Традиційні практики переробки та приготування їжі для підвищення біодоступності мікроелементів у рослинних раціонах

Крістін Хотц, Розалінд С. Гібсон, Традиційні практики переробки та приготування їжі для підвищення біодоступності мікроелементів у рослинних раціонах, The Journal of Nutrition, том 137, випуск 4, квітень 2007, сторінки 1097–1100, https: // doi.org/10.1093/jn/137.4.1097

Анотація

Якість дієти є важливим чинником, що обмежує повноцінне харчування у багатьох умовах, що не мають достатніх ресурсів. Одним із аспектів дієтичної якості щодо достатності споживання мікроелементів є біодоступність. Для підвищення біодоступності мікроелементів у дієтах на рослинній основі можна використовувати кілька традиційних побутових методів переробки та приготування їжі. Сюди входять термічна обробка, механічна обробка, замочування, бродіння та пророщування/солодування. Ці стратегії спрямовані на підвищення фізико-хімічної доступності мікроелементів, зменшення вмісту антинутрієнтів, таких як фітат, або збільшення вмісту сполук, що покращують біодоступність. Можливо, потрібна комбінація стратегій, щоб забезпечити позитивний та значний вплив на адекватність мікроелементів. Довготривале втручання в Малаві, яке використовувало цілий ряд цих стратегій, а також сприяння споживанню інших продуктів, багатих мікроелементами, включаючи продукти тваринного походження, призвело до поліпшення як гемоглобіну, так і нежирної маси тіла та знизило частоту поширених інфекцій серед втручань порівняно з контрольними дітьми. Придатність цих стратегій та їх вплив на стан харчування та функціональні результати здоров’я потрібно оцінювати ширше.

У малозабезпечених громадами громадах стало очевидно, що недоїдання пояснюється не лише недостатньою кількістю їжі, але і поганою харчовою якістю наявних запасів їжі (1, 2), особливо серед дієт на рослинній основі, що містять лише невелику кількість їжа тваринного походження, щільна мікроелементами. Низька біодоступність поживних речовин, що виникає внаслідок присутності антинутрієнтів, таких як фітат, поліфеноли та оксалати, є ще одним фактором, що обмежує якість переважно рослинних раціонів (3, 4). З огляду на значну залежність населення з низькими доходами до зернових культур як джерела їжі, негативний вплив низької біодоступності мінеральних речовин на стан мінеральних речовин та подальший стан здоров’я потенційно є досить значним. Для подолання цих обмежень необхідно розглянути різноманітні заходи, які підходять для сільської бідності.

На побутовому рівні можна використовувати кілька традиційних методів переробки та приготування їжі для підвищення біодоступності мікроелементів у дієтах на рослинній основі. Ці методи включають термічну обробку, механічну обробку, замочування, бродіння та пророщування/солодування. Ці методи були детально обговорені в іншому місці (5) і коротко викладені нижче.

Термічна обробка

Термічна обробка може поліпшити біодоступність таких мікроелементів, як тіамін та йод, знищуючи певні антинутрійні фактори (наприклад, гойтрогени, тіамінази), хоча чи погіршує він фітат, потужний інгібітор поглинання заліза, цинку та кальцію, залежить від виду рослин, температура і рН. Є деякі докази того, що відварювання бульб (5, 6) та бланшування зеленого листя (7) спричиняють помірні втрати (тобто 5–15%) фітинової кислоти. Термічна обробка може також підвищити біодоступність тіаміну, вітаміну В-6, ніацину, фолату та каротиноїдів, звільняючи їх від затримки в рослинній матриці (6, 8). Однак чи компенсують такі покращення біодоступності втрати в активності теплонестійких та розчинних у воді вітамінів (наприклад, тіаміну, рибофлавіну, вітаміну С, фолатів), ще належить з'ясувати. Щоб мінімізувати окислення каротиноїдів та втрати у воді для готування, рекомендується коротший час варіння та використання на пару, а не кип'ятіння (8).

Механічна обробка

Побутове розтирання використовується для видалення висівок та/або зародків із злаків, що, у свою чергу, може також зменшити вміст їх фітатів, коли він локалізований у зовнішньому шарі алейрону (наприклад, рису, сорго та пшениці) або в зародках (тобто кукурудза) (9). Отже, біодоступність заліза, цинку та кальцію може бути посилена, хоча вміст мінералів та деяких вітамінів у цих розтертих злаках одночасно знижується. У деяких промислово розвинутих країнах розмелене зернове борошно збагачують, щоб компенсувати втрачені мікроелементи. Методи, які можуть зменшити вміст фітатів у зернових, зберігаючи максимальну кількість мікроелементів, були б найбільш корисними, і вони включають замочування, бродіння та пророщування/солодування, як описано нижче.

Механічна обробка овочів може допомогти поліпшити біодоступність каротиноїдів, порушуючи субклітинні мембрани, в яких вони зв’язані, і роблячи їх більш доступними для міцеляризації. Результати кількох досліджень, що безпосередньо порівнюють різні методи механічної обробки, були неоднозначними (10). Цей ефект вимагає кращої кількісної оцінки серед груп дефіциту вітаміну А, і слід дослідити його відповідність адаптації звичних практик підготовки.

Замочування

Замочування зернових та більшості бобових борошнів (але не цільних зерен або насіння) у воді може призвести до пасивної дифузії розчинного у воді фітату Na, K або Mg, який потім може бути видалений переливанням води (11, 12). Ступінь зменшення фітату залежить від виду, рН, тривалості та умов замочування. Розроблено просту процедуру замочування, яка підходить для сільських домогосподарств, що забезпечують існування, яка, як повідомляється, може зменшити вміст фітатів у нерафінованому кукурудзяному борошні на ~ 50% (12). Це важливо, оскільки кілька нещодавніх досліджень ізотопів in vivo серед дорослих (13–16) та немовлят (17) повідомили про покращення засвоєння заліза, цинку та кальцію у продуктах на основі злаків, приготованих зі зниженим вмістом фітату. Деякі поліфеноли та оксалати, які інгібують, відповідно, поглинання заліза та кальцію, також можуть бути втрачені при замочуванні (5).

Бродіння

Ферментація може спричинити гідроліз фітату під дією мікробних ферментів фітази, які гідролізують фітат для зниження фосфатів інозитолу. Такий гідроліз важливий, оскільки міо-інозитол-фосфати мають 18), а ті, що мають 19, 20).

Мікробні фітази походять або від мікрофлори на поверхні зернових та зернобобових культур, або від посівної культури закваски (21). Ступінь зниження вищих рівнів інозитолфосфату під час бродіння різниться; іноді 90% і більше фітату можна вивести ферментацією кукурудзи, соєвих бобів, сорго, маніоки, кокояму, винги та бобів ліми. У зернових культурах з високим вмістом таніну (наприклад, просо кабачка та червоне сорго) активність фітази пригнічується, що робить бродіння менш ефективним методом відновлення фітатів для цих сортів злаків (21). Ферментація також покращує якість і засвоюваність білка, вміст вітаміну В, а також мікробіологічну безпеку та збереження якості.

Низькомолекулярні органічні кислоти (наприклад, лимонна, яблучна, молочна кислоти) також виробляються під час бродіння і мають потенціал для посилення поглинання заліза та цинку за рахунок утворення розчинних лігандів, одночасно створюючи низький рН, який оптимізує активність ендогенних фітаза із зернових або бобових борошнів (22). Більшість доказів посилення впливу органічних кислот на поглинання заліза та цинку базується на дослідженнях in-vitro діалізу та потребує підтвердження in vivo дослідженнями стабільного поглинання ізотопів.

Пророщування/солодування

Пророщування/солодування підвищує активність ендогенної активності фітази в зернових, бобових та олійних культурах завдяки синтезу de novo, активації внутрішньої фітази або обох. Тропічні злаки, такі як кукурудза та сорго, мають нижчу ендогенну фітазну активність, ніж жито, пшениця, тритикале, гречка та ячмінь (23). Отже, суміш зернових борошнів, приготовлених із пророщених та непророщених злаків, сприятиме певному гідролізу фітатів, коли готується як каша для годування немовлят та маленьких дітей. Швидкість гідролізу фітату змінюється залежно від виду та сорту, а також від стадії проростання, рН, вмісту вологи, температури (оптимальний діапазон 45–57 ° C), розчинності фітату та наявності певних інгібіторів (19, 23) . Еглі та співавт. (23) спостерігали, що під час пророщування рис, просо та квасоля мали найбільше зниження вмісту фітатів.

Активність α-амілази також підвищується під час пророщування злаків, особливо сорго та пшона. Цей фермент гідролізує амілазу та амілопектин до декстринів та мальтози, зменшуючи таким чином в'язкість густих злакових каш без розведення водою, одночасно підвищуючи їх енергію та щільність поживних речовин (24). Деякі дубильні речовини та інші поліфеноли в бобових (наприклад, Vicia faba) та червоному сорго також можуть знижуватися під час проростання в результаті утворення поліфенольних комплексів з білками та поступової деградації олігосахаридів (25). Таке скорочення поліфенолів може полегшити засвоєння заліза.

Комбіновані стратегії

Ці ефекти підкреслюють, що інтегрований підхід, який поєднує в собі різноманітні традиційні практики обробки та приготування їжі, про які йшлося вище, включаючи додавання навіть невеликої кількості продуктів тваринного походження, є, мабуть, найкращою стратегією для покращення вмісту та біодоступності мікроелементів. у дієтах на рослинній основі в умовах, що не потребують ресурсів (26). Використання такої комбінації стратегій може майже повністю видалити фітат. Це важливо, оскільки фітинова кислота є потужним інгібітором всмоктування заліза навіть при низьких концентраціях (20).

У великому рандомізованому контрольованому дослідженні 6-місячних танзанійських немовлят на базі спільноти порівнювали ефекти годування необробленою та обробленою додатковою їжею на анемію та статус заліза (27). Перероблений прикорм базувався на замоченому та пророщеному пальці пшона та квасолі із смаженим арахісом та пюре з манго. Через 6 місяців не було зафіксовано суттєвих відмінностей у концентраціях гемоглобіну або цинку протопорфірину між цими двома групами, можливо, частково через те, що вміст фітату в оброблюваній прикормові їжі зменшився лише на 34%. Хоча молярне співвідношення фітат: залізо було нижчим у переробленій їжі (11,8), ніж у необробленій їжі (16,5), це співвідношення все ще було досить високим і може не дозволити суттєвих поліпшень в поглинанні заліза. Крім того, необроблена їжа мала загальний вміст заліза, ніж оброблена їжа (5,9 проти 4,7 мг/100 г сухої речовини). Слід визначити співвідношення фітат: залізо, що дозволяє значно покращити засвоєння заліза з рослинних раціонів, щоб дієти могли бути розроблені для оптимізації біодоступності заліза. Концентрація цинку у волоссі також не покращилася у немовлят, які вживають оброблений прикорм (28).

Ми застосували комбінацію традиційних практик переробки та приготування їжі, включаючи додавання продуктів тваринного походження, зокрема риби, у двох випробуваннях на теренах громади серед відлучень та маленьких дітей у сільському Малаві. Подробиці цих стратегій та їх реалізації були опубліковані раніше (24, 26, 29, 30). Коротко, стратегії, використані в дослідженні для дітей (24, 26, 29), включали пророщування, бродіння та замочування для зменшення вмісту фітатів у кукурудзі та/або бобових, включаючи продукти, які можуть призвести до підвищення заліза, цинку та каротиноїдів провітаміну А, і збільшення виробництва та споживання продуктів, щільних мікроелементами (наприклад, оранжево-червоні фрукти, м’ясна їжа, включаючи цілу сушену рибу з кістками). Пілотне дослідження з відлученнями (30) було зосереджено на методах замочування для зменшення вмісту фітатів у кукурудзі, методах збагачення харчових продуктів, що відлучаються від їжі, поживними інгредієнтами, що містяться у громаді, включаючи продукти тваринного походження, методах підвищення щільності енергії кукурудзяних каш та годуванні. поведінка, яка спонукає відлучених від їжі (30).

Визначення та придатність різних стратегій переробки щодо адекватності поживних речовин у бідних ресурсах популяцій слід оцінювати в інших умовах. Незважаючи на пропаганду переробки харчових продуктів на рівні домогосподарств та інших стратегій, спрямованих на покращення харчової адекватності харчових продуктів, зусиль для оцінки їх впливу не було зроблено у добре продуманих дослідженнях. Потрібні подальші дослідження ефективності цих стратегій для визначення їх впливу на харчовий статус. Зокрема, необхідні контрольовані довготривалі випробування з метою годівлі, щоб надати інформацію про конкретні цілі зменшення фітатів, що призведе до вимірюваного впливу на мінеральний статус. Стратегії, визнані придатними та мають значний потенціал для поліпшення споживання мікроелементів, можуть бути інтегровані в існуючі заходи для поліпшення якості дієти, особливо ті заходи, які забезпечують харчування та медичну освіту на рівні громади.