Viață și știință - săptămânal științific

Miercuri, 30 decembrie 2020, Ziua lui David

Articole recente
Stiinte Sociale
Știința vieții
Știința neînsuflețită
Astronomie
Concurență

Amidon de grâu și o dietă sănătoasă

Începând de la tăiței japonezi

Proteinele din gluten au fost considerate principalul factor determinant al calității grâului și pâinii de zeci de ani, în timp ce amidonul a fost considerat umplerea neutră a boabelor de grâu. Această viziune a fost răsturnată odată cu publicarea studiilor asupra tăiței japonezi, conform cărora amidonul este determinantul principal al calității tăiței.

Amidonul este un carbohidrat vegetal găsit în principal în tuberculi (cartofi) și semințe în cantități mai mari, cum ar fi în semințele de leguminoase (fasole, mazăre) sau cereale (grâu, secară, ovăz, porumb, orez). Rolul său principal este de a oferi o sursă de rezervă de nutrienți plantelor, dar această polizaharidă, formată din carbon, oxigen și hidrogen, este o sursă adecvată de carbohidrați atât pentru animale, cât și pentru oameni, prin consumul plantei.

Aproximativ 50-70 la sută din energia care intră în organism provine din carbohidrați, care sunt absorbiți doar sub formă de zaharuri simple, astfel încât în timpul digestiei, carbohidrații multi-moleculari, cum ar fi amidonul, trebuie să fie defalcați mai întâi. Cu cât molecula de carbohidrați este mai complexă și mai complexă, cu atât se descompune mai lent, rezultând o creștere mai uniformă a nivelului de zahăr din sânge și contribuind la prevenirea dezvoltării anumitor boli.

Consumul de carbohidrați este, prin urmare, esențial, dar poate avea efecte prea dăunătoare, deoarece poate duce și la o serie de boli, cum ar fi diabetul de tip 2 sau infarctul prin obezitate.

O modalitate de a atinge obiectivul unei diete sănătoase este creșterea conținutului de fibre din alimentele tale. Pentru a realiza acest lucru, crescătorii de cereale - și cultivatorii de semințe - trebuie să creeze materiile prime vegetale potrivite.

Rezistent la digestie

Grâul este una dintre cele mai utilizate cereale și, prin urmare, unul dintre cele mai importante amidonuri din cereale, din care sunt preparate alimente de bază, cum ar fi pâinea. Cu toate acestea, rolul amidonului în făină a fost mult timp necunoscut, împreună cu proteina glutenică, un ingredient care determină calitatea grâului. Cu toate acestea, succesul primar al tăiței japoneze (tăiței japoneze) depinde tocmai de proprietățile amidonului, s-a dovedit în analiza soiurilor de grâu asiatice. Așa-numitele soiuri de grâu „ceros” sau „parțial ceros” cu conținut scăzut de amiloză din care este fabricat acest tip de paste sunt o parte importantă a programelor de reproducere, în special în țările asiatice. Genotipurile cu amiloză scăzută sunt, de asemenea, utilizate pentru fabricarea produselor de panificație congelate, deoarece amiloza scăzută are un efect pozitiv asupra duratei de valabilitate a alimentelor: inhibă procesul de deteriorare.

Structura bobului de grâu

În același timp, într-un efort de a realiza o dietă sănătoasă, scopul a fost de a crește soiuri de grâu bogate în amiloză, adică de a crește proporția de amidon din boabele de grâu rezistente la „digestia rezistentă”. Acești carbohidrați nedigerabili din alimente nu oferă energie bună. Dar, în calitate de fibre dietetice, ele joacă un rol fiziologic important prin promovarea mișcării intestinului, afectând în mod benefic absorbția multor substanțe și sporind senzația de sațietate. Amidonul bogat în amiloză este, de asemenea, utilizat pe scară largă ca agent de îngroșare și gelifiant.

Programe de încrucișare

Amidonul reprezintă 65-70% din conținutul de substanță uscată din boabele de grâu, care în prima abordare este o substanță înșelător de simplă și, de asemenea, componenta principală a făinii de grâu. Amidonul de grâu este alcătuit din molecule simple de carbohidrați: unități de glucoză cunoscute și sub denumirea de glucoză, moleculele complexe formate din acestea pot fi împărțite în două grupuri mari, de obicei în funcție de frecvența legăturilor și de mărimea moleculară. Amilopectina este o moleculă gigantică ramificată cu greutate moleculară mare, în timp ce amiloza menționată mai sus este compusă din molecule elicoidale, ramificate, cu greutate moleculară mai mică. La grâu, dintre acești doi polimeri, amiloza reprezintă 20-30% din amidon, în timp ce amilopectina este prezentă în celelalte 70-80%. Un număr de enzime sunt implicate în producerea de amiloză și amilopectină, care, influențând funcția lor, poate modifica raportul amilozei cu amilopectina din amidon - și, astfel, utilizabilitatea grâului.

Studiul proprietăților amidonului a fost început mai întâi pe liniile amestecate genetic, neomogene ale unui vechi soi de grâu maghiar, Bánkúti 1201. Am constatat anterior că această populație conține frați cu diferite compoziții proteice. Urechile liniilor cu diferite compoziții proteice au fost semănate separat, apoi conținutul lor de amidon a fost examinat unul câte unul și s-a constatat că proprietățile de amidon ale liniilor surori sunt, de asemenea, foarte diverse.

Cercetările noastre privind componentele bioactive, cum ar fi vitaminele, fibrele (și, astfel, amidonul) au continuat în 2005, când ne-am alăturat unui proiect UE-FP6. Unul dintre obiectivele sale a fost investigarea variabilității cantitative a componentelor bioactive folosind soiuri de grâu europene și identificarea surselor genetice care pot fi utilizate în mod eficient în programele de reproducere.

Pe baza rezultatelor studiilor de diversitate, au fost selectate pentru încrucișare un număr de soiuri de grâu cu conținut ridicat de fibre și vitamine. Ca metodă alternativă, proiectul a creat și identificat, de asemenea, genotipuri mutante în care genele responsabile de sinteza anumitor amidonuri nu funcționau. Acestea au fost utilizate pentru studii funcționale și genetice ulterioare, precum și pentru reproducere. De exemplu, un genotip mutant pentru așa-numitele alele Sgp (gene implicate în sinteza amilopectinei) a fost creat în Italia pentru a genera genomi cu trăsături agronomice bune și conținut ridicat de amiloză. Semințele sale au fost înmulțite și încrucișate cu cinci soiuri de grâu (Solstițiul, Lona, Koreli, Ukrainka, Yumai-34). Identificarea genotipurilor care transportă alela mutantă în descendenți a fost efectuată la nivelul ADN prin selecția markerului molecular. Lucrarea de marcare a fost parțial susținută de o licitație OTKA anterioară, în cadrul căreia am examinat și descendența descendenței soiului Bánkúti 1201 și genotipurile ceroase sau cu amiloză ridicată comandate de la diferite bănci genetice ale lumii pentru proprietăți de amidon.

Scopul principal al programelor noastre de încrucișare este de a crea genotipuri de grâu, a căror utilizare și consum se așteaptă să aibă un impact pozitiv asupra sănătății umane, în ciuda faptului că au proprietăți agronomice bune în Ungaria. De acum, căutăm și oportunități de a satisface nevoile speciale de producție (cum ar fi pastele de specialitate, bogate în fibre sau orientale). În plus, încercăm să determinăm modul în care cantitatea fiecărei componente bioactive, inclusiv amidonul rezistent, este legată de adaptarea și randamentul componentelor grâului, precum și de conținutul și proprietățile sale de prelucrare.

O gamă largă de materii prime industriale

Mai mulți factori contribuie la proprietățile finale ale amidonului de grâu. Practic, aceste trăsături sunt determinate de genotipul grâului, dar sunt influențate și de influențele de mediu și de procesele de prelucrare - cum ar fi măcinarea, gătitul și alte tratamente termice, precum și timpul și temperatura de depozitare. Acest lucru poate afecta dimensiunea particulelor, gradul de deteriorare a amidonului, absorbția de apă a făinii, proprietățile de frământare ale aluatului, gelificarea și umflarea amidonului, vâscozitatea sau cantitatea de amidon rezistent.

Proprietăți și cantități ale tipurilor de boabe de amidon în boabele de grâu uscate, conținutul de amidon, distribuția mărimii și forma boabelor de amidon, structura amilopectinei, raportul dintre amiloză și amilopectină, precum și duritatea boabelor, prezența lipidelor și chiar și alte componente care caracterizează amidonul matricea -toate determină proprietățile funcționale ale amidonului, care determină utilizarea practică și utilizarea amidonului în sine. Modificarea amidonului de cereale se efectuează pentru un anumit scop industrial, în principal prin metode termofizice și chimice. Aceste modificări se reflectă în structura și funcția amidonului.

În industria alimentară, grâul ceros se folosește mai ales pentru a îngroșa alimentele sau pentru a face paste sau pentru a crește cantitatea de amidon rezistent la digestie, rezistent cu amiloză ridicată și amidon variabil de amilopectină pentru a reduce indicele glicemic (IG) al alimentelor.

În cazul hranei pentru animale, obiectivul este de a consuma mai multă energie și de a cultiva astfel o materie primă bine digerabilă. În timpul producției de medicamente, au loc modificări speciale în structura amidonului, care pot fi utilizate, de exemplu, pentru a face capsule cu permeabilitate lentă pentru diferite componente ale medicamentului. În alte industrii, bioetanolul, materialele plastice biodegradabile, filmele și adezivii (germeni), alcoolul și glucoza sunt fabricate din acesta. În plus, amidonul este utilizat pentru amidonarea textilelor, precum și pentru hârtie și scopuri cosmetice.

Programele de încrucișare lansate cu genotipurile cu proprietăți speciale de amidon disponibile pentru noi - după evaluarea nevoilor industriei de prelucrare maghiare - fac posibilă crearea soiurilor de grâu cu caracteristici specifice care să răspundă nevoilor emergente. Genotipurile generate servesc, de asemenea, ca o sursă genetică suplimentară pentru explorarea mai detaliată a enzimelor de sinteză a amidonului sau a structurii amidonului.

BOGLÁRKA NÉMETHNÉ KISGYÖRGY,

LÁSZLÓ LÁNG, ZOLTÁN BEDŐ

Cercetarea noastră privind amidonul a fost susținută de aplicația OTKA F68099, Investigația proprietăților și semnificației amidonului în creșterea grâului (2007-2010). Anterior, cercetarea a avut loc în cadrul Bursei de Cercetare János Bólyai (2005-2008), în timp ce în prezent cercetarea se desfășoară în cadrul proiectului prioritar intitulat SROP 4.2.4.A/2-11-1-2012 -0001 Programul Național de Excelență (2013–2014) .cofinanțat de Fondul Social European.