Kalciumvegyületek jellemzése Opuntia ficus indica mint az emberi étrend kalciumforrása

1 Laboratory de Investigación Química y Farmacológica de Productos Naturales, Facultad de Química, Universidad Autónoma de Querétaro, Cerro de las Campanas S/N, 76010 Querétaro, QRO, Mexikó

2 Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Querétaro, Carretera a Chichimequillas s/n, 76140 Querétaro, QRO, Mexikó

3 FES-Cuautitlán, Universidad Nacional Autónoma de México, Laboratorio de Procesos de Transformación y Tecnologías Emergentes en Alimentos, Km 2.5 Carretera Cuautitlán-Teoloyucan, San Sebastián Xhala, 54714 Cuautitlán Izcalli, Mexikó, Mexikó

4 Departamento de Nanotecnología, Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla, A.P. 1-1010, 7600 Querétaro, QRO, Mexikó

5 Departamento de Ingeniería Molecular de Materiales, Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla, A.P. 1-1010, 7600 Querétaro, QRO, Mexikó

6 Facultad de Ciencias Naturales, Universidad Autónoma de Querétaro, Avenida de las Ciencias S/N, 76230 Querétaro, QRO, Mexikó

Absztrakt

A kalciumvegyületek elemzése kladódokban, oldható étkezési rostokban (SDF) és oldhatatlan étkezési rostokban (IDF) Opuntia ficus indica számoltak be. A kalciumvegyületek jellemzését pásztázó elektronmikroszkóppal, energia-diszperzív spektrometriával, röntgendiffrakcióval és infravörös spektroszkópiával végeztük. Atomabszorpciós spektroszkópiát és titrimetriás módszereket alkalmaztunk az összes kalcium és kalciumvegyületek mennyiségi meghatározásához. Valamennyi mintában meghatároztuk a whewellitet (CaC2O4 · H2O), a weddellitet (CaC2O4 · (H2O) 2,375) és a kalcitot (CaCO3). Jelentős különbségek (

) az összes kalciumtartalomban kimutattuk a minták között. A cladodákban és az IDF-ben a CaC2O4 · H2O-tartalom szignifikánsan magasabb volt (), mint az SDF-ben megfigyelté, míg az IDF-ben minimális CaCO3-koncentrációt detektáltunk a kladódokban és az SDF-ben megfigyelt CaCO3-tartalom tekintetében. Ezenkívül a moláris arányú oxalát: Ca 2+ minden mintában 0,03 és 0,23 között változott. Ezek az eredmények alátámasztják a kalcium biohasznosulását O. ficus indica a kalciumvegyületek eloszlásának megfelelően módosul.

1. Bemutatkozás

Mexikóban a 20 év feletti emberek 21% -ában hiányos a kalciumbevitel. A mexikói étrend kalciumtartalma az ajánlott napi bevitelnek csak az 50% -át fedezi (1200 mg/nap) [1]. A kalciumhiány csontrendszeri megbetegedéseket, azaz csontritkulást okoz, amely közegészségügyi probléma, annak a ténynek köszönhető, hogy ez a betegség a mexikói lakosság körében 8% -os előfordulási gyakorisággal rendelkező kórházi morbiditás nyolc vezető oka között van [2]. Emiatt fokozott az érdeklődés az étrendi kalcium figyelemmel kísérése és növelése iránt. Sőt, az utóbbi időben az egészségügyi szakemberek intézkednek az ügyben [3].

Ezenkívül bebizonyosodott, hogy az étrendből származó magas kalcium biohasznosulás javítja a csontok egészségét [4], bár a kalcium eloszlik különböző élelmiszerekben, például tejben és tejtermékekben, amelyek a kalcium több mint 80% -át adják az emberi étrendnek. Ezenkívül a tejben és a tejtermékekben a kalcium biohasznosulása jelentős, és emiatt az ásványi anyagok felszívódása egyéb tényezők mellett az abszorpciót elősegítő anyagokkal, például a laktózzal társul [5]. A fejlődő országokban a tejtermékek kalciumbevitelét korlátozza ezen élelmiszerek magas költségei, valamint a laktóz-intoleranciával kapcsolatos problémák [6]. Ezek a tények korlátozzák az állati termékek fogyasztását, és csökkentik a kalcium mennyiségét az étrendben. Következésképpen Mexikó és Közép-Amerika országai a nixtamalizált termékektől függenek, mint elsődleges kalciumforrásuk étrendjükben [7]. Ezért alternatív kalciumforrásokat kell javasolni az ásványi anyag napi bevitelének javítása érdekében. Opuntia ficus indica a kladódok (betétek) potenciális kalciumforrást jelentenek az emberi étrendben, annak a ténynek köszönhető, hogy a párnák kalciumtartalma növekszik a növekedési fázisban [8, 9].

McConn és Nakata [10] a tüskés körte kaktuszban a kalcium rendelkezésre állásának csökkenését figyelték meg egy in vitro próba; ez részben a kalcium-oxalát kristályok jelenlétének tulajdonítható. Ezenkívül Contreras-Padilla et al. [11] arról számolt be, hogy az oxalát koncentrációja a O. ficus indica az érettség különböző fázisaiban ciklikus tendenciájúnak tűnik, amelyet meghatározhat a talajban lévő kalciumtartalom, a növény igényei az aktív növekedés során, valamint a szezonális és környezeti feltételek.

Másrészt számos kutatás kimutatta a kalciumvegyületek jelenlétét a nyálka sejtjeiben és a sejtfalakban Opuntia ficus indica [12, 13]. Ezen vegyületeknek a Mátrixból kivont eloszlásáról azonban még nincs korábbi jelentés O. ficus indica ebből a Cactaceae-ból származó kalcium biológiai hozzáférhetőségének növelése céljából.

Jelen kutatás célja a kalciumvegyületek eloszlásának jellemzése az abból kivont oldható és oldhatatlan étkezési rostokban O. ficus indica kladódok egy késői érési szakaszban (400 g súly) annak érdekében, hogy megalapozzák e kaktusz mint kalciumforrás azon képességét, amely elősegíti a csonttömeg kialakulását. Ezek az eredmények elősegítik a O. ficus indica, kereskedelmi érték nélkül, annak a ténynek köszönhető, hogy ezt a kaktuszt nem zöldségként fogyasztják, amely megfizethető áron használható étrend-kiegészítőként növelheti a mexikói lakosság kalciumbevitelét.

2. Anyagok és módszerek

2.1. Minták

Opuntia ficus indica A kladódokat Silaóban (Mexikó, Guanajuato (Rancho Los Lorenz)) szerves műtrágyával termesztették és 2014 tavaszán betakarították. O. ficus indica 400 g kladódokat (100 napos érlelési szakasz) desztillált vízzel mossunk, és a töviseket kézzel eltávolítjuk. Akkor, O. ficus indica a kladódokat dehidratáltuk úgy, hogy kladódszeleteket (2 × 2 cm) szárítottunk egy légkemencében (BG E102 modell). A dehidratálási eljárást 50 ° C-on, 70 perc alatt hajtottuk végre, mindegyik serpenyőben 5 kg O. ficus indica szeleteket. A száraz anyagot 0,8 mm-es szitával ellátott kalapácsmalommal (PULVEX 200, DF, Mexikó) őrölték meg.

2.2. Vegyszerek és reagensek

Etil-alkohol (95% v/v) reaktív minőségű, sósav-analitikai minőségű, ultrát tiszta salétromsavat és desztillált vizet J. T. Bakertől (DF, Mexikó) kaptunk. A Total Fiber Dietary Kit (TDF-1100 A) a Sigma-tól (St. Louis, MO, USA) vásárolták, valamint az oxálsav és a kálium-bromid standardokat.

2.3. Oldható és oldhatatlan étkezési rost kinyerése O. ficus indica

A szárított anyagot desztillált vízzel (4 tömeg%) keverjük. Ezt a szuszpenziót keverővel (IKA-WERKE, Mod. Eurostar BSC.S1) homogenizáltuk (450 fordulat/perc 20 percig). Ezt követően a szuszpenziót négy órán át állni hagytuk, hogy biztosítsuk a szilárd anyagok hidratáltságát. Ezután a szuszpenziót egy korongcentrifuga (DIDACTA Italia, Mod. TAG1/d) adagolótartályába helyeztük, amelyet 450 fordulat/perc sebességgel működtettünk. A centrifuga sebességét fokozatosan növeltük, amíg el nem érte a 7000 fordulat/perc értéket. Ezután a centrifuga betápláló szelepét kinyitották, hogy az oldható szilárd anyagok átfolyhassanak a gravitációs gyűrűkön és a berendezés felső tartályán, míg az oldhatatlan szilárd anyagokat (oldhatatlan rostokat) a centrifuga edényében visszatartották. Az oldhatatlan élelmi rostokat teflon edényekben, 80 kPa és 40 ° C hőmérsékleten, vákuumkemencében (Barnstead International, Mod. 3618) 35 percig dehidratáltuk, 4% (w/w) nedvességtartalomig. A visszanyert oldható szilárd anyagokat etil-alkohollal 95% (v/v) arányban 1: 2 v/v arányban keverjük. Ezt a szuszpenziót 4 kPa nyomáson vákuumszűrésnek vetjük alá, hogy eltávolítsuk a felesleges vizet és alkoholt az oldható étkezési rostok előállításához. Végül ezt a csapadékot ugyanolyan körülmények között dehidratáltuk, mint korábban.

2.4. Oxalátkristályok elválasztása

Szárított anyag (kladódok, oldható étkezési rostok és oldhatatlan élelmi rostok) és desztillált víz (4 tömeg%) szuszpenzióit készítettük. Ezeket a szuszpenziókat Malainine et al. [14].

2.5. Kémiai jellemzés

2.5.1. Az összes, oldható és oldhatatlan étrendi rosttartalom a O. ficus indica

A mintákban lévő összes élelmi rostot, oldható étkezési rostot (SDF) és oldhatatlan étkezési rostot (IDF) 991,42, illetve 993,19 [15] módszerrel elemeztük élelmi rostkészlet alkalmazásával.

2.5.2. Kalciumvegyületek jellemzése kladódokban, oldható és oldhatatlan étkezési rostokban O. ficus indica pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) és energia-diszperzív spektrometriával (EDS)

A kalciumvegyületek morfológiáját pásztázó elektronmikroszkóppal (Jeol JSM 6060LV, Japán) elemeztük. Az elemzés előtt a mintákat egy szénszalaggal ellátott alumínium mintatartóra rögzítettük, és kritikus ponton szárítottuk folyékony CO2-vel működtetett Cryo-SEM előkészítő rendszerben (Quorum Technologies, Mod. PP30105, Egyesült Királyság). Ezt követően a csatlakoztatott mintákat porlasztó bevonattal látták el arannyal. A minták mikrokompozíciós elemzését egy energiadiszperzív spektrométerrel (INCA x-sight) végeztük, amelyet szoftverrel láttunk el (Oxford Instrument, Egyesült Királyság). Mindegyik mintát elforgattuk, hogy a mikroszkóp fókuszpozícióját elmozdítsuk. Ezenkívül izolált minták felületi képét készítettük a mikrográfok elkészítéséhez. Az elemzés feltételei: nagy vákuum, 20 KV elektrongyorsítási feszültség és szekunder elektron mód. Ezenkívül összehasonlítás céljából a tiszta vegyületek standardjait figyelték meg.

2.5.3. Kalciumvegyületek jellemzése kladódokban, oldható és oldhatatlan étkezési rostokban O. ficus indica röntgendiffrakcióval

Az elemzés előtt a mintákat kemencében (Nabertherm, Mod. LP 330, GER) kalcinálták 168 ° C-on a szerves anyagok lebontása és az új ásványi vegyületek képződésének megakadályozása, vagy az Opuntioideae-ban általában jelenlévő kalciumvegyületek bomlásának elkerülése érdekében. alcsalád, amint arról korábban beszámoltunk [14, 16–18]. A mintákat finom porrá őröltük, és átengedtük egy 150 μm képernyő. A pormintákat ezután sűrűn csomagolták alumínium mintatartóba. A minták röntgendiffrakciós mintázatait 35 kV és 15 mA feszültség mellett működő difraktométeren (Rigaku Miniflex) rögzítettük CuK-val.α sugárzási hullámhossza

Å. A méréseket 10 és 70 ° között végeztük 2-nθ skála 0,05 ° lépésmérettel. A minták elemzéséhez spektrumelemző szoftvert (Materials Data Inc. Jade V 5.0) használtunk.

2.5.4. Kalciumvegyületek jellemzése kladódokban, oldható és oldhatatlan étkezési rostokban O. ficus indica infravörös (IR) analízissel

A dehidratált minták IR spektrumai O. ficus indica a kladódokat, az SDF-et és az IDF-et IR-Bruker Vector 33 spektrofotométeren rögzítettük 4000 és 400 cm-1 közötti spektrumtartományban, KBr pellet technika alkalmazásával (4 mg porított minta diszpergálva 100 mg KBr-ben).

2.5.5. Az összes kalcium - és oxaláttartalom az oldható és oldhatatlan étrendi rostokban O. ficus indica Cladodes

Az összes kalcium- és oxaláttartalmat az AOAC hivatalos 983.27. És 974.24. Módszerével határoztuk meg [15]. Az oxalátkoncentrációt kettős fénysugár atomabszorpcióval (Analyst 300 Perkin Elmer) mértük, deutérium lámpával, háttérkorrektorral és üreges katódlámpával felszerelve. A kalcium működési paraméterei egy üreges katódlámpa, amelynek hullámhossza 422,7 nm, 70 psi acetilén, dinitrogén-oxid oxidálószerként és 0,7 mm-es hasított nyílás, oxalátok esetében pedig 12 psi száraz levegő 70 psi acetilén hullámhosszon. 422,7 nm, 10 mA lámpaárammal és 0,7 nm résszélességgel.

2.5.6. Kalcium-karbonát-tartalom kladódokban, oldható és oldhatatlan étkezési rostokban O. ficus indica

A minták kalcium-karbonát-tartalmát volumetrikus analízissel elemeztük az AOAC szerint [19].

2.6. Statisztikai analízis

Minden készítményhez három mintát használtunk, és az összes vizsgálatot három példányban hajtottuk végre. Az eredményeket átlagértékként és szórásként (SD) fejezzük ki. Az eredményeket egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA) elemeztük, amelyet Tukey-teszt követett

és a Statgraphics eljárást használva (Graphics Software System, Manugistics, Inc., USA).

3. Eredmények és megbeszélés

3.1. Oldható és oldhatatlan étrendi rosttartalom

A minták SDF- és IDF-tartalma

illetve%. Ezek az eredmények eltérnek Hernández-Urbiola és mtsai által közöltektől. [9]. Ezek a szerzők azt találták, hogy a 100 napos (kb. 400 g súlyú) nopal betétekben az SDF és az IDF tartalma 8, illetve 52% volt. A különböző betakarításokból és régiókból származó kladódok tápanyagprofilja változó annak a ténynek köszönhető, hogy ez a profil környezeti tényezőktől, vagyis a tenyésztési hely edafikus tényezőitől, az évszaktól és a növény életkorától függ [8, 20]. Az IDF magasabb SDF-tartalmat tulajdonít a lignifikációs folyamatnak, ahol a polifenolos polimer lignin képződik a kladódok érése miatt. Épp ellenkezőleg, fiatal Opuntia a cladodokból hiányzik a lignin [21]. A rostok növekedése a kladódokban főleg cellulózra és hemicellulózokra vonatkozik [22]; ezek a vegyületek a ligninnel együtt képezik az IDF-et [23]. Élelmi rost (TDF) teljes tartalma 2005 - ben O. ficus indica a jelen vizsgálatban magasabb, mint a kaktusz körte (gyümölcs) TDF-értékei, amelyeket Jiménez-Aguilar et al. [24].