CC BY
178
664.6+664.8
АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ, ОВСА, СОРГО, РИСА
И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
В.П. БОРДИНОВА, Н.В. МАКАРОВА
Самарский государственный технический университет,
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, гл. корп.; тел.: (846) 337-20-69, электронная почта: [email protected]
Проанализированы тенденции в изучении химического состава и антиокислительных свойств зерен ячменя, овса, сорго, риса. Выявлены наиболее существенные факторы, влияющие на уровень антиоксидантного статуса зерновых. Определены пути практического использования зерновых в качестве ингибиторов окисления в жировых системах. Ключевые слова: зерно, полупродукты, фенольные вещества, антиоксидантная активность.
Изучением антиоксидантных свойств злаков в основном занимаются зарубежные исследователи. Отечественные работы в этой области проводятся в Главном ботаническом саду им. Н.В. Цицина, ВНИИССОК, Казанском институте биохимии и биофизики, Башкирском государственном медицинском университете, Институте биохимии им. А.Н. Баха и др. [1] и включают в основном исследования влияния условий оксидатив-ного стресса на особенности роста злаковых, антиоксидантного статуса отходов производства гречихи (соломы), использования новых препаратов для повышения иммунитета растений. Российские исследования по выявлению антиокислительных свойств злаков и продуктов их переработки находятся в начальной стадии.
Цель настоящего обзора - суммирование данных по антиоксидантным свойствам зерновых культур: ячменя, сорго, амаранта, риса, гречихи, проса и продуктов их переработки; выявление наиболее значимых факторов, влияющих на уровень антиокислительной силы зерновых; определение перечня широко употребляемых методик для анализа антиоксидантной активности зерна; установление возможных путей практического использования зерновых культур в качестве антиоксидантов.
При исследовании содержания фенольных соединений, антоцианов методами ВЭЖХ, способности 2,2'-дифенил-1-пикрилгидразила связывать свободные радикалы для нешелушеного и шелушеного ячменя установлено, что шелушение уменьшает эти показатели. Отмечено, что голубой и жемчужный ячмень содержат больше антиоксидантных веществ, чем черный [2].
На примере семян ячменя исследована зависимость антиоксидантной силы и природы растворителя, взятого для экстракции [3]. Антиоксидантные свойства оценивали по способности улавливать свободные радикалы, методами восстанавливающей силы, с линолевой кислотой. В экстрактах определяли общее содержание фенольных веществ с реактивом БоНп-Сюсакеи, про-цианидинов. В качестве полярных растворителей использованы 70%-й ацетон, этиловый спирт, метиловый спирт. Наивысшее содержание антиоксидантных ве-
ществ и наибольший антиокислительный потенциал имел экстракт, полученный с помощью 70%-го ацетона.
При изучении влияния химического состава (содержание фенольных веществ и флаван-3-олов) и антиоксидантной активности на способность улавливать свободные радикалы и восстанавливать ферроцианид для 10 сортов ячменя и полученного из него солода установлено, что общее содержание фенольных веществ и восстанавливающая сила выше для солода, содержание флаван-3-олов - для ячменя. Способность улавливать свободные радикалы определяется сортом ячменя
[4].
Не только сам ячмень, но и продукт его переработки - ячменная шелуха может использоваться в качестве источника антиоксидантных веществ. Эти выводы получены [5] при изучении общего содержания фенольных веществ, индивидуального состава фенолов методом ВЭЖХ и антиокислительной активности ячменной шелухи.
Как и для отрубей ячменя, для овсяных отрубей исследованы [6] влияние различных видов обработки на pH, содержание растворимых сухих веществ, фенольных соединений и антиокислительная активность различных фракций продукта, обработанных микроволновым облучением при температуре 50, 100, 150°С. Наиболее эффективный продукт по антиоксидантному индексу был получен обработкой при 150°С.
Приготовлено три вида хлеба с заменой 40% пшеничной муки на ячменную из ячменя сортов Tyra, Cindy и высокоамилозного сорта STS 2-11 [7]. В образцах готового хлеба было определено содержание фенольных соединений методом ВЭЖХ, Folin-Ciocalteu и восстанавливающая сила. Добавление ячменной муки в хлеб повышает его антиоксидантную способность. При выпечке количество свободных фенолов снижается, а связанных увеличивается.
Как показали исследования [8], по антирадикаль-ной активности сорго более эффективно, чем пшеница или ячмень. Отруби сорго богаче антиокислительными веществами, чем зерно; наибольшей активностью обладало сорго урожая 1999 г.
Сравнительное изучение химического состава - по-лифенольных веществ, антоцианов, флавоноидов - и антиокислительных свойств [9] по методам с эмульсией Р-каротин-линолеат, антирадикальной активности для нескольких зерновых культур: 3 гибридов амаранта, 2 гибридов риса, гречихи позволило выделить культуры с высокой антиокислительной активностью. Это амарант и гречиха, которые авторы рекомендовали как злаковую основу антисклеротической диеты.
Проведено сравнительное изучение химического состава - содержания минеральных веществ: Р, К, М§, Са, Ка, 2п, Бе, Мп, Си, Сг, пищевых волокон, фенольных соединений - и способности улавливать свободные радикалы для зерновых культур мягкой пшеницы, пшеницы с высокой стекловидностью, ячменя, проса, ржи и сорго [10]. Зерна ячменя обладают наибольшим количеством минеральных веществ. Но наивысшими показателями по общему содержанию фенольных веществ и антиоксидантной активности обладает зерно сорго. В порядке убывания антирадикальной активности зерновые культуры расположились следующим образом: сорго > просо > рожь > ячмень > твердая пшеница > мягкая пшеница. Эти показатели для сорго выше, чем для мягкой пшеницы почти в 50 раз со свободным радикалом 2,2'-дифенил-1-пикрилгидразилом и в 6 раз с радикалом, полученным из 2,2'-азинобис-(3-этилбен-зотиазолин-6-сульфоновой кислоты). Полученные данные позволяют рекомендовать зерно сорго для приготовления функциональных пищевых продуктов.
Несколько образцов промышленно производимого риса из Канады изучены на наличие фенольных соединений и способность улавливать свободные радикалы [11]. Авторы обнаружили ряд особенностей: зерна малого и большого размера по исследованным показателям почти не различались, черные сорта риса были более сильными антиокислителями, чем белые.
Из рисовой лузги были получены [12] два вида экстрактов: липофильный с использованием гексана и гидрофильный с использованием метанола. Для обоих видов экстракта определены содержание токоферолов, токотриенолов, у-оризанола, антоцианинов с помощью ВЭЖХ, фенолов спектрофотометрическим методом, активность по улавливанию свободных радикалов. Гидрофильный экстракт обладал более высоким анти-окислительным статусом и содержал больше антоцианинов и токолов, чем липофильный. Разработана методика получения фенольных соединений из биомассы рисовой лузги с использованием воды в суперкритиче-ском состоянии при температуре 100-360°С в течение 30 мин [13]. В образцах экстракта проводили анализ общего количества фенольных соединений и активность улавливания свободных радикалов. Эти показатели возрастали при повышении температуры и продолжительности экстракции.
Для практического применения важны исследования по использованию рисовой лузги в качестве вещества, замедляющего окислительные процессы при хранении. Так, рисовая лузга задерживает окисление липидов в рафинированном жире из тунца [14]. Прибавление экстракта лузги в жир в количестве 0,025-0,1% замедляет протекание окислительных процессов в
рыбьем жире, особенно окисление липидов, образование перекисей, уровень которых контролируют по пе-рекисному и анизидиновому числу. Такой же эффект наблюдается для рисовой лузги при добавлении в соевое масло [15]. Исследовали возможность использования измельченной рисовой лузги для замедления процессов окисления липидов в обжаренном тесте в течение 1 мин в соевом масле при температуре 160°С. Образцы хранили при 60°С в течение 10 сут, после чего определяли содержание первичных продуктов окисления (гидроперекисей), вторичных продуктов окисления, взаимодействующих с тиобарбитуровой кислотой, степень разрушения токоферолов, снижение содержания ненасыщенных кислот. Установлено, что рисовая лузга способна замедлять окислительные процессы.
Проведены исследования содержания и состава фенольных соединений, антиокислительной активности и способности улавливать свободные радикалы в продуктах для младенцев на зерновой основе (рис, ячмень) марок Beech, Heinz, Milupa, Nestle в сравнении с «золотым стандартом» - материанским грудным молоком [16]. Одним из главных фенольных соединений в данных образцах является феруловая кислота, а по ан-тиокислительному уровню некоторые детские зерновые продукты превосходят «золотой стандарт».
Следует отметить отечественное исследование [17] по разработке технологии получения БАД «Рисовая» из шелушеного краснозерного риса, в котором решены две важнейшие задачи: получение самостоятельного продукта, обладающего антиоксидантными свойствами, и улучшение общей технологии получения риса.
За последние годы были проведены работы по введению различных видов зерна в состав хлебобулочных и кондитерских изделий: вафельные изделия с овсяной мукой; хлеб с зерном тритикале; зерновые хлопья на основе пшеницы, ячменя, ржи; бисквитный полуфабрикат с тритикалевой и пшенной мукой [18-21]. Однако в этих работах не уделяется внимания получению хлебобулочных и кондитерских изделий с функциональными антиоксидантными свойствами за счет введения в рецептуру зерновых культур. Таким образом, материал, представленный в обзоре, имеет актуальный характер и обозначает перспективы продолжения исследований антиокислительной силы зерновых культур и полученных из них хлебобулочных и кондитерских изделий, изучения их лечебных и питательных свойств, а также факторов, влияющих на срок их хранения.
ВЫВОДЫ
1. Злаки (ячмень, сорго, амарант, рис, гречиха, просо, рожь) обладают высоким уровнем антиокислительной активности.
2. Уровень антиокислительной силы продуктов переработки и отходов зернового производства: солода, ячменной шелухи, рисовой лузги часто гораздо выше, чем у исходного зерна.
3. Наиболее значимые факторы, определяющие уровень антиокислительной силы зерновых: вид и сорт зерна, степень и глубина его обработки.
4. Широко используемой методикой для анализа антиоксидантной силы является способность улавливания свободных радикалов.
5. Рисовая лузга является эффективным замедлителем процессов окисления в рыбьем жире и соевом масле.
ЛИТЕРАТУРА
1. Биоантиоксидант. VIII Международная конференция: Тез. докл. - М.: РУДН, 2010. - 558 с.
2. Relationship between phenolic compounds, anthocyanins content and antioxidant activity in colored barley gemplasm / M. Kim, J. Hyun, J. Kimet al. //J. Agr. and Food Chem. - 2007. - Vol. 55. -№ 12. -P. 4802-4809.
3. Liu Q., Yao H. Antioxidant activities of barley seeds extracts // Food Chem. - 2007. - Vol. 102. - № 3. - P. 732-737.
4. Characterization of monomeric and oligomeric flavan-3-ols from barley and malt by liquid chromatography - ultraviolet detection -electrospray ionization mass spectrometry / M. Dvorakova, M.M. Moreira, P. Dostalek et al. // J. Chromatogr. A. - 2008. - Vol. 1189. -№ 1-2. - P. 398-405.
5. Garrote G., Cruz J.M., Dominguez H., Parajo J.C. Non-isothermal autohydrolysis of barley husks: Product distribution and antioxidant activity of ethyl acetate soluble fractions // J. Food Eng. -
2008. - Vol. 84. - № 4. - P. 544-552.
6. Phenolic content and antioxidant capacity of supercritical carbon dioxide-treated and air-classified oat varying temperatures / D.G. Stevenson, G.E. Inglett,D. Chenetal. //FoodChem.-2008.-Vol. 108.-№ 1. - P. 23-30.
7. Antioxidant properties and sensory profiles of breads containing barley flour / A.K. Holtekjolen, A.B. Baevre, M. Rodbotten et al. // Food Chem. - 2008. - Vol. 110. - № 2. - P. 414^21.
8. Awika J.M., Rooney L.W., Waniska R.D. Anthocyanins from black sorghum and their antioxidant properties // Food Chem. -2005. - Vol. 90. - № 1-2. - P. 293-301.
9. The total polyphenols and thq antioxidant potential of some selected cereals and pseudocereals / S. Gorinstein, V.O.J. Medina, N.O.
Jaramillo et al. // Eur. Food Res. and Technol. - 2007. - Vol. 225. -№ 3^. - P. 321-328.
10. Ragaee S., Abdel-Aal E.-S.M., Noaman M. Antioxidant activity and nutrient composition of selected cereals for food use // Food Chem. - 2006. - Vol. 98. - № 1. - P. 32-38.
11. Qiu Y., Liu Q., Beta T. Antioxidant properties of
commercial wild and analysis of soluble and insoluble phenolic acids // Food Chem. - 2010. - Vol. 121. - № 1. - P. 140-147.
12. Jang S., Xu Z. Lipophilic and hydrophilic antioxidants and
their antioxidant activities in purple rice bran // J. Agr. and Food Chem. -
2009. - Vol. 57. - № 3. - P. 858-862.
13. Pourali O., Asghari F.S., Yoshida H. Production of phenolic compounds from rice bran biomass under subcritical water conditions // Chem. Eng. J. - 2010. - Vol. 160. - № 1. - P. 259-266.
14. Chotimarkorn C., Benjakul S., Silalai N. Antioxidative effects of rice bran extracts on refined tuna oil during storage //FoodRes. Int. - 2008. - Vol. 41. - № 6. - P. 616-622.
15. Chotimarkorn C., Silalai N. Oxidative stability of fried dough from rice flour containing rice bran powder during storage // LWT - Food Sci. and Technol. - 2008. - Vol. 41. - № 4. - P. 561-568.
16. Li W., Friel J., Beta T. An evaluation of the antioxidant properties and aroma quality of infant cereals // Food Chem. - 2010. -Vol. 121. - № 4. - P. 1095-1102.
17. Шаззо A.A. Разработка технологии получения и изучение потребительских свойств БАД функционального назначения на основе краснозерного риса: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. -Краснодар, 2010. - 26 с.
18. Аминева И.Я., Тамова М.Ю., Кочетов В.К. Кондитерские изделия функционального назначения с добавлением овсяной муки//Изв. вузов. Пищеваятехнология.-2010.-№ 1.-С. 121-122.
19. Коновалова Ю.В. Комплексная оценка качества хлеба из зерна тритикале с использованием порошка крапивы, шиповника и «Флавоцена» // Хлебопродукты. - 2010. - № 10. - С. 56-57.
20. Жирнова Е.В. Разработка рациональной технологии производства многокомпонентных зерновых хлопьев с повышенным выходом и пищевой ценностью: Автореф. дис.... канд. техн. наук. - М.: МГУПП, 2010. - 23 с.
21. Холодова Е.Н. Разработка технологии и оценка потребительских свойств бисквитного полуфабриката с использованием тритикалевой и пшенной муки: Дис.... канд. техн. наук. - Орел: Орлов. гос. техн. ун-т, 2010. - 195 с.
Поступила 11.07.11 г.
ANTIOXIDANT PROPERTIES OF BARLEY GRAINS, OATS, SORGHUM,
RICE AND PRODUCTS OF THEIR PROCESSING
V.P. BORDINOVA, N.V. MAKAROVA
Samara State Technical University,
244, the main case, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100; ph.: (846) 337-20-69, e-mail: [email protected]
Are analysed tendencies in studying of a chemical compound and antioxidant properties of grains of barley, the oats, sorghum, rice. The most essential factors influencing level antioxidant of the status of the grain are revealed. Ways of practical use grain as oxidation inhibitors in fatty systems are defined.
Keywords: grain, semiproducts, phenolic substances, antioxidant activity.
