Anthony Temitope Idowu, Oladipupo Odunayo Olatunde, Ademola Ezekiel Adekoya, Solomon Idowu, Germinație: o sursă alternativă de promovare a fitonutrienților în semințe comestibile, Calitatea și siguranța alimentelor, Volumul 4, Ediția 3, August 2020, Pagini 129–133, https: // doi.org/10.1093/fqsafe/fyz043

germinarea

Abstract

S-a demonstrat că consumul de alimente mai puțin fitonutrienți cauzează diferite boli cronice, în ciuda a peste 50.000 de rase de plante comestibile disponibile în diferite țări de pe glob. Aceste plante comestibile constau din semințe care pot fi consumate, care au beneficii mari pentru sănătate. Mai mult, valorile nutritive, cum ar fi fitochimicalele semințelor comestibile, au crescut după germinare. Prin urmare, s-a raportat că germinația sporește diferiți compuși bioactivi, cum ar fi acidul γ-amino butiric, polifenoli și vitamine, care duc la o bioactivitate mai mare, cum ar fi efectele anti-diabetice, anti-bacteriene și anti-canceroase atunci când aceste semințe sunt consumate. În consecință, germinarea poate fi privită ca o modalitate ieftină și eficientă de a spori valoarea nutrițională a semințelor comestibile.

Introducere

Germinarea este un proces care implică absorbția apei de către o sămânță uscată în repaus care duce la dezvoltarea și creșterea seminței (Nonogaki și colab., 2010). În plus, germinația este evidențiată ca o metodă principală de bio-procesare în domeniul științei alimentare și al nutriției, deoarece aduce o creștere a compușilor bioactivi. Potrivit lui Bewley și colab. (2012), germinarea încorporează acele evenimente care implică absorbția apei de către semințele uscate și se termină cu alungirea axei embrionare. Watanabe și colab. (2004) au declarat că germinarea este un proces biologic inițiat odată ce semințele uscate absorb apa, ceea ce duce la activarea enzimelor cu o stare fizică stabilită de dorit pentru încolțirea semințelor. Dogra și colab. (2013) au raportat că germinarea activează semințele din repausul său, ceea ce restabilește activitățile metabolice ale semințelor și duce la modificări biochimice, nutriționale și senzoriale ale semințelor. Potrivit lui Pimentel și colab. (2000), peste 50.000 de specii de plante comestibile din lume au fost raportate ca fiind disponibile pentru consum. De asemenea, s-a raportat că semințele comestibile conțin diferite substanțe fitochimice care oferă efecte anti-oxidante, anti-diabetice și anti-cancer.

Multe studii au arătat că germinația poate crește în continuare compușii nutritivi și bioactivi din semințele comestibile (Saleh și colab., 2013; Huang și colab., 2014; Fouad și Rehab, 2015). În timpul germinării, are loc degradarea macro-nutrienților, de exemplu, carbohidrații, proteinele și acizii grași sunt defalcați în continuare în glucoză, fructoză, aminoacizi liberi și acizi organici (Shi și colab., 2010). Prin urmare, este necesar să se discute activitățile implicate în efectul germinativ și modificările rezultate ale compușilor bioactivi obținute așa cum se arată în Figura 1.

Prelucrarea semințelor comestibile pentru creșterea conținutului de fitonutrienți.

Prelucrarea semințelor comestibile pentru creșterea conținutului de fitonutrienți.

Pași spre germinare

Pentru a facilita un proces de germinare, există diferiți pași de realizat, după cum se evidențiază mai jos:

Decontaminare

Deși semințele intacte sunt de obicei libere de germeni, diferiți pași în timpul recoltării, cum ar fi preluarea manuală, transportul și uscarea fac ca stratul de sămânță să fie contaminat cu praf și microorganisme. În general, semințele sunt uscate până la un conținut de umiditate de aproximativ 8% înainte de depozitare; astfel, microorganismul colorat pe sau chiar în semințe nu a putut funcționa. Cu toate acestea, atunci când semințele sunt îmbibate în apă, mediul devine mai ușor pentru microorganisme să crească și să invadeze semințele intacte ducând la deteriorare dacă nu se aplică un proces de decontaminare. Prin urmare, substanțele chimice, inclusiv hipocloritul de sodiu (NaClO) sunt utilizate pentru a ucide microbii. Potrivit lui Pająk și colab. (2014) și Wu și colab. (2012) care au raportat că concentrația de NaClO pentru semințele de decontaminare a legumelor și a semințelor de cereale poate varia, dar este de obicei într-o cantitate mică de aproximativ 0,5-5% (Selcuk și colab., 2008; Bhat și colab., 2010). Cu toate acestea, decontaminantul excesiv poate fi toxic pentru semințe și poate afecta sănătatea umană atunci când sunt consumate semințe toxice.

Înmuiere

Esența înmuierii semințelor în apă este rehidratarea semințelor înainte de germinare. Parametrii, cum ar fi raportul greutate semințe/volumul apei, timpul și temperatura de înmuiere sunt foarte importanți și ar trebui luați în considerare înainte de înmuierea semințelor. În plus, schimbarea frecventă a apei ar trebui implementată, de exemplu, de două ori pe zi, pentru îndepărtarea metaboliților din semințele germinate și întârzierea creșterii microorganismelor. Timpul excesiv de înmuiere a orezului duce la îmbogățirea și fermentarea microbiană (Ray și colab., 2016). În schimb, înmuierea insuficientă nu susține creșterea conținutului fitochimic (Chaiyasut și colab., 2017).

Înmugurirea

Există mai mulți factori de luat în considerare înainte ca o sămânță să încolțească. Acești factori includ lumina, temperatura, umiditatea, apa, oxigenul și temperatura. Chaiyasut și colab. (2017) au raportat că germinația este susținută de suficient oxigen pentru a permite semințelor să respire, o temperatură adecvată pentru a permite diferite procese metabolice în timpul germinării. Moongngarm și Saetung (2010) au raportat că semințele de orez pot germina anaerob printr-o alungire rapidă a coleoptilor, dar radicula nu ar putea să iasă bine în această condiție. Cu toate acestea, odată cu trecerea la condiția aerobă, radicula poate continua să se alunge, ceea ce a sugerat că disponibilitatea oxigenului este un factor determinant pentru germinarea adevărată (Menegus și colab., 1991). Timpul și temperatura de înmuiere depind de semințe și soiuri; cu toate acestea, mai multe studii au raportat că 25-30 ° C este o temperatură adecvată pentru germinare (Bandara și colab., 1991; Capanzana și Buckle, 1997). Germinarea în prezența întunericului duce la o stare de stres care face ca decarboxilaza glutamazei să transforme acidul glutamic în acid γ-amino butiric (GABA) (Bai și colab., 2009). În plus, în timpul încolțirii semințelor este necesar să fie stropite cu apă zilnic pentru a menține umiditatea relativă ridicată pentru a le susține creșterea.

Influența germinării asupra compușilor bioactivi din semințe comestibile

Studiile au arătat că germinarea duce la acumularea de diferiți compuși bioactivi (Saleh și colab., 2013; Gan și colab., 2017). Acești compuși bioactivi includ GABA, gamma orzanol, acid ferulic, polifenoli, vitamine etc.

Acid γ-amino butiric

GABA este considerat un aminoacid neproteic găsit la plante și animale. Conținutul GABA este sintetizat prin căi diverse într-o plantă numită „gaba shunt”. A fost descoperit în plante acum o jumătate de secol. În principal, este sintetizat din acid l-glutamic prin glutamat decarboxilază (GAD), o enzimă piridoxală controlată de fosfat s responsabil pentru transformarea acidului l-glutamic în GABA (Bown și Shelp, 1997). Mai mult, rolul GABA este de a acționa ca un neuro-transmițător depresiv important în sistemul nervos al mamiferelor și poate crește, de asemenea, secreția de insulină din pancreas și poate regla tensiunea arterială și ritmul cardiac pentru a ameliora durerea și anxietatea, respectiv (Adeghate și Ponery, 2002 ).

Germinarea s-a dovedit a crește conținutul de GABA în semințe comestibile, cum ar fi fasolea adzuki, fasole, linte, lupin, semințe de susan, soia, mazăre, orez brun, hrișcă, grâu ceros și ovăz (Gani și colab., 2012; Gan și colab. ., 2017). Conținutul de GABA a crescut semnificativ la 18 soiuri de orez imersate în apă distilată la 30 ° C timp de 72 de ore, deși o creștere a acestui compus în GABA a fost foarte diferită între cele 18 soiuri de orez (Roohinejad și colab., 2009, 2010). Bown și Shelp (1997) au raportat că sinteza GABA ar putea fi crescută de stresul mediului, inclusiv stimulări mecanice și de mediu, cum ar fi hipoxia, întunericul, căldura, șocul, șocul la rece și acidificarea cistolică. Chung și colab. (2009) și Dewar și colab. (1997) care au raportat că hipoxia apare din cauza disponibilității limitate a oxigenului în apă în timpul germinării semințelor duce la stres și apoi conținutul de GABA poate crește rapid în semințe ca răspuns la hipoxie. În plus, Lin și colab. (2015) au studiat efectul diferitelor stări de germinare asupra orezului și au raportat că conținutul de GABA crește de 15 ori într-un vas apropiat (oxigen limitat) de la 0,79 mg/100 g orez brun Taiwan japonica 9 la 12,37 mg/100 g.

S-a raportat că mugurii de hrișcă și soia germinată îmbunătățesc GABA de la 0,50 la 2,60 și de la 0,60 la 37,5 (Martínez-Villaluenga și colab., 2006; Lin și colab., 2008). În plus, Saikusa și colab. (1994) au studiat efectul îmbibării pe opt soiuri de orez japonica și două soiuri hibride de indica și au raportat că conținutul de GABA a fost de aproape 8 ori mai mare.

Vitamine

Vitaminele sunt compuși organici care se găsesc atât în ​​surse vegetale, cât și în surse animale. Ei îndeplinesc roluri vitale în sănătatea umană. În mod convențional, acestea sunt împărțite în vitamine liposolubile și solubile în apă. Vitaminele solubile în apă includ vitamina B și C, în timp ce vitaminele liposolubile includ A, D, E și K. Studii recente au demonstrat că o creștere semnificativă a conținutului unor vitamine poate fi observată ca urmare a germinării.

Membrii vitaminei B cuprind vitamina B1 (tiamină), vitamina B2 (riboflavină), vitamina B3 (niacină), vitamina B6 (piridoxină), vitamina B9 (folat) și vitamina B12 (cobalamină). Toți au roluri vitale în sănătatea umană (Pereira și Vicente, 2013). Creșterea unor vitamine B observate în diferite semințe comestibile a fost urmărită până la germinare.

Shohag și colab. (2012) au raportat o creștere semnificativă a conținutului de folat din soia și mugurii de fasole mung în comparație cu semințele crude cu 65% –274% și, respectiv, 78% –326%, după germinare. De asemenea, vitaminele B1 și B6 au crescut la aproximativ 11,8 mg/100 g greutate uscată la mugurii de hrișcă, în timp ce nu au fost detectate la semințele crude (Kim și colab., 2004).

Acidul ascorbic (vitamina C) este derivat din fructe și legume. Studii recente au demonstrat că germinarea poate crește conținutul de vitamina C în semințele comestibile, cum ar fi hrișca, lupinul, fasolea mung, soia, mazărea de pui și cocoșul atunci când germinează. Studiu anterior raportat de Gan et al. (2016) au arătat că conținutul de vitamina C al mugurilor de fasole verde și negru a crescut de la 13,5 la 24,0 și de la 10,3 la 21,3 ori în comparație cu semințele lor brute respective după germinare timp de 1-5 zile. Acumularea de vitamina C în semințele comestibile germinate poate fi nou formată, deoarece majoritatea semințelor au o cantitate redusă sau indisponibilitate de vitamina C înainte de germinare. Mai mult, l-galactono-gamma-lactonă dehidrogenază (GLDH) este o enzimă majoră în biosinteza acidului ascorbic și ajută la catalizarea oxidării l-galactono-1,4-lactonei la acid ascorbic. S-a observat că activitatea acestor enzime crește în timpul germinării soiei în paralel cu creșterea conținutului de acid ascorbic (Wheeler și colab., 1998; Xu și colab., 2005).

Tocoferolii (vitamina E) sunt vitamine liposolubile care au patru izomeri și anume α-tocoferol, β-tocoferol, γ-tocoferol și δ-tocoferol. S-a dovedit că germinarea modifică emfatic conținutul izomerilor de vitamina E din semințele comestibile. Cu toate acestea, mecanismul este încă un mister.

Gamma-tocoferolul, o vitamină E crucială în mai multe semințe comestibile, a fost raportat că crește semnificativ în soia germinată cu 1,55% –164%, în conformitate cu rezultatul lui Fernandez-Orozco și colab. (2008) în comparație cu semințele crude, dar conținutul de vitamina E în lupin germinat și fasole mung redus (Frias și colab., 2005). În general, germinarea semințelor comestibile este o modalitate utilă de a crește vitaminele, în special vitamina C care a devenit benefică în dietele umane.

Polifenoli

Germinarea într-un stadiu incipient duce adesea la degradarea carbohidraților și a proteinelor, urmată de o creștere a aminoacizilor liberi și a zaharurilor simple și a fenolilor legați conjugați cu componentele peretelui celular (Wang și colab., 2005). Creșterea timpului de germinare duce adesea la proliferarea de noi celule vegetale, precum și la formarea de perete celular nou. Ulterior, fenolicii solubili sintetizați pot fi secretați pe peretele celular care formează noi fenolici legați. Compușii fenolici cunoscuți care se găsesc în semințele comestibile germinate sunt acizi fenolici precum acidul ferulic și acidul curmaric.

În general, acizii fenolici se găsesc în fructe și legume. Mulți cercetători au raportat că unele semințe comestibile germinate conțineau un conținut fenolic total cuprins între 30-253 mg echivalent acid galic/100 g greutate proaspătă, în timp ce fructele obișnuite conțineau aproximativ 11,9-386 mg echivalent acid galic/100 g greutate proaspătă (Lin și Tang, 2007).

Alți compuși bioactivi

Există și alți compuși bioactivi raportați la semințele comestibile germinate, în afară de cei enumerați mai sus. Gamma orzanol este, de asemenea, un compus bioactiv care conține un set de 10 sau mai mulți compuși cu legături esterice între acidul ferulic și triterpene.

Ferulatul cicloartenil, ferulatul 24- metilen cicloartenil și ferulatul campestanil sunt compușii principali ai gama orzanolului dintr-un orez brun germinat (Jayadeep și Malleshi, 2011). Gamma orzanol este asociat cu scăderea colesterolului plasmatic și seric (Gerhardt și Gallo, 1998). În plus, oryzanolul a fost utilizat și pentru tratarea hiperlipidemiei, o tulburare a menopauzei la femei (Gani și colab., 2012).

Au fost găsite numeroase plante fitosterolice, printre care campesterolul, beta sitosterolul și stigmasterolul sunt cunoscute ca fiind cele mai răspândite (Brufau și colab., 2008). Germinarea orezului roșu, a orezului brun, a orezului brun glutinos și a orezului negru a crescut nivelurile de stigmasterol în toate tipurile de orez testate, în timp ce sitosterolul și campesterolul nu au prezentat modificări semnificative (Jung și colab., 2013). Fitosterolii au fost folosiți ca suplimente nutritive și ingrediente bio-funcționale în alimente, deoarece pot reduce nivelul colesterolului, pot preveni accidentul vascular cerebral și pot afișa efect anti-ateromatoză (Brufau și colab., 2008). Un altul este melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina), care este o indolamină găsită în plante, animale, bacterii și ciuperci. Acesta îndeplinește funcții fiziologice vitale în diferite organisme, care include reglarea ritmului și creșterii circadiene (Gamble și colab., 2014). Noi studii au arătat că germinația poate promova cantitatea de melatonină din semințele comestibile, de exemplu, lentile germinate și fasolea.

Melatonina a atins cel mai mare conținut de aproximativ 2,50 ng/g greutate uscată și 9,50 ng/g greutate uscată pentru linte și, respectiv, fasole, după germinare timp de 6 zile în condiții întunecate (Aguilera și colab., 2015).

D-chiro-inozitolul (Dcl), o co-enzimă a proteinei glicozilfosfatidil inozitol, este implicat în calea de semnalizare a insulinei și în mișcarea glucozei; prin urmare, este considerat un mediator pivot al insulinei cu efect antidiabetic (Adams și colab., 2014). În timpul germinării, conținutul de Dcl poate fi promovat în semințele comestibile germinate. De exemplu, conținutul de Dcl a crescut treptat în fasolea mung cu 74% (4,79 mg/g greutate uscată) atunci când a germinat timp de 80 h și a scăzut după aceea (Yao și colab., 2011).

Concluzie

Având în vedere deficiențele crescânde de fitonutrienți în sănătatea umană în multe țări de pe glob, în ​​ciuda numeroaselor semințe comestibile disponibile, este oportun ca procesul de germinare să poată fi utilizat pentru a îmbunătăți fitonutrientul din aceste semințe. S-a raportat că GABA, vitamine, polifenoli și alte substanțe fitochimice cresc în timpul germinării și au sporit și mai mult valoarea nutrițională a semințelor comestibile din întreaga lume. Astfel, germinarea este, fără îndoială, o modalitate eficientă de a îmbunătăți fitonutrienții din semințele comestibile.

Contribuțiile autorului

Anthony Temitope Idowu este asistent de cercetare la Universitatea Prince of Songkla, Thailanda. El a conceptualizat ideea de cercetare și a scris articolul. Oladipupo Odunayo Olatunde, Ademola Ezekiel Adekoya și Solomon Idowu au oferit toate ghidul necesar și corectarea articolului.

Declarație privind conflictul de interese

Mulțumiri

Recunoașterea este trimisă pentru promovarea cercetării în învățământul superior și Centrul educațional din Thailanda pentru regiunea de sud a țărilor asiatice Biroul proiectului Comisiei pentru învățământ superior pentru bursa acordată pentru a urma studii postuniversitare.