В данной статье опубликованной в сборнике "Flour and Breads and their Fortification in Health and Disease Prevention" авторы рассматривают хоть и обзорно, но достаточно глубоко рассматривают как самые основные аспекты и преимущества пшеницы однозернянки для здоровья человека так и объясняют причины такого полезного воздействия данной культуры.
ВВЕДЕНИЕ
Однозернянка (Triticum monococcum L. subsp. monococcum), близкий родственник твердой пшеницы и хлебной пшеницы, представляет собой диплоидную (2n = 2x = 14) пшеницу в оболочке, одомашненную приблизительно 10 000 лет назад в регионе Каракадаг в Турции. Однозернянка, одна из основных сельскохозяйственных культур наряду с ячменем и полбой, распространился по Европе во время неолитической революции. На протяжении нескольких тысяч лет он был основным продуктом питания европейских фермеров, что подтверждается археологическими находками и анализом содержимого толстой кишки Отци, замороженного человека медного века, найденного в Альпах в 1991 году. Начиная с бронзового века, выращивание однозернянки утратило популярность из-за доступности высокоурожайных тетраплоидных и гексаплоидных сортов пшеницы, которые можно было выращивать без предварительного обмолота. Тем не менее, его по-прежнему употребляли в пищу во времена Римской империи, а также в последующие Темные века.
В настоящее время традиционный айнкорн можно встретить в маргинальных районах Средиземноморского региона, Турции, балканских странах, южной Италии, южной Франции, Испании и Марокко, в то время как ее дикий предок, T. monococcum ssp. boeoticum, по-прежнему процветает в центральной и восточной частях Плодородного Полумесяца. Это растение часто используется только для кормления животных, а солома используется при строительстве соломенных крыш. В последние годы тенденция к низкоэффективному и устойчивому ведению сельского хозяйства в сочетании с возросшим интересом к питательным аспектам продуктов питания привела к повторному открытию нескольких древних злаков, в том числе однозернянки. Новые исследовательские проекты направлены на оценку потенциала T. monococcum для потребления человеком как с точки зрения питательных, так и технологических качеств; в то же время в нескольких странах, включая Италию, Германию и Канаду, продолжаются селекционные программы по созданию высокоурожайных линий однозернянки свободного обмолота, пригодных для современных методов выращивания.
ЯДРО ОДНОЗЕРНЯНКИ
Как упоминалось в предыдущем разделе, однозернянка - пшеница в оболочке (т.е. ее зерна надежно защищены чешуйками, которые необходимо удалять перед помолом); тем не менее, сообщается о нескольких генотипах со свободным обмолотом. Колосья однозернянки, зерна в оболочке и молотые ядра показаны на рис. 1. Семена мелкие, со средним весом 25-28 г/1000 зерен; однако у некоторых генотипов он может достигать 35 г/1000 зерен, что является довольно низким показателем для хлебной пшеницы. Размер семян оказывает заметное влияние на многие композиционные и качественные характеристики, поскольку крупные, тяжелые зерна имеют более высокую долю крахмалистого эндосперма и меньшее количество внешнего околоплодника и алейроновых слоев. Доля зародышей однозернянки лишь незначительно превышает таковую в пшенице хлебопекарной (3,1 против 2,9% соответственно); напротив, резкие различия наблюдаются в отношении отрубей (22,9 против 16%) и эндосперма (74,0 против 81%). Распределение питательных веществ в ядре значительно различается. Отруби содержат большое количество минералов, белков, ферментов и некоторых антиоксидантов, таких как токотриенолы и фенолы; зародыши богаты белками, липидами, ферментами и токоферолами; в крахмалистом эндосперме содержится много запасных белков (глиадинов и глютенинов) и углеводов.
СОСТАВ МУКИ
Крахмал и пищевые волокна
Эндосперм однозернянки, в котором накапливаются продукты для хранения, в основном состоит из крахмала. Крахмал состоит из двух полимеров: линейной амилозы и разветвленного амилопектина. Молекулы крахмала организованы в полукристаллические гранулы разного размера. У Triticum ssp. встречаются два типа гранул: крупные гранулы типа А (диаметром 12-24 мкм), которые образуются вскоре после созревания и могут продолжать расти в течение всего срока созревания зерна; и мелкие гранулы типа В (5 мкм), которые появляются через несколько дней после созревания. А-гранулы, которых меньше, чем В-гранул, составляют большую часть крахмальной массы. Гранулы A однозернянки (диаметр которых составляет 13,2 мкм) меньше, чем у пшеничной муки высшего сорта (23,8 мкм), и это различие влияет на некоторые характеристики муки, в том числе на желатинизацию, склеивание и набухание, чувствительность к ферментам и растворимость.
Общее содержание крахмала в T. monococcum составляет 65,5% (диапазон: 60,6-71,4%; см. таблицу 1), тогда как в Triticum aestivum это значение выше (68,5%; диапазон: 63,0-75,0%). Фракция амилозы, которая оказывает особое влияние на клейковинные свойства муки и срок хранения хлеба, составляет приблизительно 26-30% от общего количества крахмала (диапазон: 15-35%), что аналогично содержанию в хлебной пшенице.
Не весь крахмал быстро усваивается в процессе переваривания; фракция, которая сопротивляется перевариванию и всасыванию в тонком кишечнике человека, достигает толстой кишки, где подвергается ферментации с образованием мелких жирных кислот, называется резистентным крахмалом и выполняет физиологические функции, сходные с функциями пищевых волокон. Виды Triticum, как правило, имеют низкое содержание резистентного крахмала (9,2%-15,0%), а в однозернянкее его примерно 10,8%, хотя сообщалось о более низких значениях (2,56%).
Пищевые волокна, не перевариваемые в тонком кишечнике, частично или полностью ферментируются в толстом кишечнике и благотворно влияют на регуляцию ряда физиологических функций человеческого организма. Пищевые волокна включают в себя все неперевариваемые углеводы (например, некрахмалистые полисахариды, резистентный крахмал, резистентные олигосахариды и другие неперевариваемые второстепенные компоненты). Нерастворимые в воде соединения (целлюлоза, фракции гемицеллюлозы и лигнин) воздействуют главным образом на функции желудочно-кишечного тракта, облегчая прохождение пищи через кишечник; водорастворимые компоненты (β-глюкан, фруктан, пектин, камеди и слизи) легче поддаются ферментации в толстой кишке, чем нерастворимые пищевые волокна, и снижают рН толстой кишки, увеличивают количество и различные характеристики кишечных микроорганизмов, регулируют всасывание некоторых питательных веществ (например, сахаров и липидов), и имеют другие полезные эффекты. Общее содержание пищевых волокон в T. monococcum низкое: сообщается о значениях ниже или около 10% (в отличие от 11,5%-18,3% в хлебной пшенице).
Арабиноксиланы, β-глюканы и лигнин, которые являются компонентами пищевых волокон, содержатся в однозернянкее в ограниченных количествах. Общее содержание арабиноксилана составляет 1,45- 2,35%, а β-глюкана - 0,25-0,35%. Аналогичные результаты для β-глюкана были получены и другими исследователями. Концентрация лигнина у различных видов пшеницы одинакова, и в однозернянке его среднее содержание составляет 2,6%, при этом диапазон составляет от 2,25% до 3,05%.
С другой стороны, фруктан (еще один компонент пищевых волокон) содержится в T. monococcum в большем количестве (1,74%-1,90%), чем в других видах пшеницы (1.57%, 1.26%, 1.17%, и 0,95% для хлебной пшеницы, спельты, твердой пшеницы и полбы, соответственно). Хотя такие показатели могут показаться довольно низкими, на самом деле пшеница уже обеспечивает примерно 70% фруктанов в рационе американцев, что указывает на то, что даже минимальные изменения могут привести к заметному улучшению ситуации в странах, потребляющих пшеницу.
Белки
В зернах T. monococcum содержание белка выше, чем в хлебной пшенице, и составляет в среднем 18 г/100 г сухого вещества (DM) и часто превышает 20 г/100 г DM (таблица 1). Хотя отчасти это превосходство связано с меньшим размером семян (и, соответственно, с более высоким содержанием алейрона), эндосперм также является хорошим источником белка: например, сообщается о его содержании в рафинированной муке от 15,4% до 25,2% в 25 образцах, собранных в трех регионах.
Гены играют важную роль, о чем свидетельствует широкая вариабельность в пределах одного зерна (15,5-22,8 г/100 г), а также идентификация двух локусов количественных признаков, контролирующих общее содержание белка. Аминокислотный состав белков семян T. monococcum и их питательная ценность очень близки к белкам полиплоидной пшеницы. Тем не менее, с учетом общего уровня белка (16,7%) содержание незаменимых аминокислот в однозернянке несколько выше, чем в сорте хлебной пшеницы Centauro (в среднем 32,2% против 29,1% от общего количества белка, соответственно). Кроме того, описаны некоторые сорта однозернянки с более высоким содержанием лизина, чем в хлебной пшенице.
Липиды
Хотя относительные пропорции зародышей однозернянки и обычной пшеницы схожи, содержание липидов в однозернянке на 50% выше, чем в хлебной пшенице (4,2 против 2,8 г на 100 г сухого вещества). Анализ состава жирных кислот позволяет выявить до 14 различных соединений (таблица 2). Линолевая (C18:2n6), олеиновая (C18:1n9 + C18:1n7) и пальмитиновая (C16:0) кислоты на сегодняшний день являются наиболее распространенными из этих соединений, располагаясь в диапазоне от 50.9%-54.0%, 24.8%-26.4%, и 13,9%-16,7% соответственно. В хлебной пшенице линолевая кислота также является преобладающей жирной кислотой, но пальмитиновой кислоты больше, чем олеиновой, в то время как уровни других жирных кислот у разных видов одинаковы. Следовательно, в однозернянке больше мононенасыщенных жирных кислот (МНЖК) и меньше полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и насыщенных жирных кислот (НЖК), чем в хлебной пшенице. Низкие концентрации НЖК наряду с высокими концентрациями МНЖК и ПНЖК в продуктах питания играют важную роль в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, поскольку МНЖК и ПНЖК влияют на синтез липидов и холестерина, снижая риск тромбоза и атеросклероза. С технологической точки зрения, высокое содержание МНЖК и низкое содержание ПНЖК обеспечивают лучшую устойчивость к окислению и более длительный срок хранения продуктов.
Витамины и Антиоксиданты
Витамины - органические соединения, необходимые организму в ограниченных количествах. Концентрация фолиевой кислоты, водорастворимой формы витамина В9, важной для профилактики дефектов нервной трубки у плода, составила 429-678 нг/г сухого вещества в группе из пяти сортов однозернянки, то есть в том же диапазоне из 150 сортов хлебной пшеницы (323-774 нг/г).
Каротиноиды являются жирорастворимыми антиоксидантами: некоторые каротиноиды (α- и β-каротины) участвуют в биосинтезе витамина А, который необходим для многих биологических функций, в то время как другие (например, лютеин и зеаксантин) защищают клетки и ткани от свободных радикалов, способствуют поддержанию зрения и предотвращению некоторых видов рака, а также профилактике дегенеративных и сердечно-сосудистых заболеваний.
Концентрация каротиноидов в цельнозерновой муке из однозернянки намного выше, чем в муке из сортов полиплоидной пшеницы. Детальные исследования, проведенные с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), показали, что у всех видов Triticum желтый пигмент состоит в основном из лютеина (>90%). Хотя самая высокая концентрация лютеина наблюдается в зародышах (32,1 мг/кг), он также содержится в эндосперме (6,3 мг/кг) и отрубях (4,3 мг/кг). В цельнозерновой муке из однозернянки содержание лютеина составляет в среднем 8,4–8,5 мг/кг, но наблюдались значения, превышающие 10 мг/кг, вплоть до максимума в 13 мг/кг сухого вещества (см. таблицу 1). Кроме того, в нескольких образцах было обнаружено значительное количество каротинов (>25% от общего количества каротиноидов), иногда в сочетании с высоким содержанием лютеина. Таким образом, концентрация каротиноидов в однозернянке в 4-8 раз выше, чем в хлебной пшенице, и в 2 раза выше, чем в твердых сортах пшеницы, в которых желтый цвет манной крупы и макаронных изделий на ее основе считается важным качеством. Интересно, что восприятие цвета рафинированной муки связано не только с содержанием каротиноидов, но и с гранулометрией муки.
Токолы (витамин Е) состоят из токоферолов и токотриенолов, каждый из которых содержит четыре производных (α, β, γ и δ). Они защищают от хронических патологий, таких как сердечно-сосудистые и неврологические расстройства, рак, катаракта и воспалительные заболевания. Общее содержание токола в однозернянке выше, чем в хлебной и твердой пшенице, со средней концентрацией 77,96 мг/кг и максимальным значением 115,85 мг/кг (см. таблицу 1); для сравнения, содержание токола в T. aestivum и Triticum turgidum составляет приблизительно 62,75 и 52,91 мг/кг, соответственно.
В T. monococcum наиболее распространенным соединением является β-токотриенол (61,9% от общего количества), за которым следуют α-токотриенол (16,4%), α-токоферол (15,6%) и β-токоферол (6,1%). В то время как токоферолы содержатся почти исключительно в зародышах, токотриенолы в большем количестве содержатся во фракции отрубей, хотя значительные количества присутствуют в зародышах и муке. Среднее соотношение токотриенол/токоферол (3,68) у однозернянки выше, чем у T. aestivum и T. turgidum (2,97 и 1,79 соответственно). Несмотря на более низкие концентрации, эндосперм содержит большую часть лютеина (76,6%), а также четверть всех токолов, что указывает на то, что очищенная мука по-прежнему сохраняет хорошую питательную ценность.
Полифенолы (фенольные кислоты, флавоноиды, алкилрезорцины и т.д.), в основном локализованные во внешних слоях ядра, являются растительными метаболитами, необходимыми для роста и размножения растений, и вырабатываются в ответ на патогены растений. У людей они играют защитную роль от окислительных заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца, инсульт и рак.
Фенольные кислоты присутствуют в нерастворимой, растворимой-связанной и нерастворимой-связанной формах. Нерастворимые фенольные кислоты, связанные со структурными компонентами клеточной стенки, такими как целлюлоза, лигнин и белки, встречаются в большем количестве, чем растворимые формы. В однозернянке и хлебной пшенице феруловая кислота является основным фенольным компонентом как растворимой, так и нерастворимой фракций. Общее количество свободных полифенолов и фенольных кислот в однозернянке и хлебной пшенице примерно одинаковы, но у T. monococcum концентрация конъюгированных фенольных кислот выше, а содержание связанных фенольных кислот ниже. В целом, общее содержание фенольных кислот в однозернянке находится в диапазоне 449-816 мг/кг сухого вещества.
Содержание флавоноидов в шести образцах однозернянки, напротив, составило в среднем 1,13 ± 0,28 мкмоль/г (диапазон 0,80-1,59 мкмоль/г) против 1,32 ± 0,04 мкмоль/г в хлебной пшенице.
Алкилрезорцины, молекулы, обладающие антимикробной активностью и влияющие на биологические мембраны, содержатся в большом количестве в цельнозерновой муке из однозернянки (595 мг/кг), чем в хлебной пшенице (410-416 мг/кг) и твердых сортах пшеницы (399 мг/кг); относительный гомологический состав однозернянки составил C17:0 (2%), С19:0 (14%), С21:0 (47%), С23:0 (27%) и С25:0 (10%).
Фитостеролы снижают уровень общего холестерина в сыворотке и/или плазме крови и холестерина липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), обладают противовоспалительным, антиатерогенным и антиоксидантным действием и могут обеспечивать защиту от некоторых видов рака, таких как рак толстой кишки, молочной железы и предстательной железы. Зерновые содержат умеренное количество стеринов, но, поскольку они являются основным продуктом питания для человека, они обеспечивают его в нужном количестве. Наибольшее содержание фитостерола содержится во фракции зародышей и отрубей. Однозернянка - это вид Triticum с самой высокой концентрацией, которая составляет в среднем 1054 мг/кг (диапазон: 976-1187 мг/кг), что на 25% выше, чем у озимой пшеницы. У T. monococcum. Основным фитостеролом является ситостерин (500 мг/кг массы тела; 47% всех стеринов), за которым следуют общие станолы (229 мг/кг; 22%), кампестерол (195 мг/кг; 19%) и другие соединения (130 мг/кг; 12%).
Благодаря особому содержанию антиоксидантов и составу, цельнозерновая мука из однозернянки обладает более высокой активностью по удалению радикалов, чем цельнозерновая мука из хлебной пшеницы.
Микроэлементы и зола
Злаки и продукты на их основе широко потребляются во всем мире, и как таковые, они являются основным источником железа и цинка для людей во многих развивающихся странах. Однако зерновые культуры по своей природе обладают низкой концентрацией и биодоступностью, что приводит к низкому потреблению этих микроэлементов, и примерно половина населения земного шара страдает от их дефицита. Дефицит железа и цинка приводит к таким проблемам со здоровьем, как ослабление иммунной системы, нарушение физического роста, умственного и когнитивного развития, а также к увеличению частоты анемии, заболеваемости и смертности. Некоторые исследователи оценили вариабельность содержания микроэлементов в генофонде культивируемой пшеницы как способ повышения питательной ценности зерновых культур.
В семенах 54 образцов однозернянки наблюдались широкие генотипические различия в содержании питательных микроэлементов, при этом средние значения железа составляли 47,04 мг/кг, цинка - 54,81 мг/кг, марганца - 49,29 мг/кг и меди - 6,40 мг/кг. В целом, концентрация большинства микроэлементов в T. monococcum в среднем выше, чем в T. aestivum, включая железо (45,9–52 против 36-38,2 мг/кг соответственно), цинк (53-72 против 35 мг/кг), марганец (28-46 против 26-30 мг/кг), медь (9 против 6 мг/кг), стронций (5,4 против 3,0 мг/кг), молибден (1,2 против 0,65 мг/кг), магний (1,5–1,6 против 1,1–1,4 г/кг), фосфор (5,2–5,4 против 3,1–4,7 г/кг) и селен (50,0–54,8 против 29,8–39,9 мкг/кг; 178,5–440 против 32,9–237,9 мкг/кг). С другой стороны, содержание калия и кальция у этих двух видов не отличалось. Однако цельнозерновая мука содержит фитиновую кислоту, которая является мощным хелатором положительно заряженных минеральных катионов, таких как кальций, железо и цинк. Фитиновая кислота может связывать минералы, и образующиеся в результате соли выводятся из организма, что ограничивает усвоение некоторых микроэлементов.
Неудивительно, что общее содержание золы в цельнозерновой муке из однозернянки высокое и составляет от 2,1 до 2,8%; для сравнения, среднее содержание золы в хлебной пшенице в основном составляет менее 2,0%.
Ферментативная активность
Цельнозерновая мука содержит множество ферментов, некоторые из которых (например, амилазы, протеазы, оксидазы и липазы) активны при обработке пищевых продуктов. Расщепление крахмала катализируется альфа- и бета-амилазами. Альфа-амилазы случайным образом гидролизуют α-связи, определяя таким образом образование линейных и разветвленных олигосахаридов, мальтотриозы, глюкозы и мальтозы. Эти простые редуцирующие сахара метаболизируются дрожжами в процессе брожения, а также являются субстратами реакции Майяра. Активность альфа-амилазы может повышаться при позднем выпадении спелых зерен, но снижается при выдержке муки. Существуют генетические различия между видами пшеницы: в цельнозерновой муке из однозернянки наблюдалась более низкая активность альфа-амилазы, чем в муке из T. turgidum и T. Aestivum (0.20 ± 0.006, 0.24 ± 0.030 и 0.29 ± 0.032 Ceralpha ед/г, соответственно). Бета-амилазы приводят к полному гидролизу амилозы до мальтозы, в то время как амилопектин дает мальтозу (60%) и декстрины (40%). T. monococcum проявляет значительно более низкую активность β-амилазы, чем T. turgidum и T. aestivum (12,0 ± 0,36, 48,6 ± 1,44 и 58,5 ± 2,29 Betamyl-3 ед/г, соответственно), и это влияет на качество конечного продукта, поскольку высокая активность бета-амилазы приводит к чрезмерному термическому повреждению (реакция Майяра) хлебобулочных изделий из-за повышенного образования мальтозы на стадии смешивания.
Липоксигеназа (LOX) катализирует окисление ПНЖК (в основном линолевой и линоленовой кислот) до радикалов жирных кислот, которые ответственны за окислительную деградацию некоторых антиоксидантных соединений, таких как каротиноиды и токолы: таким образом, высокая активность LOX отрицательно сказывается на питательной ценности конечных продуктов. Исследование, проведенное на 57 образцах различных видов Triticum, показало, что однозернянка обладает более низкой активностью LOX (0,12–0,91 мкмоль/мин в граммах массы), чем твердая пшеница и пшеничный хлеб (3,48-0,701 и 8,02-0,492 мкмоль/мин г), что подтверждает предварительные наблюдения.
Полифенолоксидаза (PPO) катализирует гидроксилирование монофенолов до о-дифенолов и окисление о-дифенолов до о-хинонов, которые вступают в реакцию с аминами и тиольными группами или неферментативно полимеризуются с образованием темных или коричневых продуктов, вызывая нежелательное потемнение продуктов и деградацию полифенолов. РРО в изобилии содержится в отрубях и зародышах. В ходе испытаний, проведенных на 59 образцах различных видов пшеницы, выращенных в течение двух лет, в цельнозерновой муке T. monoccocum было обнаружено более высокое содержание полифенолоксидазы, чем в T. turgidum и T. aestivum (362,1 ± 9,46, 340,4 ± 9,34 и 307,2 ± 6,16 ед/г).
Пероксидазы - ферменты, которые используют пероксид для окисления широкого спектра доноров водорода, включая фенолы, аскорбиновую кислоту, амины и нитриты. В ходе исследования, проведенного по одному образцу от каждого вида, не было обнаружено существенных генетических различий между айнкорном, твердой пшеницей и хлебной пшеницей.
Изменения в процессе хранения
На пищевую ценность цельнозерновой и рафинированной муки после помола влияет несколько факторов, в том числе условия хранения и технологические изменения. При низких температурах консервирования в течение длительного времени сохраняются антиоксидантные свойства свежемолотой муки, которые быстро теряются при более жестких условиях, таких как хранение при температуре выше 20°C.
В период своего расцвета T. monococcum в основном употребляли в пищу в виде каши или просто в приготовленном виде; это употребление не требовало закваски - процесса, который был открыт и применялся для выпечки хлеба египтянами. В более поздние времена однозернянка преимущественно скармливали животным, оставляя для людей твердые сорта пшеницы, пригодные для обмолота и производства хлеба. Таким образом, на ранних этапах истории айнкорн не подвергался селекции в пользу хлебопечения, и подобная тенденция, вероятно, сохранялась и в дальнейшем. В результате, до недавнего времени айнкорн считался непригодным для производства хлебобулочных изделий из-за его липкого теста и неадекватных реологических свойств. На самом деле стабильность и степень размягчения теста на фаринографе Brabender, а также прочность клейковины на альвеографах Шопена, как правило, невысоки. Тем не менее, иногда получается хлеб с объемом буханки и характеристиками, сходными с теми, что у хлеба из хлебной пшеницы.
В результате скрининга обширной коллекции (>1000 образцов) T. monococcum ssp. monococcum и ssp. boeoticum было выявлено несколько генотипов, у которых уровень осаждения додецилсульфата натрия (SDS) (мелкомасштабный тест для оценки пригодности пшеничной муки для выпечки) превышает 60 мл, что является порогом для определения потенциала в области производства хлеба. Дальнейший анализ наиболее перспективных генотипов показал, что показатели альвеографа и фаринографической стабильности близки к показателям хлебной пшеницы, что открывает новые горизонты для использования этой древней культуры. Хлеб, приготовленный из рафинированной муки einkorn после стандартных испытаний на микропекарню, показал широкий разброс по объему - от очень низкого до превосходного (рис. 2); лучшие образцы выгодно отличались от лучших сортов пшеничного хлеба.
Хлеб, приготовленный из рафинированной муки T. monococcum, отличается от хлеба, приготовленного из T. turgidum или T. aestivum, привлекательным темно-желтым цветом мякиша и насыщенным вкусом. В то время, как только некоторые генотипы однозернянки пригодны для выпечки хлеба, все образцы отлично подходят для приготовления других хлебобулочных изделий, таких как печенье и сдобные изделия (рис. 3).
Качество выпечки хлеба напрямую зависит от состава белка запаса. По сравнению с пшеничной мукой для выпечки хлеба, мука из однозернянки характеризуется очень высоким соотношением глиадин/глютенин и низким содержанием высокомолекулярных глютенинов. Электрофоретический анализ 668 образцов T. monococcum ssp. monococcum выявил 39 полос глютенина (шесть субъединиц x и восемь субъединиц y в высокомолекулярной фракции и 25 в низкомолекулярной области) и 44 полосы глиадина (20 в ω-области, 10 в γ-области, и 14 в α/β-области). Восемь полос глютенина и восемь полос глиадина значительно коррелировали с повышением качества выпечки хлеба, что было оценено с помощью теста на осаждение SDS. Особенно важным был эффект трех связанных фрагментов глютенина, которые в сочетании с уменьшенным количеством или отсутствием ω-глиадинов (рис. 4) увеличили объем осаждения SDS с 24 до 45 мл. Молекулярная карта, объединяющая данные о полиморфизме длины рестрикционных фрагментов (RFLP), результаты электрофореза в кислом полиакриламидном геле и информацию о белках запаса, позволила расположить локусы для трех глютениновых и ω-полос на коротком плече хромосомы 1, области, богатой генами, кодирующими глютенин и глиадин.
Липкость и разрыхление теста, а также кинетика черствения конечного продукта, находятся в зависимости от клеящих свойств муки. Амилографические показатели вязкости однозернянки превосходят показатели спельты и обычной пшеницы, а также, в большинстве случаев, полбы. Исследование клеящих свойств 65 образцов однозернянки с помощью экспресс-анализатора вязкости (RVA) показало, что однозернянка имеет более высокую пиковую вязкость и конечную вязкость по сравнению с T. turgidum и T. aestivum, что, вероятно, связано с меньшим размером и различным составом гранул айнкорнового крахмала.
Некоторые внешние факторы оказывают существенное влияние на приготовление хлеба. Пропаривание приводит к желатинизации крахмальных гранул и денатурации белков, что приводит к существенным изменениям технологических свойств муки. Ограниченная информация, доступная по айнкорну, описывает резкое снижение после пропаривания при низкой влажности показателей осаждения SDS (и, следовательно, качества выпечки хлеба), а также снижение вязкости; изменения более заметны при более жестких условиях пропаривания. Условия хранения также влияют на технологические характеристики муки: в процессе консервации, особенно при высоких температурах (30°C и 38°C), изменяются показатели осадконакопления и вязкости муки из однозернянки.
НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Пшеница является основным компонентом рациона питания большей части человечества, но потребление пшеницы часто приводит к серьезным или даже опасным для жизни проблемам со здоровьем. Реакции гиперчувствительности к пшеничной муке возникают как при вдыхании (астма пекаря), так и при приеме внутрь (пищевая аллергия и целиакия), но иногда они также могут возникать при контакте.
Пекарская астма и пищевая аллергия - аномальные реакции иммунной системы на один или несколько белков пшеницы. Они могут проявляться широким спектром симптомов, включая сыпь, затрудненное дыхание и тошноту, а иногда также могут вызывать анафилаксию. Хотя действие экстрактов соли однозернянки, связывающих иммуноглобулин Е (IgE), аналогично действию экстрактов T. aestivum и T. turgidum, и в этой диплоидной пшенице присутствует много потенциальных аллергенов, их ингибирующая активность в отношении α-амилазы человека минимальна или вообще отсутствует. Аналогичные результаты описаны при анафилаксии, вызванной сочетанием употребления пшеницы и физических упражнений - аллергической реакции, вызванной ω-5-глиадинами.
Целиакия - воспалительное иммуноопосредованное заболевание, вызываемое проламинами глютена, содержащимися в некоторых злаках (включая Triticum spp.), у предрасположенных людей. Основным возбудителем является глиадиновая фракция глютена. Все три структурных типа глиадинов (α/β, γ и ω) активны; тем не менее, компоненты глютенина могут усугубить целиакию. Можно выделить два патологических эффекта: быстрое цитотоксическое воздействие на эпителий кишечника и иммунный ответ с участием Т-клеток, которые распознают специфические эпитопы проламинов. Было обнаружено до 35 иммунологически активных последовательностей. Большинство из этих эпитопов являются иммуногенными, стимулирующими специфические Т-клеточные линии и клоны, полученные из слизистой оболочки тощей кишки или периферической крови пациентов с целиакией; однако некоторые из них токсичны и вызывают повреждение слизистой оболочки. Некоторые исследования свидетельствуют о снижении или отсутствии токсичности T. monococcum, у которого отсутствует высокоиммунореактивный α/β-глиадиновый пептид (LQLQPFPQPQLPYPQPQLPYPQPQLPYPQPQPF), кодируемый генами, расположенными на хромосоме 6D; геном D отсутствует у однозернянки. Кроме того, исследования in vitro показали, что проламины однозернянки не агглютинируют клетки K562(S) миелолейкоза человека и не вызывают повреждений в культурах клеток кишечника пациентов с целиакией, что объясняется взаимодействием токсичного пептида с “защитным” пептидом, который ингибирует агглютинирующую активность клеток K562(S).
В частности, образец однозернянки ID331 может быть менее эффективным в индуцировании целиакии из-за его неспособности активировать пути врожденного иммунитета, возможно, из-за защитного действия входящих в его состав ω-глиадинов. Однако генотипы T. monococcum Monlis и ID331 активируют Т-клеточный ответ при целиакии, что позволяет предположить, что оба они токсичны для пациентов с целиакией. Более того, секвенирование клонов комплементарной дезоксирибонуклеиновой кислоты (кДНК) однозернянки, связанных с генами белка запаса T. monococcum обнаружило присутствие 4 токсичных и 13 иммуногенных пептидов, относящихся ко всем классам белков запаса, что указывает на то, что однозернянка обладает полным потенциалом вызывать синдром целиакии. Тесты In vivo показали, что однозернянка, которая, по-видимому, хорошо переносится большинством пациентов с целиакией, тем не менее, токсична на основании гистологических и серологических критериев. В заключение следует отметить, что ни один вид или сорт пшеницы, включая однозернянку, не является безопасным для пациентов с диагнозом целиакия, но однозернянка может быть полезен пациентам с чувствительностью к глютену или для профилактики целиакии.
Еще одной побочной реакцией на употребление злаков в пищу является синдром раздраженного кишечника, хроническое функциональное расстройство желудочно-кишечного тракта, которому способствует потребление с пищей ферментируемых олигосахаридов, дисахаридов и моносахаридов, а также полиолов (FODMAP). Его симптомы облегчаются диетой с низким содержанием определенных короткоцепочечных углеводов, поэтому предпочтение следует отдавать пшенице с низкой концентрацией FODMAP. К сожалению, в однозернянке содержание фруктанов выше, чем в большинстве других сортов пшеницы, хотя все еще в пределах значений хлебной пшеницы. Однако длительное время расстойки теста (>4 часов) эффективно снижает содержание FODMAP в конечном продукте до 90%, что позволяет получать хлебобулочные изделия из пшеницы, пригодные для употребления пациентами с синдромом раздраженного кишечника.
ВЫВОДЫ
· Однозернянка — это пшеница в оболочке, то есть после сбора урожая ее семена плотно покрыты чешуей.
· Одомашненная в Плодородном Полумесяце примерно 12 000 лет назад, она сыграла важную роль в распространении сельского хозяйства.
· Широко выращиваемая и употребляемая в пищу в Европе и на Ближнем Востоке в течение нескольких тысяч лет, она была заменена более продуктивными сортами твердой и хлебной пшеницы в бронзовом веке.
· В ядрах однозернянки содержится больше белка и антиоксидантов (т.е. каротиноидов и токолов), чем в ядрах других сортов пшеницы.
· Липидная фракция богата МНЖК.
· Некоторые генотипы очень хорошо подходят для выпечки хлеба, благодаря чему получаются великолепные буханки с аппетитным мякишем темно-желтого цвета.
· Для приготовления хлебобулочных изделий подходят все виды однозернянки.
· По-видимому, реакция на муку из однозернянки слабее, чем на другие виды пшеницы, но она все еще токсична для больных целиакией.