Kinnari J. Shelat

1 Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovations, Health and Food Sciences Precinct, Cooper Plains, Brisbane 4108, QLD, Australia; [email protected] (K.J.S.); [email protected] (O.Q.A.); [email protected] (S.M.O.M.); [email protected] (H.E.S.)

2 Instalație națională de fabricație australiană - nodul Queensland, Institutul australian de bioinginerie și nanotehnologie, Universitatea din Queensland, St. Lucia, Brisbane 4067, QLD, Australia

Oladipupo Q. Adiamo

1 Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovations, Health and Food Sciences Precinct, Cooper Plains, Brisbane 4108, QLD, Australia; [email protected] (K.J.S.); [email protected] (O.Q.A.); [email protected] (S.M.O.M.); [email protected] (H.E.S.)

Sandra M. Olarte Mantilla

1 Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovations, Health and Food Sciences Precinct, Cooper Plains, Brisbane 4108, QLD, Australia; [email protected] (K.J.S.); [email protected] (O.Q.A.); [email protected] (S.M.O.M.); [email protected] (H.E.S.)

Heather E. Smyth

1 Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovations, Health and Food Sciences Precinct, Cooper Plains, Brisbane 4108, QLD, Australia; [email protected] (K.J.S.); [email protected] (O.Q.A.); [email protected] (S.M.O.M.); [email protected] (H.E.S.)

Ujang Tinggi

3 Health Support Queensland, Queensland Health, Chimie anorganică, criminalistică și servicii științifice, Coopers Plains, Brisbane 4108, QLD, Australia; [email protected]

Sarah Hickey

4 Karen Sheldon Catering, PO Box 2351, Parap 0812, NT, Australia; ua.moc.gniretacnodlehsnerak@haras

Broder Rühmann

5 Departamentul de chimie a resurselor biogene, Universitatea Tehnică din München, 94315 Straubing, Germania; [email protected] (B.R.); ed.mut@rebeis (V.S.)

Volker Sieber

5 Departamentul de chimie a resurselor biogene, Universitatea Tehnică din München, 94315 Straubing, Germania; [email protected] (B.R.); ed.mut@rebeis (V.S.)

Yasmina Sultanbawa

1 Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovations, Health and Food Sciences Precinct, Cooper Plains, Brisbane 4108, QLD, Australia; [email protected] (K.J.S.); [email protected] (O.Q.A.); [email protected] (S.M.O.M.); [email protected] (H.E.S.)

Abstract

Sămânța de zăpadă (Acacia spp.) Este un aliment de bază bine cunoscut în cadrul comunităților indigene din Australia. O investigație detaliată a profilului nutrițional și senzorial general al a patru specii de salcâm abundente și subutilizate - A. coriacea, A. cowleana, A. retinodes și A. sophorae - au fost efectuate. În plus, s-a determinat greutatea moleculară a extractelor de proteine ​​din semințele de galben (WS). Semințele sunt bogate în proteine ​​(23-27%) și fibre alimentare (33-41%). Conținutul relativ ridicat de grăsimi s-a găsit la A. cowleana (19,3%), A. sophorae (14,8%) și A. retinozi (16,4%), acidul oleic fiind acidul gras predominant. Semințele conțineau cantități mari de aminoacizi esențiali (histidină, lizină, valină, izoleucină și leucină). A. coriacea este bogată în fier (43 mg/kg), potasiu (10 g/kg) și magneziu (1,7 g/kg). Pentozele (xiloză/arabinoza), glucoza, galactoza și acizii galacturonic au fost principalele zaharuri găsite la cele patru specii. Semințele brute de la A. sophorae, A. retinodes și A. coriacea au cea mai mare greutate moleculară proteică, între 50-90 kDa, 80 kDa și respectiv 50-55 kDa. A existat o variație a profilului senzorial al speciei WS. Acest studiu a arătat că cele patru specii WS au o valoare nutrițională bună și ar putea fi incluse în dieta umană sau utilizate în formulări alimentare.

1. Introducere

Pe măsură ce populația mondială crește și resursele naturale se diminuează, a existat o serioasă îngrijorare cu privire la alimentele nutritive durabile disponibile [1]. În plus, majoritatea oamenilor din țările în curs de dezvoltare suferă de malnutriție proteică, foamete și diferite tipuri de boli din cauza aprovizionării inadecvate cu alimente și a alimentelor de calitate slabă [2]. Pentru a îndeplini aceste cerințe nutriționale și creșterea populației, sunt necesare studii pentru a examina și descoperi noi surse de hrană. În ultimii ani, cercetătorii s-au concentrat pe utilizarea produselor vegetale subutilizate ca hrană umană și hrană pentru animale [3,4,5].

Genul Acacia, cunoscut în mod obișnuit sub numele de wattle, aparține familiei Fabaceae și este un grup mare de specii lemnoase cuprinzând arbuști. Subgenul de salcâm Phyllodineae este în mod natural cele mai comune specii de salcâm găsite în Australia și se numără printre cele mai promițătoare plante leguminoase native [6,7]. S-a raportat că aceste salcâmi prezintă un potențial semnificativ de reducere a sărăciei în regiunile semi-aride din Africa [8,9]. Mai mult, semințele din diferite specii de salcâm, care au fost utilizate în mod tradițional ca sursă de hrană de către populația indigenă australiană, au fost reînviate din punct de vedere economic ca aditivi alimentari, cum ar fi agenți de emulsionare și aromatizare [10,11,12]. Acacia victoriae Bentham este cea mai comună specie de salcâm cu conținut ridicat de carbohidrați și proteine ​​solubile în apă și, prin urmare, s-a raportat că are proprietăți funcționale semnificative în sistemele alimentare [13,14]. În plus, plantele de salcâm au fost utilizate frecvent pentru tratarea bolilor, cum ar fi febra, leucoreea, infecția gâtului, diareea și hemoptizia [15].

Cu toate acestea, mai multe specii de salcâm, care sunt, de asemenea, cultivate pe scară largă de către indigeni în diferite regiuni ale Australiei nu au fost pe deplin utilizate în formulări alimentare sau încorporate în dietele umane. Acestea includ A. coriacea și A. cowleana care apare în toată Australia de Nord, precum și A. retinodes și A. sophorae care se găsesc în sudul și sud-estul Australiei. Aceste plante de salcâm, în special A. retinodes, sunt utilizate în principal pentru producția de gumă și în scopuri ornamentale [16]. Cu toate acestea, informațiile despre valoarea nutritivă a acestor specii de salcâm sunt rare, ceea ce poate limita utilizarea lor în alimente. Prin urmare, acest studiu a investigat valoarea nutritivă globală a semințelor acestor specii de salcâm australiene abundente și native. Mai mult, semințele au fost prăjite și au fost examinate profilele de greutate moleculară ale extractelor de proteine ​​înainte și după tratament. În plus, a fost efectuată o profilare senzorială preliminară a celor patru specii de semințe de zăbrele. Acest studiu va oferi informații cu privire la recomandarea sau nu a încorporării acestor semințe în dieta umană și a indica caracteristicile senzoriale ale acestor specii.

2. Materiale și metode

2.1. Materiale

Semințele mature din patru specii diferite de specii de salcâm australian (A. coriacea, A. cowleana, A. retinodes și A. sophorae) utilizate în acest studiu sunt prezentate în Figura 1. A. coriacea și A. cowleana au fost obținute din NATIF Australian Native Superfoods, Fruits Herbs Spices and Mixes, Victoria, Australia, și A. retinodes și A. sophorae au fost furnizate de Valley Seeds Pty Ltd., Victoria, Australia. Semințele din fiecare specie au fost măcinate separat folosind un râșniță de cafea (putere: 200 W, timp: 30 s) și depozitate în frigider până la o analiză ulterioară. În plus, părți din semințe întregi au fost prăjite la 180 ° C timp de 5 minute și utilizate pentru a determina profilul de greutate moleculară al extractelor de proteine ​​din semințe pentru comparație cu cel obținut din semințe brute. Toate probele au fost analizate cel puțin în duplicat și a fost raportată media pentru fiecare parametru.

diferitelor

Patru specii de semințe de wattle australiene - comparație de aspect și dimensiune.

2.2. Analiza proxima

Cele patru specii diferite de semințe de salcâm au fost trimise către Symbio Alliance Lab Pty Ltd., Eight Mile Plains, Queensland, Australia. O analiză completă de proximitate a fost efectuată la acest laborator acreditat al Asociației Naționale a Autorităților de Testare (NATA) folosind metodele standard AOAC [17]. Au fost măsurate următoarele analize: umiditatea (AOAC 925.10) prin cuptor cu aer cu o măsurare a incertitudinii (UM) de ± 15%, cenușă (AOAC 923.03), proteina brută (AOAC 990.03) prin arderea Dumas cu o UM de ± 10%, grăsimi brute (AOAC 991.36) cu un UM de ± 15% și fibre dietetice (985.29) cu un UM de ± 15%, carbohidrați și energie prin calcul, folosind informații din Codul standardelor alimentare.

2.3. Analiza zahărului

O combinație de cromatografie lichidă rapidă cuplată cu detectarea capcanelor de ionizare UV și electrospray (LC-UV-ESI-MS/MS) a fost utilizată pentru cuantificarea diferitelor zaharuri [18]. Hidroliza a fost realizată în dubluri prin adăugarea a 6 mL de 2 M TFA la 12 mg de semințe de salcâm împământate în tuburi de sticlă de 15 mL. Tuburile au fost incubate într-un bloc de încălzire (VLM GmbH, model EC, Heideblümchenweg, Bielefeld, Germania) timp de 90 de minute la 121 ° C. După răcire la temperatura camerei, hidrolizații au fost neutralizați la pH

8 prin adăugarea unei soluții apoase de 3,2% NH4OH, întrucât sunt necesare condiții alcaline ușoare pentru derivatizarea ulterioară a monozaharidelor. Un 25 µL de supernatant hidrolizat neutralizat au fost derivatizate prin metoda de mare randament 1 fenil-3-metil-5-pirazolonă (HT-PMP) [18]. Standardele de calibrare au fost diluate cu matrice TFA neutralizată pentru a compensa influența asupra procesului de derivatizare. Fiecare probă a fost derivatizată în triplicate și a fost analizată amprenta carbohidraților.

2.4. Profiluri de acid gras

Au fost prelevate aproximativ 1 g de probe de semințe mărunțite pentru extracția inițială cu cloroform și metanol (2: 1), urmate de agitare la temperatura camerei timp de 1 oră și centrifugate timp de 5 minute la 3500 × g. Profilarea cu acizi grași a fost efectuată la laboratorul Școlii de Agricultură și Științe Alimentare, Universitatea din Queensland. GC-MS (Shimadzu QP2010, Shimadzu Coporation, Tokyo, Japonia) a fost utilizat la temperatura cuptorului de 100 ° C, temperatura injectorului 250 ° C, timpul total al programului a fost de 39 min și heliul folosit ca gaz purtător. Presiunea de intrare utilizată pentru cromatografia gazoasă a fost de 0,4 kPa, la o viteză liniară a gazului de 42,7 cm/s, coloană (Restek stabilwax capilar coloană; 30 m × 0,25 mm ID × 0,5 film film grosime) debit 1,10 mL/min cu un raport divizat de 1: 1 și un volum de injecție de 0,2 µL. Pentru spectrometria de masă, temperatura sursei de ioni utilizată a fost de 200 ° C, temperatura de interfață a fost de 250 ° C și domeniul de masă a fost de 35-500 de unități de masă atomică. Identificarea compușilor a fost făcută prin compararea timpilor de retenție și a spectrelor de masă cu datele corespunzătoare dintr-o industrie alimentară standard FAME Mix (Restek Corporation, Bellefonte, PA, SUA).

2.5. Analiza aminoacizilor

Probele (100 mg pe replică) au fost mai întâi hidrolizate cu HCI 6 M la 110 ° C timp de 24 de ore. Deoarece asparagina este hidrolizată în acid aspartic și glutamină în acid glutamic, cantitatea raportată a acestor acizi este suma acestor componente respective. După hidroliză, toți aminoacizii au fost analizați la Departamentul de Științe Moleculare, Australian Proteome Analysis Facility, Macquarie University, NSW, Australia, utilizând chimia Waters AccQTag Ultra pe un WLC Acquity UPLC. Probele au fost analizate în duplicat, iar rezultatele sunt exprimate ca medie. Coeficientul de variație (CV) al analizei UPLC a aminoacizilor a fost mai mic de 5%.

2.6. Analiza mineralelor

O descriere detaliată a metodei folosite pentru analiza mineralelor este prezentată așa cum este descris de Carter și colab. [19]. Probele de semințe măcinate au fost cântărite cu precizie (0,3 g) în vase de teflon pentru digestie și s-a adăugat acid azotic concentrat (4 ml). Probele au fost digerate folosind un sistem de digestie cu microunde (MarsXpress, CEM, Matthews, NC, SUA) programat în trei etape: etapa 1 (400 W putere, 85 ° C, 14 min), etapa 2 (800 W putere, 110 ° C ), 20 min), și etapa 3 (1600 W putere, 160 ° C, 10 min) și analiza a fost efectuată utilizând spectrometrie de masă cuplată inductiv cu plasmă (ICP-MS 7500a, Agilent, Tokyo, Japonia) și spectrometrie de emisie optică (ICP - OES, Varian Australia, VIC, Australia).

2.7. Electroforeză în gel de sulfat de sodiu dodecil-poliacrilamidă (SDS-PAGE)

Analiza SDS-PAGE a extractelor de proteine ​​liofilizate din semințe de vadre crude și prăjite a fost efectuată la un centru de exprimare a proteinelor (PEF) acreditat, Universitatea din Queensland, St Lucia, Queensland, Australia. Extractele au fost resuspendate în PBS la o concentrație finală de 2 mg/ml. Probele au fost încărcate pe un gel SDS-PAGE de 4-12% Bis-Tris și rulate în condiții denaturate și reduse, cu excepția cazului în care se menționează. Analiza a fost efectuată utilizând un sistem de imagistică Bio-Rad Chemi-Doc ™ XRS +.

2.8. Profilare senzorială rapidă

2.9. Analize statistice

tabelul 1

Compoziție apropiată a patru specii diferite de semințe de wattle (%, greutate uscată).