочно-кишечном тракте, образуя неактивные комплексы трипсина и химотрипсина. Однако, поскольку ингибиторы трипсина являются термолабильными соединениями, термическая обработка должна быть эффективным методом снижения его активности. Действительно, во многих исследованиях сообщалось о заметном снижении количества ингибиторов трипсина после различной термической обработки (Таблица S1), а также была обнаружена полная инактивация гороха и фасоли [23,25]. Тем не менее, Эмбаби обнаружил, что некоторые виды лечения приводили к повышению уровня антинутриентов, но все же улучшали состояние внутривенного полового члена [26]. Таким образом, он предположил, что ANF не являются единственной причиной снижения IVPD, и такие факторы, как жесткость клеточной стенки и содержание клетчатки, могут влиять на перевариваемость белка как таковую.

В заключение, улучшение PD белков бобовых для всех описанных методов процесса объясняется структурным распадом нативного белка, сопровождающимся уменьшением или даже удалением антипитательных веществ.

5. Проблемы и перспективы на будущее

Пищевая ценность растительной пищи зависит от количества белков, специфического распределения аминокислот и, что наиболее важно, от биодоступности этих аминокислот.Снижение качества протеина ухудшает пищевую ценность, поэтому сохранение качества и стабильности при переработке растительного сырья имеет первостепенное значение. По своей природе белки не являются одинаково усвояемыми, поскольку их протеолитическая восприимчивость варьируется из-за различных трехмерных структур в зависимости от их происхождения. Эта неотъемлемая разница в усвояемости бобовых источников отражается на влиянии методов обработки. Преимущества обработки пищевых продуктов заключаются в сохранении, вкусовых качествах, функциональных свойствах или дополнительном удобстве, но влияние обработки часто не связано с питательным статусом белков.Безусловно, конечной целью являются продукты на растительной основе с высоким качеством белка, которые можно использовать как часть здорового питания и образа жизни потребителя. Оценка качества белка по отношению к питательной ценности означает определение способности белков удовлетворять метаболические потребности в аминокислотах. Если он идеален, показатель питательной ценности пищевого белка должен обеспечивать реальную перевариваемость белка и, таким образом, позволять прогнозировать общую эффективность использования белка.В настоящее время существуют различные методы усвояемости белков in vitro и in vivo, и ни один из них не может быть использован для точного измерения перевариваемости белка в абсолютном выражении. Важная концептуальная трудность заключается в том, что белки различаются по своей перевариваемости, а желудочно-кишечные тракты человека различаются по способности переваривать белки. Следовательно, еще многое предстоит изучить и улучшить в отношении методологий измерения и мониторинга перевариваемости белков, прежде чем можно будет установить «истинный» эффект процессинга на важные аминокислоты.Золотая цель оптимизации питания может заключаться в мониторинге индивидуальной способности переваривать белок в отдельном организме. Однако даже если производители продуктов питания использовали идеальный метод PD для оптимизации PD пищевого продукта, продукт все равно должен привлекать потребителей для успеха на рынке. Признано, что все большее число пищевых компаний производят успешные продукты на растительной основе, обеспечивающие потребителям разнообразие, вкус и питательную ценность.

Границы | Ветка обыкновенная: засухоустойчивая, высокобелковая зернобобовая культура с потенциалом устойчивого источника питания

Введение

Согласно прогнозам, к 2050 году мировой спрос на белок вырастет на ошеломляющие 50% (Westhoek et al., 2011; Хенчион и др. , 2017). С ростом мирового населения и растущим спросом на белок животного происхождения устойчивость сельскохозяйственных систем была поставлена ​​под сомнение. За последние два столетия расширение животноводческой отрасли привело к значительному обезлесению и чрезмерному выпасу природных пастбищ, что привело к сокращению наземного биоразнообразия и увеличению выбросов парниковых газов, а также к изменению климата и глобальному потеплению (Henchion et al., 2017). Чтобы удовлетворить растущую потребность в белке и защитить окружающую среду, необходимы более устойчивые источники белковой пищи. Дешевый растительный белок, такой как семена бобовых, представляет собой экологически устойчивый вариант, который хорошо подходит для развивающихся стран с быстрорастущим населением (Asgar et al., 2010). Более того, чтобы справиться со все более непредсказуемым изменением климата и расширением маржинальных посевных площадей, жизненно важное значение будут иметь селекционные стратегии для более устойчивых к засухе и устойчивых культур (Sivakumar et al. , 2005; Лобелл и Гурджи, 2012). Бобовое растение, которое можно использовать в этом сценарии, — это вика обыкновенная ( V. sativa ). Вика обыкновенная способна расти в маргинальных зонах возделывания сельскохозяйственных культур, будучи при этом устойчивой к изменчивым годовым погодным условиям, в основном за счет превосходной устойчивости к засухе (White et al., 2005). Одно исследование показало, что вика может выдерживать дефицит воды до 24 дней и показывает полное восстановление биотической функции после возобновления регулярного полива (Tenopala et al., 2012). Засухоустойчивые и жаропрочные культуры становятся все более востребованными перед лицом повышения глобальной температуры и все более продолжительных периодов засухи, вызванных изменением климата (Mba et al., 2018).

На протяжении многих десятилетий неспособность удалить семенной токсин γ-глутамил-β-цианоаланина (GBCA) препятствовала использованию вики обыкновенной в сельском хозяйстве (Pfeffer and Ressler, 1967; Roy et al. , 1996), в результате чего это устойчивое растение оставалось без изменений. «сиротские» бобовые. Мы предполагаем, что разработка сорта вики с нулевым содержанием токсинов будет способствовать ее использованию в качестве корма для животных, в частности кур и свиней, а также в пищу людьми (Ressler et al., 1997; Collins et al., 2002). По нашим оценкам, затраты на производство вики обыкновенной примерно на 50% меньше, чем у конкурирующих бобовых, таких как чечевица, и прогнозируем, что сорта с нулевым содержанием токсинов быстро превзойдут чечевицу в производстве свиней и птицы.Вика обыкновенная с нулевым содержанием токсинов немедленно создаст новые внутренние рынки, такие как корма для птицеводства, но также откроет новые экспортные рынки для Австралии и других стран, тем самым увеличив экспортную выручку и повысив прибыльность хозяйств, а также косвенно увеличив инвестиции для местных сообществ.

Вика обыкновенная: универсальная пастбищная культура, обеспечивающая множество преимуществ для хозяйства

Вика обыкновенная ( V. sativa ), показанная на рисунке 1, принадлежит к семейству Fabaceae (бобовые) в пределах рода Vicia .Этот род насчитывает около 140 видов, в том числе стручковая вика ( V. villosa ) и фасоль ( V. faba ). Другие роды Fabaceae также содержат так называемые вики; из которых два примера — Astragalus (содержащий молочную ветку) и Lathyrus (содержащий L. ochrus , вика кипровая). В настоящее время вика обыкновенная обычно встречается как в естественных, так и в сельскохозяйственных условиях в Европе, Азии, Северной Америке, некоторых частях Южной Америки, Африки, Средиземноморья и Австралии (Navrátilová et al., 2003; Ford et al., 2008).

Рис. 1. Выращивается в полевых условиях Vicia sativa выращивается в рамках Национальной программы селекции ветчин в Южной Австралии.

Как и другие бобовые, вика обыкновенная образует симбиоз с азотфиксирующими бактериями ( Rhizobia ), которые фиксируют атмосферный азот в азотистых соединениях, доступных растению, тем самым снижая потребность в применении дорогих азотных удобрений и последующих севооборотов. Часто вика обыкновенная используется в качестве сидерата, который при внесении в почву обеспечивает ценный углерод и азот для севооборотов, таких как пшеница и ячмень.Дополнительный углерод почвы часто увеличивает водоудерживающую способность и способность связывать питательные вещества, включая нитраты (Reeves, 1997; Bünemann et al., 2018). Кроме того, обычная биомасса вики также может использоваться в качестве корма, корма, пастбищ, силоса или сена, а семена могут безопасно использоваться в качестве богатого белком компонента корма для жвачных животных (Enneking, 1995). Вика обыкновенная хорошо подходит в качестве пастбищного вида, так как образует множество придаточных побегов, которые либо заглубляются, либо находятся близко к поверхности почвы, что дает ей способность противостоять тяжелым выпасам (Rathjen, 1997).

Несмотря на то, что обычная вика широко используется, ее производство по-прежнему ограничено. Данные, собранные Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) в 2017 году, показали, что в глобальном масштабе убранная площадь и производство вики составили около 0,6 млн га и 0,9 млн тонн соответственно. По данным ФАО по бобовым за 2017 год, вика занимала около 0,3% площади землепользования и составляла лишь 0,2% от производства. Это в 12 раз меньше убранной площади и в 8 раз меньше производства чечевицы (рис. 2).Ограниченное производство вики обыкновенной в основном связано с антипитательными соединениями, содержащимися в семенах, которые будут дополнительно обсуждены в следующем разделе.

Рис. 2. Производство вики обыкновенной по сравнению с другими бобовыми в мире в 2017 году. В целом, вика обыкновенная занимала около 0,3% убранных площадей и 0,2% урожая. Общая площадь сбора урожая вики в 2017 году составила 560 077 га, а общий урожай составил 920 536 тонн. Данные опубликованы Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (FAO; http: // www.fao.org/).

Семена вики обыкновенной: важные пищевые атрибуты

Семена вики обыкновенной появились в рационах охотников-собирателей уже 12–9000 лет назад, о чем свидетельствует археоботанический анализ образцов из пещеры Санта-Майра в Аликанте, Испания (Aura et al. , 2005; Mikić, 2016). Сегодня вика обыкновенная распространена по всему миру, и считается, что ее распространение произошло в результате непреднамеренного отбора и продажи семян вики в качестве загрязнителя сорняков с другими семенами бобовых (Erskine et al., 1994). Это привело к предположению, что отбор вики обыкновенной среди других вкусных бобовых, таких как чечевица, привел к появлению вегетативной и семенной мимикрии вики и чечевицы (Erskine et al., 1994). Хотя неповрежденные семена чечевицы и вики можно отличить после тщательного изучения формы и размера семян, разделенные семена труднее отличить. Из-за сходства расщепленных семян вики и чечевицы был период времени, когда на расщепленные семена вики сорта Blanchefleur наносили масляную оболочку и ненадлежащим образом заменяли и продавали как чечевицу.Однако Тейт и Эннекинг (1992) подняли вопрос о так называемой замене токсичности вики и указали, что семена вики непригодны для употребления в пищу животными с однокамерным желудком, включая человека. С тех пор использование вики на пастбищах было ограничено, так как семена могут безопасно употребляться в пищу жвачими и некоторыми животными с однокамерным желудком, такими как курица (менее 40% мас. / Мас.) И свинья (менее 20% мас. / Мас.) В в небольших количествах (Rathjen, 1997).

Вика обыкновенная показывает высокие концентрации сырого протеина (мас. / Мас.) В семенах от 24 до 32% (Francis et al., 2000). Эта концентрация сопоставима с семенами фасоли ( V. faba ) и люпина ( Lupinus angustifolius L. ), которые содержат около 32% (Crépon et al., 2010; Caliskanturk et al., 2017) и 30% сырого протеина. (Valentine and Bartsch, 1996) соответственно. Семена вики обыкновенной содержат восемнадцать аминокислот, а соотношение незаменимые аминокислоты / заменимые аминокислоты составляет около 0,7 (Mao et al., 2015), что значительно выше, чем 0,38, рекомендованное ВОЗ (Joint, 2007). Кроме того, основными незаменимыми аминокислотами являются аргинин и лейцин в средней концентрации 2. 4 и 2,1% соответственно. Глутаминовая и аспарагиновая кислоты являются преобладающими заменимыми аминокислотами в семенах вики обыкновенной, их средний уровень составляет 5,5 и 3,7% соответственно (Mao et al., 2015). Семена вики также содержат гораздо меньшую долю липидов (всего 1,5–2,7%) по сравнению с семенами сои ( Glycine max ) и в основном состоят из ненасыщенных жирных кислот (Mao et al., 2015).

В настоящее время вика обыкновенная в основном используется в качестве корма для жвачных животных, и можно утверждать, что более высокую отдачу можно получить за счет перепрофилирования вики обыкновенной в качестве пищевой культуры для человека.Препятствует развитию более ценного продукта ряд антипитательных факторов, наиболее значимыми из которых являются дипептид GBCA и свободная аминокислота β-циано-L-аланин (BCA), которые существуют в относительно высоких концентрациях в семян примерно на 2,6 и 0,9% соответственно (Tate et al., 1999). Такие соединения токсичны для видов с однокамерным желудком, таких как куры или свиньи, но не оказывают очевидного воздействия на виды жвачных животных, включая мясной скот (Valentine and Bartsch, 1996). Доля (мас. / Мас.) Семян вики обыкновенной в кормах, которые можно безопасно употреблять без вредных последствий, составляет 10% для поросят, 20% для взрослых свиней и около 40% для кур (Harper and Arscott, 1962; Rathjen, 1997).Помимо основного токсина GBCA, в вике обыкновенной также были обнаружены другие антипитательные соединения, включая вицианин, вицин, конвицин и дубильные вещества (Ritthausen and Kreusler, 1870; Rathjen, 1997).

Генетическая изменчивость и относительно высокая наследуемость уровней вицианина в образцах вики обыкновенной позволили селекционерам выбирать и производить сорта, свободные от этого токсина. Одним из ранних сортов без вицианина был Blanchefluer (Delaere, 1996; Rathjen, 1997). Большинство современных распространенных сортов вики не содержат вицианина.Вицин и конвицин хорошо изучены в бобах, а у людей вызывают фавизм потенциально смертельного заболевания (Bottini, 1973). Вицин и конвицин гидролизуются нативными β-глюкозидазами в семядолях семян с образованием дивицина и изурамила, и при употреблении человеком могут вызывать окисление глутатиона в красных кровяных тельцах. У людей, которые не могут генерировать глутатион с нормальной скоростью из-за недостаточной активности глюкозо-6-фосфатедегидрогеназы, это приводит к гемолизу и развитию болезни (Arese et al., 1981). В отличие от вицианина и вицина, дикие образцы и селекционные линии с очень низкими уровнями GBCA не были идентифицированы, и уровни токсина GBCA в текущих сортах все еще считаются слишком высокими для моногастрального потребления. Куры могут переносить корм только с содержанием менее 20% (мас. / Мас.) Вики обыкновенной (~ 0,2% GBCA в корме). Было предложено объединение токсических эффектов других соединений с вицином и GBCA (Rathjen, 1997), однако химическая основа этих соединений в настоящее время неизвестна. Наконец, антипитательные танины, присутствующие в оболочке семян вики, часто удаляются в процессе шелушения и, следовательно, считаются менее значимыми (Rathjen, 1997).

Ограничение детоксикации GBCA с использованием обычных методов

Без токсичных соединений в семенах вика была бы очень питательной и ценной пищей для животных. Поэтому был исследован ряд методов удаления токсинов, в основном сосредоточенных на GBCA. Усилия по послеуборочной обработке для снижения уровня токсина GBCA в семенах ранее включали простые методы замачивания, непрерывного проточного замачивания и кипячения (Rathjen, 1997). Одного метода замачивания семян было недостаточно для снижения уровней GBCA, поскольку потребление замоченных семян во время испытаний кормления цыплятами уменьшало яйценоскость, а также уменьшались ежедневное потребление корма и коэффициенты конверсии корма (Farran et al., 1995). Напротив, метод кипячения снижает уровень токсинов в семенах, так что семена могут быть включены в корм для цыплят на уровне до 25% без отрицательного воздействия на скорость роста (Kaya et al., 2013). Однако потребление отварных семян вики, из которых периодически выбрасывали бульон во время варки, привело к снижению темпов роста цыплят на 20% по сравнению с обычным кормом с аналогичным количеством белка (Ressler et al., 1997). Этот метод кипячения в сочетании с периодически сбрасываемой водой привел к снижению массы семян на 45%, так как водорастворимые витамины, такие как витамин B, водорастворимые белки и углеводы, выщелачивались во время обработки (Ressler et al. , 1997), что коррелировало со снижением скорости роста цыплят. Автоклавирование семян как метод обработки также было исследовано и оценено в ходе испытаний кормления кур-несушек. В испытании на кур-несушках было обнаружено, что общая скорость роста существенно не различалась между животными, которых кормили автоклавированными или сырыми семенами вики, что позволяет предположить, что нетермолабильные токсины, такие как GBCA, все еще были биоактивными (Farran et al., 1995). Отсутствие успеха этих методов обработки семян в улучшении роста или здоровья животных убедительно указывает на необходимость генетических подходов для детоксикации семян вики обыкновенной.

Неудачные поиски образцов нулевых токсинов

Используя традиционные методы селекции и, в последнее время, селекцию с использованием молекулярных маркеров для геномной селекции, селекционеры сделали приоритетным поиск обычных сортов вики, которые обладают признаками устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам, а также селекцию для повышения урожайности и питательных качеств семян ( Francis et al. , 2000). Однако не было предпринято никаких согласованных усилий для выбора низкого или нулевого уровня токсина GBCA в австралийских или зарубежных программах разведения.Это привело к появлению разновидностей, которые используются фермерами только для пастбищ, зеленого или коричневого силоса или корма для жвачных животных (Francis et al., 2000; Dong et al., 2019; Huang et al., 2019; Mikić et al., 2019 ). Это в основном связано с очень ограниченными естественными вариациями уровней токсина GBCA среди обычных образцов вики (Rathjen, 1997). Rathjen (1997) проверил более 1700 образцов V. sativa и не смог идентифицировать ни один образец без токсина GBCA. Позже скрининг в общей сложности 3000 образцов выявил только одну линию, IR28, с низким (0.3–0,4%) уровень GBCA, но линия с нулевым токсином еще не идентифицирована (Ford et al., 2008). При обратном скрещивании IR28 и Jericho white, спонтанного мутанта с белыми цветками французского коммерческого сорта Лангедок, в течение семи поколений была получена почти гомозиготная линия, названная Lov 9 (Tate and Searle, неопубликовано). Однако уровни GBCA в семенах Lov 9 от растений, выращенных в тенистых домиках или в полевых условиях, варьировались от 0,4 до 1,2% соответственно (Tate and Searle, неопубликовано). Эти уровни GBCA в семенах Lov 9 были сочтены слишком высокими для коммерческого выпуска сорта как сорта с низким содержанием токсинов.Другой стратегией по созданию сорта вики обыкновенной с нулевым токсином GBCA было межвидовое скрещивание видов с нулевым токсином V. villosa и V. pannonica с викой обыкновенной, но это привело к аборту эмбриона, и жизнеспособные гибриды не были восстановлены (Searle, неопубликовано). Учитывая ограниченный успех на сегодняшний день, необходимы другие способы получения нулевого токсина сорта вики обыкновенной.

Применение биотехнологии для производства нулевого токсина

Применение биотехнологии обещало ускорить улучшение сельскохозяйственных культур (Moose and Mumm, 2008).Появление данных по геномике, транскриптомике, метаболомике и протеомике привело к созданию общедоступных баз данных по большинству основных сельскохозяйственных культур. Например, LIS — Информационная система по бобовым (Dash et al., 2015) и браузер eFP (Patel et al., 2012; Hawkins et al., 2017) теперь содержат данные по бобовым. Объединив информацию, доступную в этих базах данных, с новыми биоинформатическими инструментами, теперь у нас есть возможность анализировать сложные признаки для более полного определения базовой генной архитектуры.В 2018 году в Университете Аделаиды, Австралия, были начаты проекты секвенирования генома общей вики и транскриптома семян 1,8 Гб, что открыло возможность определить генетическую основу накопления токсина вики. Используя эти данные транскриптома, мы могли бы идентифицировать гены, участвующие в производстве токсинов, и в будущем мы могли бы исследовать их функции путем сверхэкспрессии или мутации генов-кандидатов. Более того, мы предполагаем, что применение редактирования генома CRISPR-Cas (кластеризованные с регулярными интервалами короткие палиндромные повторы — белок Cas) изменяет агрономически важные признаки таких сельскохозяйственных культур, как пшеница, ячмень, рис и томат (Liu et al. , 2017) скоро будет применяться к более сложным видам, включая вику обыкновенную. Используя редактирование генома CRISPR-Cas, недавно были продемонстрированы профили питания многих сельскохозяйственных культур. Например, в томате «нокдаун» генов метаболического пути каротиноидов приводил к 5-кратному увеличению ликопина (Li et al., 2018), а у риса — к возникновению мутаций в ферменте ветвления крахмала (Berrens et al., 2017). ) гены увеличивали содержание амилозы до 25% и резистентного крахмала до 9,8% (Sun et al., 2017).Одним из наиболее значительных результатов редактирования генома CRISPR-Cas является возможное улучшение ключевого признака коммерчески выпущенного сорта в течение 6 месяцев. В отличие от этого, традиционное разведение этого признака может занять 5–7 лет, чтобы выпустить новый сорт. Важно отметить, что для получения отредактированного растения с помощью редактирования генома требуется всего одно поколение.

Основной проблемой в немодельных системах растений, таких как вика обыкновенная, является доставка трансгенов, таких как рибонуклеарный комплекс CRISPR-Cas, в клетки растений и последующая регенерация растений. В отличие от таких культур, как рис и ячмень, где системы трансформации и регенерации растений стандартизированы (Sahoo et al., 2011; Harwood, 2014), эффективные системы трансформации и регенерации растений отсутствуют для вики обыкновенной (Ford et al., 2008). К сожалению, уровень токсина GBCA обыкновенной вики снизил приоритетность исследований и разработок этих необходимых биотехнологических инструментов — например, разработки системы трансформации. Дальнейшие инвестиции в вику обыкновенную необходимы для разработки систем трансформации и регенерации растений, чтобы облегчить применение редактирования генома для улучшения признаков.

Дальнейшая работа и ожидания

Экологические преимущества, разносторонний рост и богатый питательный профиль вики обыкновенной делают эту бобовую привлекательной культурой для удовлетворения будущих потребностей людей и животных в белковой пище, а также вносят устойчивый вклад в нашу сельскохозяйственную систему. Однако неспособность традиционной селекции вывести сорт вики обыкновенной с нулевым содержанием токсинов требует применения новой стратегии. Доступность в последнее время новых геномных ресурсов вики и инструментов для редактирования генома увеличивает вероятность решения проблемы токсичности GBCA вики.Чтобы сделать это правдоподобным, мы предлагаем следующие шаги, которые важны для вики.

Чтобы решить проблему токсичности GBCA вики, мы предлагаем сделать следующие эксперименты приоритетными:

1. Секвенирование, сборка и аннотирование генома.

2. Сравнение экспрессии генов с помощью RNA-seq и анализ биохимических путей для дифференциально распространенных генов у сортов вики и видов Vicia , не содержащих GBCA.

3. Определение генов-кандидатов, детоксифицирующих GBCA, и проведение функционального анализа генов.

4. Создание эффективной системы трансформации и регенерации растений.

5. Применение CRISPR-Cas9 или кассет генной экспрессии гена (ов)-кандидата для управления уровнями экспрессии гена.

6. Скрининг линий вики с нулевым токсином и тестирование на животных.

Хотя первые три вышеуказанные цели могут быть легко достигнуты, достижение последних трех может занять много лет из-за отсутствия очевидной рутинной системы трансформации и регенерации in vitro для вики.Таким образом, опыт в области культуры тканей растений будет неоценимым для достижения четвертой и, в конечном итоге, конечной цели.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Авторские взносы

Первоначально рукопись была задумана

В.Н. и И.С. Все авторы внесли свой вклад в написание и редактирование рукописи.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить Фонд Хермона Слейда и Университет Аделаиды за первоначальное финансирование, предоставленное IS и VN, соответственно. Мы также благодарим Джереми Тиммиса за полезные отзывы и редактирование рукописи. Эта рукопись была выпущена в виде препринта по адресу https://doi.org/10.1101/2020.02.11.943324 (Nguyen et al., 2020).

Сноски

Список литературы

Arese, P., Bosia, A., Naitana, A., Gaetani, S., Д’Акино, М., и Гаэтани, Г.Ф. (1981). Влияние дивицина и изурамила на метаболизм эритроцитов у нормальных субъектов и субъектов с дефицитом G6PD (средиземноморский вариант). Возможная роль в генезисе фавизма. Прог. Clin. Биол. Res. 55, 725–746.

Google Scholar

Аскар, М. А., Фазила, А., Худа, Н., Бхат, Р., и Карим, А. А. (2010). Альтернативы немясному белку в качестве мясных наполнителей и мясных аналогов. Comprehen. Rev. Food Sci. Food Saf. 9, 513–529. DOI: 10.1111 / j.1541-4337.2010.00124.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аура, Дж. Э., Каррион, Ю., Эстреллес, Э., и Жорда, Г. П. (2005). Растительное хозяйство групп охотников-собирателей в конце последнего ледникового периода: макро остатки растений из пещеры Санта-Майра (Алакант, Испания) ок. 12000–9000 лет назад. Veg. История Archaeobot. 14, 542–550. DOI: 10.1007 / s00334-005-0002-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Берренс, Р.В., Эндрюс, С., Спенсбергер, Д., Сантос, Ф., Дин, В., Гулд, П. и др. (2017). Механизм репрессии на основе эндозиРНК противодействует активации транспозонов во время глобального деметилирования ДНК в эмбриональных стволовых клетках. Стволовые клетки клеток 21, 694–703.

Google Scholar

Бюнеманн, Э. К., Бонджорно, Г., Бай, З., Кример, Р. Э., Де Дейн, Г., Де Гёде, Р., и др. (2018). Качество почвы — критический обзор. Soil Biol. Биохим. 120, 105–125.

Google Scholar

Калискантюрк, К.С., Гунай Д., Саяр С. (2017). Оценка in vitro цельного фасоли и его оболочки как потенциального источника функциональных пищевых компонентов. Food Chem. 230, 182–188. DOI: 10.1016 / j.foodchem.2017.03.037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коллинз, К. Л., Хенман, Д. Дж., Кинг, Р. Х. и Данши, Ф. Р. (2002). Вика обыкновенная ( Vicia sativa cv Morava) является альтернативным источником белка в рационах свиней. Asia Pac. J. Clin.Nutr. 11, S249 – S249.

Google Scholar

Крепон, К., Марже, П., Пейронне, К., Карру, Б., Арез, П., и Дюк, Г. (2010). Пищевая ценность семян фасоли ( Vicia faba L.) для кормов и продуктов питания. Field Crops Res. 115, 329–339. DOI: 10.1016 / j.fcr.2009.09.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэш, С., Кэмпбелл, Дж. Д., Кэннон, Э. К. С., Клири, А. М., Хуанг, В., Калберер, С. Р. и др. (2015). Информационная система по бобовым культурам (LegumeInfo.org): ключевой компонент набора объединенных ресурсов данных для семейства бобовых. Nucleic Acids Res. 44, D1181 – D1188.

Google Scholar

Delaere, I. (1996). Химия селекции Vicia sativa. Доктор философии, Университет Аделаиды, Аделаида.

Google Scholar

Донг Р. , Шен С. Х., Джахуфер М. З. З., Донг Д. К., Луо Д., Чжоу К. и др. (2019). Влияние генотипа и окружающей среды на агрономические признаки вики обыкновенной ( Vicia sativa L.). Genet. Ресурс. Crop Evol. 66, 1–13.

Google Scholar

Эннекинг, Д. (1995). Токсичность видов Vicia и их использование в качестве зернобобовых культур. NedlandsW. A: Университет Западной Австралии.

Google Scholar

Эрскин В., Смартт Дж. И Мюльбауэр Ф. Дж. (1994). Мимикрия чечевицы и одомашнивание вики и гороха обыкновенной. Экон. Бот. 48, 326–332. DOI: 10.1007 / bf02862334

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фарран, М.Т., Увайджан, М. Г., Миски, А. М. А., Слейман, Ф. Т., Адада, Ф. А., Ашкарян, В. М. и др. (1995). Влияние скармливания сырых и обработанных семян вики обыкновенной ( Vicia sativa ) на продуктивность и параметры качества яиц кур-несушек. Poult. Sci. 74, 1630–1635. DOI: 10.3382 / пс. 0741630

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Форд Р. , Маддеппунгенг А. М. и Тейлор П. В. Дж. (2008). Ветч. Сборник трансгенных сельскохозяйственных культур 3, 163–170.

Google Scholar

Фрэнсис, К. М., Эннекинг, Д., и Эль Монейм, А. М. А. (2000). «Когда и где вика окажет влияние как зерновые бобовые?» В . Связь между исследованиями и маркетинговыми возможностями зернобобовых в 21 веке, , ред. Р. Найт (Берлин: Springer), 375–384. DOI: 10.1007 / 978-94-011-4385-1_34

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Харпер, Дж. А., и Арскотт, Г. Х. (1962). Токсичность семян вики обыкновенной и мохнатой для домашних птиц и цыплят. Poult. Sci. 41, 1968–1974. DOI: 10.3382 / пс. 0411968

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Харвуд, В. А. (2014). «Протокол высокопроизводительной трансформации ячменя, опосредованной Agrobacterium», в Cereal Genomics , ред. А. Фуртадо и Р. Дж. Генри (Берлин: Springer), 251–260. DOI: 10.1007 / 978-1-62703-715-0_20

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хокинс, К. , Каруана, Дж., Ли, Дж., Завора, К., Дарвиш, О., Ву, Дж. И др.(2017). Браузер eFP для визуализации транскриптомов фруктов и цветов клубники. Horticult. Res. 4: 17029.

Google Scholar

Хенчион М., Хейс М., Маллен А. М., Фенелон М. и Тивари Б. (2017). Будущее предложение и спрос на белок: стратегии и факторы, влияющие на устойчивое равновесие. Продукты питания 6:53. DOI: 10.3390 / foods6070053

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Ю., Ли, Р., Коултер, Дж.А., Чжан З., Нань З. (2019). Сравнительный химический состав зерна, деградация рубца in vivo и кишечная перевариваемость in vitro Vicia sativa L. Сорта, выращенные на Тибетском плато. Животные 9: 212. DOI: 10.3390 / ani¹²

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джойнт, У. Х. О. (2007). Потребность в белках и аминокислотах в питании человека. Серия технических отчетов Всемирной организации здравоохранения. Женева: Всемирная организация здравоохранения.

Google Scholar

Кая А.А., Йорук М., Эсенбуга Н., Темелли А. и Экинчи Ö (2013). Отзыв: влияние сырых и обработанных семян вика обыкновенного (Vicia sativa), добавленных в рацион кур-несушек, на продуктивность, качество яйца, параметры крови и гистопатологию печени. J. Poult. Sci. 50, 228–236. DOI: 10.2141 / JPSA.0120013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, X., Wang, Y., Chen, S., Tian, ​​H., Fu, D., Zhu, B., et al. (2018).Ликопин обогащен в плодах томата посредством мультиплексного редактирования генома, опосредованного CRISPR / Cas9. Фронт. Plant Sci. 9: 559. DOI: 10.3389 / fpls.2018.00559

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, Х., Ву, С., Сюй, Дж., Суй, К., и Вэй, Дж. (2017). Применение CRISPR / Cas9 в биологии растений. Acta Pharm. Грех. В 7, 292–302. DOI: 10.1016 / j.apsb.2017.01.002

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лобелл, Д. Б. и Гурджи С. М. (2012). Влияние изменения климата на урожайность сельскохозяйственных культур в мире. Plant Physiol. 160, 1686–1697.

Google Scholar

Мао, З., Фу, Х., Нан, З., и Ван, К. (2015). Жирные кислоты, аминокислоты и минеральный состав четырех семян вики обыкновенной на Цинхай-Тибетском плато. Food Chemi. 171, 13–18. DOI: 10.1016 / j.foodchem.2014.08.090

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мба, В. П., Лонганджо, Г.-N. T., Moufouma-Okia, W., Bell, J.-P., James, R., Vondou, D.A., et al. (2018). Последствия глобального потепления на 1,5 и 2 ° C для изменений температуры и количества осадков в Центральной Африке. Environ. Res. Lett. 13: 055011. DOI: 10.1088 / 1748-9326 / aab048

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Микич, А. (2016). Присутствие вики ( Vicia spp.) В сельскохозяйственных и диких флорах древней Европы. Genet. Ресурс. Crop Evol. 63, 745–754. DOI: 10.1007 / s10722-016-0382-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Микич, А., Михайлович, В., Карагич, Р, Милошевич, Б., Милич, Д., Васильевич, С., и др. (2019). Многостручковые мутанты вики обыкновенной (Vicia sativa) для увеличения товарного производства семян. Proc. Прил. Бот. Genet. Порода. 180, 78–81. DOI: 10.30901 / 2227-8834-2019-1-78-81

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Навратилова, А., Нойман, П., и Макас, Дж. (2003). Анализ кариотипа четырех видов Vicia с использованием гибридизации in situ с повторяющимися последовательностями. Ann. Бот. 91, 921–926. DOI: 10.1093 / aob / mcg099

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нгуен В., Райли С., Нагель С., Фиск И. и Сирл И. Р. (2020). Ветка обыкновенная: устойчивая к засухе, заброшенная с высоким содержанием белка зернобобовая культура с потенциалом в качестве устойчивого источника питания. bioRxiv [Препринт] doi: 10. 1101 / 2020.02.11.943324

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Патель, Р. В., Нахаль, Х. К., Брейт, Р., и Provart, N.J. (2012). Идентификация экспрессолога BAR: ранжирование сходства профилей экспрессии гомологичных генов у видов растений. Plant J. 71, 1038–1050. DOI: 10.1111 / j.1365-313x.2012.05055.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пфеффер М. и Ресслер К. (1967). β-Цианоаланин, ингибитор цистатионазы печени крысы. Biochem. Pharmacol. 16, 2299–2308. DOI: 10.1016 / 0006-2952 (67) -1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ратьен, Дж.(1997). Потенциал Vicia sativa L. как зернобобового растения для Южной Австралии. докторская диссертация, Университет Аделаиды, Аделаида.

Google Scholar

Ривз, Д. У. (1997). Роль органического вещества почвы в поддержании качества почвы в системах непрерывного земледелия. Обработка почвы Res. 43, 131–167. DOI: 10. 1016 / s0167-1987 (97) 00038-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ресслер, К., Татаке, Дж. Г., Кайзер, Э., и Патнэм, Д. Х.(1997). Нейротоксины в корме для вики: устойчивость к приготовлению пищи и удаление γ-глутамил-β-цианоаланина и β-цианоаланина, а также острая токсичность из бобовых растений вики обыкновенной ( Vicia sativa L.). J. Agricult. Food Chem. 45, 189–194. DOI: 10.1021 / jf9603745

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ritthausen, H., and Kreusler, U. (1870). Ueber Vorkommen von Amygdalin und eine neue dem Asparagin ähnliche Substanz в Викенсамене ( Vicia sativa ). Дж.Прак. Chem. 2, 333–338. DOI: 10.1002 / prac.18700020138

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рой Д. Н., Сабри М. И., Кейтон Р. Дж. И Спенсер П. С. (1996). Токсичность β-циано-L-аланина: доказательства участия эксайтотоксического механизма. Нац. Токсины 4, 247–253. DOI: 10.1002 / (sici) (1996) 4: 6 <247 :: aid-nt1> 3. 0.co; 2-м

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саху, К. К., Трипати, А. К., Парик, А., Сопори, С. К., и Сингла-Парик, С. Л. (2011). Усовершенствованный протокол для эффективной трансформации и восстановления различных сортов риса индика. Растительные методы 7:49. DOI: 10.1186 / 1746-4811-7-49

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сивакумар, М. В. К., Дас, Х. П., и Брунини, О. (2005). «Воздействие нынешней и будущей изменчивости и изменения климата на сельское и лесное хозяйство в засушливых и полузасушливых тропиках», в Повышение изменчивости и изменения климата , ред.Сэлинджер, М. В. К. Сивакумар и Р. П. Мота (Берлин: Springer), 31–72. DOI: 10.1007 / 1-4020-4166-7_4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sun, Y., Jiao, G., Liu, Z., Zhang, X., Li, J., Guo, X., et al. (2017). Получение риса с высоким содержанием амилозы посредством CRISPR / Cas9-опосредованного целевого мутагенеза ферментов ветвления крахмала. Фронт. Plant Sci. 8: 298. DOI: 10.3389 / fpls.2017.00298

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тенопала, Дж., Гонсалес, Ф. Дж., И Де Ла Баррера, Э. (2012). Физиологические реакции сидерата Vicia sativa на засуху. Бот. Sci. 90, 263–285.

Google Scholar

Валентин, С. К., и Бартч, Б. Д. (1996). Производство и состав молока дойными коровами, которых кормили зерном вики обыкновенной или люпином в качестве белковой добавки к силосу и пастбищному рациону в период ранней лактации. Aust. J. Exp. Сельское хозяйство. 36, 633–636.

Google Scholar

Вестхук, Х., Руд, Т., Ван Ден Берг, М., Джансе, Дж., Нейдам, Д., Рудинк, М., и др. (2011). Загадка протеина: потребление и производство мяса, молочных продуктов и рыбы в Европейском союзе. Гаага: Агентство экологической оценки Нидерландов.

Google Scholar

Уайт П., Харрис М., Сеймур М. и Берджесс П. (2005). Производство зернобобовых в Северном аграрном районе. Кенсингтон: Департамент сельского хозяйства и продовольствия Западной Австралии.

Google Scholar

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Идентификация глютеноподобных белков в отобранных стручках с семенами бобовых деревьев

Abstract

Белковый состав, молекулярно-массовое распределение и реологические свойства медоносной саранчи, мескита, кофейного дерева Кентукки и зародышей семян рожкового дерева сравнивали с глютеном пшеницы.Для оценки биохимических свойств использовали протоколы полимерного фракционирования и фракционирования Осборна. Испытания на динамический осцилляторный сдвиг проводили для оценки функциональности белка. Все образцы имели схожее соотношение белковых фракций, а также белков, связанных дисульфидом с высокой молекулярной массой, за исключением белков зародышей кофейного дерева Кентукки, которые, как было обнаружено, содержат белки с более низким молекулярным весом и небольшой дисульфидной полимеризацией. Образцы были богаты кислотными и полярными аминокислотами (глутаминовой кислотой и аргинином).Реологические анализы показали, что витальная пшеничная глютен имеет наиболее стабильную сеть, а белки семян кофе Кентукки — самую слабую. Глютеновые белки с высокой молекулярной массой, связанные с дисульфидом, являются обычным, но не универсальным признаком стручков бобовых деревьев.

Образец цитирования: Taghvaei M, Smith B, Yazar G, Bean S, Tilley M, Ioerger B (2021) Идентификация глютеноподобных белков в отобранных стручках с семенами бобовых деревьев. PLoS ONE 16 (4): e0249427. https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0249427

Редактор: Винг-Фу Лай, Китайский университет Гонконга (Шэньчжэнь), КИТАЙ

Поступило: 1 декабря 2020 г .; Одобрена: 18 марта 2021 г .; Опубликовано: 5 апреля 2021 г.

Это статья в открытом доступе, свободная от всех авторских прав, и ее можно свободно воспроизводить, распространять, передавать, изменять, строить или иным образом использовать в любых законных целях. Работа сделана доступной по лицензии Creative Commons CC0 как общественное достояние.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее вспомогательных информационных файлах.

Финансирование: Авторы не получали специального финансирования на эту работу.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Глютеновые белки встречаются редко, и немногие растения за пределами пшеницы имеют белки с продемонстрированными глютеноподобными свойствами.Насколько известно авторам, было показано, что некоторые белки ведут себя так же, как глютен, образуя «настоящее тесто», которое можно обрабатывать / формовать вручную. Это карубин из зародыша рожкового дерева ( Ceratonia siliqua ) [1–5], зеин кукурузы ( Zea mays ) [6–9] и белки бобов марама ( видов Tylosema ) [ 10]. Каучукоподобные физические свойства глютена выбирались в течение сотен лет, а глютен был впервые выделен около 300 лет назад [11]. Глютен создает вязкоупругую белковую сеть в сочетании с водой и смешиванием, что является ключом к желаемым текстурным свойствам хлеба и хлебобулочных изделий. Точный механизм развития такой белковой сети и влияние других компонентов и ингредиентов теста до конца не изучен. Считается, что высокомолекулярные белки создают сеть с помощью межмолекулярных взаимодействий, таких как водородные связи, дисульфидные связи и ионные взаимодействия [12]. Такие взаимодействия позволяют крупным полимерным белкам создавать трехмерные сети, которые образуют вязкоупругий резиноподобный материал, известный как тесто.При поиске источников белка, альтернативных глютену, необходимо принимать во внимание способность образовывать аналогичные сети.

Поскольку было показано, что стручковые бобовые деревья, в том числе мескитовые и рожковые деревья, имеют семена с высоким содержанием белка, а в некоторых случаях по функциональности сходны с глютеном [1–4], дальнейшее изучение этой группы растений является следующим логическим шагом в поиск альтернатив глютену. Мескит ( Prosopis juliflora ) — дерево, принадлежащее к семейству Leguminosae и подсемейству Mimosoideae.Это многолетнее вечнозеленое дерево быстро растет, устойчиво к засухе и обычно растет в полузасушливых регионах мира [13]. Еще одно бобовое дерево, произрастающее в Средиземноморье, — рожковое дерево ( Ceratonia siliqua ). Традиционным пищевым применением рожкового дерева была камедь семян рожкового дерева, также называемая камедь рожкового дерева. Промышленное производство жевательной резинки из семян рожкового дерева оставляет после себя большое количество муки из зародышей рожкового дерева в качестве побочного продукта, которая может быть отличным источником для экстракции белка [5]. Медокуст ( Gleditsia triacanthos ) — еще одно дерево, которое вызывает интерес в качестве корма и корма.Улучшенные сорта медовой саранчи обладают быстрым ростом, дают семена с высокой питательной ценностью и имеют более высокий урожай стручков [14]. Кофейное дерево Кентукки (Gymnocladus dioicus) также является стручковым деревом, которое произрастает в центральной части США и дает стручки от красновато-коричневых до черных, длиной от 12 до 25 см, содержащие темно-коричневые семена [15].

Учитывая способность белков муки из зародышей рожкового дерева формировать тесто и сходство с деревьями с аналогичным жизненным циклом, целью данного исследования был анализ состава белков зародышей и различий в распределении молекулярной массы среди рожкового дерева, медовой саранчи, мескита и кофейного дерева Кентукки. семена, а также их реологические свойства.Эта информация важна для определения глютеноподобной функциональности и даст возможность лучше понять физико-химические основы вязкоупругих свойств комплексов растительных белков, таких как белки семян бобовых деревьев и глютен пшеницы. Открытие глютеновых белков является ключом к будущей разработке аналогов пшеничного хлеба [5, 16].

Результаты

Общий белок

Содержание белка во всех образцах измерялось путем сжигания азота с использованием коэффициента пересчета 6.25. От высокого к низкому общее содержание белка в меските, рожковом рожке, медовой саранче, товарном рожковом дереве и семенах кофе Кентукки составляло 63,76, 52,96, 50,65, 49,90 и 31,53% (мас. / Мас.) Соответственно. В целом, все зародыши семян имели относительно высокое содержание белка.

Экстракция полимерного белка

Эксклюзионная хроматография разделяет белки на основе их гидродинамического радиуса и предоставляет информацию о молекулярно-массовом распределении белков в образце. В таблице 1 показано процентное содержание растворимых, нерастворимых и остаточных белков в каждом образце, рассчитанное путем деления общей площади пика каждой фракции на сумму площадей всех фракций.Для всех образцов растворимые белки находятся в наибольшем количестве, за ними следуют нерастворимые белки и остаточные белки. Это также видно на рис. 1, где сравниваются хроматограммы, полученные из фракции растворимого белка (SP) и фракции нерастворимого белка (IP). Общей чертой, наблюдаемой во всех пяти образцах, является то, что фракции растворимых белков показывают большое количество белков с низким гидродинамическим радиусом (пики позднего элюирования), которые отсутствуют в нерастворимых фракциях. Это говорит о том, что во всех образцах преобладают более мелкие и более легко растворимые белки.SEC также показала, что существует большая вариабельность между образцами в их молекулярно-массовом распределении IP.

Сравнение пиков восстановленной и невосстановленной фракций выявило сдвиг в сторону более позднего времени элюирования во всех образцах, за исключением белков зародышей кофейного дерева Кентукки. Этот сдвиг пиков является результатом расщепления более сложных белков на их субъединицы в результате расщепления дисульфидных связей 2-ME. Из таблицы 1 и рисунка 1 видно, что белки семян кофе Кентукки содержат белки с гораздо более низкой молекулярной массой и практически без дисульфидных связанных полимеров.Обратите внимание, что все восстановленные образцы имели большой пик между 12 и 14 минутами, который представлял собой 2-МЕ, добавленный к образцам в качестве восстанавливающего агента.

Осборн-фракционирование

На основе схемы фракционирования Осборна белки были разделены на фракции альбумин / глобулин, проламин, восстановленный проламин и глютелин [5]. Эта классификация белков по растворимости является классическим методом характеристики пшеницы и подобных белков. Отдельные белковые фракции разделяли с помощью эксклюзионной хроматографии (рис. 2).Большинство белков для всех образцов находилось во фракции альбумин / глобулин, которая имеет самую высокую растворимость в водных растворах солей. Фракция проламина показывает меньшее количество белков, а уменьшенная фракция проламина практически не показывает белка. Фракции глютелина также содержат большую часть белков. В образце семян рожкового дерева количество глютелина самое высокое и почти такое же, как фракция альбумин / глобулин (таблица 1). Состав Осборна в лаборатории, полученной из муки из зародышей рожкового дерева, снова был аналогичен результатам Smith et al.[5]. Мука из зародышей мескитового дерева была аналогична по составу образцам рожкового дерева (Таблица 1), но с большим количеством белка.

Микрожидкостное разделение (лаборатория на кристалле)

На рис. 3 показано микрожидкостное разделение фракций Осборна по размерам из всех пяти образцов. Каждая полоса представляет белок с определенной молекулярной массой с интенсивностью цвета, связанной с концентрацией белка. Молекулярные массы определялись на основе набора стандартных белков с молекулярными массами 4.5, 7, 15, 28, 46, 63, 95, 150 и 240 кДа. Фракции проламина (восстановленные или невосстановленные) практически не содержали белка. Большинство белков наблюдалось во фракции альбумин-глобулин. Это согласуется с нашими результатами эксклюзионной хроматографии экстрактов Осборна. Большинство белков в этих фракциях имеют молекулярную массу примерно 28 и 63 кДа. Фракции глютелина также, по-видимому, содержат 3 основных белка, что было аналогично результатам, полученным Smith et al. [5]. Образцы рожкового дерева и коммерческого рожкового дерева показывают те же белки, что и коммерческие образцы рожкового дерева, имеющие более низкую интенсивность окраски (более низкую концентрацию).Медоносная саранча и мескит также содержат три основных белка во фракции глютелина, но с разной молекулярной массой. Что касается количества белков, то наибольшее количество полос наблюдалось во фракциях альбумин-глобулин, которые показали большое разнообразие молекулярно-массового распределения.

Аминокислотный анализ

Аминокислотный состав всех 5 образцов сравнивали с глютеном натуральной пшеницы как по концентрации, так и по отношению к общему количеству аминокислот (таблица 2). Как отмечено в таблице 2, глутаминовая кислота и аспарагиновая кислота представляют собой глутамин плюс глутаминовую кислоту и аспарагин плюс аспарагиновая кислота соответственно.Как и ожидалось, основной аминокислотой витального глютена пшеницы была глутаминовая кислота (233,2 мг / г), составляющая 36,6% от общего количества аминокислот [17]. Глутаминовая кислота содержит группу карбоновой кислоты, присоединенную к концу боковой цепи C3, которая обеспечивает участки ионного взаимодействия с двухвалентными ионами в тесте для стабилизации вязкоупругой структуры глютена [17]. Среди образцов рожковое дерево имело самый высокий процент глутаминовой кислоты (24,7 и 27,6% для рожкового дерева и коммерческого рожкового дерева, соответственно), за ним следовали медовая акация и мескит, содержащие 22. 7 и 20,1% глутаминовой кислоты соответственно. Глутаминовая кислота была наиболее преобладающей аминокислотой во всех пяти образцах, что в некоторой степени могло объяснить сходство структуры этих белков с глютеном при смешивании с водой.

Второй по распространенности аминокислотой в глютене был пролин с концентрацией 87,6 мг / г, составляющий 13,8% от общего количества аминокислот [17]. Такое высокое количество пролина и других неполярных аминокислот может обеспечивать гидрофобные взаимодействия внутри белковых цепей при смешивании с водой. Однако количество пролина в образцах зародышей семян деревьев было не таким высоким, как в глютене.Уровни других неполярных аминокислот (таких как глицин и валин) во всех пяти образцах были сопоставимы с уровнем глютена (таблица 2).

Все образцы также показали высокое количество цистеина (самое высокое у рожкового дерева — 41,4 мг / г). Эта уникальная аминокислота, которая обеспечивает сайты дисульфидных связей для других групп цистеина, как известно, играет ключевую роль в вязкоупругой структуре глютена. Высокое количество цистеина в рожковом дереве и меските обеспечивает возможность дисульфидных взаимодействий в этих белках при приготовлении теста [5].

Емкость гидратации воды

Водогидратирующая способность (WHC) — важное функциональное свойство ингредиента, используемого в пищевых рецептурах, которые взаимодействуют с водой. WHC образцов в порядке возрастания составляли 1,62 ± 0,02, 1,73 ± 0,05, 1,79 ± 0,06, 1,81 ± 0,02, 2,04 ± 0,03 и 2,32 ± 0,06 для кофе Кентукки, витального глютена, товарного рожкового дерева, мескита, меда и рожкового дерева. , соответственно. За исключением кофе из Кентукки, все остальные образцы имели WHC выше, чем глютен.Мука из зародышей рожкового дерева, полученная в лаборатории, показала самый высокий WHC с гидратацией 2,32 мл / г. Показатель глютена составлял 1,73 мл воды на грамм глютена. Это показывает превосходство рожкового дерева и медовой акации над глютеном в отношении гидратации в пищевых рецептурах.

Анализ динамического колебательного сдвига

Данные в области линейной вязкоупругости показали, что зародыши кофе Кентукки имели самую высокую эластичность среди всех образцов белка (рис. 4). Значения Gʹ составляли ~ 2х10 ⁵ Па для зародышей семян кофе Кентукки при низких применяемых штаммах, тогда как витальный пшеничный глютен показал самые низкие значения Gʹ с 2х10 ⁴ Па, показывая высокую степень вариабельности Gʹ с разницей в один порядок величин. между самым высоким и самым низким значениями.Образец медоносной саранчи оказался единственным белком, демонстрирующим кроссовер при значении штамма около 20%. Gʹ и Gʹʹ для белка медовой саранчи представляли собой кроссовер на самом высоком применяемом штамме (100%). Однако значения Gʹ и Gʹʹ для остальных белков не показали кроссовера до самого высокого применяемого штамма. Кроссовер, наблюдаемый для значений Gʹ и Gʹʹ кофейной и медовой саранчи Кентукки, показал самые высокие линейные реологические свойства с преобладанием упругости, что указывает на структурный распад, который привел к более вязкому преобладанию поведения этих белков по мере увеличения амплитуды деформации.

Лаборатория произвела муку из зародышей рожкового дерева с более высокими значениями Gʹ и Gʹʹ по сравнению с коммерческой мукой из рожкового дерева. Значения Gʹ для белка рожкового дерева совпадают со значениями Gʹ для мескита. Однако величина между значениями Gʹ и Gʹʹ для белка рожкового дерева была выше по сравнению с таковой для мескита, что указывает на более эластичную структуру белка рожкового дерева. Коммерческий белок рожкового дерева и витальный пшеничный глютен показали аналогичные профили Gʹʹ во всем диапазоне применяемых штаммов.

Испытания с разверткой частоты, в которых изучалось влияние частоты на линейные вязкоупругие свойства различных белковых тесто, показали, что значения Gʹ были выше, чем значения Gʹʹ для всех образцов в пределах применяемого диапазона частот (0.1–100 рад / сек). При самой низкой применяемой частоте значения Gʹ и Gʹʹ для жизненно важного пшеничного глютена были почти одинаковыми. По мере увеличения частоты эта разница начинала увеличиваться, пока частота не достигла 0,25 рад / сек. Выше этой частоты значения Gʹʹ были в 2 раза ниже значений Gʹ.

Отношение вязких (Gʹʹ) к упругим (Gʹ) компонентам, известное как коэффициент потерь (tanδ), является еще одним часто используемым параметром для оценки динамических вязкоупругих свойств материалов [18]. Поскольку значения Gʹ выше, чем значения Gʹʹ для всех образцов во всем применяемом частотном диапазоне, tanδ для всех образцов был ниже 1. Все белковые дисперсии, за исключением витального пшеничного глютена, показали увеличение значений tanδ по отношению к возрастающим частотам (рис. 5B), что позволяет предположить линейное вязкоупругое поведение с преобладанием вязкости, что типично для биополимерных гелей [19]. Жизненно важная пшеничная глютен представляла собой уменьшение tanδ на низких частотах до 0,25 рад / сек, а частота выше этой показывала небольшое увеличение, а затем оставалась стабильной на частотах выше 10 рад / сек.

Фазовый угол δ = 0 ° или tanδ = 0 соответствует упругому отклику, а δ = 90 ° или tanδ = ∞ представляет вязкий отклик. Поведение материала описывается как вязкоупругое, если фазовый угол находится в пределах 0 ° <δ <90 ° [20, 21]. Как было указано при развертке деформации (рис. 4), развертке частоты (рис. 5A) и значениях tanδ (рис. 5B), витальный пшеничный глютен продемонстрировал наивысшее вязкоупругое поведение с преобладанием вязкости с наивысшими значениями δ для всех изученных частот. Опять же, наиболее постоянные значения δ, наблюдаемые для витальной пшеничной клейковины на фоне увеличения частоты, доказали стабильность сети клейковин. В зависимости от значений фазового угла, записанных на частотах выше 1 рад / сек (таблица 3), образцы белка перечислены следующим образом с точки зрения степени эластичности, определяющей их вязкоупругие свойства: коммерческое рожковое дерево> рожковое дерево> мескит> медовая саранча> кофе Кентукки > витальный пшеничный глютен.

Обсуждение

Экстракция полимерного белка — это биохимический метод, используемый для определения качества клейковины пшеницы.Здесь белки последовательно разделяются в невосстановленном виде на SP (растворимый в SDS), IP (растворимый в SDS с умеренным восстановлением с помощью ультразвуковой обработки) и RP (растворимый в SDS с химическим восстановителем). Для глютеновых белков более высокие пропорции IP указывают на большее количество высокомолекулярных белков, что может привести к повышению прочности и качества теста [5, 22–24]. Хотя известно, что IP приводит к повышению прочности клейковины и качества теста в пшенице, белки во фракциях IP пшеницы обычно имеют более высокий молекулярный вес [5, 22–24], чем то, что наблюдалось в экспериментальных образцах семян деревьев.В образцах семян деревьев распределение молекулярной массы широко варьировалось между образцами. В семенах кофейных деревьев Кентукки почти не было белков, элюируемых на начальном пике исключения, в то время как у мескита и коммерчески производимой муки из зародышей рожкового дерева было больше всего (рис. 1). Также было интересно, что молекулярно-массовое распределение IP образцов рожкового дерева варьировалось в рамках этого исследования и из работы Smith et al. [5]. В рамках этого проекта лаборатория произвела белки из муки из зародышей рожкового дерева, аналогичные данным, приведенным в Smith et al.[5]. Это говорит о том, что существует возможность регионального, сезонного и / или генетического влияния на состав и качество белка. Более того, высокомолекулярные белки с дисульфидной связью являются ключевым фактором в достижении глютеновых свойств белков [24]. Из данных микрофлюидики очевидно, что белки из каждого из изученных семян существенно различались. Это заметно по наличию и отсутствию полос от одного семени к другому для данной белковой фракции. Хотя каждое из семян с глютеновыми свойствами содержало нерастворимые белки, связанные с высокомолекулярными дисульфидными связями, очевидно, что состав этих высокомолекулярных белков различался.Как показывают эти данные, существует множество различных способов достижения глютеноподобных свойств. Одним из ключевых параметров для достижения этого, по-видимому, являются высокомолекулярные связанные дисульфидными связями белки, способные спонтанно формировать белковые сети в присутствии воды. Помимо биохимических аспектов, реологические свойства — еще один важный фактор, который необходимо понимать при применении белков в производстве пшеничного теста. Значения G ’, G” и кроссовера в этом исследовании продемонстрировали систему с эластичным доминированием, которая согласуется с данными экстракции полимерного белка и фракционирования по Осборну. Это особенно очевидно в образцах мескитового дерева и произведенных в лаборатории образцах рожкового дерева, где лабораторная мука из зародышей рожкового дерева и мука из зародышей мескитового дерева, как было обнаружено, находятся в одинаковых соотношениях для обоих методов экстракции (таблица 1 и рисунок 1). Также логично, что в этих образцах преобладали эластичные свойства по сравнению с пшеницей, поскольку они имеют низкое содержание проламина, белковой фракции, которая, как известно, обеспечивает растяжимость для пшеничного глютена [5].

Для тестов с частотной разверткой по мере увеличения частоты разница между значениями Gʹ и Gʹʹ становилась больше (рис. 5), что свидетельствует о менее твердом поведении для всех образцов белка, за исключением витального глютена пшеницы.Кроме того, постоянное соотношение между значениями Gʹ и Gʹʹ в отношении увеличения частот выявило относительно стабильную сеть для жизнеспособной пшеничной клейковины по сравнению с другими образцами белка. Вероятно, это произошло из-за нехватки проламинов в образцах семян деревьев, которые в пшенице представляют собой преимущественно глиадины и глютенины, которые способствуют целостности системы [25].

Зародыши кофе

Кентукки показали самые высокие значения Gʹ и Gʹʹ для всего диапазона частот, в то время как витальная пшеничная глютен представила самые низкие значения Gʹ и Gʹʹ, что согласуется с данными, полученными с помощью тестов развертки деформации в линейной области.На низких частотах рожковое дерево и медовая саранча показали аналогичные значения Gʹ; однако относительно более высокий Gʹʹ, наблюдаемый для медовой акации, демонстрирует более вязкоупругое поведение с преобладанием вязкости. Образцы мескита, рожкового дерева и товарного рожкового дерева показали наиболее эластичное поведение на низких частотах из-за наибольшей разницы между значениями Gʹ и Gʹʹ. Это можно объяснить наличием IP-полимеров с дисульфидной связью и отсутствием проламинов. Увеличение частот привело к большему увеличению вязких компонентов образцов мескита и рожкового дерева, что сделало коммерческий образец рожкового дерева наиболее эластичным образцом белка среди изученных белков.

Информация, полученная с помощью значений tanδ, совпадает с результатами развертки частоты (рис. 5A). это указывает на то, что жизнеспособный пшеничный глютен имеет самое низкое линейное вязкоупругое поведение с преобладанием упругости и наиболее стабильную сетку среди других образцов белка по отношению к применяемому частотному диапазону. Несмотря на то, что белки кофейного дерева Кентукки показали самые высокие значения Gʹ в пределах применяемого штамма и частотных диапазонов, его вязкий компонент (Gʹʹ) показал самые высокие значения среди протестированных образцов белка.Зародыши кофейного дерева Кентукки также представляли собой точку пересечения (Gʹʹ> Gʹ) по мере увеличения амплитуды деформации. Преобладание вязкого компонента в реологическом поведении образцов кофейного дерева Кентукки привело к высоким значениям tanδ по сравнению с другими исследованными образцами белка, что позволяет предположить, что кофе Кентукки имеет самые высокие эластичные свойства с более слабой сетчатой ​​структурой, на которую повлияла приложенная деформация. и частота больше всего. Это также подтверждается биохимическими данными (таблица 1 и рис. 1), демонстрирующими низкие количества высокомолекулярных белков, небольшое сшивание дисульфидов и мало проламина и глутелина в образцах зародышей кофе из Кентукки.Коммерческие и лабораторные зародыши рожкового дерева показали схожие тенденции tanδ и имели самый низкий диапазон tanδ, что свидетельствует о более жесткой структуре. Белки саранчи и мескита показали аналогичное поведение для большей части применяемого частотного диапазона. Однако увеличение частоты вызвало более резкое увеличение tanδ для мескита, что означает, что он вел себя более эластично на более низких частотах, но вязкий компонент стал более доминирующим на увеличивающихся частотах по сравнению с белком медоносной саранчи. Это было дополнительно подтверждено большим увеличением значений фазового угла для мескитового дерева по сравнению с таковым для медоносной саранчи по мере увеличения частоты (Таблица 3).

В заключение, большинство белков было обнаружено во фракциях растворимых и альбумин-глобулиновых с дисульфидными поперечными связями и молекулярными массами около 28 и 63 кДа. Образцы были богаты кислотными и полярными аминокислотами, такими как глутаминовая кислота, аргинин. Жизнеспособный глютен пшеницы показал самое низкое линейное вязкоупругое поведение с преобладанием упругости, при этом показав наиболее стабильную сеть среди других образцов белка. Белки семян кофейного дерева Кентукки показали самые высокие эластичные свойства при более слабой сетевой структуре, на которую больше всего повлияли применяемые штаммы и частота.Из этого очевидно, что глютеновые белки являются обычным явлением для стручков бобовых деревьев. Однако результаты исследования кофейного дерева Кентукки показывают, что эта особенность не универсальна среди деревьев этого типа. Информация о составе, молекулярно-массовом распределении и реологических свойствах белковых фракций семян рожкового дерева, медоносной саранчи, мескита и семян кофейного дерева Кентукки предоставляет жизненно важную информацию для открытия и потенциального применения глютеновых белков в пищевых системах.

Материалы и методы

Материалы

Мескит сорта Альгарробо, Кэроб и семена кофейных деревьев Кентукки были получены от Sheffield’s Seed Co. , Inc (Локк, Нью-Йорк, США). Семена медовой саранчи собирали на месте в районе Москвы, Айдахо, США в течение 2017 вегетационного года. Коммерчески доступная мука из зародышей рожкового дерева под торговой маркой Grindsted Veg Pro Carob Protein была получена от Danisco и использовалась в качестве стандарта для сравнения. Жизненно важный пшеничный глютен (GluVital ^™ ) был получен от Cargill (Wayzata, MN).

Пробоподготовка

Все семена были удалены из стручка, и семечки были удалены с помощью 9,2 М раствора серной кислоты при 60 ° C. Серную кислоту использовали для карбонизации семенников, как описано Баттлом и Тусом [26]. Все семена обрабатывали серной кислотой в течение 5 часов, за исключением семян кофейного дерева Кентукки. После обработки серной кислотой карбонизированные семечки удаляли промыванием водой. Семена кофейного дерева Кентукки были довольно прочными и имели слой семенников толщиной 3–4 мм, который карбонизировался за 22 часа.Удаление семенников было оптимизировано так, чтобы ни эндосперм, ни зародыши не карбонизировались. Эндосперм легко удалили вручную, оставив только семядоли (зародыши). Затем зародыши измельчали ​​в муку с помощью лабораторной кофемолки (модель Krups F203, Китай) в течение 1 минуты. Для анализов испытания реологических свойств проводили в трех экземплярах. Все остальные анализы проводились в двух экземплярах.

Экстракция полимерного белка

Белки различных зародышей семян экстрагировали с помощью протокола экстракции полимерного белка, описанного Smith et al.[5]. Белки последовательно экстрагировали в растворимые белки (SP) и нерастворимые белки (IP). Для этого 20 мг посевной муки дважды экстрагировали за 15 минут непрерывного встряхивания в 1 мл 50 мМ фосфата натрия, буфера pH 7,0, содержащего 1% SDS (мас. / Об.), Чтобы получить фракцию SP. Этот экстракт собирали после 5 мин центрифугирования при 9300 x g. Супернатанты двух экстрактов SP объединяли в соотношении 1: 1. Экстракцию IP проводили с использованием 1 мл того же буфера для экстракции, что и для экстракции SP, но с добавлением обработки ультразвуком в течение 30 с при 10 Вт. Это повторяли дважды, и экстракты объединяли в соотношении 1: 1 после центрифугирования в течение 5 минут при 9300 x g. Чтобы определить, сколько белка осталось, белки-остатки (RP) экстрагировали дважды тем же буфером, что и экстракция SP, но с добавлением 2% 2-меркаптоэтанола (2-ME) (об. / Об.) И объединяли, как указано выше. .

Осборн-фракционирование

Модифицированное фракционирование по Осборну было завершено, как описано Smith et al. [5]. Вкратце, белки последовательно экстрагировали в четыре класса белков в зависимости от растворимости.В порядке экстракции фракциями были альбумины / глубулины, проламины, восстановленные проламины и глютелины. Первая фракция была завершена для экстракции как альбумина, так и глобулярных белков с использованием 20 мг посевной муки и 50 мМ трис-HCl буфера pH 7,8, содержащего 100 мМ KCl и 4 мМ экстракционный раствор EDTA. Фракцию проламина экстрагировали 50% н-пропанолом. Уменьшение проламина проводили с 50% н-пропанолом, содержащим 2% 2-ME (об. / Об.), И фракции глутелина завершали с pH 10.0 12,5 мМ натрий-боратный буфер, содержащий 2% SDS (мас. / Об.) И 2% 2-ME (об. / Об.). Для каждой экстракции использовался 1 мл экстракционного растворителя, и ее проводили в течение 15 минут непрерывного встряхивания с последующим центрифугированием в течение 5 минут при 9300 x g. Каждую фракцию экстрагировали дважды и объединяли в соотношении 1: 1.

Количественное определение белка

Количественное определение общего белка проводили путем сжигания азота в соответствии с методом AACCI 46–30.01 [27] с использованием прибора для определения азота LECO 628 (LECO, St.Джозеф, Мичиган). Коэффициент преобразования 6,25 был использован для преобразования процента азота в процент белка.

Эксклюзионная хроматография

Использовалась система ВЭЖХ Agilent серии 1100, оборудованная автоматическим пробоотборником (модель G1313A) и УФ-детектором на 210 нм. Разделение проводили на колонке BioSep s4000 30 x 7,8 мм (L x D) (Phenomenex Inc. , США) с диапазоном исключения 15 000–500 000 Да (0,5% SDS) и с использованием подвижной фазы 1% SDS pH 7,0 в потоке. скорость 1 мл / мин. Программное обеспечение OpenLAB CDS (ChemStation Edition) использовалось для анализа, интеграции и сбора данных.

Микрофлюидный анализ

Микрожидкостный анализ был выполнен на экстрактах Osborne и полимерных белков на приборе Agilent Bioanalyzer 2100 (Agilent, Санта-Клара, Калифорния). Извлеченные образцы анализировали восстановленными и невосстановленными. Анализ был проведен в соответствии со спецификациями производителя прибора. Для восстановленных образцов 2-ME использовали в качестве восстанавливающего агента и добавляли в количестве 2% (об. / Об.).

Аминокислотный анализ

Для всех образцов 19 общих аминокислот были определены с помощью ВЭЖХ с использованием Agilent 1100, оборудованного детектором с диодной матрицей.Гидролиз и аминокислотный анализ следовали методам, описанным Yufei [28], в которых использовались обновленные протоколы, впервые описанные в Hewlett Packard Amino Quant Operator’s Handbook [29]. Цистеин оценивали путем создания комплексов цистеин-3-меркаптопропионовая кислота (Cys-MPA), как описано в Amino Quant Operator’s Handbook [29]. Это было сделано для ограничения разложения цистеина во время гидролиза, что было проблемой во время предварительной оптимизации. Отношения сигнал / шум 10: 1 и 3: 1 определяли LOQ и LOD соответственно.

Емкость гидратации воды

Водная гидратационная способность образцов была измерена в соответствии с методом AACC [30] номер 56–37.01, который определяет, какое количество воды 1 г образца может удерживать при низкоскоростном центрифугировании. Добавляется только достаточное количество дистиллированной воды для насыщения образца без образования жидкой фазы. Способность к гидратации воды выражалась в граммах удерживаемой воды на грамм образца.

Анализ динамического колебательного сдвига

Испытания на динамический колебательный сдвиг были проведены с использованием реометра Physica MCR 301 (Anton Paar, Германия) для изучения линейных реологических свойств образцов белка. 01–100% с использованием частоты 1 Гц были проведены для определения диапазонов линейной области для образцов. Тесты с разверткой по частоте проводили с использованием диапазона частот 0,1–100 рад / сек при значении деформации 0,02%, выбранном в линейной области для каждого образца белка. Все реологические измерения проводили трижды при 20 ° C. Использовалась геометрия параллельных пластин 25 мм и зазор 2 мм. Образцы выдерживали перед измерением в течение примерно 15 минут, пока значение осевой силы не уменьшилось до 0.1 Н. Образцы покрывали вакуумной смазкой, чтобы предотвратить потерю влаги во время измерений. Средние данные были построены с использованием Microsoft Excel (Microsoft Office 365 ProPlus).

Список литературы

1. 1. Бернарди С., Санчес Х., Фрейре М., Оселла С. Хлеб без глютена, приготовленный из семян Prosopis ruscifolia (vinal) и кукурузной муки. Int. J. Food Sci. Nutr. 2010. 61: 245–255. pmid: 20109128
2. 2. Фелкер П. , Такеока Г., Дао Л. Мука из мезокарпия под северных и южноамериканских видов зернобобовых деревьев просопис (мескит): состав и пищевые применения.Food Rev. Int. 2013; 29: 49–66.
3. 3. Роман Л., Гонсалес А., Эспина Т., Гомес М. Степень обжарки муки из рожкового дерева, влияющая на свойства безглютеновых тортов и печенья. J. Food Sci. Technol. 2017; 54: 2094–2103. pmid: 28720967
4. 4. Ортега-Ниеблас М., Васкес-Морено Л., Роблес-Бургуэно MR. Качество белка и антипитательные факторы семян диких бобовых из пустыни Сонора. J. Agric. Food Chem. 1996; 44: 3130–3132.
5. 5. Смит Б.М., Бин С.Р., Шобер Т.Дж., Тилли М., Геральд Т.Дж., Арамуни Ф.Состав и молекулярно-массовое распределение фракций белка зародышей рожкового дерева. J. Agric. Food Chem. 2010; 58: 7794–7800. pmid: 20557053
6. 6. Смит Б.М., Бин С.Р., Продажа G, Сесса Д., Арамуни FM. Роль нековалентных взаимодействий в производстве вязкоупругого материала из зеина. Пищевая хим. 2014. 147: 230–238. pmid: 24206711
7. 7. Смит Б.М., Бин С.Р., Продажа G, Сесса Д., Арамуни FM. Влияние добавления соли и этанола на качество зеин-крахмального теста и хлеба.J. Food Sci. 2017; 82: 613–621. pmid: 28152197
8. 8. Khuzwayo TA, Taylor JR, Taylor J. Влияние раскатки теста, предварительной клейстеризации муки и включения зеина на функциональность теста для кукурузного хлеба. LWT. 2020; 121: 89–93.
9. 9. Акин П.А., Бин С.Р., Смит Б.М., Тилли М. Факторы, влияющие на формирование теста из зеиновой муки и цельного сорго и качество хлеба. J. Food Sci. 2019; 84: 3522–3534. pmid: 31721217
10. 10. Амонсу Е.О., Тейлор Дж. Р., Эммамбукс Миннесота, Duodu KG, Миннаар А.Высоковязкие тестообразующие свойства протеина марама. Пищевая хим. 2012; 134: 1519–1526. pmid: 25005975
11. 11. День L, Огюстен, Массачусетс, Бейти, Иллинойс, Ригли, CW. Использование пшеничного глютена и потребности промышленности. Trends Food Sci. Technol. 2006; 17: 82–90.
12. 12. Лафиандра Д., Маски С., Д’Овидио Р. Белки глютена. Гейтсхед: Королевское химическое общество; 2004.
13. 13. Чатурведи О. Н., Саху А. Использование питательных веществ и метаболизм в рубце у овец, которых кормили стручками Prosopis juliflora и травой Cenchrus.SpringerPlus. 2013; 2: 598–605. pmid: 24294546
14. 14. Джонсон JW. и другие. Деревья милвуда медоцвета: пищевая ценность стручков и характеристики урожайности. Agroforest Syst. 2013; 87: 849–856.
15. 15. Филлипс Л. Городское дерево года в Кентукки в 2006 году. Возраст беседки. 2006; 26: 12–17.
16. 16. Смит Б.М., Бин С.Р., Геральд Т.Дж. и Арамуни Ф. Влияние ГПМЦ на качество хлеба без пшеницы, приготовленного из смесей муки зародышей рожкового дерева и крахмала.Журнал пищевой науки, 2012; 77 (6), 684–689. pmid: 22671523
17. 17. Макритчи Ф. Физико-химические свойства белков пшеницы в зависимости от функциональности. Adv. Food Nutr. Res. 1992; 36: 1–87.
18. 18. Duvarci OC, Yazar G, Dogan H, Kokini JL. Реологические свойства пищевых продуктов. В: Справочник по пищевой инженерии (3-е изд.), Ред.: Heldman DR., Lund DB, Sabliov C. Нью-Йорк: CRC Press; 2019.
19. 19. Кулике WM, Eidam D, Kath F, Kix M, Kull AH.Гидроколлоиды и реология: регулирование вязкоупругих характеристик восковидного рисового крахмала в смесях с галактоманнанами. Крахмал. 1996. 48: 105–114.
20. 20. Стефф Джеймс Фриман. Реологические методы в пищевой промышленности. Freeman press, 1996.
21. 21. Табило-Мунисага Джипси и Барбоса-Кановас Густаво В. «Реология для пищевой промышленности». J. of Food Eng. 2005; 67: 147–156.
22. 22. Weegels P, Hamer R, Schofield J. Функциональные свойства глютенина пшеницы.J. Cereal Sci. 1996; 23: 1–18.
23. 23. Саутан М., МакРитчи Ф. Молекулярно-массовое распределение белков пшеницы. Cereal Chem. 1999; 75: 827–836.
24. 24. Бин С., Лайн Р., Тилли К., Чанг О, Лукарт Г.А. экспресс-метод квантования нерастворимых полимерных белков в муке. Cereal Chem. 1998. 75: 374–379.
25. 25. Delcour JA, Hoseney RC. Принципы зерновой науки и техники. Сент-Пол: AACC International; 2010.
26. 26. Батль I, Тоус Дж.Рожковое дерево. Ceratonia siliqua L. Содействие сохранению и использованию недостаточно используемых и запущенных культур. 17. Институт генетики растений и исследований сельскохозяйственных культур, Гатерслебен / Международный институт генетических ресурсов растений, Рим, Италия, 1997.
27. 27. AACC International. Метод 46–30.01. Сырой белок — метод сжигания. Утвержденные методы анализа. 1999.
28. 28. Yufei L. Анализ аминокислот, полученных в режиме онлайн, с использованием колонки Agilent advancebio AAA. примечание по применению; фармацевтические и пищевые испытания.Agilent Technologies, inc. 2017.
29. 29. Справочник оператора Hewlett Packard Amino Quant, Hewlett Packard, Германия. 1990.
30. 30. AACC International. Метод 56–37.01. Влагоудерживающая способность муки зернобобовых и белковых материалов. Утвержденные методы анализа. 1999.

Прогнозирование аллергенности белков бобовых с помощью анализа экспрессии генов PBMC | BMC Immunology

Выделение аллергенов бобовых

Слабые и сильно аллергенные белки экстрагировали с использованием экстракции Осборна по методике, адаптированной из Freitas et al.[27]. Вкратце, здоровые семена бобовых измельчали ​​до муки, а затем просеивали для удаления комков. После обезжиривания экстрактором Сокслета петролейным эфиром в течение 24 ч альбумины экстрагировали с использованием водного буфера (10 мМ CaCl ₂ , 10 мМ MgCl ₂ , pH 8). Суспензию центрифугировали при 9000 об / мин в течение 40 мин при 7 ° C (ротор Lynx F9-6 × 1000 Lex). Собирали супернатант, содержащий альбумин. Осадок, содержащий глобулины, суспендировали в 10 мМ CaCl ₂ , 10 мМ MgCl ₂ (pH 8) и снова центрифугировали в течение 40 минут при 7 ° C.Супернатант отбрасывали, а осадок, содержащий глобулины, экстрагировали с использованием высокосолевого буфера (100 мМ Трис / HCl, 1 М NaCl, 10 мМ EDTA и 10 мМ EGTA, pH 8,2). Суспензию снова центрифугировали 40 мин при 7 ° C. Собирали супернатант, содержащий фракцию глобулина. Фракцию глобулина разделяли на фракцию 2S альбумина и фракцию глобулина 7S и 11S с помощью ультрафильтрации 100 кДа. Отдельные белки дополнительно очищали с помощью анионообменной хроматографии в условиях отсутствия LPS после фракционирования сульфатом аммония.Сульфат аммония добавляли к фракции глобулина до конечной концентрации 60% или 70%. После центрифугирования (20 мин при 9000 об / мин) супернатанты отделяли от осадка сульфата аммония. 3 мл супернатанта обессоливали с использованием колонок P10, уравновешенных и элюированных 20 мМ Трис / HCl и 100 мМ NaCl (pH 8,2). Гранулы солюбилизировали в 20 мМ Трис / HCl и 100 мМ NaCl (pH 8,2). Фракции хранили при -20 ° C до дальнейшей очистки.

Следующие отдельные белки были очищены из: белой фасоли (фазеолин и бобумин), сои (Gly m 5 и Gly m 6), люпина (α-конглютин, δ-конглютин и Lup an 1), арахиса (Ara h 1 , Ara h 2) и гороха (бобовый A).Образцы (2,5 г белка) в буфере A (20 мМ Tris / HCl, pH 8) загружали в колонку (Source 15Q ™, GE Healthcare) и элюировали с использованием линейного градиента от 0 до 60% буфера B (20 мМ Tris / HCl + 1,0 M NaCl, pH 8) в течение 40 мин (40 мл / мин), с последующим линейным градиентом от 60 до 100% B в течение 4 мин. Чистота всех белков была> 95%, за исключением Gly m 5 (> 80%), α-конглютина (> 85%) и легумина A (> 90%), и ее измеряли с помощью ЖХ-МС / МС, ЖХ. -UV и SDS-PAGE. Идентичность всех белков была подтверждена с использованием этих методов.Белки были классифицированы как сильно аллергенные, когда они были внесены в список аллергенов в базе данных ВОЗ / IUIS по аллергенам. Обзор источников, семейства белков и аллергенности, основанный на наличии аллергенов в базе данных аллергенов ВОЗ / IUIS, приведен в дополнительных файлах (см. Дополнительный файл 2: таблица 2). Белки вводятся в базу данных аллергенов ВОЗ / IUIS, когда обнаруживается специфическое связывание IgE в сыворотке 5 независимых аллергических доноров [10]. Содержание ЛПС в белках оценивали с помощью анализа рекомбинантного фактора С EndoZyme® II, и считали, что белки не содержат ЛПС (<0.25 EU / мл) в соответствии с рекомендациями Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Кроме того, не было обнаружено ответа TNF после стимуляции клеток RAW (линия макрофагов) белками бобовых (данные не показаны).

Выделение PBMC

PBMC выделяли из лейкоцитов от доноров из Sanquin (Sanquin Blood Bank, Нидерланды) с помощью Ficoll-Paque ™ в 50 мл пробирках Leuosisp ™. Сыворотки доноров были проверены на предмет их атопического статуса в Университетском медицинском центре Утрехта путем оценки специфических антител в крови. Неатопические доноры были выбраны на основании отрицательных ответов (<0,35 kU / L) на ингаляцию (ImmunoCAP Phadiatop (d1, e1, e5, tx9, gx3, wx3, mx1) и смесь пищевых аллергенов (fx5e). PBMC были промыты 3–6 раз добавляли PBS с 2% термоинактивированной фетальной телячьей сывороткой (FCS) и после центрифугирования осадок клеток восстанавливали в культуральной среде (RPMI 1640) с добавлением 10% термоинактивированной FCS, 1% ультраглутамина и 1% пенициллина / стрептомицин.Клетки подсчитывали и добавляли замораживающую среду (культуральную среду, содержащую 40% FCS и 10% диметилсульфоксид) для приготовления клеточной суспензии 50–150 × 10 ⁶ клеток / мл (Beckman Coulter ™).Клетки хранили в резервуаре с жидким азотом до дальнейшего использования. Было проведено три эксперимента с PBMC от доноров, не страдающих атопией, которые инкубировали с 2S альбуминами и 7S и 11S глобулинами. PBMC от четырех доноров стимулировали 10 мкг / мл или 50 мкг / мл глобулинов 7S из белой фасоли (фазеолин) и сои (Gly m 5) в пилотном эксперименте (пять повторов на донора). В эксперименте по поиску биомаркеров PBMC от пяти доноров стимулировали 50 мкг / мл 2S-альбуминов из люпина (δ-конглютин) и арахиса (Ara h 2) и 7S-глобулинов из белой фасоли и сои (пять повторов на донора).В третьем эксперименте РВМС использовали РВМС от одного донора и стимулировали их 50 мкг / мл 2S-альбуминов, 7S-глобулинов (фазеолин, Gly m 5, Ara h 1 и Lup an 1) и 11S-глобулинов (легумин, Gly m 6. , бобумин А и α-конглютин) из белой фасоли, сои, гороха, люпина и арахиса (четыре повтора). На основании результатов пилотного эксперимента и эксперимента по поиску биомаркеров, четыре повтора были сочтены приемлемыми для статистического анализа.

Стимуляция PBMC и выделение РНК

Замороженные PBMC быстро размораживали на водяной бане с температурой приблизительно 37 ° C и переносили в пробирки на 15 мл, содержащие культуральную среду.После центрифугирования и удаления ДМСО клетки суспендировали в культуральной среде. PBMC помещали в стерильные 96-луночные планшеты (Corning ™) в концентрации 1 × 10 ⁵ клеток на лунку и помещали в увлажненный инкубатор (37 ° C, 5% CO ₂ ) до экспонирования. Слабо и сильно аллергенные белки, включая контрольные среды и LPS, были приготовлены и добавлены к PBMC в 96-луночных планшетах. Все слабо и сильно аллергенные белки (в 20 мМ Трис + 0,2 М NaCl, pH 8.0) разбавляли культуральной средой и добавляли 100 мкл / лунку в 96-луночные планшеты. PBMC стимулировали воздействием в увлажненном инкубаторе (37 ° C, 5% CO ₂ ) в течение четырех часов, а затем центрифугировали при 400 x g в течение пяти минут. Супернатант отбрасывали, и клетки собирали в лизирующем буфере из набора для выделения РНК NucleoSpin® (Machery Nagel ™). Выделение РНК выполняли согласно протоколу производителя. Качество РНК оценивали с помощью фрагментного анализа с использованием набора РНК стандартной чувствительности DNF-471-500 от Agilent ™.Число качества РНК определяли с помощью Prosize 2.0 (программное обеспечение для анализа данных 2.0.0.51).

Анализ РНК

Затем содержание РНК

анализировали с помощью RNA-seq согласно протоколу производителя GenomeScan B. V. (Лейден, Нидерланды). Для обработки образцов использовался комплект NEBNext Ultra Directional RNA Library Prep Kit для Illumina. Вкратце, мРНК выделяли из тотальной РНК с использованием магнитных шариков oligo-dT. Качество и выход после пробоподготовки измеряли с помощью анализатора фрагментов.Кластеризация и секвенирование ДНК с использованием Illumina NextSeq 500 выполняли в соответствии с протоколами производителя с использованием концентрации 1,6 пМ ДНК.

Жизнеспособность и функциональность PBMC

Функциональность и жизнеспособность PBMC проверяли в начале экспериментов по стимуляции. Функциональность оценивали, подвергая PBMC (1 × 10 ⁵ клеток на лунку) культуральной среде (отрицательный контроль) и LPS (1 мкг / мл) в качестве положительного контроля для активации PBMC.После 24 ч инкубации планшеты центрифугировали при 400 x g в течение пяти минут. 150 мкл супернатанта переносили в пробирки Micronic для анализа TNF-α, чтобы оценить функциональность PBMC. TNF-α измеряли в клеточных супернатантах с использованием набора TNF-α ELISA от Life Technologies в соответствии с протоколом производителя. Жизнеспособность PBMC определяли с помощью проточной цитометрии (анализатор MACSQuant 10) после добавления иодида пропидия и четырехчасовой инкубации при 37 ° C. Как функциональность, так и жизнеспособность PBMC были сочтены достаточными (данные не показаны).Стимуляция LPS (1 мкг / мл) использовалась в качестве контроля для активации PBMC и индуцировала высвобождение TNF-α (> 1200 пг / мл), которое было значительно выше по сравнению со стимуляцией культуральной средой в качестве отрицательного контроля (<100 пг / мл). При этом гибель клеток не превышала 15%.

Статистический анализ и анализ путей последовательности РНК

Данные последовательности РНК анализировали с помощью DESeq2. Эта программа выполняла контроль качества RNA-seq путем визуализации корреляционных матриц и анализа главных компонентов для обнаружения выбросов.Кроме того, обнаружение значимых DEG для сравнения двух групп образцов было выполнено на основе скорректированного значения p ( p прил. ). Модель p adj. value был основан на методе, разработанном Бенджамини и Хохбергом, и обычно используется при анализе больших наборов данных [28]. Модель p adj. значение 0,1 — это скорректированное значение p для частоты ложных открытий и ожидаемой доли ложных открытий среди отклоненных гипотез.Хотя обычно используется p -значение 0,05, p -значение 0,1 после коррекции с использованием метода Бенджамини и Хохберга сравнимо и даже строже, чем наблюдаемое значение p 0,05. Это более строгое отсечение использовалось, потому что RNA-seq приводит к большому количеству тестов для> 10.000 генов, и это необходимо исправить. Анализ пути GAGE ​​выполняли с использованием Киотской энциклопедии генов и базы данных путей геномов.

Проверка выбранных биомаркеров с помощью кПЦР

Для анализа экспрессии генов использовали набор QuantiTec Multiplex (Qiagen ™).Были сконструированы специальные зонды Taqman и праймеры. 3-plex qPCR проводили в присутствии пассивного эталонного красителя ROX. Транскрипты интересующих генов были получены через www.ensemble.org. Один ген может продуцировать несколько различных РНК (т. Е. Транскриптов), поэтому для выравнивания транскриптов использовали Geneious 7.0.6. Праймер и зонды были сконструированы с помощью Primer express 2.0.0 (Applied Biosystems) в области, которая покрывала все транскрипты и перекрывающиеся экзоны, если это возможно. Были разработаны два мультиплексных набора, которые описаны в дополнительных файлах (см. Дополнительные файлы 3 и 4: Таблица 3 и 4).Анализ экспрессии гена проводили в соответствии с описанием производителя. Уровни экспрессии генов измеряли с помощью системы ПЦР в реальном времени Applied Biosystem 7500 путем обратной транскрипции (20 мин, 50 ° C), активации полимеразы (15 мин, 95 ° C) и двухэтапного цикла (30 с при 95 ° C). C, 75 с при 60 ° C). Изменение кратности> 0,32 log ₂ было использовано в качестве порогового значения, поскольку это кратное изменение является пределом обнаружения количественной ПЦР с использованием зондов Taqman.

Статистический анализ

Анализ данных последовательности выполняли путем установки порога цикла (Ct) для каждого отдельного гена.ΔCt рассчитывали вычитанием значения Ct GAPDH из значения Ct гена. -ΔΔCt рассчитывали путем вычитания контрольного образца значения Ct нестимулированных клеток из значения ΔCt гена. Наконец, для относительных уровней экспрессии генов данные были преобразованы логарифмически (2 ^-ΔΔCt ) и сравнивались с результатами RNA-seq. Различия в кратных изменениях между контрольным и целевым генами представлены как среднее ± стандартное отклонение. Результаты анализировали с помощью GraphPad Prism 8.3 (GraphPad Software, Ла-Хойя, Калифорния, США).Данные инкубации с белком бобовых оценивали с помощью независимого t-критерия или одностороннего дисперсионного анализа с последующим тестом множественного сравнения Тьюки. Статистически значимым считалось значение p <0,05. Диаграммы Венна были построены с использованием программного обеспечения с сайта www.meta-chart.com.

Функциональные свойства белков бобовых по сравнению с яичными белками и их потенциал в качестве заменителей яиц в веганской пище

Седерберг, Йоханна, 2013. Функциональные свойства белков бобовых по сравнению с яичными белками и их потенциал в качестве заменителей яиц в веганской пище. Второй цикл, A2E. Упсала: SLU, Департамент пищевых наук

Abstract

Яичный белок используется в различных пищевых продуктах из-за его превосходных функциональных свойств (растворимость, эмульгирование, пенообразование и желирование) и качества белка. Опасения по поводу высокого уровня холестерина, аллергии, благополучия животных, высоких цен на продукты питания, а также негативного воздействия производства продуктов питания на окружающую среду привели к повышенному интересу к альтернативным источникам белка, которые могут действовать как заменители яиц в пище.

Это литературное исследование имеет целью сравнить функциональные свойства и качество белка сои и гороха с яйцом, чтобы оценить их потенциал в качестве заменителей яиц в традиционных яичных продуктах без молочных или животных ингредиентов. Полученные данные показали, что соевый и гороховый белок обладают такой же растворимостью, что и яичный белок. Соевый и гороховый белок обладают эмульгирующими свойствами, аналогичными яичным белкам, и изменение pH может регулировать густоту эмульсии. И соевый белок, и гороховый белок способны образовывать пену, но показано, что гороховый белок является лучшим вспенивающим агентом, чем соевый белок.Яичный белок при комнатной температуре образует более прочную пену, чем два белка из бобовых. Было показано, что гелеобразующие свойства являются лучшими для яичного и соевого белка, но соевые белки не образуют надлежащих гелей при более высоких температурах и не подходят для пищевых гелей, индуцированных нагреванием. Белки гороха образуют слабые гели и не подходят для пищевых гелей.

Недостатками использования белков бобовых в качестве заменителей яиц являются их содержание антипитательных веществ, а также их ограниченное количество серосодержащих аминокислот, что отрицательно влияет на качество белка.Качество белка яичного, соевого и горохового белка оценивалось путем сравнения результатов различных методов оценки (например, PDCAAS), направленных на это. В результате этой оценки было обнаружено, что соевый белок является полноценным белком. Было показано, что гороховый белок является неполным белком, но может быть полноценным, если применяется взаимное добавление.

Исследование также показало, что пищевые продукты на основе соевого и горохового белков не имеют такой же текстуры, цвета или запаха, как пищевые продукты на основе яичного белка, и что потребители не принимают этот вид продуктов на низком уровне.Необходимо провести дополнительные исследования по оптимизации формул для продуктов на основе бобовых, чтобы они получили признание потребителей и преуспели на рынке.

Публикация:

Основное название:	Функциональные свойства белков бобовых по сравнению с яичными белками и их потенциал в качестве заменителей яиц в веганской пище
Авторы:	Содерберг, Йоханна
Руководитель:	Виттхеф, Корнелия
Эксперт:	Димберг, Лена
Серия:	Publikation / Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för livsmedelsvetenskap
Том / Последовательное обозначение
Дескриптор уровня и глубины:	Второй цикл, A2E
Принадлежность к программе студента:	NY002 Сельскохозяйственная программа — Пищевые науки 270 HEC
Контрольный отдел:	(NL, NJ)> Dept. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт