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埃塞俄比亚传统发酵乳Ergo和Ayib生产过程中大肠杆菌O157: H7的生长和存活

Madhusweta Das还有苏米特·考尔

印度理工学院农业与食品工程系,印度Kharagpur-721 302

*通讯作者:
Madhusweta Das
印度理工学院农业与食品工程系,印度Kharagpur-721 302
电子邮件: (电子邮件保护)

收到日期:25/10/2015接受日期:03/11/2015发表日期:10/11/2015

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摘要

在Ergo(埃塞俄比亚天然发酵牛奶)和Ayib(埃塞俄比亚白软干酪)的生产过程中,利用挑战试验评估了大肠杆菌O157:H7的行为。四种大肠杆菌O157:H7初始接种量(高:~3x105;介质:~ 3 x104;低:~ 3 x103;极低:~3x102 cfu mL-1)与不含乳酸菌(LAB)的对照乳一起使用。Ayib是通过在三个烹饪温度(50、60和70°C)发酵72小时后烹饪脱脂发酵牛奶制成的。分别在发酵0、8、24、32、48、56和72 h,以及在脱脂发酵乳烹饪0、20、40和60 min时提取样品,进行细菌计数和pH值测量。在常温下发酵72小时后,大肠杆菌O157:H7的数量分别从最初的5.7、4.3和3.3 log cfu mL-1减少了1.2、0.3和0.5 log cfu mL-1。当与LAB共接种和对照乳中不含LAB时,计数分别从发酵开始时的2.6和3.0 log cfu mL-1增加到发酵结束时的2.8和4.2 log cfu mL-1。大肠杆菌O157:H7在50°C和60°C下烹饪脱脂发酵乳60 min后存活,计数分别为2.3-2.9和0.8-1.5。 Complete inhibition of E. coli O157:H7 was achieved between 20 and 40 min of cooking at 70°C. The direct consumption of Ergo can represent an important source of E. coli O157:H7 infections. At the inoculum levels considered in the present study, the use of cooking temperature of 70°C for at least 40 min during Ayib-making is necessary to inactivate E. coli O157:H7.

关键字

大麦,β -葡聚糖,低血糖食品,大麦的食品使用,大麦的健康益处

简介

大麦(大麦芽L.)是最古老的谷类作物之一,进化了亿万年。它最早是在大约一万年前的中东新月沃土被驯化的。1].目前,大麦的产量在世界谷物作物中居第四位。虽然大麦在过去被广泛用作食物,但在大多数国家,大麦已被降为动物饲料(约60%)、麦芽(约30%)或种子(约7%),只有少量(约3%)用作人类食物[2].玉米、小麦和大米是主要的粮食作物,这使得大麦沦落为“穷人的面包”。12].

除了谷物通常的营养价值,最重要的是,大麦细胞壁有大量的可溶性膳食纤维,β-葡聚糖,化学(1-3,1-4)-β- d -葡聚糖分布在整个籽粒(vide板1而且2),其中30%为1-3糖苷连锁,其余为1-4 [3.-7].淀粉胚乳的细胞壁由75%的β-葡聚糖、20%的阿拉伯木聚糖、2%的纤维素和2%的葡甘露聚糖组成。糊粉层细胞壁由71%的阿拉伯木聚糖和26%的β-葡聚糖,3%的纤维素和葡甘露聚糖组成[8].由于含有β-葡聚糖,大麦作为食物会增加肠道内容物的粘度[9],从而减少葡萄糖的吸收和捕获胆汁酸,并发挥降血糖和降胆固醇的作用[10].此外,全大麦中的麸皮提供了不溶性纤维的来源,这是清除肠道所必需的成分,从而保持结肠健康[11].因此,使用大麦作为食物/食物成分可能是一种预防或控制措施,以检查糖尿病和其他相关生活方式障碍的惊人频率。本文的目的是全面介绍大麦的分类、生产和成分,重点介绍β-葡聚糖及其对人体健康益处的重要性。

food-dairy-technology-Barley-grain-enlarged

板1:大截面的大麦谷物[4]。

food-dairy-technology-Whole-barley-grain

板2:全大麦谷物横断面显示Calcofluor[6]染色的细胞壁(蓝色)ß-葡聚糖分布。

大麦的分类

大麦被分为:i)春季或冬季类型(取决于它们是否需要低温暴露,从两到几周不等,然后才过渡到生长的繁殖阶段);Ii)两行或六行,根据穗上小花的肥沃程度(在六行大麦中,所有小花都是肥沃的,导致穗上有六排垂直的种子;而在两排类型中,每个节上的三个小花中只有中心小花是可育的,因此只有两排种子在轴的相反一侧发育);Iii)去壳(去壳的大麦覆盖着硬皮和外稃,需要脱壳以去除坚硬的不可食用的外皮)或无壳(大麦的外皮与籽粒附着得非常松散,在收获时通常会脱落);(四)麦芽(高淀粉含量)或饲料(高蛋白)按最终用途类型。根据谷物成分,大麦可进一步分为普通、蜡质或高直链淀粉、高赖氨酸、高β-葡聚糖和无原花青素[2].穗上的行数与籽粒的使用方式无关,主要由地域偏好决定。两行大麦与六行大麦的主要区别在于后者含有更多蛋白质,因此更有营养。12].去壳大麦比无壳大麦更适合用于麦芽和酿造,因为其壳对啤酒风味的发展有贡献,并且在酿造过程中可作为过滤辅助物[2].

大麦的生产

大麦是国际种植的七大谷物之一,目前在世界产量中排名第四,仅次于玉米、小麦和水稻,领先于高粱、燕麦和黑麦。1].中提到了大麦的收获面积和产量表113].在表格中,2011年世界产量约为134.28 × 109公斤48.60 × 10102其中欧洲贡献最大,产量为81.30 × 109Kg,即60.54%的份额来自24.40 × 10102

一年 参数 非洲 美国 亚洲 欧洲 大洋洲* 世界
2004 收获面积 5.47 6.63 11.90 28.90 4.70 57.60
生产 6.29 21.60 21.4 96.50 8.04 153.90
2005 收获面积 4.99 6.06 11.90 28.00 4.46 55.40
生产 4.65 18.80 22.30 83.10 9.79 138.68
2006 收获面积 4.91 5.59 11.90 29.70 4.23 56.40
生产 6.24 16.70 23.20 88.90 4.53 139.51
2007 收获面积 4.89 6.65 12.00 27.30 4.95 55.80
生产 4.41 18.60 20.80 82.80 7.52 134.12
2008 收获面积 4.28 6.41 10.60 29.20 5.08 55.50
生产 3.92 20.50 16.50 105.38 8.41 154.72
2009 收获面积 5.43 5.41 10.70 27.70 4.52 53.80
生产 8.99 17.40 21.20 95.60 8.34 151.54
2010 收获面积 4.73 4.81 11.00 22.90 4.14 47.60
生产 6.69 16.00 20.10 73.40 76.00 123.84
2011 收获面积 4.90 5.02 10.60 24.40 3.75 48.60
生产 6.82 16.60 21.20 81.30 8.36 134.28

表1:大麦产量:收获面积(×10-102)和生产(×10)9公斤)。

大麦的组成

纽曼和纽曼对大麦的化学成分及其营养意义进行了全面的研究[1], Baik和Ullrich [2]和Ullrich [14].除非另有说明,本节引用的成分数据来自这些参考文献。

全大麦含有约65-68%的淀粉,10-17%的蛋白质,2-3%的游离脂质,4-9%的β-葡聚糖和1.5-2.5%的矿物质。总膳食纤维含量为11-34%,可溶性膳食纤维含量为3-20%。大麦中的非淀粉多糖主要有β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖和纤维素,其中以β-葡聚糖为主;这些改变了大麦的能量值。不同淀粉直链淀粉含量的大麦品种β-葡聚糖含量差异显著,高直链淀粉平均含量为7.5%,含蜡淀粉平均含量为6.9%,无直链淀粉平均含量为6.3%,正常淀粉平均含量为4.4%。大麦籽粒β-葡聚糖含量主要受遗传因素影响,受环境因素影响较小。无壳或去壳大麦粒含有11-20%的总膳食纤维,其中11-14%的不可溶性膳食纤维和3-10%的可溶性膳食纤维。无蜡壳品种籽粒β-葡聚糖含量普遍高于普通覆盖品种,而二行和六行品种籽粒β-葡聚糖含量差异不大。大麦胚乳蛋白质营养质量中等,蛋白质效率比平均为2.04。大麦蛋白质的氨基酸组成与其他谷物相似,但赖氨酸和苏氨酸是限制氨基酸,其次是蛋氨酸和色氨酸。 Moreover, high glutamine and proline and considerable cysteine content are its characteristics [15].大麦中的脂质水平相当低。大麦三酰甘油中的主要脂肪酸是棕榈酸、油酸、亚油酸和亚麻酸。大麦中的脂肪酸与小麦中的脂肪酸相似,只是大麦往往含有更多的亚麻酸。大麦富含脂溶性维生素E(生育三烯醇),除维生素B外,还含有不同数量的维生素B复合物12。大麦中的主要元素有磷、钾、钙、镁、硫、硒和钠,其中前两种元素最为丰富。检查肾结石首选限制饮食草酸摄入量,值得一提的是大麦被归类为中草酸谷物。

就大麦中的植物化学物质而言,除了生育三烯醇外,重要的是甾醇、黄烷醇和酚酸。大麦颗粒含有比其他谷物多得多的酚类化合物(0.2-0.4%)。发现的主要黄烷醇是儿茶素、原花青素B3和前飞燕草素B3。根据holtej ølen [3.],从16个品种的分析来看,大麦粉中黄烷醇的总量在325 ~ 527 μg/g鲜重之间,原花青素的含量与不同的大麦品种没有相关性。Holtekjølen (3.]还认为,大麦粉中酚酸的含量在604 ~ 1346 μg/g鲜重之间,以阿魏酸为主。酚酸含量因有无壳而异,有壳品种中酚酸含量明显较高。

食品中的健康益处和利用

动物研究和人体临床试验都表明,大麦与健康益处之间存在联系,重点是通过降低血液胆固醇来降低慢性心脏病的风险,以及增加胰岛素反应,从而降低2型糖尿病的风险。4].Behall [16]观察到,在中度高胆固醇血症的男性中,含大麦的饮食可显著降低血脂,如图1。根据美国食品和药物管理局(FDA)的规定,每天3克大麦β-葡聚糖的膳食摄入量足以降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇[4].这些有益效果可能归因于β-葡聚糖的存在,它可以增加肠道粘度,导致食物吸收缓慢,而不是控制血糖水平和结合胆汁酸[4].当胆汁酸被困在可溶性纤维中并随后排出时,储存的胆固醇就会消耗殆尽,从而产生新的胆汁酸[1].在体外实验中,Aastrup [7]报告了酸性面粉提取物的粘度与β-葡聚糖含量之间的直接对数关系(图2)来自18个大麦基因型。大麦中的阿拉伯木聚糖也会引起粘度增加的类似效应[1].大麦对血糖的控制在图3用普通硬粒小麦面食(普通面食)和含有40%富含β-葡聚糖的大麦面粉的面食(大麦面食)显示受试者的葡萄糖反应。同时,肠道黏度的增加延长了胃的过渡时间,延长了饱腹感,减轻了饥饿感,从而防止了肥胖[117].此外,大麦作为益生元的潜力已显著增加,因为β-葡聚糖和抗性淀粉促进肠道中选择性有益微生物的生长[14],从而形成短链脂肪酸,尤其是丁酸和丙酸;大肠中的这些脂肪酸的好处是健康的结肠黏膜,并为上皮细胞提供能量来源[1].除此之外,生育三烯醇作为抗氧化剂因其降低胆固醇的作用而成为越来越多的研究兴趣的焦点。此外,生育三烯醇可能影响几种人类癌细胞的生长和/或增殖[18].

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图1:意思是(n = 25;男性7名,绝经前女性9名,绝经后女性9名)每周总胆固醇和LDL胆固醇经:低ß-葡聚糖饮食,(?);中ß-葡聚糖饮食,(?);高ß-葡聚糖饮食。

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图2:18种大麦基因型面粉提取物粘度与ß-葡聚糖含量的关系

food-dairy-technology-Plasma-glucose-subjects

图3:空腹受试者(n = 5,4男,1女)在食用含有ß-葡聚糖含量可忽略的硬粒小麦粉的普通意大利面和含有富含ß-葡聚糖的大麦面粉和硬粒小麦粉的混合意大利面后的血糖测量。

提取的β-葡聚糖已成功地融入到各种创新食品中,包括营养棒、咀嚼片、早餐麦片、饮料、烘焙产品、酸奶、冰淇淋、意大利面和膳食补充剂[19].除了提取β-葡聚糖外,从成本效益比来看,加入加工过的全谷物可能更有吸引力。Czuchajowska [20.强烈支持将大麦纳入人类饮食中。当作为谷物食用时,无壳大麦通常是首选——因为无壳使收获后的加工更容易,而且产品更美味。覆盖的大麦也可以脱壳、碾磨和抛光以去除麸皮层,用于生产类似大米的产品。大麦也可以被珍珠化,去除种子和胚胎的外层,然后进行加工,产生小而圆的胚乳。一些研究人员认为,大麦可以以珍珠/粗粒/?在粥和汤中作为大米替代品,或在酸奶、饮料、汤、粥、饼干、面条、松饼、面粉零食和挤压麦片产品中作为增稠剂和扩展剂[112122].然而,大麦粉(单独使用或与小麦粉混合使用)加入面包的效果有限,因为其烘焙质量较差[2324].据Baik和Ullrich报道[2],灰色和深色的颜色发展一直是在食品中使用大麦的主要障碍之一,如意大利面。然而,无论是针对传统产品还是新产品,成功的开发都需要大量的研究,通过创新的加工,绕过开发食品中的不良特性。此外,由于大麦基因型的影响远大于环境的影响,可以设想通过基因改良来控制大麦食品的变色[2].在过去的二十年里,关于饮食对健康和幸福的影响的知识已经大大增加,一些全谷物食品现在正在普及,即使牺牲了理想的颜色。人们认识到,近年来未得到充分利用的大麦将获得其作为营养和健康的珍贵食品的地位。

结论

大麦在世界粮食作物中居第四位。然而,目前大麦作为人类食物仍未得到充分利用,仅占总产量的3%。最近的研究已经证实了大麦的一些健康益处,主要是因为它的β-葡聚糖含量。有记载的好处是低胆固醇,低血糖,控制肥胖,益生元和抗癌作用。这些有益的贡献有助于控制这一代人的生活方式紊乱。因此,应大力鼓励在人类食物中加入大麦。虽然在某些食物中加入大麦可能会与最理想的性状稍有偏差,但它可以牺牲积极的贡献。这是一个很好的迹象,人们现在越来越倾向于牺牲颜色的全谷物产品。与此同时,研究应该朝着能够克服这一问题的创新加工方向发展。

参考文献

全球科技峰会