发酵过程在米糠营养素的可用性

Anelise基督里贝罗^1*达席尔瓦,卡罗莱纳夫人¹,Lidiane Moreira Chiattoni¹,凯利克里斯蒂娜Massarolo¹,法比奥·安德烈·杜阿尔特²Myriam de Las萨拉•梅利亚¹和莱昂诺阿尔梅达de Souza苏亚雷斯¹

¹学校的化学和食品,联邦大学的格兰德河,巴西

²圣玛丽亚大学化学系,联邦巴西

*通讯作者:: Anelise基督里贝罗
学校的化学和食品,联邦大学的格兰德河
意大利大街8公里,格兰德河- RS,巴西
电话:+ 53 32336563
电子邮件: (电子邮件保护)

收到日期:19/05/2017;接受日期:23/06/2017;发表日期:28/06/2017

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文摘

米糠是一个再见产品与潜在的使用在人类营养、和营养的可用性可以提高了发酵过程。固态发酵的影响根霉oryzae在米糠中营养物质和功能的可用性化合物,和其可能的利用率食物人类营养研究来源。米糠和脱脂米糠样本接种r . oryzae(4×10⁶spores.g¹麸皮)在5天,直接构成特点,酚类化合物,每24小时和矿物质水平,结果与推荐的膳食津贴。高蛋白质、纤维、脂质、矿物质水平观察发酵后,除了增加可用性的酚类化合物。因此,固态发酵米糠的另一种改善人类营养,除了贡献较低的沉积率的再见产品环境中。

关键字

营养成分;矿物质;酚类化合物;固态发酵

介绍

大米(栽培稻)是一种最世界上生产和消耗谷物,视为主食超过世界人口的50%。2016年,巴西的总产量占超过12吨,86.6%的生产集中在国家的南里奥格兰德(IRGA, 2016)。大米选矿过程的步骤生产各种大米分数,包括外壳、麸皮、精米。

米糠代表总数的8%到11%的粮食,并从最外层覆盖稻壳,抛光过程中被移除之前去皮白色或蒸谷米。米糠是一个副产品,因此它的使用在食品可能是一个有趣的方法由于其区域可用性和低人类消费。研究人员报道米糠的健康效益,控制血糖水平,降低血清脂质和血压,并协助预防和控制的慢性疾病,如糖尿病和心血管疾病等(1]。

而巴西是一个很大的农业生产商,大量的农业工业副产品会导致环境问题。因此,研究这些产品都是非常重要的重用,和另一种方法是使用米糠作为微生物过程的能量来源,改变这些生物体的代谢活动(2]。

然而,米糠在食品工业的应用酶恶化的限制,可以由多种预防方法,包括加热干燥。几项研究已经开展提高米糠在人类的使用营养(3- - - - - -5)是一个有前途的替代作为发酵基质。

几个作者表明,使用米糠作为固态发酵的底物可以增加营养的可用性,植物化学物质和其他人,这有助于发展中国家营养不良(4- - - - - -8]。根据Vellozo Fisberg [9),食品强化是一种低成本的措施,迅速实施和有效性和灵活性高,被社会接受,因为它不影响人口的习惯。此外,副作用和毒性的风险非常罕见,一旦用于强化剂量最小和控制。

在这种背景下,本研究旨在调查固态发酵米糠的根霉oryzae作为一个替代人类营养的营养来源,从而导致巴西环境和社会问题。

材料和方法

材料

米糠脱脂米糠和行业提供的南里奥格兰德,巴西。真菌根霉oryzae有条件现金援助从安德烈Tosello基金会获得7560年(脂肪),巴西坎皮纳斯。

固态发酵

根霉oryzae有条件现金援助7560文化被维护在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA-HIMEDIA、印度)偏在4°C。孢子传播是通过添加5毫升水乳剂的渐变80 (0.2% v / v;Synth,巴西),培养7天30°C到新的真菌孢子形成,通过添加0.2毫升乳液含有马铃薯葡萄糖琼脂培养皿。孢子悬液发酵是通过添加10毫升的水乳剂的渐变每个板80 (0.2%)。孢子的释放是通过刮板Drigalski处理,和集中孢子的解决方案被枚举估计纽鲍尔室(Loptik劳动,Tiefe深度,巴塞尔瑞士)。一个标准化的方法生物质生产使用,所述奥利维拉et al。(2010)组成的混合培养液(2 g.L¹KH的₂阿宝₄(核、巴西)1 g.L¹MgSO₄(Synth,巴西)和1.8 g.L¹NH₂CONH₂(巴西Vetec)在0.4 M盐酸)和(Synth,巴西)r . oryzae孢子悬液初始浓度的4×10⁶孢子/ gbran。介质的含水率与蒸馏水调整到50%。生物反应器是放置在一个发酵室(Tecnal te - 403,圣保罗,巴西)30°C下湿度控制。潜伏期(0 - 96 h后,24小时采样周期),发酵生物量是储存在−18°C。

直接米糠的成分

发酵和发酵米糠样本特征根据采用AOAC公认的方法(10]因为水分(935.29)、蛋白质(920.87;使用转换因子为5.75),脂质(920.85),灰分含量(923.03)。粗纤维是由重量法连续酸和碱性消化分离难消化的分数(962.09)。碳水化合物含量计算是100和之间的差异百分比之和的水,蛋白质、脂肪、纤维和灰烬。

矿物质含量测定

发酵和发酵米糠的样本(~ 300毫克)被微波加热消化微波炉(Speedwave 4、伯格霍夫别墅、德国),一式三份,根据加热斜坡所示表1。

步骤	斜坡(分钟)	T (°C)	永久的时间(分钟)	压力(bar)
1	20.	170年	10	35
2	5	200年	25	35
3	5	50	20.	35

表1:微波炉的加热程序。

样品和5毫升的集中HNO消化₃(默克公司)和0.5毫升的40%高频(默克公司)。在5% HNO消化后,样品被稀释₃为后续的量化。的决定是由电感耦合等离子体光学发射光谱仪珀金埃尔默(最适条件4300 DV,谢尔顿,美国),和样品放入样品瓶和GemCone喷雾器和气旋喷雾室,使用氩(白色的马丁斯,圣保罗,巴西)作为等离子体支持气体纯度为99.996%(采用AOAC公认,2000)。中描述的所有操作条件表2。

参数	条件
权力(W)	1400年
主要气体流量(L分钟¹)	15
辅助气体流量(L分钟¹)	0.2
喷洒气流(L分钟¹)	0.7
波长(nm)	Ca 315.887 铁238.204 279.077毫克 Na 589.592 P 214.914 181.975年代 Cr 267.717 铜324.759 259.374 Mn 锌213.857

表2:ICP OES的设备操作条件;电感耦合等离子体光学发射光谱法。

酚类化合物的提取

酚类化合物的提取在寒冷的甲醇(Vetec、巴西)比1:8 (w / v)。混合物受到轨道振动(Tecnal te - 141,圣保罗,巴西)(160 rpm)在室温下2 h。15分钟的休息后,进一步增加了10毫升溶剂,紧随其后的是搅拌1 h。methanolic提取被蒸发rota-evaporator (Quimis®, q - 344 b2,圣保罗,巴西)和酚类化合物resuspended蒸馏水。结果提取澄清、离心和过滤得到酚类化合物。总酚醛树脂量化在分光光度计(瓦里安卡里100 /紫外可见,加利福尼亚,欧洲大学协会)在750 nm Folin-Ciocalteau试剂,利用没食子酸(Sigma-Aldrich、日本)作为标准(2 - 30μg.ml¹)[11]。

统计分析

结果报告为平均数±标准差。单向方差分析(方差分析)是用来确定变量之间的显著差异。差异的概率值< 0.05被认为是重要的。

结果与讨论

近似构成

表3显示了近似的结果成分发酵和发酵米糠(超滤)。大米的化学成分取决于农艺方面,如土壤、气候、原料使用,质量和选矿过程。米糠蛋白水平变化从10至15%,高于价值发现在小麦和玉米12]。根据席尔瓦et al。13纤维),米糠含有约11.5%,是一个很好的来源的脂质,一旦它包含超过20%在石油(油酸、亚油酸和棕榈酸酯)。

近似构成米糠脱脂米糠中所示表3。增加脂质、蛋白质、灰分和观察纤维在发酵期间(h)。相比之下,碳水化合物水平降低,正如预期的那样,因为它是碳排放的主要来源为微生物的生长。

发酵时间	纤维(%)		灰分(%)		脂质(%)		蛋白质(%)		碳水化合物(%)
发酵时间	BI	双相障碍	BI	双相障碍	BI	双相障碍	BI	双相障碍	BI	双相障碍
佛罗里达大学	3.30^e、B	9.25^c,一个	12.40^d,一个	6.53^e,	21.53^b,一个	7.93^d、B	11.00^d,一个	12.88^c,一个	44.70^{一个,一个}	39.41^a、B
0 h	3.30^e、B	9.27^c,一个	12.80^d,一个	6.25^e、B	21.50^c,一个	8.71^d、B	12.00^d、B	13.49^b,一个	43.40^{一个,一个}	40.96^{一个,一个}
24小时	4.60^d、B	10.85^c,一个	15.00^c,一个	7.01^d、B	22.00^c,一个	17.97^c、B	15.20^c,一个	15.29^b,一个	34.70^b,一个	31.36^{b, b}
48小时	7.00^c、B	16.57^{一个,一个}	16.40^b,一个	8.19^c、B	24.40^b,一个	16.36^c、B	20.50^b,一个	20.12^{一个,一个}	11.90^c、B	27.20^c,一个
72 h	8.00^{b, b}	13.96^b,一个	18.90^{一个,一个}	9.55^{b, b}	25.70^b,一个	15.88^{b, c, b}	20.70^b,一个	17.91^{b, b}	10.30^c、B	16.36^d,一个
96 h	16.00^{一个,一个}	13.45^{b, b}	18.40^{一个,一个}	11.69^{一个,一个}	29.00^{一个,一个}	21.57^a、B	29.00^{一个,一个}	19.32^a、B	3.00^d、B	8.15^e,

表3:近似构成米糠(BI)和脱脂米糠(BD)在发酵和发酵麸皮(超滤)。

对整个麦麸(BI),最高的血脂水平观察48 h内发酵,发酵时间之间没有显著差异的72 h和96 h。蛋白质增加两倍多的佛罗里达大学相比麸皮在时刻0 (0 h),观察和高纤维含量在96 h的发酵,表明发酵是一个合适的技术来提高纤维水平。根据奥利维拉et al。5),底物中的营养物质用于生产真菌细胞壁,多糖含量的减少。这是证明了高纤维和蛋白质含量在发酵过程中生物量,增加了400%和45%,整个(BI)和脱脂麸皮(BD),分别比未发酵的米糠。

灰,减少脂质和碳水化合物水平观察发酵96 h后,指示可能缺乏对微生物生长的营养物质。脱脂麸皮呈现低纤维含量相比,佛罗里达大学开始发酵,48 h内更高层次,这一次后明显降低。灰分含量的增加是观察到的发酵麸皮真菌生长,这可能是固有的。高脂质内容中观察到96 h的发酵,没有显著差异在时刻0 72 h后,虽然没有观察到蛋白质水平变化在时间为零,在24和72 h。

整个麸麸的类型研究,突出,对纤维有前景的结果,96 h内灰、脂质和蛋白质发酵时间。此外,碳水化合物含量的减少,减少的热量值麸皮发酵根霉oryzae。

火山灰含量在发酵和自然麦麸被Kupski类似报道et al。14),发现13.9%的灰,11.7%纤维,22.1%蛋白质发酵96 h内使用微生物根霉oryzae和米糠作为衬底。根据问题和弗隆(6),真菌根霉sp脱脂米糠蛋白质含量的增加和麦麸进行固态发酵根霉sp.和米曲霉(15]。

据Irakli et al。16),米糠是一个重要的副产品,已经得到普及由于其营养和生物的好处。它包含γ-oryzanol等植物化学物质,天然维生素e, tocotrienols,和多酚类物质,防止身体组织和DNA氧化损伤,并降低血胆固醇水平,除了他们的心血管健康和抗肿瘤活性。

可用性的矿物质

表4介绍了米糠的矿物含量受到不同发酵时期的真菌根霉oryzae。

矿物质	BI
矿物质	佛罗里达大学	0 h	24小时	48小时	72 h	96 h
C^一个	854±48^一个	649±14^b	630±55^b	668±56^ab	782±82^一个	725±36^一个
铁*	< 39	< 39	< 39	< 39	< 39	< 39
毫克	10287±707^b	9704±715^一个	7140±504^c	12229±968^一个	11164±1117^一个	10948±694^一个
Na *	101±6	< 75	< 75	115±4^一个	104±13^ab	111±3^一个
P	29326±1626^c	29532±657^c	30716±2147^c	34287±1258^b	38201±1521^一个	40741±1764^一个
年代	1819±78^d	2129±201^c	2580±145^b	2941±219^b	3778±199^一个	4036±480^一个
Cr	1.81±0.20^b	1.72±0.32^b	2.12±0.20^ab	1.91±0.31^一个	1.82±0.38^一个	2.42±0.28^一个
铜	9.56±0.17^b	8.83±0.5^c	12.0±1.1^ab	10.4±1.1^b	12±1^ab	12.8±0.2^一个
锰	207±6^c	173±9^d	219±9^b	215±13^b	233±5^b	271±6^一个
锌	74.6±3.1^b	70.9±2.3^b	92.1±2.5^一个	94.7±9.1^一个	105±10^一个	110±4^一个
矿物质	双相障碍
矿物质	佛罗里达大学	0 h	24小时	48小时	72 h	96 h
C^一个	692±29^c	652±7^c	743±6^b	885±17^一个	869±15^一个	865±26^一个
F^e	163±17^一个	90±3^b	68±2^c	51±2^d	32±3^f	44±5^e
毫克	12724±1619^一个	7196±488^b	6102±389^c	3596±166^d	2671±126^e	2472±135^f
N^一个	72.0±4.2^b	73.3±4.5^b	78.2±2.6^b	96.8±6.1^一个	92.3±6.4^一个	93.1±1.1^一个
P	28548±163^d	28292±19^d	31993±214^c	36236±165^b	38251±593^一个	39267±734^一个
年代	2703±18^d	2831±80^c	3123±17^b	3606±62^一个	3749±119^一个	3924±119^一个
Cr	1.19±0.05^b	1.12±0.17^b	1.12±0.16^b	1.49±0.11^一个	1.22±0.18^ab	1.30±0.23^一个
铜	8.44±0.08^d	8.51±0.05^d	10.0±0.2^c	11.8±0.4^一个	10.8±0.1^b	12.3±0.1^一个
锰	211±2^d	207±3^d	229±2^c	248±2^b	257±1^一个	253±9^ab
锌	62.0±1.1^d	60.7±0.3^d	67.9±0.3^c	77.9±1.6^b	80.0±1.0^一个	79.9±2.7^ab

*不进行统计分析。

表4:矿物质含量米糠(BI)和脱脂米糠(BD)在发酵过程中0,24日,48岁,72 e 96 h,和未发酵的麸(UF);结果(μg.g¹)用平均数±标准差表示。行中的值相同大写字母表示图基的测试无显著差异(p < 0.05)。

有关结果BI在时刻0后,24日,48、72和96 h表4观察,矿物质含量的增加在72 h和96 h,除了钙和铁,类似于原材料中发现的水平。与双相障碍,尽管增加矿物质观察96 h后,除了钙和铁,铁含量显著降低。其他的发酵时间在每个矿物的研究水平显著影响,对BI和双相障碍。

生物或合成材料可能被发酵转化为产品感兴趣的生物制剂。过程使用微生物和营养来源,导致直到营养消费和增加营养的水平转换过程。灰分含量的变化与未发酵的发酵生物量发生由于其使用在菌丝体的合成。此外,与应用程序的真菌r . oryzae有一个增加矿物质的生物利用度(14]。零(0 h)在本研究与衬底的包含微生物的生物材料,没有提供代谢活动的时间。因此,这个实验的时间和其他人之间的比较是非常重要的,了解发酵过程的积极影响营养物质的生物利用度。当比较矿物水平时间0和96 h后发酵,得到了更高层次的BI和BD发酵时间越长,除了铁和镁。在零时刻相等或更高的镁水平,可以由于MgSO₄微生物生长的营养解决方案,降低24小时后,一旦这种矿物被用作酶在发酵过程中监管机构r . oryzae。表5细节最好的营养来源和最好的反应矿物概要对米糠发酵* 0 - 96 h,每日推荐摄入指数由巴西卫生部(17]。

营养	BI 0 h	BD 0 h	BI 96 h	BD 96 h	RDI¹	RDI²
营养	µg.g¹				µg
营养素
C^一个	649±14^c	652±7^c	725±36^b	865±26^一个	10 (x10⁵)	5 - 7 (x10⁵)
Na *	< 75	73年,3±4、5	111±3	93年,1±1,1	5 (x10⁵)	5 (x10⁵)
毫克	9704±715^一个	7196±488^b	10948±694^一个	2472±135^c	2,6 (x10⁵)	0.6 - 1 (x10⁵)
P	29532±657^b	28292±19^c	40741±1764^一个	39267±734^一个	7 (x10⁵)	4.6 - 12.5 (x10⁵)
年代	2129±201^c	2831±80^b	4036±480^一个	3924±119^一个	- - - - - -	- - - - - -
微量元素
铁*	< 39	90±3	< 39	44±5	14000年	6000 - 9000
Cr	1.72±0.32^b	1.12±0.17^b	2.42±0.28^一个	1.30±0.23^b	35	11 - 15
铜	8.83±0.5^b	8.51±0.05^b	12.8±0.2^一个	12.3±0.1^一个	900年	340 - 440
锰	173±9^c	207±3^b	271±6^一个	253±9^一个	2300年	1200 - 1500
锌	70.9±2.3^c	60.7±0.3^d	110±4^一个	79.9±2.7^b	7000年	4100 - 5600

表5:值的矿物质在米糠(BI)和脱脂米糠(BD)在发酵0 h e 96 h与每日推荐摄入比较指数;*不进行统计分析。¹成人每日推荐摄入量(巴西,2005);²每日推荐摄入量为1 - 10岁儿童(巴西,2005)。

钙是一个重要的矿物进行各种生物功能的必要条件。研究表明低钙摄入和慢性疾病之间的关系,如骨质疏松症、结肠癌、高血压和肥胖。在巴西,钙摄入量低于推荐的水平(17]。所示表5、发酵BD提出最高钙水平在96 h,紧随其后的是发酵BI。

钠通常是在食物中,氯化钠的形式,是一个重要的矿物质等人体重要功能的肌肉收缩,血压维护、神经传输,和液体平衡。尽管氯化钠也称为盐或白金与健康的相关属性,一旦来自萨卢斯salubris,目前的高消费矿物质在体内可能会引发各种疾病,如心血管疾病和中风,独立与血压升高有关(18]。在所有样品研究了我们的研究小组中,最高钙值被发现在发酵BD和发酵BI,对应0.15和RDI成人的0.2%,分别。

镁、磷、硫对人体至关重要组件,结合宏观矿物质前面提到的。镁是构成多种辅酶和必不可少的神经和肌肉的正常功能;磷参与骨骼和牙齿的形成,细胞反应和能量的形式的ATP(三磷酸腺苷),以及其他功能,和硫参与许多蛋白质的结构。磷的植物来源的使用单胃的动物的肌醇六磷酸水平直接相关,因为磷不是消化这些动物,由于缺乏在消化道酶植酸酶。真菌根霉oryzae可以产生这种酶在发酵过程中植酸酶(5,19]。这种水解肌醇六磷酸酯麸皮,释放磷。镁水平明显高于发酵和发酵麦麸,而磷和硫水平高发酵麦麸(整体和脱脂)。

铁是一个重要的微量元素出现在许多的食物,和60到70%的总铁在人类与血红蛋白有关。有一些含铁丰富的食物,包括小麦胚芽,欧芹叶,燕麦片,菠菜,大米,豆类,胡萝卜、甘蓝和卷心菜等。谷物和谷物现在相当类似的铁浓度,从25到80μg.g值¹。当考虑铁的食品称为来源作为参考,生如肝脏(56μg Fe.g¹),有斑纹的生豆(18.6μg Fe.g¹8.6)和红糖(μg Fe.g¹)[20.,21],米糠可能代表这种矿物质的来源,特别是当前研究的双相障碍。

在本研究中,发酵BI已经被证明是一个优秀的铬的来源(1 g的生物质可以供应7%和22%的成人和儿童的RDI,分别)和锌(RDI的成人和儿童的1.5%和2.7%,分别)。铬与维护葡萄糖代谢有关,可能是由于胰岛素的行动在细胞水平上,影响碳水化合物的新陈代谢,脂质和蛋白质。锌是一种结构和/或功能组件的许多近年和金属离子,是许多细胞代谢反应的一部分,包括生理过程,如免疫功能、抗氧化保护,增长和发展(22]。

铜可以找到在生物组织形式的有机复合物,如金属离子与酶活性。使用细胞呼吸的氧气,能源使用和重要化合物的合成是由酶的代谢反应的例子,要求铜代数余子式的催化活性。锰参与连接和骨骼组织的形成,生长和繁殖,代谢碳水化合物和脂质(23]。因此,两种矿物质被认为是人体新陈代谢所必需的,即使在低浓度。BI和双相障碍已被证明是一个优秀的铜和锰的来源,约占1.5%和3.5%,和12和22%的RDI对于成人和儿童,分别。

根据忙et al。24),与矿物组成、米糠极其丰富的磷、锰、铜、铁和锌,但低钙,观察其他预测。米糠评估在这项研究在这些矿物质丰富,增加水平在BI和发酵双相障碍。

很少有研究矿物质含量米糠,曾经只有灰内容进行了调查。法等。25)确定矿物含量米糠受到不同的保存方法,如微波和传统烤箱。高钙(733μg.g¹)和铁(115μg.g¹)水平被发现在米糠受到微波加热相比其他治疗方法。拉赛尔达et al。26)确定钙、镁、钾、磷、铁、铜、锌、锰原料,速煮,挤压米糠,后者显示,矿物含量最高,除镁、钾和铁。Kraler et al。27)评估了体内生物利用度发酵挤压麦麸的矿物质,并认为这些保存方法会影响营养的可用性。

本研究证明了米糠的重要作用不仅对动物饲料和提取感兴趣的营养,但也为人类营养作为一个可能的替代方法。蛋白质、纤维、脂质、矿物质含量增加了发酵后,从而丰富最终产品。

酚类化合物

图1显示了酚类化合物的提取的真菌根霉oryzae发酵周期。

microbiology-biotechnology-Phenolic-compounds

图1:酚类化合物的米糠(BI)和脱脂米糠(BD)在发酵过程中0,24、48、72 e 96 h,和未发酵的麸皮(超滤)。

显著增加酚类化合物观察48 h后发酵的BI和BD和BD生物量表明酚醛树脂最高水平(图1),可能由于使用脱脂米糠作为底物(5,6),一旦一些酚酸与多糖、木质素和软木脂,这是谷物的细胞壁的组成部分。酚类化合物在米糠中存在三种形式,即soluble-free soluble-conjugated,和不溶性,并证明是由两个可选路线如分解木质素、纤维素和半纤维素,或米糠油的生产。在发酵过程中酚醛树脂的增加主要是由于乳沟的化合物与木质素(14,28]。酚类化合物发挥生理活动,防止活性氧的生成,进而,有助于减少氧化应激在心血管疾病、神经退行性、癌症等29日]。

类似的结果为(7,14,30.),研究固态发酵米糠的根霉oryzae酚类化合物含量,发现增加了一倍。戴伊和Kuhad31日]研究了酚类化合物的提取通过固态发酵小麦根霉oryzae使用不同的提取条件。•拉扎克et al。32]研究了固态发酵的影响使用单一和混合文化的根霉oligosporus和红紫色酚醛树脂含量的增加相比米糠发酵麸皮(33]。

结论

目前的研究表明,丝状的发酵过程真菌根霉oryzae积极影响的直接合成糠,增加纤维,灰分、蛋白质和脂质水平。类似行为观察矿物水平,在整体和脱脂麸皮,尤其是在96 h的发酵。当只考虑96 h的发酵时间,发酵麸皮(BI)达到了每日推荐摄入量,异常的钙水平,相比,发酵脱脂麸皮(BD)。发酵后,酚类化合物增加对麦麸样品,和脱脂麸皮为酚醛树脂含量增加了100%。因此,米糠已经被证明是一个有前途的替代人类营养。

确认

作者承认斗篷(n。23038.029595/2009)过程,CNPq (n, 472562/2012-6过程)和FAPERGS(过程n。2485.271.13638.270202013)的金融支持。

引用

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