Учёные из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне определили оптимальные условия ферментации для бобовых ― сушёных съедобных семян бобовых культур, ― которые повышают их антиоксидантные и антидиабетические свойства, а также содержание растворимого белка.
Для исследования использовались бактерии Lactiplantibacillus plantarum 299v. С их помощью команда учёных ферментировала бобовые, полученные из различных концентраций муки чёрной фасоли, вигны, зелёного лущёного гороха, красной чечевицы и пинто. Результаты ферментации различались для разных образцов, но в целом антиоксидантная активность увеличилась до 83%, а способность регулировать маркеры диабета 2 типа ― до 70%, выяснили учёные.
«Красная чечевица и зелёный лущёный горох показали наибольшее улучшение антиоксидантной активности и растворимости белка», ― сказала Эльвира Гонсалес де Мейя, профессор пищевых наук и автор соответствующей статьи. «Они также продемонстрировали наибольшую модуляцию двух ферментов, улучшающих метаболизм инсулина».
Lp299v ― это пробиотический штамм, «содержащий микроорганизмы, поддерживающие здоровье кишечника», ― сказала первый автор Андреа Химена Вальдес-Альварадо, аспирантка Иллинойского университета. «После ферментации он остаётся в процессе пищеварения. Он не только сохранит ферментированный продукт, который вы потребляете, но и будет производить пептиды или аминокислоты, которые усваиваются легче, чем цельный белок в бобовых».
Согласно исследованию, Lp299v уменьшает воспаление, повышает иммунитет и улучшает усвоение железа. Исследование было написано в соавторстве с Эриком Дамианом Кастанеда-Рейесом, тогда аспирантом Иллинойского университета.
Вальдес-Альварадо представила некоторые результаты на конференции Американского химического общества в Сан-Диего, Калифорния, в апреле, а окончательные результаты представит на ежегодной конференции Института пищевых технологов, которая пройдёт в Чикаго в июле.
Команда, опубликовавшая результаты в журнале Antioxidants, заявила, что необходимы срочные исследования питательных свойств растительных диет и их потенциала для предотвращения хронических заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания и диабет 2 типа.
«До 70% потребностей в белке у населения мира удовлетворяются за счёт продуктов растительного происхождения», ― сказала де Мейя. «Такие продукты, как бобовые, чечевица и злаки, привлекают всё больше внимания как альтернатива животным белкам. И Министерство сельского хозяйства США в «Диетических рекомендациях для американцев на 2020–2025 годы» предлагает употреблять бобы, горох, нут и чечевицу как часть здорового рациона».
Дэйв Лутрия, химик-исследователь Министерства сельского хозяйства США, предоставил необработанные образцы пяти видов бобовых. Команда использовала статистическое программное обеспечение, чтобы найти оптимальные условия ферментации для каждого вида бобовых, чтобы максимально увеличить их антиоксидантный потенциал.
Вальдес-Альварадо сказала, что эти условия включали разную продолжительность, концентрацию муки и штаммы бактерий. «Конечные продукты были очень разными», ― сказала она. «Если изменить хотя бы одно из этих условий, результат полностью изменится».
После измельчения каждого вида бобовых в муку команда распределила их в дистиллированной воде и добавила α-амилазу ― панкреатический фермент, который расщепляет крахмал на простые сахара и способствует ферментации, обеспечивая бактерии легкодоступными углеводами.
Для оптимизации суспензии муки в воде были пастеризованы, чтобы уменьшить количество нативных микроорганизмов, и разбавлены до концентраций 3% и 9%. Исследователи добавили Lp299v, чтобы инициировать ферментацию в образцах из группы лечения, а затем ферментировали группы образцов в течение разного времени ― 8, 16 или 24 часов.
После инкубации растворимые соединения были извлечены и подвергнуты дальнейшему анализу. Команда обнаружила, что эффективность поглощения каждого образца ― важная в таких процессах организма, как кровообращение и контроль воспаления ― увеличилась на 57–83%.
Кроме того, учёные обнаружили, что концентрация фенолов и биологически активных пептидов увеличилась. Однако продолжительность ферментации повлияла на фенольный состав образцов красной чечевицы и оказала различное влияние на их антиоксидантную способность ― увеличивая, уменьшая или удерживая её стабильной, в зависимости от используемого анализа.
В то время как количество растворимого белка значительно увеличилось в красной чечевице и зелёном лущёном горохе после ферментации, оно значительно уменьшилось в чёрной фасоли и пинто, согласно исследованию.
Исследователи также проверили влияние на поглощение клетками глюкозы и на ферменты, которые имеют решающее значение для регулирования уровня глюкозы в крови. Как они и предполагали, ферментация снизила активность как дипептидилпептидазы-IV ― фермента, который инактивирует гормоны, контролирующие уровень сахара в крови, ― на 40–70%, так и α-глюкозидазы ― пищеварительного фермента, участвующего в расщеплении сложных углеводов, ― на 30–60%.
«Эти результаты важны и могут послужить основой для дальнейшей работы над ферментацией и стратегиями улучшения функциональных свойств продуктов, способствующих укреплению здоровья», ― сказала де Мейя. «Эти бобовые содержат от 18% до 25% белков хорошего качества, которые можно использовать отдельно или в качестве ингредиентов в других пищевых продуктах. Нам нужно найти адекватные условия обработки и мотивировать пищевую промышленность использовать их в молочных напитках или заменителях мяса».
Кроме того, де Мейя сказала, что важно изучить устойчивость растительных диет в свете глобальных проблем с продовольственной безопасностью, нехваткой природных ресурсов и изменением климата. Бобовые, использованные в исследовании, могут стать важными культурами для сельскохозяйственных производителей Иллинойса или пищевой промышленности в будущем, сказала она.
Предоставлено:
University of Illinois at Urbana-Champaign