A virágpor funkcionális élelmiszer- és takarmány-összetevőként való alkalmazása - jelen és perspektívák

Aleksandar Ž. Kostić

1 Mezőgazdasági, Kémiai és Biokémiai Kar, Belgrádi Egyetem, Nemanjina 6, 11080 Belgrád, Szerbia

Danijel D. Milinčić

1 Mezőgazdasági, Kémiai és Biokémiai Kar, Belgrádi Egyetem, Nemanjina 6, 11080 Belgrád, Szerbia

Miroljub B. Barać

1 Mezőgazdasági, Kémiai és Biokémiai Kar, Belgrádi Egyetem, Nemanjina 6, 11080 Belgrád, Szerbia

Mohammad Ali Sarjati

2 Kazah Feldolgozó és Élelmiszeripari Kutatóintézet (Semey Branch), Semey 071410, Kazahsztán

3 Biokontroll és antimikrobiális rezisztencia laboratóriuma, Orel Állami Egyetem I.S. Turgenyev, 302026 Orel, Oroszország

Živoslav Lj. Tešić

4 Kémiai Kar, Analitikai Kémia, Belgrádi Egyetem, Studentski Trg 12-16, 11000 Belgrád, Szerbia

Mirjana B. Pešić

1 Mezőgazdasági, Kémiai és Biokémiai Kar, Belgrádi Egyetem, Nemanjina 6, 11080 Belgrád, Szerbia

Absztrakt

1. Bemutatkozás

Manapság a pollent gyakran „csak tökéletesen teljes táplálékként” [4] és „a világ legjobb élelmiszertermékeként” [5] ismerik el. A szénhidrátok, fehérjék és lipidek domináns jelenléte és magas tartalma kiemeli a pollent, mint ideális természetes kiegészítőt, amely energiát szolgáltat; jó tápértékű, szabályozza bizonyos biokémiai funkciókat, és erősíti a szervezet immun- és élettani rendszerét [4,6]. Ezenkívül a pollen számos fontos vegyület (1. ábra) - vitaminok (a B csoportba tartozó vitaminok elterjedtségével) [7,8], karotinoidok (például lutein, β-kriptoxantin és β-karotin) [9] gazdag forrása. ], ásványi anyagok [10,11,12] és polifenolok [13,14,15], amelyek vonzóvá teszik bizonyos avitaminózistól és étvágytalanságtól szenvedő gyermekek és felnőttek étrendjében történő felhasználást.

A virágpor fontos élelmiszer-összetevők forrásaként.

Az aktív természetes metabolitok, különösen a vitaminok, a karotinoidok és a polifenolok sokfélesége miatt a pollennek jelentős biológiai aktivitása van, antioxidáns, antibakteriális és karcinogénellenes aktivitásként kifejezve, valamint a májvédő és a kardioprotektív hatásként [6]. Ezenkívül a pollent számos különböző, nem allergiás betegség terápiás kezelésének jó eszközeként ismerik el [7]. Beszámoltak arról, hogy a virág pollenkivonatok kiegészítő gyógymódként alkalmazhatók a jóindulatú prosztata hiperplázia, a krónikus prosztatagyulladás és a vazomotoros tünetek kezelésében nőknél, de klinikai hatékonyságát tovább kell vizsgálni [7]. A legfontosabb pollenvegyületek, amelyekről úgy gondolják, hogy rendelkeznek a legkiemelkedőbb farmakológiai aktivitással, az esszenciális zsírsavak, foszfolipidek, fitoszterolok, flavonoidok és fenolsavak [6,7].

Így különböző pollentermékek találhatók a piacon granulátum, kapszula, tabletta, pellet és por formájában [6]. A pollenfogyasztás ajánlott napi adagja egy felnőtt számára 20 és 40 g között mozoghat. A friss vagy szárított pollenszemeknek azonban gyakran van kemény héja (intin és exine), amely jelentősen befolyásolhatja az emésztőenzimek behatolását a pollenpelletekbe, és ezáltal a fontos tápanyagok felszívódását az emberi emésztőrendszerbe [5]. Beszámoltak arról, hogy a szénhidrátok átlagos emészthetőségének mértéke a fehérjék esetében a pollen eredetétől függően 4% vagy 53% volt [16]. Ezért az emészthetőség és a funkcionalitás növelése érdekében a pollenszemeket meg kell őrölni és fel kell oldani meleg vízben, ezáltal a tápanyagok hozzáférhetősége 60–80% -ra nő [5].

A szakirodalomban számos áttekintő tanulmány a pollen tápanyagok (szénhidrátok, fehérje, aminosavak, lipidek és ásványi anyagok), fitometabolitjaik (karotinoidok, fenolok, flavonoidok és vitaminok), valamint az emberi egészségre gyakorolt pozitív hatások részletes áttekintésére összpontosít. és lehetséges terápiás tulajdonságok [5,6,17,18]. A közelmúltban, a fogyasztók fokozott tudatossága miatt, miszerint a funkcionális élelmiszerek fogyasztása javíthatja egészségüket, a pollent funkcionális élelmiszer- és takarmány-összetevőként kezdték tekinteni. Eddig számos erjesztett pollenalapú élelmiszer-ipari terméket fejlesztettek ki [19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35, 36,37,38,39], ideértve a méhek által gyűjtött pollenalapú sütést [40,41], valamint cukrászsüteményeket [42,43], gyümölcslét [44] és húsos [45,46,47] élelmiszertermékeket; a méhpollen étrendi felhasználása takarmány-adalékként az állatok és a baromfi számára azt mutatta, hogy a méh pollen javítja az állatok növekedését, szaporodási és immunképességét [3,48,49,50,51].

A pollen mint funkcionális élelmiszer-összetevő minden előnye ellenére meg kell említeni, hogy a pollen tartalmazhat táplálékellenes vegyületeket, például allergéneket, pirrolizidin-alkaloidokat, mérgező és potenciálisan toxikus elemeket és mikotoxinokat [10,11,52, 53]. Egy meghatározott fogyasztói csoport esetében bizonyos allergiás reakciók akkor fejeződnek ki, ha érzékenyek a pollen jelenlétére. Az irodalom szerint a pollenhez kapcsolódó ételallergiát (PRFA) az étkezés elfogyasztása után általában a szájüregi allergiás tünetek gyors kialakulása kíséri, spontán megoldódva 10–30 percen belül [52], és a potenciálisan allergiás emberek túlnyomó többsége tolerálja ezeket az ételeket forralással, sütéssel vagy főzéssel történő melegítés után [52], de a PRFA-t nem szabad figyelmen kívül hagyni. A hepatotoxikus pirrolizidin-alkaloidok előfordulását az Echium, Eupatorium és Senecio növények méhek által gyűjtött virágporában regisztrálták, amelyek ezeket a vegyületeket szintetizálták. [53,54]. A mikotoxinok, a mikotoxint termelő gombák, valamint a mérgező és potenciálisan mérgező elemek jelenléte leginkább a pollenszemek nem megfelelő kezelésének tudható be. [10,55,56].

Figyelembe véve a pollen jelentőségét és felhasználásának az emberi és állati egészségre gyakorolt előnyeit, e cikk célja az volt, hogy átadja és áttekintse a pollen alkalmazásának a funkcionális táplálék és az állati étrend összeállításában történő alkalmazásának közelmúltbeli eredményeit. Különös figyelmet fordítottak a pollenadagolásnak az új készítmények táplálkozási, funkcionális, technofunkcionális és érzékszervi tulajdonságaira, valamint az állatok növekedésére, egészségére és a rigor mortis stádiumára gyakorolt hatására. Szóba került a pollen táplálkozásellenes tulajdonságai is. Legjobb tudomásunk szerint ez az első jelentés, amely összefoglalja ezeket a megállapításokat.

2. A pollen mint funkcionális élelmiszer-összetevő alkalmazása

A pollen mint funkcionális élelmiszer-összetevő alkalmazásához rendkívül fontos tanulmányozni és megérteni a pollen tárolásának és tartósításának megfelelő módját (módjait) az összes tápanyag megtartása érdekében. Köztudott, hogy a virágpor életképessége és csírázóképessége a nem megfelelő tárolás során csökken, és hogy számos tényező befolyásolhatja őket, például páratartalom, hőmérséklet, gázatmoszféra és oxigénnyomás [2]. Hasonlóképpen vannak különböző tényezők (mikrobiológiai, kémiai, fizikai és mechanikai), amelyek befolyásolhatják a tápanyagok/bioaktív komponensek tartalmát az élelmiszerekben/pollenben, mielőtt felhasználnák őket [57]. Ezen okokból megfelelő konzerválási eljárást kell alkalmazni, és rendszeres minőségellenőrzést kell végezni az egész idő alatt.

2.1. A szárítási technikák és a tárolási körülmények hatása a méhekkel összegyűjtött pollen minőségére

A frissen gyűjtött pollen magas nedvességtartalmat (általában 20–30%) és megnövekedett vízi aktivitást (aw) tartalmaz, ami elősegíti a különféle mikroorganizmusok gyors fejlődését, valamint a kémiai és enzimatikus reakciókat; így csökken az eltarthatóság és a pollenkihasználás lehetősége [5,58,59]. Gonzalez et al. [60], a fogyasztásra kész pollen vízaktivitásának a 0,261–0,280 tartományban kell lennie, de a szárítási folyamat és a tárolási körülmények befolyásolják a méhek által gyűjtött pollen minőségét - mind a tápérték, mind a bioaktív vegyületek szempontjából [61,62,63,64,65,66].

2.1.1. A szárítási technikák hatása a méhek által gyűjtött pollenek minőségére

A frissen összegyűjtött pollenek megőrzéséhez különböző szárítási technikákat alkalmaznak - forró levegőn történő szárítás, fagyasztva szárítás, mikrohullámú szárítás, vákuumszárítás és mikrohullámú segédprogramokkal végzett vákuumszárítás [58,61,62,64,67,68,69 ] (fagyasztva szárítás és meleg levegő szárítás alkalmazható leggyakrabban [58,61,62,67,68,69]. A pollen forró levegővel történő szárítását 40 ° C hőmérsékleten javasoljuk, míg magasabb hőmérsékleten a pollenek fizikai-kémiai tulajdonságai, morfológiai szerkezete és érzékszervi jellemzői zavart szenvednek [62]. Például a pollenminták 60 ° C-on történő szárítása 43,7% -kal, illetve 31,5% -kal csökkentette a fehérje és a C-vitamin mennyiségét, megváltoztatta a pollen színét (ΔE értéke 9,19 ± 2,11), és jelentősen csökkentette az érzékszervi tulajdonságokat (vizuális megjelenés, a szárított pollen színe és szaga) a frisshez képest [62]. Továbbá Collin és mtsai. [66] rámutatott, hogy csak a pollen 30 ° C-on, vagy rövid ideig 40 ° C-on történő szárításával lehet hatékonyan elkerülni a dimetil-szulfid (a pollen 5′-metil-metioninban gazdag), nemkívánatos aldehidek szintézisét és furánvegyületek, és megakadályozzák a kívánt monoterpén vegyületek elvesztését.

2.1.2. A tárolási körülmények hatása a méhek által gyűjtött pollenek minőségére

Érdemes megemlíteni, hogy a méhek által gyűjtött pollen és a méz különböző arányú hozzáadása módosíthatja a méhek által gyűjtött pollen-méz keverék aw értékét a tárolás 90 napja alatt [59]. Nevezetesen arról számoltak be, hogy a pollentípustól függően a keverék aw értéke magasabb vagy alacsonyabb lehet, mint a megfelelő keverékek egyes komponensei. Ezenkívül a „mézelő méhekkel összegyűjtött pollenkeverék” készítmény jelentős antinociceptív, gyulladáscsökkentő és antilipidperoxidáns aktivitással rendelkezik, amelyet orálisan adnak be egereknek 500 mg/kg dózisban. [76].

A virágpor feldolgozása és tárolása számos kihívással néz szembe az értékes pollenvegyületek gyenge stabilitása miatt. Ezeket a nehézségeket viszonylag könnyen meg lehet oldani a kapszulázási technológia alkalmazásával. Kimutatták, hogy az érzékeny vegyületek, például a polifenolok mikro- és nanokapszulázása megakadályozhatja azok fény-, oxigén-, pH- vagy hőkezelések általi lebomlását, stabilitást biztosítva a feldolgozás és tárolás során [77,78].

2.2. Erjesztett méhek által gyűjtött és virágporos alapú termékek

A fermentáció alkalmazása az élelmiszer-előállításban az egész emberiség történetében ismert volt. Ezért sok, az erjedési folyamattól függő termék, mint például kenyér, sajt, joghurt, bor, szójaszósz és erjesztett kolbász, nagy jelentőséggel bír az emberi táplálkozás szempontjából [79]. Az erjesztéssel megőrzött élelmiszerek hosszabb eltarthatóságot és mikrobiológiai biztonságot nyújtanak; javítja egyes ételek emészthetőségét és táplálkozási tulajdonságait; részt vesz a textúrák és egyedi ízek kialakításában; és egyes esetekben az erjesztett ételeknek probiotikus tulajdonságai lehetnek [79,80]. A pollen mindig is az élelmiszer-tudósok érdeklődésének területe volt, de a közelmúltban nagy hangsúlyt fektettek a végtermékek jobb tulajdonságokkal való ellátására, és a kutatás külön része az erjedésen, mint a méh termelésének eszközén alapul. és a virágporos alapú termékek. Egyre több terméket állítanak elő pollen vagy más nyersanyag erjesztésével, amelyhez pollent adtak. A bemutatott tanulmányok (a részleteket az 1. táblázat tartalmazza) számos fontos megfigyelést határoz meg a méhek által gyűjtött/virágos pollenek a végtermékek minőségére gyakorolt hatásával kapcsolatban:

A pollen kombucha/SCOBY konzorciummal történő fermentációja jelentősen javíthatja a pollenben lévő bioaktív vegyületek biológiai hozzáférhetőségét, ami kombucha egészséggel kapcsolatos komponensek képződéséhez és a Caco-2 sejtekre mérsékelt daganatellenes hatást mutató termék kialakulásához vezet. A kombucha/SCOBY konzorcium pollenfermentációja nyomán Uțoiu et al. [19] a polifenolok (12,73-tól körülbelül 34 mg/l-ig) és a flavonoidok (körülbelül 2,5-től körülbelül 5 mg/l-ig) fokozott felszabadulását mutatta a pollenből az erjesztett termék folyékony fázisába, valamint további szerves savak felhalmozódása, elsősorban hidroxisavak (citrom-, glükonsav- és tejsavak) és rövid láncú zsírsavak (ecetsav, propionsav és vajsavak). Továbbá a fermentált termék megnövekedett antioxidáns kapacitását DPPH (1,35 ± 0,1 - 4,91 ± 0,11 gátlási fok%/ml) és TEAC (8,83 ± 0,17 - 22,95 ± 0,77 µg Trolox/ml) vizsgálatokkal rögzítettük.

A mézbor előállítása során a virágpor hozzáadása (10-50 mg/l tartományban) megnövelte az etanoltartalmat (11,74% ± 0,06% -ról 12,39% ± 0,12% V/V-ra), ami közvetlenül összefüggésben lehet a pollen alkalmazása fermentációs aktivátorként [20]. Sőt, az aromás komponensek aránya a pollenkoncentrációval arányosan nőtt (az izoamil-alkohol tartalma 248,78 ± 2,29 és 317,60 ± 2,93 között, az észtereké pedig 639,64 ± 122,80 és 1722,40 ± 330,69 között változott), míg a szerves savak tartalma változó volt.

Az előző kutatásokhoz hasonlóan a palomini és rizling borok gyártása során 0,1 és 20 g/l közötti pollen hozzáadása pozitívan befolyásolta az erjedési folyamatot. Az illékony vegyületek, például a terpének, az észterek és az aldehidek tartalma nőtt, míg a magasabb alkoholok, a C6 alkoholok és savak tartalma változó volt. Az aromás illékony vegyületeket, amelyek virág- és gyümölcsös tónusokat adtak, valamint ezeknek a boroknak az ideális érzékszervi jellemzőit figyelték meg, amikor az alkalmazott virágpor-dózis 1 g/L alatt volt [22].

A méhekkel gyűjtött pollennel dúsított joghurtok a hagyományos joghurthoz képest javított antioxidáns kapacitást, a polifenol tartalom növekedését és jelentősen javított érzékszervi tulajdonságokat (a pollen botanikai eredetének hatására) [24,27].

A pollen hozzáadása pozitív hatással van a joghurt texturális és technofunkcionális tulajdonságaira, mint például a megnövekedett gélerősség és a csökkent szinézis [25,26,29].

A pollennel dúsított joghurt érzékszervi tulajdonságai gyakran függenek a pollen eredetétől és koncentrációjától (0,5; 1,0% és 1,5%). Például Khider et al. [29], a kukorica pollen kiegészítése diós ízt ad, és javítja a joghurt szerkezetét, ami összefüggésben lehet a pollen magas poliszacharid tartalmával. A lóhere pollen édes ízt ad, míg a datolyapálma pollen babszerű ízt ad a joghurtnak. Az antimikrobiális és antioxidáns eredmények, valamint a pollen lipidperoxidációt gátló képessége ösztönzi a joghurt eltarthatóságának meghosszabbítása céljából, Khider et al. [29] megerősítette az egyiptomi kukorica és a lóhere méh pollenének megőrző tulajdonságait. Másrészt Yerlikaya [28] rámutat, hogy a fermentált tejitalhoz pollen hozzáadása negatív hatással van az érzékszervi tulajdonságokra, de a pollen tulajdonságait figyelembe véve javasoljuk, hogy további technológiai korrekció után, mint pl. aromás összetevők, gyümölcspép vagy édesítőszer hozzáadásával ennek a terméknek elfogadhatónak kell lennie.

Asztal 1

Erjesztett élelmiszerek méhek által összegyűjtött és virágporok felhasználása alapján.

2. táblázat

Méhek által gyűjtött pollen alapú pékség, cukrászda, gyümölcslé és húskészítmények.

Kimutatták, hogy a pollen botanikai eredete elengedhetetlen annak texturális tulajdonságainak megértéséhez, mint például a keménység, a tapadás, az ínyesség, az ellenálló képesség, a ruganyosság, az összetartás és a rágékonyság [71]. Thakur és Nanda [71] ugyanis azt tapasztalta, hogy a kókuszdió méh pollenje keményebb volt (a keménység értéke 39,88 ± 6,34 N), mint a korianderé és a repcéé (a keménység értéke 3,66 ± 1,72, illetve 15,90 ± 3,14) az alacsonyabb rost miatt és nedvességtartalma. Másrészről a repce pollenje mutatta a legnagyobb tapadóképességet (4,10 ± 2,13 g s) a kókusz- és a koriandermintához képest (−4,29 ± 2,71, illetve −20,81 ± 1,09), amelyet a pollenszemcsék különböző porozitásának tulajdonítottak. A rugalmasság, a rugósság és az összetartás a repce pollenben volt a legmagasabb (28,07 ± 5,17, 52,71 ± 4,11 és 0,43 ± 0,05), de a legkisebb a koriander pollenben (9,15 ± 3,78, 16,18 ± 2,15 és 0,09 ± 0,02), illetve különböző kémiai összetételekkel, fajtákkal és szerkezeti integritással magyarázták. A kókuszdió pollen mutatta a legnagyobb ínyességet és rághatóságot (1527,66 ± 9,43 és 517,71 ± 3,96), míg a koriander pollen volt a legalacsonyabb (33,70 ± 2,16 és 5,45 ± 1,52).