Статья, опубликованная совсем недавно в 2024 году в онлайн-журнале nature.com сравнивает большой набор муки из различных злаков, орехов,корнеплодов и других растений, как глютеновых так и безглютеновых, которые используются в хлебопечении на наличие 4х важнейших элементов кальция. магния, железа и цинка. В статье 4 замечательных графика - убеждают нас, что однозернянка достойна больше всех хлебных культур называться источником этих минералов.
Ссылка на оригинал https://www.nature.com/articles/s41598-024-65530-2
Iwona Mystkowska 1, Ewa Plażuk 2, Adam Szepeluk 3 & Aleksandra Dmitrowicz 2*
Пшеничная мука зачастую применяется в Польше для приготовления хлеба, пасты и прочих блюд. В связи с всевозрастающим количеством людей, у которых диагностированы заболевания, связанные с питанием, интерес потребителей к потреблению безглютеновых продуктов и прочим полезным практикам также возрастает. Рынок этих продуктов питания с высоким качеством, питательной ценностью и минералами, которые полезны для здоровья человека и предотвращают их дефицит у пациентов, придерживающихся безглютеновой диеты, динамично развивается. Целью данного исследования было выявление содержания следующих минералов: кальция, железа, магния и цинка в муке, применяя метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой ICP-OES. Нами был проанализирован состав минералов, содержащихся в выбранных для исследования безглютеновых видах муки, реализуемых на рынках Польши. Было проверено, насколько они дополняют потребности в минеральных веществах по сравнению с мукой, содержащей глютен. Было установлено, что эти продукты могут быть ценным источником необходимых минералов, которых часто не хватает, особенно у пациентов с расстройствами ЖКТ. Как показало наше исследование, безглютеновая мука является хорошим источником необходимых минералов, особенно в случае муки из чиа, киноа, льна, а также гречневой, амарантовой, люпиновой и миндальной.
Зерновые продукты составляют основу нашего рациона, поскольку мы употребляем их каждый день в виде хлеба, макарон, круп и пиццы. Основным ингредиентом этих продуктов является пшеничная мука, с давних пор основной источник углеводов в западном мире, а в последнее время и в восточных обществах. Это может быть причиной для беспокойства, особенно из-за глютена, который связан с развитием некоторых современных хронических заболеваний. Глютен содержится во многих растительных продуктах и продуктах, приготовленных на их основе, которые получают из таких злаков, как пшеница, рожь и овес. Это создает проблемы для людей с непереносимостью глютена, которым особенно важно следить за тем, что они потребляют. Поскольку глютен составляет 80% современных белков пшеницы и широко используется в качестве пищевой добавки в пищевой промышленности, нет сомнений в том, что его потребление быстро растет. Параллельно растет заболеваемость многими аутоиммунными заболеваниями (АЗ), число которых в последние десятилетия сильно возросло. Потребление продуктов, содержащих глютен, может привести к повреждению слизистой оболочки тонкого кишечника у пациентов, что способствует нарушению всасывания питательных веществ и минералов, а также приводит ко многим системным осложнениям, таким как анемия, рахит, остеопороз, нарушения роста и снижение набора веса.
Безглютеновая диета - самая популярная из так называемых «элиминационных» диет, которая также часто может быть вызвана тенденцией употреблять в пищу более здоровые цельнопищевые эквиваленты безглютеновых продуктов, но не всегда из-за наличия расстройств, связанных с глютеном. Несмотря на то, что безглютеновый рацион ассоциируется со здоровым питанием, исследования указывают на дисбаланс питательных веществ у людей, употребляющих его длительное время. К ним относятся витамины и клетчатка, а также макроэлементы и микроэлементы, в первую очередь такие минералы как кальций, железо, магний и цинк. Данные о содержании минералов в безглютеновых продуктах по-прежнему ограничены, поэтому, как отмечают многие исследователи, необходимы исследования по улучшению питательных свойств безглютеновых продуктов питания.
Продукты, полученные из семян, можно разделить на две основные категории: продукты измельчения и продукты, перерабатываемые в муку. Продукты измельчения включают зерновое сырье механического помола, которое содержит фракции зерна в менее рассыпчатом виде, чем мука. С другой стороны, продукты, перерабатываемые в муку, представляют собой зерна злаков, которые были измельчены в мелкий порошок и — в зависимости от того, использовалось ли для помола цельное зерно — могут быть цельнозерновыми или — в случае очищенного зерна — рафинированными. При производстве муки, особенно при очистке, внешний слой зерна удаляется, сохраняется только внутренняя часть. Наше исследование было сосредоточено на анализе различных видов муки, как содержащей глютен, так и безглютеновой. Все продукты, использованные в исследовании, были приобретены в готовом виде и ни один из них не был перемолот исследователями.
Целью исследования было определение содержания минеральных веществ: кальция, железа, магния, цинка в безглютеновой муке, которая набирает популярность в Польше в качестве альтернативы содержащим глютен продуктам, по сравнению с традиционными видами муки, содержащими глютен. Мы сосредоточились главным образом на оценке содержания отдельных элементов, которые имеют отношение к оценке качества продукции и соответствуют основным пищевым стандартам. В настоящее время в нашей стране доступен полный ассортимент зерновых продуктов без глютена, для производства которых используется натуральное безглютеновое сырье, такое как рис, киноа, кукуруза, гречиха, просо, амарант, тапиока, люпин, миндаль, каштаны, лен или чиа и другие культуры. Их можно использовать в качестве добавок к хлебу или другим блюдам в виде муки с высокой питательной ценностью, клетчаткой и макро- и микроэлементами, поэтому было важно проверить их содержание на наличие этих ключевых минералов. Нашей целью было дать всестороннюю оценку минерального состава продукта, которая может быть актуальна для среднестатистического потребителя.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования послужили готовые продукты, переработанные в муку, приобретенную в местных продуктовых магазинах в Польше в 2022-2023 годах до истечения срока годности. Была приобретена мука, из семян, содержащих глютен (n = 43), и безглютеновых семян (n = 13). Среди муки, содержащей глютен, были выделены следующие группы: рафинированная ржаная мука (n = 3), ржаная цельнозерновая мука (n = 3), рафинированная пшеничная мука (n = 29), цельнозерновая пшеничная мука (n = 2), цельнозерновая мука из спельты (n = 3), мука из спельты рафинированная (n = 1), мука однозернянки (n = 1) и мука из полбы (n = 1). С другой стороны, из муки без глютена были протестированы: пшенная мука (n = 3), гречневая мука (n = 1), кукурузная мука (n = 1), мука из сорго (n = 2), каштановая мука (n = 1), амарантовая мука (n = 1), миндальная мука (n = 1), мука из люпина (n = 1), мука из тапиоки (n = 1), мука из чиа (n = 1), мука из киноа (n = 2) и льняная мука (n = 2). Перед тестированием вся мука хранилась в сухом, темном и прохладном месте, и информация на упаковке подтверждала, что мука соответствует всем стандартам качества пищевых продуктов. Приемлемое количество образцов в нашей работе было определено исходя из реальной покупательной способности среднестатистического потребителя. Мнение потребителей и их доступность продукта имели решающее значение для репрезентативности нашего исследования. Общее содержание золы определяли как негорючий остаток, полученный после сжигания образца в печи (Magma-Therm, DANLAB, Польша) в соответствии с методом AACC 08-01, а содержание влаги в муке - с использованием сушилки (тип SLN 240, POL-EKO, Польша) при температуре 130°C в соответствии с PN-EN ISO 712. Перед анализом на содержание минеральных веществ муку сначала высушивали при температуре 65°C и взвешивали около 0,5 г. Все образцы были минерализованы 65%-ной азотной кислотой и 36-38%-ной соляной кислотой (6:1). Минерализацию проводили в системе микроволнового переваривания (AantonPaar, Австрия) до полного усвоения образца. Затем раствор фильтровали и разбавляли дистиллированной водой до объема раствора 50 мл. Содержание выбранных макро- (кальций и магний) и микроэлементов (железо и цинк) определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с использованием спектрофотометра ICP-OES (Spectroblue, AMETEK Inc., Германия). Перед анализом образцов был использован сертифицированный стандарт VHGSM68-1-500 Element Multi Standard 1 с 48 контрольными элементами в 5% растворе HNO3. Собранный материал был подвергнут статистическому анализу с использованием программного обеспечения STATISTICA версии 13.0 от StatSoft Poland. Следует отметить, что исследование может содержать систематические ошибки, которые могли привести к тому, что результаты будут отличаться от фактических. Существует вероятность того, что на результаты исследования могли повлиять экологические или технические факторы, которые не были включены в анализ. Мы попытались учесть все сопутствующие факторы, чтобы свести к минимуму риск ошибки, но мы не можем исключить их существование. Данные были представлены в виде среднего содержания выбранных элементов в различных видах муки. Затем они были подвергнуты иерархическому кластерному анализу (HCA) с использованием метода Уорда "Агломерация и евклидово расстояние". Для статистического анализа данных использовался критерий Крускала–Уоллиса. Статистический вывод был выполнен со стандартным уровнем значимости α = 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
ука грубого помола состоит из эндосперма, зародыша и внешней оболочки, в то время как рафинированная мука содержит только эндосперм, поскольку зародыш и внешняя оболочка удаляются в процессе помола. Благодаря наличию оболочки и зародыша цельнозерновая мука имеет более высокое содержание золы. Она также характеризуется более высоким содержанием клетчатки, витаминов и минералов и обычно имеет более низкий гликемический индекс. При анализе содержания золы в тестируемой муке была обнаружена различная степень общей зольности, что позволило разделить тестируемые образцы на муку, которая была более или менее очищена при переработке в муку. Ассортимент муки без глютена и муки, содержащей глютен, - цельнозерновой и рафинированной, то есть без внешней оболочки зерна, показан на рис. 1
Основываясь на диапазонах содержания золы, приведенных для различных сортов пшеницы (рис. 1), можно сделать некоторые выводы об их классификации как цельнозерновых или рафинированных. Однако следует иметь в виду, что эта классификация может также зависеть от других факторов, таких как производственный процесс или возможная очистка. Продукты из цельного зерна включают льняную муку, которая имеет очень высокое содержание золы, что указывает на то, что она содержит цельные семена льна. Кроме того, мука из чиа, люпиновая мука, миндальная мука, амарантовая мука, каштановая мука, гречневая мука и мука из киноа также имеют высокое содержание золы, что говорит о том, что они содержат больше питательных веществ растительного происхождения, что характерно для продуктов из цельного зерна. Цельнозерновая мука, содержащая глютен из пшеницы, ржи, полбы, однозернянки и овсяных хлопьев, имеет самые высокие показатели по содержанию общей золы. Пшеничная мука типа 00-550 имеет самое низкое содержание золы, что указывает на то, что зерна, используемые для ее производства, являются наиболее очищенными. В отличие от этого, безглютеновая мука, приготовленная из кукурузы, проса и сорго, имеет такое же содержание золы, как и зерновые культуры типа 500-750. Муку из тапиоки, как и пшеничную муку типа 00, также можно очищать в процессе переработки, поскольку она имеет низкое содержание золы (см. рис. 1). Минеральные вещества можно разделить на основные и те, которые содержатся в организме человека в следовых количествах. Макроэлементы включают элементы, присутствующие в организме человека в количествах, превышающих 0,01% от массы тела. Среди них кальций, калий, фосфор, магний, натрий и хлор. Микроэлементы составляют менее 0,01% массы тела и включают, среди прочего, железо, марганец, медь, цинк, йод и селен. Ниже представлена информация о содержании в готовых пищевых продуктах четырех выбранных макроэлементов (кальция, магния) и микроэлементов (железа и цинка).
В таблице 1 приведено содержание минеральных веществ в проанализированной муке с глютеном и без глютена. Содержание кальция и магния, а также железа и цинка значительно варьировалось в зависимости от типа продукта. Стоит отметить, что содержание питательных веществ в муке растительного происхождения зависит от генетических факторов, таких как сорт растения, а также факторов окружающей среды — типа почвы, ее влажности и климатических условий. Продукты, представленные в наших образцах, представляют собой муку различного происхождения, разрешенную к продаже в Польше. Содержание воды в тестируемой муке составляло от 11,6% до 13,9%, что ниже допустимого значения (14,5%), установленного стандартом. Перед тестированием вся мука хранилась в сухом, темном и прохладном месте. Кроме того, информация на упаковке подтверждала, что мука соответствует требованиям, предъявляемым к пищевым продуктам.
Таблица 1. Среднее содержание минеральных веществ в муке с учетом стандартного отклонения (мг/100 г продукта)
Исходя из представленных в таблице 1 данных, можно сделать вывод, что содержание кальция в исследуемой муке колеблется в пределах от 10,28 до 530,4 мг/100 г. Мука из чиа отличается необычайно высоким содержанием макроэлементов по сравнению с мукой, полученной из других растений, таких как семена, зерна и так называемого «псевдозерна». Согласно нашим результатам, в минеральном составе этого пищевого продукта кальций был макроэлементом, присутствующим в количестве 530,4 мг/100 г, что соответствует результатам Dutra и соавт. и Barreto и соавт., которые сообщили о сходном значении кальция (525 и 566,6 мг/100 г), в то время как Министерство сельского хозяйства США (USDA) сообщило о более высоком значении этого элемента (631 мг/100 г). Напротив, Goyat и соавт. сообщили, что продукт содержит целых 692,91 ± 1,39 мг/100 г. Это также подтверждается другими исследованиями, где диапазон концентраций кальция широк - от 460 до 671 мг/100 г. На втором месте по содержанию кальция находится лен (таблица 1) - 252,85 мг/100 г, что соответствует значениям, определенным Министерством сельского хозяйства США и другими (220-380 мг/100 г). Различия в минеральном составе растений могут быть заметны в зависимости от сорта, региональных особенностей (тип почвы, количество осадков) и/или использования удобрений. Значительное количество кальция содержится в миндальной муке — более 170 мг/100 г продукта (таблица 1), хотя в Национальной базе данных Министерства сельского хозяйства США по питательным веществам для стандартных целей указано, что в 100 г продукта содержится до 232 мг этого элемента. Амарантовая мука, отличающаяся высоким содержанием этого элемента среди безглютеновой муки, также отличается высоким содержанием этого элемента (74,90 мг/100 г) (таблица 1). Другие исследователи зафиксировали более чем в два раза более высокие значения содержания этого элемента в амарантовой муке - от 159 до 186 мг/100 г. Напротив, самое низкое содержание кальция может быть указано в безглютеновой муке: пшенной муки, муки из сорго и кукурузной муки (таблица 1), как также указывает Kunachowicz.
Содержание кальция в гречневой муке сильно варьируется в зависимости от цитируемого источника. Ikeda и соавт. оценили содержание макроэлемента в 20,3 ± 5,4 мг/100 г – результат, аналогичный полученному в нашем исследовании (таблица 1). База данных Министерства сельского хозяйства США сообщает о значении 21 мг/100 г, в то время как Kunachowicz сообщает о концентрации кальция в гречневой муке в 2 раза выше — 40 мг/100 г. Результаты для каштановой муки (39,8 ± 0,13 мг/100 г) ниже значения, рекомендованного Министерством сельского хозяйства США (56 мг/100 г), в то время как для муки из сорго (10,28 ± 0,19 мг/100 г) близки к значению, рекомендованному в литературе (11 мг/100 г). Аналогично и с мукой из киноа, для которой результаты по содержанию элементов (36,45 ± 1,6 мг/100 г) лишь немного ниже, чем те, о которых сообщило Министерство сельского хозяйства США (38 мг/100 г). Напротив, самое низкое содержание кальция может быть указано в муке без глютена: пшенной и кукурузной муке (таблица 1), на что также указывает Kunachowicz: 13 и 7,4 мг/100 г этих продуктов.
Что касается муки, содержащей глютен, то количество кальция значительно в муке из цельного зерна, особенно во ржаной муке и муке из однозернянки, и вдвое меньше в пшеничной муке, что в несколько раз ниже, чем в некоторых видах муки без глютена с наибольшей концентрацией кальция (таблица 1), что коррелирует с результатами тестирования Fernandez-Canto и соавт., в то время как другие сообщают о более низких концентрациях кальция в этой муке. Kunachowicz обнаружил, что содержание кальция в ржаной муке составляет 19-37 мг/100 г продукта, в зависимости от вида муки. Аналогичное содержание было также продемонстрировано Ertl и Goessler: ржаная мука содержала 0,29 ± 0,03 г кальция/кг, а ржаная цельнозерновая мука - 0,37 ± 0,04 г/кг, что соответствует 29 и 37 мг/100 г продукта соответственно. На основании анализа (таблица 1) было установлено, что содержание этого макроэлемента в муке, полученной из пшеницы и спельты, находится на уровне 25,2–45,2 мг/100 г, в зависимости от вида зерна и способа производства. Эти значения несколько выше, чем те, которые были показаны Ertl и Goessler: 0,19 ± 0,03 г/кг в пшеничной муке и 0,39 ± 0,08 г/кг в цельнозерновой пшеничной муке, а также 0,26 ± 0,01 г/кг и 0,40 ± 0,01 г/кг в муке из полбы —рафинированной и цельнозерновой, соответственно. С другой стороны, Fernandez-Canto и соавт. определили концентрацию кальция в смеси цельнозерновой пшеничной муки как 73,0 ± 2,7 мг/100 г. Результаты для рафинированной муки из спельты (29,0 ± 0,11 мг/100 г) и цельнозерновой муки из спельты (25,2 ± 0,44 мг/100 г) также сопоставимы с литературными данными (30-40 мг/100 г для рафинированной муки и 26 мг/100 г для цельнозерновой муки). Согласно таблице 1, из всей пшеничной муки именно мука из однозернянки имеет самое высокое содержание кальция. Hidalgo и Brandolini также подчеркивают, что содержание этого элемента в однозернянке значительно выше, чем в традиционной пшенице, как и у Rachoń и соавт. только в однозернянке было обнаружено самое высокое содержание макроэлементов по сравнению с другими видами пшеницы. Следует учитывать, что наиболее распространенными дефицитами макроэлементов, о которых сообщается в литературе, являются дефициты кальция и магния. Что касается кальция, то в зависимости от эталонных значений потребления в разных странах могут быть получены противоречивые результаты. У большинства пациентов с целиакией было зафиксировано пониженные уровня железа, фолиевой кислоты, витамина В12, витамина D, а также магния. Рекомендуемые нормы содержания макроэлементов и микроэлементов в пищевых продуктах были установлены различными учреждениями здравоохранения и безопасности пищевых продуктов по всему миру. В соответствии с Постановлением Европейского парламента и Совета от 25 октября 2011 года были определены суточные нормы потребления витаминов и минералов (сокращенно - RDA). Они являются лишь ориентировочными и предназначены для здорового взрослого человека. Эти значения не учитывают различные факторы, такие как физическая активность или рост и вес человека.
На основе суточных норм потребления минеральных веществ (таблица 2) был рассчитан процент, в котором потребление 100 г данного пищевого продукта покрывает среднесуточную потребность в этом элементе. На графике (рис. 2) представлены данные о процентном соблюдении данных норм потребления кальция в продуктах, содержащих глютен, и безглютеновых продуктах.
Таблица 2. Суточная норма потребления минералов (для взрослых)
Пшеница - самый популярный злак, а пшеничная мука - одна из основных статей польского экспорта в зерновом секторе. Было выявлено, что в 100 г рафинированной пшеничной муки, так называемой белой муки, которая является наиболее популярным сортом, содержится всего 4,3% кальция от суточной нормы потребления (см. рис. 2). Цельнозерновая пшеничная мука содержит немного больше — примерно 5,7% от рекомендуемой нормы. Это связано с тем, что минеральные вещества концентрируются в периферийных слоях зерна. Обработка зерна при производстве рафинированной муки, такая как очистка и помол, приводит к более низкому содержанию и, следовательно, к более низким нормативным значениям кальция в рафинированной муке, чем в продуктах из цельнозерновой муки. Потребление 100 г муки из чиа покрывает до 66,3% суточной нормы потребления (см. рис. 2). На рынке доступны различные количества упакованных семян чиа, но рекомендуемая суточная норма составляет около 15-25 г в день. Напротив, в отчете научной группы Европейского агентства по безопасности продуктов питания указано, что максимальное рекомендуемое потребление семян чиа составляет 15 г в день. Аналогичным образом, хотя потребление 100 г продукта, приготовленного из льняной муки, покрывает более 30% суточной нормы (см. рис. 2), количество льняного семени, потребляемого в день в течение длительного периода времени, может составлять от 40 до 50 г. Поэтому стоит отметить, что данные, приведенные на графике (см. рис. 2), были стандартизированы для того же количества анализируемого продукта, но следует учитывать, что человек, желающий преодолеть дефицит кальция, не в состоянии заменить 100 г пшеничной муки в рецепте на, например, 100 г муки из чиа или льняной муки.
Другим проанализированным макроэлементом был магний, концентрация которого варьировалась от 14,6 до 590,75 мг/100 г (см. таблицу 1). Было обнаружено, что безглютеновая мука (из льна, чиа, гречихи, миндаля, амаранта и киноа) очень богата магнием. Больше всего магния содержится в льняной муке - 590,75 мг/100 г, за ней следует чиа - 499,2 мг/100 г (см. таблицу 1). Согласно литературным данным, содержание магния во льне ниже - от 350 до 431 мг/100 г и, соответственно, в чиа - от 250 до 322 мг/100 г. Гречневая и миндальная мука необычайно богаты магнием, так как концентрация этого элемента в продуктах составила 233 и 229,8 мг/100 г соответственно (см. таблицу 1), что соответствует показателям в 219 мг/100 г, указанным Kunachowicz для гречневой крупы и 239 мг/100 г для миндаля. Немного более низкое содержание магния было определено Markiewicz-Keszycka. В отличие от этого, Ikeda и соавт. сообщили, что гречневая мука содержит целых 264 ± 14 мг/100 г. Амарантовая мука также характеризуется значительным содержанием этого макроэлемента, составляющим 211,1 мг/100 г (см. таблицу 1). В многочисленных работах оценивался минеральный состав амарантовой муки или семян амаранта, и содержание магния находилось в диапазоне 231-279,2 мг/100 г. Результаты, полученные для муки из сорго (54,1 ± 4,10 мг/100 г) и пшенной муки (85,5 ± 13,5 мг/100 г), ниже значений, указанных в литературе (116-164 мг/100 г). Было обнаружено, что содержание магния в каштановой муке несколько ниже, чем 68,8 и 74 мг/100 г, о которых сообщали Министерство сельского хозяйства США и Kunachowicz. Согласно исследованию Kunachowicz, содержание магния в кукурузной муке составляет 40 мг/100 г, а муке из тапиоки - 2 мг/100 г, мы показываем гораздо более высокие значения - 79,8 ± 0,15 и 14,6 ± 0,1 мг/100 г этих продуктов соответственно. Согласно нашим показателям, мука, полученная из киноа, содержит 147,8 мг на 100 г продукта (таблица 1), и, что интересно, содержание этого элемента в семенах киноа также выше по другим показаниям — в диапазоне 164-230 мг/100 г сухого веса.
На основании полученных данных (см. таблицу 1) было подсчитано, что среднее содержание магния характерно для безглютеновой цельнозерновой муки, муки из однозернянки и муки из полбы. Среди муки, получаемой из злаков, можно отметить относительно высокое содержание магния в цельнозерновой пшеничной муке — 105,5 мг/100 г и аналогичные 100,3 мг/100 г – в муке из однозернянки. Как показано в таблице 1, именно мука из спельты содержит наибольшее количество магния по сравнению с другими видами пшеницы, как и другие исследователи, которые сравнивали содержание этого макроэлемента в зернах пшеницы. Содержание магния в пшенице и пшеничной муке в литературе колеблется от 35 до 140 мг/100 г. Fernandez-Canto указал содержание этого макроэлемента в пшеничной цельнозерновой муке 123,1 ± 4,4 мг/100 г и пшеничной рафинированной муке 39,6 ± 0,3 мг/100 г. Еще более высокое содержание было получено при измерении методом ECP-MS — 1,4 ± 0,2 г/кг (после преобразования — 140 мг/100 г) продукта, что, возможно, соответствует показателям других исследователей, содержащим магний в этом продукте в диапазоне: 123,1—140 мг/100 г. Однако она сильно варьируется в зависимости от вида муки того же происхождения, полученной после измельчения зерновых злаков (0,21 ± 0,07 г/кг). Однако самые низкие концентрации магния были обнаружены в рафинированной пшеничной муке - 25,2 мг/100 г и муке из тапиоки - 14,6 мг/100 г (таблица 1), что хорошо согласуется с данными Министерства сельского хозяйства США, в то время как Kunachowicz сообщает о значениях этого элемента в 10 мг/100 г для пшеничной муки и 2 мг/100 г для тапиоковой муки. Содержание магния в рафинированной ржаной муке, составляющее 38 ± 7,51 мг/100 г, значительно ниже значений, рекомендованных Министерством сельского хозяйства США (USDA) и Ertl и соавт. Аналогично, для цельнозерновой муки из спельты - 70,1 мг/100 г по сравнению со 124-130 мг/100 г, в то время как рафинированная мука (35,0 ± 0,30 мг/100 г) уже близка к результату, предложенному Ertl и соавт. - 40 мг/100 г.
Рекомендуемая суточная норма магния колеблется от 250 до 420 мг в день в соответствии с различными рекомендациями. Вариабельность суточной нормы потребления магния может быть объяснена наличием многих диетических и физиологических факторов, влияющих на нейтральное определение баланса магния, таких как вес, пол, возраст, уровень кальция и фосфора, а также белка и других антиоксидантных питательных веществ. Длительное сохранение дефицита магния часто наблюдается у пациентов с целиакией в процессе лечения, что, вероятно, отражает низкое содержание магния в зерновых продуктах, не содержащих глютен.
Содержание магния в муке, полученной из безглютеновых продуктов, значительно выше (таблица 1) и составляет в среднем 52,8% от суточной потребности взрослого человека в этом макроэлементе. Однако это значение снова завышено при добавлении муки из льна и чиа (см. рис. 3), для которых указанные значения являются лишь приблизительными, поскольку они относятся к 100 г продукта. Соблюдение рекомендаций по максимальному ежедневному потреблению муки, о которой идет речь, потребление льняной муки и муки из чиа позволило бы обеспечить 28,57% и 11,27% от средних контрольных значений содержания магния соответственно (рис. 3). Можно видеть, что такие безглютеновые продукты, как мука из гречихи, миндаля, амаранта, люпина и киноа, обеспечивают около 50% суточной нормы содержания магния, в то время как среди безглютеновой муки лидирует цельнозерновая из традиционной пшеницы и древних сортов - полбы и однозернянки (см. рис. 3). Однако, даже после перевода нормы потребления магния на меньшие дозы, безглютеновая мука обеспечивает почти в два раза большую норму потребления, чем мука, полученная из семян, содержащих глютен (рис.3).
В данном исследовании содержание железа в анализируемой муке варьировалось от 0,59 до 13,295 мг/100 г продукта (см. таблицу 1). Наибольшее содержание железа представлено в муке: льняной - 13,29 мг/100 г и чиа - 6,63 мг/100 г (таблица 1), что также соответствует данным Министерства сельского хозяйства США, за исключением того, что для чиа указано значение 7,72 мг/100 г. В научных источниках сообщается о более низких концентрациях железа в льняной муке, которые варьируются от 4,11 до 5,78 мг/100 г. Напротив, в других исследованиях содержание железа в чиа варьировалось в широком диапазоне от 5,3 до 24,3 мг/100 г. Далее следуют ржаная цельнозерновая мука, цельнозерновая пшеничная мука, мука из киноа, амаранта, однозернянки и рафинированная ржаная мука (таблица 1), содержание железа в которых снижается, но остается на сходном допустимом уровне. Исследователи сообщают о более высоком содержании железа в муке из амаранта - 6,74- 9,62 мг и муке из киноа - 4,87- 8,9 мг/100 г. Министерство сельского хозяйства США и Kunachowicz сообщают, что гречневая мука богата железом, его содержание составляет 3,84–4 мг/100 г продукта, что выше значения, полученного в нашем анализе (2,54 мг/100 г) (таблица 1). Напротив, самые низкие концентрации железа были обнаружены в муке, приготовленной из тапиоки, каштанов, сорго, спельты обыкновенной и кукурузы (таблица 1). Чрезвычайно бедна железом мука из тапиоки - 0,59 мг/100 г (табл.1), что соответствует данным Министерства сельского хозяйства США (0,27 мг/100 г), в то же время как Kunachowicz сообщает о значении 1,3 мг/100 г, что в два раза выше, а Баята - 0,27 мг/100 г. Содержание каштановой муки в 1,18 ± 0,05 мг/100 г несколько ниже рекомендованного Министерством сельского хозяйства США значения в 1,62 мг/100 г. Согласно таблице 1, количество этого элемента в муке из сорго, миндаля и киноа, по-видимому, соответствует литературным значениям. Только Kunachowicz предоставляет информацию о муке без глютена: из амаранта, гречихи, сорго, проса, каштанов, кукурузы и тапиоки. (7.2; 4.0; 4.4; 3.7; 3.0; 2.4 и 1,3 мг/100 г этих продуктов соответственно), что превышает значения, полученные в результате наших исследований (таблица 1).
Среди муки, содержащей глютен, самые высокие концентрации были обнаружены в ржаной цельнозерновой муке и пшеничной цельнозерновой муке - 5,03 мг/100 г и 4,77 мг/100 г соответственно (таблица 1). Как и в случае с макроэлементами, можно отметить, что среди муки из семян, продукты из цельнозерновой муки содержат больше железа, чем их рафинированные формы. Сравнивая результаты по содержанию железа в различных видах муки, содержащих глютен, с литературными данными, можно заметить некоторые различия. Пшеничная мука — рафинированная и цельнозерновая соответственно — характеризуется более высоким содержанием микроэлемента (2,10 ± 0,95 мг/100 г и 4,77 ± 0,35 мг/100 г), чем в литературе (7,1 ± 3,2 мг/кг и 34 ± 3 мг/кг). В случае муки из спельты содержание железа в рафинированной муке, равное 1,87 ± 0,05 мг/100 г, по-видимому, несколько превышает значения, указанные в литературе (14 ± 2 мг/кг), в то время как для цельнозерновой муки, равное 2,32 ± 1,24 мг/100 г, что ниже, чем 39 ± 2 мг/кг2 для цельнозерновой муки. Из различных сортов пшеницы Biel и соавт. установлено, что именно спельта отличается самым высоким содержанием железа, как у Zhao и соавт., именно спельта и полба отличаются самым высоким содержанием этого элемента, даже по сравнению с другой древней пшеницей, однозернянкой. Hidalgo and Brandolini указали, что содержание железа в муке из однозернянке колеблется от 37,2 до 62,6 мг/кг, и наш результат находится в пределах этого диапазона. Что касается ржаной муки, то результаты, полученные с помощью анализа ICP-OES для рафинированной муки (4,01 ± 1,52 мг/100 г), выше, чем указано в литературе (около 2,54 мг/100 г), в то время как результаты для ржаной цельнозерновой муки (5,03 ± 1,15 мг/100 г) близки к литературным значениям (20 ± 1 мг/кг).
Железодефицитной анемией страдает около трети населения Земли, и примерно половина случаев обусловлена дефицитом железа в рационе питания, который, помимо прочих факторов, связан с соблюдением веганской и вегетарианской диеты. Более того, этот низкий уровень железа может быть снижен из-за наблюдаемого низкого потребления бобовых культур и круп.
Среднее содержание железа во всех анализируемых видах муки составило 25,62%. И снова, самые высокие показатели можно найти в муке из льна и чиа (рис. 4). Однако на этот раз важно отметить высокое содержание этого микроэлемента в цельнозерновой муке— ржаной и пшеничной (рис. 4). Поэтому важно, чтобы безглютеновая диета была богата продуктами, которые восполнят дефицит этого элемента после отказа от классических злаков. Безглютеновая мука, полученная из киноа или амаранта, может оказаться хорошим решением — ее рекомендуемая норма (в %) лишь немного ниже (рис. 4).
Содержание цинка в тестируемой муке варьировалось от 0,125 до 6,44 мг/100 г (таблица 1). Мы также показали самое высокое содержание цинка во льне и чиа - 6,44 и 6,12 мг/100 г соответственно (таблица 1), что согласуется с определениями других исследователей, которые определили содержание цинка в этих растениях в диапазоне 4,58–7,74 мг/100 г. В семенах льна цинк был зафиксирован на уровне 2,7–3,3 мг/100 г. Цинк был определен на среднем уровне в измельченных продуктах из: миндаля, смородины, ржи, пшеницы и люпина, за которыми следовали: просо, гречиха, киноа и амарант (таблица 1). Очевидно, что цельнозерновые продукты содержат больше этого элемента, чем те, в которых зерна были очищены и обработаны в процессе тонкого помола. Уровни содержания цинка в пшеничной муке, а также в рафинированной и цельнозерновой ржаной муке составили 0,76 и 1,47, 2,73 и 3,25 мг/100 г соответственно (таблица 1). Эти значения аналогичны тем, о которых сообщили Ertl и Goessler, у которых, однако, цельнозерновая пшеничная мука характеризовалась несколько более высоким содержанием этого микроэлемента (39 ± 6 мг/кг), а ржаная цельнозерновая мука - 30 ± 2 мг/кг. В рафинированной и цельнозерновой муке из спельты содержание цинка (1,33 ± 0,05 мг/100 г) несколько ниже значений, приведенных в литературе, - 17 ± 1 мг/кг для рафинированной муки и 3,59 мг/100 г для цельнозерновой. Genc и MacDonald также сообщили о более высоких значениях содержания этого элемента в древних злаках, особенно в зерне полбе, похожем на наше, где больше всего цинка содержится в зерне однозернянки, за которым следует полба, по сравнению с рафинированной пшеничной мукой (таблица 1). Аналогичные показатели содержания этого микроэлемента в зернах однозернянки указаны Hidalgo и Brandolini. Мука из гречневой крупы, каштанов и киноа соответствует содержанию, указанному в базе данных Министерства сельского хозяйства США. Однако результаты по содержанию элементов в муке из сорго и амаранта несколько ниже литературных данных (1,66 мг/100 г и 3 мг/100 г соответственно) и выше для миндальной муки (2,8 мг/100 г). Мука из проса, гречихи и люпина имеет сходное содержание этого элемента (таблица 1), но другие исследователи сообщили о более широких диапазонах содержания цинка – 0,73-4,2 мг/100 г в зависимости от сорта проса, что они также связали с условиями произрастания. Что касается люпиновой муки, то содержание цинка составляет 2,46, что коррелирует с результатами других исследований. Более высокие значения содержания цинка также содержатся в исследованиях Kunachowicz, где содержание цинка в гречневой и пшенной муке составляет 3,75 и 3,66 мг/100 г соответственно. Согласно результатам исследования, проведенного Multari и соавт., содержание этого микроэлемента в гречневой и пшеничной муке находится на определенном нами уровне, в то время как в муке из люпина исследователи обнаружили немного более высокое содержание цинка - 3,65 мг/100 г продукта. Тапиока, рафинированная пшеничная мука, сорго, каштановая мука и рафинированная мука из спельты характеризовались самыми низкими концентрациями цинка (таблица 1), что также хорошо согласуется с таблицами, приведенными в работе Kunachowicz и соавт.
Пациенты с желудочно-кишечными расстройствами, включая целиакию, сталкиваются с проблемой дефицита цинка. Снижение уровня цинка в плазме крови наблюдалось как у пациентов с целиакией, так и у пациентов в стадии клинической ремиссии. Известно, что дефицит цинка тесно связан с атрофией ворсинок кишечника. Хотя уровень цинка в сыворотке крови значительно ниже у детей с нелеченной целиакией и энтеропатией, он нормализуется после перехода на безглютеновое питание. Существуют значительные расхождения между диетическими рекомендациями по содержанию цинка, разработанными различными группами экспертов. Повышение уровня цинка в потребляемой пище может повлиять на снижение заболеваемости некоторыми желудочно-кишечными заболеваниями, поэтому исследования содержания этого минерала в пище представляются оправданными.
Обобщение данных об уровне содержания цинка в содержащих глютен и безглютеновых продуктах показывает, что ржаная цельнозерновая мука и мука из древнего сорта пшеницы - однозернянки - обеспечивают наибольшее покрытие суточной потребности в этом минерале и соответствует расчетной норме в % для миндальной муки, что примерно вдвое меньше, чем для муки из чиа и льна (рис. 5). Среди безглютеновой муки амарантовая, гречневая, киноа, люпиновая и пшенная мука обеспечивают от 20 до 25% суточной потребности в этом элементе в расчетной дозе на 100 г продукта (рис. 5). Аналогичные показатели характерны для цельнозерновой пшеничной муки и ее старинной разновидности - полбы (рис. 5). Рафинированная пшеничная мука удовлетворяет потребность в этом элементе в 3,6 раза меньше, чем ее цельнозерновая аналогия (рис. 5), что свидетельствует о важности потребления продуктов из цельного зерна.
Для более всестороннего изучения количества минеральных компонентов, определенных для всей муки, содержащей глютен, и муки без глютена, данные были подвергнуты статистическому анализу - иерархическому кластерному анализу с использованием метода агломерации и евклидова расстояния Уорда. В соответствии с кластерным анализом содержащей глютен и безглютеновой муки, основанным на содержании 4 минералов, образцы муки были разделены на три группы, называемые кластерами. Метод Уорда был использован в качестве алгоритма кластеризации, который определяет для каждого кластера среднее значение каждой переменной, а также расстояние между кластерами определяется как среднее значение расстояния от центрального элемента до всех элементов других кластеров другого кластера. Проведенный анализ позволил выделить три группы муки, различающиеся по содержанию анализируемых минеральных компонентов (рис. 6). Первая группа включала 10 исследуемых видов муки: пшенную муку, каштановую муку, кукурузную муку, рафинированную муку из спельты, цельнозерновую муку из спельты, муку из полбы, муку из сорго, муку из тапиоки, рафинированную ржаную муку и рафинированную пшеничную муку. Во втором кластере были определены 8 видов муки: амарантовая мука, гречневая мука, люпиновая мука, миндальная мука, мука из киноа, мука из однозернянки, ржаная цельнозерновая мука и пшеничная цельнозерновая мука. Третья группа состояла только из двух видов муки: муки из чиа и льняной муки (рис. 6), что было видно из подробных графиков для каждого минерала (рис. 2, 3, 4, 5).
На рисунке 7 показано, как выглядит среднее количество минералов для каждого кластера, что хорошо согласуется с результатами по отдельным минералам, полученным для различных видов муки (рис. 2, 3, 4, 5). Содержание всех четырех минералов (кальция, магния, железа, цинка) было значительно выше в муке, относящейся к третьей группе (392 мг, 545 мг, 9,96 мг, 6,28 мг — соответственно), и значительно ниже в муке из первой группы (28 мг, 59 мг, 2,06 мг, 1,40 мг— соответственно). В третьей группе, представленной мукой, состоящей из льна и чиа, уровень рекомендуемой суточной нормы по всем анализируемым элементам составил почти 50% (от 49,0% — для кальция до 145,3% — для магния). Уровень покрытия суточной нормы потребления во второй агломерации составил от 8,2% — для кальция до 41,9% — в случае с магнием. Уровень покрытия суточной нормы потребления в первой агломерации составил до 3,4% — для кальция и до 15,8% —для магния (рис. 7).
ВЫВОДЫ
Наши результаты показали, что большинство видов безглютеновой муки, таких как: гречневой, миндальной, амарантовой или киноа, имеют высокое содержание кальция, магния, железа и цинка и могут быть здоровой альтернативой при безглютеновой диете. Амарантовая, люпиновая и миндальная мука особенно ценны при дефиците кальция, в то время как три вида муки, упомянутые выше, и гречневая крупа особенно ценны при дефиците магния. Среди прочего, миндальная мука богата цинком, в то время как мука из амаранта и киноа относительно богата железом, что сопоставимо с мукой из цельнозерновой муки из пшеницы и ржи. Мука из чиа и льняная мука получили отличную оценку в нашем анализе, и имеют более высокий уровень биоэлементов в соответствии со сборниками Министерства сельского хозяйства США, в частности: фосфора, железа, кальция и цинка, чем традиционные масличные культуры и зерно. Несмотря на пользу для здоровья, изготовление хлеба из муки без глютена является технологически сложным, так как недостаток глютена влияет на структуру и эластичность теста. Для достижения подобных свойств используют смеси различных безглютеновых видов муки и других добавок. Наша работа дополняет аналитические данные по макроэлементам и микроэлементам в продуктах без глютена, которые могут быть все более популярной частью безглютенового рациона питания для пациентов с целиакией, аллергией и повышенной чувствительностью к глютену. Наши результаты дают ценную информацию о питательной ценности муки без глютена, помогая как потребителям, так и производителям создавать полезные и вкусные продукты без глютена.