Zawartość składników odżywczych w kaszy gryczanej prażonej i produktach ubocznych

Transkrypt

1 Zawartość składników odżywczych w kaszy gryczanej prażonej i produktach ubocznych KRZYSZTOF DZIEDZIC, DANUTA GÓRECKA UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W POZNANIU, KATEDRA TECHNOLOGII ŻYWIENIA CZŁOWIEKA STRESZCZENIE Celem przeprowadzonych badań było określenie zawartości tłuszczu, białka oraz aminokwasów w ziarniaku gryki (ZG), kaszy gryczanej prażonej całej (KC) oraz produktach ubocznych powstających podczas przerobu gryki, tj. w łusce gryczanej (GŁ) i otrębach końcowych (OK). Zawartość białka określono metodą Kjeldahla, przy użyciu zestawu urządzeń Kjeltec firmy Tecator, zaś analizę składu aminokwasowego przeprowadzono metodą chromatografii jonowymiennej przy użyciu analizatora aminokwasów AAA T 339 firmy Microtechna Praha. Zawartość tłuszczu oznaczono metodą Soxhleta za pomocą aparatu typu Soxtec HT6 firmy Tecator. OK cechowały się wyższą zawartością białka i tłuszczu (odpowiednio 16,54 oraz 3,42 g/100 g s.m.), w porównaniu z KC (odpowiednio 11,8 oraz 2,57 g/100 g s.m.) i GŁ (odpowiednio 5,43 oraz 0,69 g/100 g). Spośród przebadanych aminokwasów w największej ilości występował kwas glutaminowy (20,86 g/100 g s.m. białka), w najmniejszej zaś cystyna (1 g/100 g s.m. białka) i me onina (0,55 g/100 g s.m. białka). Content of nutrients substances in roasted buckwheat groats and by-products ABSTRACT The aim of this study was to determine the total content of lipid, protein and endo- and egzo- aminoacids in buckwheat (ZG), roasted buckwheat groats (KC) and by-products such as buckwheat hull (GŁ) and buckwheat bran (OK). The content of total protein was determined using a Kjeldahl method and Kjeltec set of devices manufactured by the Tecator Co. Assay of amino acid components were determined by using amino acid analyser AAA T 339 Microtechna Praha company. The content of lipid was determined using Soxhlet method and Soxtec HT6 apparatus manufactured by the Tecator Co. OK were characterized higher content of protein and lipid (respec vely 16,54 and 3,42 g/100 g d.m.) than KC (respec vely 11,8 and 2,57 g/100 g d.m.) and GŁ (respec vely 5,43 and 0,69 g/100 g d.m.). From among the amino acids the highest content charcterized glutamine acid (20,86 g/100 g d.m. protein), while the lowest cys n (1 g/100 g d.m. protein) and methionin (0,55 g/100 g d.m. protein). ABiD 3/

2 1. WSTĘP Gryka (Fagopyrum spp.) należy do rodziny Polygonaceae i zaliczana jest do pseudozbóż. Rośnie w Rosji, Chinach, USA, Kanadzie, Francji, Niemczech, Włoszech, a także w Polsce. Jednak największym jej producentem jest Rosja i Chiny [1]. W celach konsumpcyjnych uprawiane są głównie dwie odmiany gryki, tj. gryka zwyczajna (F. esculentum Moench) uprawiana w wielu regionach kraju i Tartarka (F. tataricum Gertner) stanowiąca tradycyjną żywność w rejonach górzystych, np. w Chinach, Pakistanie, Tybecie [2]. W Polsce gryka uprawiana jest głównie na terenach wschodnich: woj. mazowieckie, lubelskie, podlaskie, warmińsko-mazurskie. Na małą skalę uprawia się ją również w województwie dolnośląskim oraz zachodniopomorskim [3]. Gryka, kasza gryczana oraz produkty uboczne powstające podczas produkcji kaszy gryczanej charakteryzują się wysoką zawartością zarówno substancji odżywczych, jak i biologicznie aktywnych [1, 4, 5]. Jednym z podstawowych składników ziarniaka gryki jest skrobia, której zawartość, w zależności od odmiany i warunków uprawy waha się od 59 do 70% s.m., zaś 33-38% ogółu skrobi stanowi skrobia oporna (RS). Nie jest ona absorbowana w jelicie cienkim, lecz częściowo lub całkowicie ulega fermentacji w jelicie grubym [2, 6]. Zawartość białka w ziarniaku gryki, w zależności od odmiany rośliny oraz warunków nawożenia, kształtuje się na poziomie od 8,5 do 18,9%. Główną frakcją białkową ziarniaków gryki są albuminy oraz globuliny. Ze względu na znikomą zawartość frakcji prolamin i brak α-gliadyny mączka gryczana wykorzystywana jest w przemyśle spożywczym, jako zamiennik mąki do produkcji pieczywa bezglutenowego [5, 6, 7, 8, 9]. Białka gryki charakteryzują się dobrze zbilansowanym składem aminokwasowym, stąd też wraz z białkami pozyskanymi z innych zbóż, mogą stanowić cenny suplement diety [1, 10], pomimo, że cechują się stosunkowo niską strawnością. Białko gryki jest bogate w lizynę, aminokwas ograniczający wartość biologiczną innych białek zbóż. Niski stosunek aminokwasów Lys/Arg oraz Met/Arg może sugerować, iż gryka posiada właściwości obniżające poziom cholesterolu we krwi [11]. Zawartość tłuszczu ogółem w ziarniaku gryki wynosi od 2 do 4%, w tym triglicerydy stanowią 2,41%, fosfolipidy 0,8% oraz fitosterole 0,06%. Najwięcej lipidów zlokalizowanych jest w zarodku (10-22%), a najmniej w łusce (0,8%). Spośród ogółu kwasów tłuszczowych (2,89%), nasycone kwasy tłuszczowe stanowią 0,67% (głównie kwas palmitynowy, stearynowy, arachidowy oraz w śladowych ilościach mirystynowy). Z kwasów jednonienasyconych najwięcej jest kwasu oleinowego, palmitoleinowego i erukowego. Wśród kwasów wielonienasyconych dominuje kwas linolowy [12]. W gryce występują niewielkie ilości steroli roślinnych (198 mg), jednak ze względu na pozytywny wpływ na obniżanie poziomu cholesterolu we krwi zasługują one na uwagę [1, 6]. W produktach gryczanych występuje wiele innych substancji o właściwościach funkcjonalnych, do których należą między innymi związki przeciwutleniające, np. polifenole, błonnik pokarmowy oraz witaminy [5, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18]. Głównym flawonoidem ziarniaka gryki jest rutyna i kwercetyna, podczas gdy w łusce występuje rutyna, orientyna, viteksyna, kwercetyna, izoviteksyna i isoorientyna [13, 19, 20, 21]. Błonnik pokarmowy stanowi od 5 do 11%, a zawartość frakcji rozpuszczalnej kształtuje się od 3 do 7%, natomiast frakcji nierozpuszczalnej około 2-4% [1]. Spośród witamin w ziarniaku gryki występują: amina, ryboflawina, folacyna, niacyna, kwas pantotenowy oraz pirydoksyna, a także witamina E oraz w śladowych ilościach β-karoten [2]. W Polsce gryka stanowi podstawowy surowiec do produkcji kaszy gryczanej. Technologia produkcji kaszy gryczanej obejmuje szereg zabiegów, podczas których powstają produkty uboczne, takie jak łuska i otręby gryczane, które ze względu na wysoką zawartość błonnika pokarmowego można wykorzystać do produkcji preparatów wysokobłonnikowych. Otręby gryczane z udziałem łuski zawierają około 40% błonnika, w tym 25% stanowi błonnik rozpuszczalny, podczas gdy otręby czyste, bez łuski zawierają około 16% błonnika, w tym 75% to frakcja rozpuszczalna. W zależności od rodzaju zabiegów technologicznych stosowanych podczas produkcji kaszy gryczanej, poziom i skład frakcyjny błonnika pokarmowego, a tym samym jego właściwości funkcjonalne ulegają zmianie [10]. 2. MATERIAŁ I METODY Materiał doświadczalny stanowiły surowce gryczane otrzymane z Podlaskich Zakładów Zbożowych w Białymstoku, tj. ziarniak gryki (ZG), kasza gryczana cała prażona (KC), łuska (GŁ) oraz otręby końcowe (OK). Proces technologiczny wykorzystywany podczas produkcji kaszy gryczanej obejmował: oczyszczanie ziarniaków gryki, prażenie (1h, 130 C, 5 bar), leżakowanie (24 h, 21 C), sortowanie 1, obłuskiwanie, sortowanie kaszy, oddzielanie łuski, sortowanie 2, paczkowanie oraz dystrybucję. Obłuskiwanie przeprowadzono na obłuskiwaczach walcowych. Ponownie zastoso- 134 ABiD 3/2010

3 wano proces sortowania w celu rozdzielenia kaszy gryczanej całej od kaszy gryczanej łamanej. Proces prażenia ziarna gryki prowadzono w czasie 1 h, w temperaturze 130 C, przy ciśnieniu około 5 bar. W trakcie pierwszych 15 minut stosowano nasycanie surowca parą wodną, a następnie przez kolejne 45 minut prowadzono proces prażenia do momentu osiągnięcia przez półprodukt wilgotności na poziomie 15%, a następnie grykę poddawano procesowi leżakowania przez 24 h w temperaturze pokojowej. Ogólną zawartość białka oznaczono metodą Kjeldahla [21] za pomocą zestawu urządzeń Kjeltec (Tecator). Zawartość aminokwasów egzo- i endogennych oznaczono metodą chromatografii jonowymiennej przy użyciu analizatora aminokwasów AAA T339 firmy Microtechna Praha. Próby poddano hydrolizie w 6 N HCl w temperaturze C w czasie 20 h. Oznaczenie przeprowadzono w gradiencie temperatury: temp 1-43 C (t=1-50 ), temp 2-58 C (t= ), temp 3-43 C (t= ). Do przeprowadzenia rozdziału aminokwasów użyto trzech buforów różniących się odczynem środowiska (ph-3,5; ph-4,25; ph-9,45). Wypełnienie kolumny stanowił jonit o nazwie handlowej Os on LGANB. Zawartość tłuszczu ogółem oznaczono metodą Soxhleta [23] za pomocą aparatu Soxtec HT6 Tecator. 3. WYNIKI I DYSKUSJA Zawartość tłuszczu w ziarniaku gryki i produktach gryczanych wahała się od 0,69% s.m. (GŁ) do 3,42% s.m. (OK) Tabela 1. Kasza gryczana prażona zawierała o 11,7% więcej tłuszczu w porównaniu z ziarniakiem gryki. Według Gąsiorowskiego [3] najwięcej lipidów zlokalizowanych jest w zarodku (10-22%), a najmniej w łusce (0,8%). Ogólna zawartość białka w ziarnie gryki zawierała się od 5,43% s.m. (GŁ) do 16,54% s.m. (OK) - Tabela 1. Kasza gryczana prażona zawierała o 5,6% więcej białka w porównaniu z ziarniakiem gryki, co może się wiązać z postępowaniem podczas otrzymywania kaszy gryczanej. W trakcie procesu prażenia nastąpiło prawdopodobnie wymycie substancji rozpuszczalnych w wodzie, a w dalszym etapie podczas leżakowania półproduktu usunięcie ich wraz z wodą, co w konsekwencji mogło przyczynić się do zwiększenia zawartości białka w przeliczeniu na suchą masę próby [18]. Według Gąsiorowskiego [6] zawartość białka w gryce jest zbliżona do poziomu tego składnika w owsie, ale wyższa w porównaniu z jęczmieniem i żytem, a główną frakcją białkową ziarniaków gryki (70%) stanowią globuliny. Łuska cechowała się niższą o 51% zawartością białka w porównaniu ziarniakiem gryki. Białka gryki cechują się niską zawartością glutelin i brakiem prolamin [4]. Spośród przebadanych aminokwasów w największej ilości występował kwas glutaminowy. Jego zawartość wahała się od 15,17 g/100 g s.m. białka (GŁ) do 20,86 g/100 g s.m. białka (KC). Najmniej było me oniny (od 0,55 g/100 g s.m. białka GŁ do 1,74 g/100 g s.m. białka KC) oraz cystyny (od 1,00 g/100 g s.m. białka KC i GŁ do 2,15 g/100 g s.m. białka ZG) Tabela 2 i 3. Kasza prażona cała cechowała się wyższą zawartością aminokwasów egzo- i względnie egzogennych, takich jak: arginina, me onina i treonina odpowiednio o 10%, 89% i 2% w porównaniu z ziarniakiem gryki (Tab. 2). Łuska gryczana zawierała istotnie więcej takich aminokwasów egzogennych, jak: leucyna (o 23%), fenyloalanina (o 19,5%), walina (o 22,5%), histydyna (o 50%), izoleucyna (o 23,6%) i treonina (o 35%) w porównaniu z ziarniakiem gryki i kaszą prażoną. Zawartość składników odżywczych w kaszy gryczanej prażonej i produktach ubocznych 135

4 Również otręby końcowe charakteryzowały się wyższą zawartością wszystkich aminokwasów egzogennych w odniesieniu do ziarniaka gryki i kaszy gryczanej prażonej. Jedynie w przypadku me oniny stwierdzono jej niższą zawartość w porównaniu z kaszą prażoną. Spośród aminokwasów endogennych kasza gryczana prażona zawierała więcej seryny, kwasu glutaminowego i asparaginowego, odpowiednio o 4,5%, 6,8% i 4,5% w porównaniu z ziarniakiem gryki (Tab. 3). Łuska gryczana cechowała się wyższą zawartością seryny (o 13%), kwasu asparaginowego (o 10,8%), glicyny (o 31%) i alaniny (o 9%) w odniesieniu do ziarniaka gryki. Również zawartość wspomnianych aminokwasów była wyższa w porównaniu z kaszą gryczaną prażoną. Otręby końcowe charakteryzowały się wyższą zawartością alaniny i tyrozyny, odpowiednio o 3,6% i 38% w porównaniu z ziarniakiem gryki, a ponadto wyższą zawartością proliny i cystyny, odpowiednio o 9% i 30% w odniesieniu do kaszy prażonej. Zabieg prażenia stosowany podczas produkcji kaszy gryczanej (temperatura 130 C, ciśnienie 3-5 bar) wpłynął na obniżenie zawartości większości przebadanych aminokwasów. Wysoka zawartość aminokwasów w produktach odpadowych, tj. w łusce i otrębach może świadczyć o różnej odporności aminokwasów na procesy termiczne oraz przechowywanie [24, 25]. Na stabilność poszczególnych aminokwasów wpływa również czas prowadzonej obróbki termicznej oraz temperatura. Wysoka temperatura oraz ciśnienie stosowane przy produkcji kaszy gryczanej prażonej wpłynęły na obniżenie zawartości większości aminokwasów, a szczególnie cystyny i proliny, odpowiednio o 53% i 28%. Według Baxter [26] wraz ze wzrostem temperatury i wydłużaniem czasu prowadzonego procesu straty aminokwasów wahają się od 8 do 28%. Obniżenie poziomu aminokwasów Autor tłumaczy również zachodzącą reakcją Maillarda, która w konsekwencji prowadzi do nieodwracalnej destrukcji aminokwasów. Podczas obróbki termicznej następuje denaturacja białek, w wyniku której zachodzi niszczenie kowalencyjnych wiązań disiarczkowych [27]. 4. WNIOSKI 1. Spośród przebadanych produktów gryczanych najwyższą zawartością tłuszczu i białka cechowały się otręby gryczane, najniższą zaś łuska gryczana. Kasza gryczana prażona charakteryzowała się wyższą zawartością białka w porównaniu do ziarniaka gryki. 2. Łuska gryczana i otręby końcowe cechowały się znacznie wyższą zawartością aminokwasów egzogennych w porównaniu z ziarniakiem gryki i kaszą gryczaną prażoną. 3. Spośród aminokwasów endogennych glicyna, seryna, kwas glutaminowy i alanina wystąpiły w większej ilości w łusce gryczanej, natomiast alanina i tyrozyna w otrębach końcowych. 4. Proces prażenia gryki spowodował obniżenie zawartości większości aminokwasów egzoi endogennych. Jedynie poziom seryny, kwasu asparaginowego i glutaminowego uległ niewielkiemu zwiększeniu. 5. Otręby i łuska gryczana ze względu na dobrze zbilansowany skład aminokwasowy mogą stanowić cenny suplement diety. Badania zrealizowano w ramach grantu promotorskiego KBN nr NN ABiD 3/2010

5 LITERATURA [1] Krkošková B., Mrázová Z.: Prophylac c components of buckwheat. Food Res. Int., 38, , [2] Boanfaccia G., Marocchini M., Kre I.: Composi on and technological proper es of the flour and bran from common and tartary buckwheat. Food Chem., 80, 9-15, [3] Gąsiorowski H.: Gryka. Przegl. Zbożowo-Młynarski, 10, 15-17, 2008 a. [4] Ikeda K., Arai R., Mori K., Tougo I., Kre I., Yasumoto K.: Characteriza on of buckwheat groats by mechanical and chemical analyses. Fagopyrum, 18, 37-43, [5] Christa K., Soral-Śmietana M.: Gryka - cenny surowiec w produkcji żywności funkcjonalnej. Przem. Spoż. 12, 36-37, [6] Gąsiorowski H.: Gryka. Przegl. Zbożowo-Młynarski, 8, 14-17, 2008 b. [7] G X., Y H.: Frac ona on and characteriza on of tartary buckwheat flour proteins. Food Chem., 98, 90-94, [8] Wronkowska M., Soral-Śmietana M.: Buckwheat flour - a valuable component of gluten-free formula ons. Pol. J. Food Nutr. Sci., 58, 59-63, [9] Czerwińska D.: Charakterystyka żywności bezglutenowej. Przegl. Zbożowo- Młynarski, 4, 8-9, [10] Górecka D., Hęś M., Szymandera-Buszka K., Dziedzic K.: Contents of selected bioac ve components in buckwheat groats. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment., 8, 2, [11] Huff M. W., Caroll K., K.: Effects of dietary proteins and amino acid mixtures on plasma cholesterol levels in rabbits. J. Nutr., 110, , [12] Kim S.L., Kim S.K., Park C.H.: Introduc on and nutri onal evalua on of buckwheat sprouts as a new vegetable. Food Res. Int., 37, , [13] Dietrych-Szóstak D., Oleszek W.: Obróbka technologiczna a zawartość antyoksydantów w przetworach gryczanych. Przem. Spoż., 1, 42-43, [14] Holasova M., Fiedlerova V., Smrcinova H., Orsak M., Lachman J., Vavreinova S.: Buckwheat- the source of an oxidant ac vity in func onal foods. Food Res. Int., 35, , [15] Sensoy Í., Rosen R. T., Ho Ch-T., Karwe M. V.: Effect of processing on buckwheat phenolics and an oxidant ac vity. Food Chem., 99, , [16] Sun T., Ho Ch-T.: An oxidant ac vi es of buckwheat extracts. Food Chem., 90, , [17] Liu B., Zhu Y.: Extrac on of flavonoids from flavonoid- rich parts in tartary buckwheat and iden fica on of the main flavonoids. J. Food Ing., 78, , [18] Dziedzic K., Górecka D., Drożdżyńska A., Czaczyk K.: Wpływ procesu otrzymywania kaszy gryczanej prażonej na zawartość wybranych składników odżywczych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 5, 63-70, [19] Kre I., Fabjan N., Yasumoto K.: Ru n content in buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) food materials and products. Food Chem., 98, , [20] Jiang P., Burczynski F., Campbell C., Pierce G., Austria J. A., Briggs C. J.: Ru n and flavonoid contents in three buckwheat species Fagopyrum esculentum, F. tataricum and F. homotropicum and their protec ve effects against lipid peroxida on. Food Res. Int., 40, , [21] Zielińska D., Szawara-Nowak D., Michalska A.: An oxidant capacity of thermally-treated buckwheat. Pol. J. Food Nutr. Sci., 57, 4, , [22] PN-EN ISO 20483:2007. Oznaczanie zawartości białka metodą Kiejdahla. [23] PN-A-74039:1964. Przetwory zbożowe. Oznaczanie zawartości tłuszczu. [24] Kmiecik W., Lisiewska Z., Korus A.: Reten on of mineral cons tuents in frozen brassicas depending on the method of preliminary processing of the raw material and prepara on of frozen products for consump on. Eur. Food Res. Technol., 224, , [25] Lisiewska Z., Słupski J., Skoczeń-Słupska R., Kmiecik W.: Content of amino acids and the quality of protein in Brussels sprouts, both raw and prepared for consump on. Int. Journal of Refrigera on, 32, , [26] Baxter J. H.: Free amino acid stability in reducing sugar systems. J. Food Sci., 60, , [27] Espe M, Lied E.: Fish silage prepared from deferent cooked and uncooked raw materials: chemical changes during storage a different temperatures. J. Sci. Food Agric., 79, , Zawartość składników odżywczych w kaszy gryczanej prażonej i produktach ubocznych 137