Белки зерна амаранта: перспективы использования в специализированной пищевой продукции

Резюме

Амарант - широко распространенный род преимущественно однолетних травянистых растений, относящийся к семейству Амарантовых (Amarаnthacеae), также как киноа и гречиха, является одной из наиболее широко используемых в питании псевдозерновых культур.

Цель работы - проанализировать результаты исследований по характеристике белков зерна амаранта, влиянии на их качество различных методов пищевой переработки и оценить перспективы использования в диетическом профилактическом и лечебном питании белковых гидролизатов белков амаранта.

Материал и методы. Для основного поиска источников использовали библиографическую базу PubMed, охватывающую около 75% мировых медицинских изданий, а также базы данных Scopus и Web of Science и некоммерческую поисковую систему Google Scholar. Глубина поиска составила 15 лет.

Результаты. В работе представлен краткий обзор современных подходов получения изолятов и концентратов белка амаранта, включающих использование комплекса физико-химических методов: измельчения, просеивания, экстракции при высоких значениях рН, обезжиривания, ультрафильтрации, центрифугирования, изоэлектрического осаждения, высушивания белкового продукта. Представлена сравнительная характеристика аминокислотного состава белка псевдозерновых культур: амаранта, киноа и гречихи. В основном в качестве лимитирующих аминокислот для белка зерен различных сортов амаранта фигурируют лейцин, изолейцин, валин. При обосновании и разработке современных эффективных пищевых технологий по переработке зерна амаранта особого внимания заслуживают результаты исследований по оценке их влияния на биологическую ценность белка амаранта. Методы ферментации, проращивания, пропаривания, соложения, кипячения зерна могут быть направлены на повышение биодоступности и усвояемости входящих в его состав ингредиентов. Результаты экспериментальных исследований in vitro и in vivo свидетельствуют о наличии гипотензивной, гиполипидемической и антиоксидантной активности у белка и гидролизатов белка амаранта, что определяет перспективы их использования в составе специализированной пищевой продукции для диетического лечебного и профилактического питания. Анализ представленных в обзоре научных публикаций свидетельствует о росте спроса на безглютеновую продукцию и увеличении ассортимента пищевых продуктов массового потребления, таких как хлебобулочные, макаронные, мучные кондитерские изделия, в состав рецептур которых включаются псевдозерновые культуры, в том числе и амарант.

Заключение. Высокая биологическая ценность и технологические свойства белковых концентратов/изолятов амаранта определяют перспективы их использования для создания широкого спектра специализированной пищевой продукции различного целевого назначения.

Ключевые слова:амарант; белки амаранта; аминокислотный состав; гидролизаты; гипотензивная активность; гиполипидемические свойства; антиоксиданты; специализированные пищевые продукты; безглютеновые продукты; целиакия

Финансирование. Поисково-аналитическая работа проведена за счет средств гранта РНФ № 21-76-10049 "Физиолого-биохимическое исследование эффективности новой специализированной продукции на основе комплексной переработки зерна амаранта".

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликтов интересов.

Для цитирования: Сидорова Ю.С., Бирюлина Н.А., Зилова И.С., Мазо В.К. Белки зерна амаранта: перспективы использования в специализированной пищевой продукции // Вопросы питания. 2022. Т. 91, № 3. С. 96-106. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-3-96-106

Амарант (лат. Amarаnthus, в переводе с греческого означает "неувядающий, или вечный, цветок") - широко распространенный род преимущественно однолетних травянистых растений семейства Амарантовых (Amarаnthacеae). Амарант, так же как киноа и гречиха, является одной из наиболее широко используемых в питании псевдозерновой культурой. Родиной амаранта считают Центральную Америку, а к настоящему времени эта культура интродуцирована и возделывается во многих странах. Род Amarаnthus L. представлен более чем 70 видами [1]. Вместе с подвидами и сортами насчитывается около 900 ботанических единиц этого растения (как дикорастущего, так и культивируемого) [2]. В середине 1970-х гг. Национальной академией наук США (NAS, 1975) виды амаранта: A. caudatus, A. cruentus и A. hypochondriacus, традиционно культивируемые в Центральной Америке и Мексике, - были признаны в качестве важных пищевых источников, перспективных для дальнейшей селекции. Это привело к последующему пристальному изучению амаранта и появившемуся большому количеству публикаций в 1980-1990-х гг. по видовым и сортовым различиям в химическом составе семян амаранта, в содержании макро- и микроэлементов, по аминокислотному составу белков, жирнокислотному составу жира и содержанию сквалена, пигментов, фракциям крахмала, влиянию технологических приемов на свойства получаемых продуктов.

Интересные сведения о трудной истории интродукции амаранта в сельское хозяйство нашей страны приводятся в работе [3]. В настоящее время высокая пищевая и биологическая ценность амаранта повсеместно признаны, что определяет широкий и растущий интерес к выращиванию и пищевой переработке амаранта, называемого псевдозерновой культурой XXI в. [4, 5].

Широкий спектр биологически активных веществ представлен в различных частях растения: корнях, соцветиях, листьях, семянах (зерне) и, соответственно, в плане пищевой переработки амарант представляет значительный интерес как зерновая, так и овощная культура. Высокая пищевая и биологическая ценность зерна амаранта определяет направления научных исследований по идентификации и количественной оценке содержащихся в его составе макро- и микронутриентов и минорных биологически активных веществ пищи (так называемых фитонутриентов - вторичных метаболитов растительного происхождения), а также по пищевой переработке зерна, извлечению и концентрированию содержащихся в нем биологически активных соединений.

Содержание белка в зерне амаранта варьирует от 13,1 до 21,5% [6], что существенно выше, чем в пшенице и других зерновых культурах.

Цель работы - проанализировать представленные в публикациях последних 15 лет результаты исследований по характеристике белков зерна амаранта, влиянию на их качество различных методов пищевой переработки и оценить перспективы использования в диетическом профилактическом и лечебном питании белковых гидролизатов белков амаранта.

Белковый состав

В работе [7] представлена подробная сравнительная характеристика состава белковых фракций зерна трех наиболее широко применяемых для пищевых целей псевдозерновых культур: амаранта, киноа и гречихи. Белки зерна амаранта состоят из альбуминов (около 40%), глобулинов (20%), глютелинов 25-30% и проламинов 2-3%, определяющих структурные и физико-химические характеристики концентратов и изолятов из амаранта [8]. Согласно исследованию [9] глобулины амаранта представлены фракциями 11-S и 7-S. Фракция 11-S глобулинов содержит собственно 11-S глобулин и более гидрофобную изоформу этого белка - P-глобулин, состоящий из 2 субъединиц с молекулярной массой и полипептидным составом, аналогичными 11-S глобулину, а также полипептид с молекулярной массой 56 кДа. В работе [10] высказано предположение о том, что глютелины амаранта могут являться полимерными формами глобулинов.

Аминокислотный состав

Практически во всех публикациях подчеркивается высокая биологическая ценность белка зерна амаранта, определяемая сбалансированностью его аминокислотного состава, существенно превышающего таковую у зерновых культур [11, 12]. Тем не менее данные, представленные в работах различных исследовательских центров, свидетельствуют, что аминокислотный скор белка различных сортов амаранта варьирует в достаточно широком интервале [13]. В основном в качестве лимитирующих аминокислот для белка зерен различных сортов амаранта фигурируют лейцин, изолейцин, валин, однако, по другим оценкам, белок амаранта лимитирован по сумме ароматических и серосодержащих аминокислот. В качестве примера в таблице приведены сравнительные данные аминокислотного состава амаранта, киноа и гречихи [7].

Аминокислотный состав белков в составе зерна псевдозерновых культур

Amino acid composition of proteins of pseudocereals grain

Примечание. * - А - содержание аминокислоты, г/100 г белка; ** - АКС - аминокислотный скор, % к шкале ФАО/ВОЗ, 2007 [11].

N o t e. * - A - amino acid content, g/100g of protein; ** - AKC - amino acid score, % to FAO/WHO scale, 2007 [11].

Приведенные данные свидетельствуют о существовании видов и сортов амаранта с полноценным белком, удовлетворяющим потребности человека в незаменимых аминокислотах, и, следовательно, перспективных для использования в пищевых целях даже в качестве единственного источника белка. В то же время сорта амаранта с белком, лимитированным по содержанию разветвленных аминокислот (лейцин, изолейцин) или валина, можно использовать в белковых композициях по принципу взаимообогащения, т.е. на основе комплементарности аминокислотных составов.

Биологическая ценность

В 1970-1980-х гг. были проведены исследования in vivo биологической ценности белка различных сортов амаранта; величины "ростовых" показателей биологической ценности белка амаранта, определяемые in vivo в опытах на крысах, по данным разных авторов, варьировали очень широко, включая даже отрицательное значение коэффициента эффективности белка (КЭБ) для A. caudatus в связи с его очень низкой поедаемостью животными. Для некоторых других сортов амаранта (A. cruentus, A. hypochondriacus и его разновидностей) значения КЭБ составляли 1,5-2,1 [14].

Очевидно, что для корректной оценки перспектив использования белка амаранта в питании человека следует учитывать его усвояемость (определяемую в опытах in vivo) и биологическую ценность белка, которую в настоящее время рекомендуют рассчитывать по величине коэффициента аминокислотного скора, скорректированного на величину усвояемости (The protein digestibility-corrected amino acid score, PDCAAS), равного величине аминокислотного скора исследуемого белка относительно шкалы потребностей в незаменимых аминокислотах для детей от 2 до 5 лет и умноженного на истинную усвояемость.

Аминокислотный состав, показатели чистой утилизации белка, истинной усвояемости, биологической ценности и РDCAAS для белков цельнозерновой муки 4 сортов амаранта были определены в работе [15]. В белке всех 4 исследованных сортов амаранта лимитирующей аминокислотой был валин, а значения PDCAAS варьировали в интервале 23,69-36,19%.

При обосновании и разработке современных эффективных пищевых технологий по переработке зерна амаранта особого внимания заслуживают результаты исследований по оценке их влияния на биологическую ценность белка амаранта. Методы ферментации, проращивания, пропаривания зерна направлены не только на улучшение органолептических характеристик (вкуса, текстуры, аромата), но также на повышение биодоступности и усвояемости входящих в его состав ингредиентов [16, 17]. Еще в работах 1980-х гг. было показано повышение величины КЭБ при проведении тепловой влажной обработки семян амаранта. Наиболее "мягкими" видами обработки были признаны способы получения хлопьев (flaked) и процесс "взрывания" (pop-ped grain). Тепловая обработка, разрушающая антиалиментарный фактор в составе зерна, повышает значение ростовых показателей КЭБ. Однако при этом нельзя исключать влияние нагрева на физико-химические характеристики получаемого продукта, прежде всего на возможное окисление и карбонилирование белка и деградацию триптофана [18].

Соложение ведет к ограниченному прорастанию зерна, в результате которого поставляются пищевые вещества растущему растению, в том числе путем метаболизма азотистых соединений из углеводных запасов, что может привести к увеличению содержания аминокислот в прорастающем зерне. В этой связи интересны данные о влиянии варки (кипячения), пропаривания и соложения на аминокислотный состав белка амаранта, гречихи и киноа [16]. Наибольшее содержание во всех полученных продуктах показано для глутаминовой кислоты. В сыром и солодовом зерне амаранта оно было одним и тем же и составляло 13,2%, а в пропаренном 15,6% (в расчете на общий белок). После кипячения и пропаривания в зерне значительно увеличилось содержание 7 аминокислот: аланина, лизина, аспарагиновой кислоты, серина, лейцина, треонина и валина. Процесс соложения привел как к значительному увеличению содержания лизина, лейцина и валина, так и к существенному снижению содержания цистеина. Содержание аспарагиновой кислоты в зерне достоверно повышалось после соложения, но было ниже, чем в пропаренных зернах. Биологическая ценность белка пропаренных зерен амаранта выше по сравнению с вареными, а самой высокой биологической ценностью обладал белок, полученный соложением зерен.

Технология концентратов и изолятов

Изоляты и концентраты белка амаранта могут быть получены из цельного зерна амаранта путем использования комплекса физико-химических методов: измельчения зерна в муку, просеивания, экстракции при высоких значениях рН, обезжиривания, ультрафильтрации, центрифугирования, изоэлектрического осаждения, высушивания белкового продукта. Согласно [19], значение изоэлектрической точки для изолята белка амаранта, обеспечивающее его наиболее полное осаждение, составляет рН 4,5, и, соответственно, растворимость белка амаранта возрастает при экстракции в щелочных условиях. Так, в работе [20] белки амаранта экстрагировали в интервале рН от 8 до 11 и осаждали при рН 5. В зависимости от повышения значения рН экстракции возрастало содержание белка в получаемом продукте - от 80 до 90 г белка в 100 г концентрата.

В работе [21] с использованием метода многократного влажного измельчения зерна при щелочном значении рН, осаждения при рН 5, последующего подкисления до нейтральных значений рН, высушивания и обезжиривания были получены концентраты из A. caudatus (738,3±7,4 г белка на 1 кг сухой массы) и из A. cruentus BRS Alegria (629,5±1,0 г белка на 1 кг сухой массы).

Изолят белков амаранта с очень высоким содержанием белка (96%) был получен из амарантовой муки, обезжиренной гексаном, экстракцией при рН 11, осаждением при рH 5,7 и обезжириванием этанолом [22].

Биологическая активность белков амаранта

Считается, что низкомолекулярные пептиды (<3 кДа) характеризуются более высокой антиоксидантной активностью по сравнению с высокомолекулярными, тем не менее в некоторых исследованиях показана выраженная антиоксидантная активность изолятов и/или концентратов белка амаранта [23, 24].

В работе [23] охарактеризованы антиоксидантные свойства изолята белка амаранта, его отдельных белковых фракций с различной растворимостью, представляющих собой полипептиды с составом, соответствующим запасным белкам амаранта (альбуминам, глобулинам, глобулинам Р, глютелинам), и аминокислотных последовательностей, образующихся в результате ферментативного гидролиза алкалазой. Антиоксидантную активность тестировали двумя методами: по способности восстанавливать радикальные катионы 2,2’-азино-бис-(3-этилбензтиазолин-6-сульфокислоты) диаммониевой соли (АБТС) и по способности ингибировать окисление линолевой кислоты. Изолят белка и его высокомолекулярные фракции инактивировали АБТС-радикалы и ингибировали окисление линолевой кислоты, причем гидролиз значительно увеличивал акцепторную активность по отношению к АБТС-радикалам, но значительно снижал ингибирование окисления линолевой кислоты.

Изолят белка амаранта может рассматриваться как потенциальный полифункциональный ингредиент с гипотензивной, гиполипидемической и антиоксидантной активностью, о чем свидетельствуют результаты экспериментальной работы по влиянию введения в рацион 2,5% изолята белка амаранта на артериальное давление, липидный профиль и антиоксидантный статус крыс Wistar [24]. Потребление в течение 28 сут изолята белка амаранта снижало содержание общего холестерина в плазме крови животных на 16%, уровней холестерина и триглицеридов в печени соответственно на 18 и 47%, понижало уровень артериального давления, увеличивало на 50% антиоксидантную активность плазмы крови (по методу FRAP, используется реакция восстановления Fe(III)-трипиридилтриазина до Fe(II)-трипиридилтриазина) и снижало активность супероксиддисмутазы на 20%.

Белки амаранта в составе пищевых безглютеновых и пшеничных продуктов

Повышающаяся распространенность целиакии и соответствующий растущий спрос на безглютеновую продукцию увеличил ассортимент пищевых продуктов массового потребления, таких как хлебобулочные, макаронные, мучные кондитерские (печенье) изделия, в рецептуры которых включаются псевдозерновые культуры, в том числе и амарант [7, 25-28]. Органолептические свойства продуктов из пшеничной муки, в том числе такие, как внешний вид и текстура, в значительной степени зависят от уникальной способности пшеничной клейковины давать прочное и вязкоупругое тесто. Продукты на основе пшеницы и безглютеновые продукты с добавлением псевдозлаковых культур характеризуются высокой пищевой и биологической ценностью, однако "имитация" уникальных функциональных свойств пшеничного глютена является сложной технологической задачей и не всегда приводит к успеху [29]. Об этом свидетельствуют, в частности, данные о том, что частичная замена пшеницы любой псевдозерновой мукой ослабляет прочность вязкоупругой сети клейковины, ее газоудерживающую способность и приводит к меньшему объему хлеба, грубой и неоднородной структуре мякиша [30, 31]. Напротив, включение муки из амаранта в рецептуры безглютенового хлеба, содержащие в основном рисовую муку и кукурузный крахмал, повышает удельный объем хлеба и мягкость мякиша [32]. Увеличение содержания цельнозерновой муки амаранта в рецептуре пшеничной пасты приводит к снижению качества макаронных изделий [33]. Авторы работы [34] отмечают высокие потери при варке и меньшую эластичность макаронных изделий, изготовленных из смеси 20/20/60 муки амаранта, муки киноа и цельнозерновой гречневой крупы соответственно по сравнению с макаронами из твердых сортов пшеницы. Замена в сусле части солода на 2 несоложеных псевдозлака - киноа и амарант - улучшила профиль аминокислот и увеличила содержание жирных кислот, таких как олеиновая, пальмитиновая, линолевая или α-линоленовая кислота, повысив органолептическую оценку пива и эффективность процесса брожения [35].

Современная стратегия улучшения функциональных свойств белков и качества конечных пищевых продуктов включает различные физико-химические и биотехнологические подходы: обработку высоким давлением, сушку при высоких температурах, ферментацию закваски, использование ферментов, направленных на "сшивание" белков из псевдозерновых или их протеолиз. Обработка высоким давлением, как правило, снижает число нековалентных взаимодействий в белке, что приводит к его частичному разворачиванию, и SH-группы цистеиновых остатков становятся более доступными для реакций SH-обмена [36]. Действительно, использование экструзионной технологии при получении как рисовой, так и амарантовой муки для производства рисовой пасты с добавлением амаранта благотворно влияет на плотность макаронных изделий и, в отличие от их неэкструзионных аналогов, снижает потери при варке [37]. Сушка при температуре выше 100 °C вызывает денатурацию белков амаранта, гречихи и киноа и, как следствие, образование агрегатов с высокой молекулярной массой, стабилизированных межмолекулярными S-S-связями. Трансглутаминаза (глутамин-γ-глутамилтрансфераза) катализирует образование изопептидных связей между ε-аминогруппами остатков лизина и γ-карбоксиамидной функциональной группой остатков глутамина, способствует образованию ковалентных поперечных связей между белками и улучшает гомогенность белковой сети. В результате получается более эластичное тесто, а само хлебобулочное изделие отличается повышенной мягкостью и эластичностью мякиша [38]. Обработка трансглютаминазой приводит к образованию полимеров высокой молекулярной массы во всех белковых фракциях. В присутствии молекулярного кислорода глюкозооксидаза катализирует окисление β-d-глюкозы до перекиси водорода и d-глюконовой кислоты. Перекись водорода взаимодействует со свободными SH-группами остатков цистеина, вызывая образование дисульфидных связей [39]. Обработка коммерческой протеазой снижает вязкость гречневого теста в результате гидролиза белка и значительно увеличивает удельный объем хлеба [40, 41].

Специализированная пищевая продукция

Расширяется ассортимент специализированной пищевой продукции на основе амаранта и его белков, в том числе высокобелковых. Так, разработан белковый специализированный пищевой продукт в форме батончика, содержащего в своем составе зерно амаранта (60%), овес (25%) и порошок банановой кожуры (15%), биологически активные компоненты которого были термостабильны [42]. Для лиц, страдающих целиакией или непереносимостью лактозы, а также веганов был создан напиток на основе белков амаранта [43]. Добавление камедей в этот напиток, аналогичный по своему составу обезжиренному коровьему молоку, с содержанием белка 3,4±0,1%, жира 0,6±0,1%, пищевых волокон 1,9±0,4%, способствовало его высокой коллоидной стабильности. Лимонный сорбет с включением изолята белка амаранта (4,5 г изолята на 100 мл лимонного сока), используемый как десерт для людей с целиакией, вегетарианцев, веганов, был стабилен в течение первых 2 мес хранения при температуре -20 °С, не претерпевая существенных изменений в своей структуре с течением времени [44]. В эксперименте in vitro в условиях, имитирующих пищеварение в желудочно-кишечном тракте, было показано, что из сорбета высвобождаются пептиды, способные ингибировать образование фибринового сгустка, что свидетельствует о потенциальной возможности использования белков амаранта в составе специализированной пищевой продукции с антитромботической активностью. Потребление хлеба, приготовленного из цельнозерновой амарантовой муки, крысами линии Sprague Dawley с гиперлипидемией и гипергликемией улучшало липидный профиль животных, снижая уровни общего холестерина, триглицеридов, липопротеинов низкой плотности и повышая уровни липопротеинов высокой плотности [45]. Соответственно, авторы работы предполагают возможность использования хлеба из цельнозерновой муки амаранта в профилактике и диетотерапии сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний.

Гидролизаты белков амаранта

В настоящее время многочисленными исследованиями убедительно показана перспективность использования ферментативного гидролиза белков (как растительного, так и животного происхождения) для получения пептидов с высокой биологической активностью. Как отмечается в работе [46], среди псевдозерновых особенно интенсивно в последние годы были изучены именно гидролизаты белков семян амаранта, содержащие аминокислотные последовательности, проявляющие широкий спектр фармакологических активностей: антигипертензивную, антиоксидантную, антипролиферативную, противоопухолевую, антитромботическую, антигемолитическую, противомикробную, гипохолестеринемическую, гипогликемическую и иммуномодулирующую. В рамках нашего обзора кратко рассмотрим некоторые основные результаты исследований in vitro по оценке антиоксидантной, антигипертензивной и антитромботической активности ферментативных гидролизатов белка амаранта [47, 48].

К настоящему времени антиоксидантные свойства пептидов из белков семян амаранта изучены достаточно широко. Использование мультиферментных комплексов пептидаз позволяет получать пептиды из белков амаранта, проявляющие выраженную антиоксидантную активность [49]. В работе [50] антиоксидантная активность была установлена для пептидов из белков семян амаранта с молекулярными массами в диапазоне 500-1400 Да, содержащих 4-13 аминокислотных остатков. Аминокислотная последовательность глобулина 11-S амаранта содержит различные пептиды, проявляющие антиоксидантные свойства, в том числе короткие ди- и трипептиды, пептиды с высоким содержанием гистидина [51].

Пептидные фракции, получаемые при ферментолизе белков амаранта, тестируются на наличие ингибиторной активности по отношению к ангиотензин-превращающему ферменту (АПФ) [52], что обусловлено широким использованием в клинической практике ингибиторов АПФ для снижения артериального давления. Ингибирование АПФ гидролизатами изолята белков амаранта, полученными ферментолизом алкалазой, было изучено как in vivo, так и в клинических условиях, показавших их антигипертензивное действие [49].

Результаты последних исследований (in silico, in vitro, in vivo и ex vivo), связанных с ингибированием различных ферментов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, в частности АПФ и ренина, подробно обсуждаются в работах [9, 53]. Антитромботические эффекты гидролизатов белков амаранта и их пептидов охарактеризованы in vitro в работах [50, 54], авторы которых указывают, что более высокой степени гидролиза белка соответствует более выраженная антитромботическая активность, и это может быть связано с наличием высвобождаемых при протеолизе аминокислотных последовательностей, способных ингибировать фибриноген.

Повышенная антиоксидантная, антигипертензивная и антитромботическая активность гидролизата белка амаранта, полученного двухступенчатым последовательным гидролизом алкалазой и флавоэнзимом, по сравнению с гидролизатами, полученными при действии алкалазы и флавоэнзима по отдельности, была установлена в работе [50]. Соответственно, были проведены выделение и идентификация аминокислотных последовательностей пептидных структур, образующихся в процессе двухступенчатого последовательного гидролиза алкалазой и флавоэнзимом, и охарактеризованы in vitro их антиоксидантная и ингибирующая активность по отношению к АПФ и тромбину. Были идентифицированы аминокислотные последовательности, обладающие одновременно высокой разнообразной (multiple) биологической активностью. IC50 (показатель ингибирующей активности) 14 идентифицированных пептидных фракций по отношению к АПФ и тромбину варьировал в интервале 0,134-0,808 и 0,992-6,931 мг/л соответственно.

Оценка антитромботической и антиоксидантной активности гидролизата белка амаранта, полученного путем активации эндогенной аспарагиновой протеазы, представлена в работе [55]. Полученные результаты не только подтвердили наличие эндогенной протеазы в изоляте белка амаранта, но и позволили подобрать оптимальные условия инкубации для ее активации (рН 2, 40 °С, 16 ч). Гидролизат (степень гидролиза 5,3±0,4%) проявлял потенциальную антитромботическую активность и обладал большей антиоксидантной активностью, чем изолят, что свидетельствует о том, что при активации протеазы высвобождаются биологически активные пептиды из белков амаранта.

Целью работы [56] была оптимизация условий гидролиза белков амаранта с применением ферментного препарата алкалазы и оценка in vivo антигипертензивных эффектов полученных гидролизатов. Были выбраны оптимальные условия гидролиза: рН 7,01, температура 52 оС, концентрация фермента 0,04 мЕд/мг и время 6,16 ч. В опыте на гипертензивных крысах через 4 ч после приема гидролизата (1,2 г на 1 кг массы тела) достоверно установлено его гипотензивное действие, сохранявшееся в течение 3 ч.

Целесообразность и эффективность использования гидролизатов белков амаранта в качестве гипотензивного ингредиента специализированной пищевой продукции подтверждается результатами исследования [57], показавшего снижение артериального давления у гипертензивных мышей, потреблявших печенье (2 г), содержащее в своем составе гидролизованные алкалазой белки амаранта. В сыворотке крови мышей, получавших печенье, уже через 2 ч отмечено статистически значимое ингибирование активности ангиотензин-1-конвертирующего фермента. На модели спонтанно-гипертензивных крыс также был показан выраженный антигипертензивный эффект через 3 ч после потребления макаронных изделий (8 г готовых макарон на крысу), содержащих 15% гидролизата белков амаранта, который сохранялся спустя 9 ч [58].

Заключение

Высокая биологическая ценность белка амаранта, включающего различные пептидные последовательности с выраженной фармакологической активностью, определяет перспективы использования как непосредственно белка, так и его гидролизатов в профилактическом и/или лечебном питании. Технологические свойства белковых изолятов или отдельных выделенных белковых фракций зерна амаранта, обладающих хорошей гелеобразующей, пенообразующей и эмульгирующей способностью и высокой растворимостью при кислом и щелочном значениях рН, свидетельствуют о перспективности разработки новых высокоэффективных технологических подходов для создания широкого спектра специализированной пищевой продукции различного целевого назначения на основе муки или концентратов/изолятов белка зерна амаранта.

Литература

1. Costea M., DeMason D.A. Stem morphology and anatomy in Amaranthus L. (Amaranthaceae), taxonomic significance // J. Torrey Bot. Soc. 2001. Vol. 128, N 3. P. 254-281. DOI: https://doi.org/10.2307/3088717

2. Gunina L.M., Dmitriev A.B., Shustov E.B., Kholodkov A.B., Golovashchenko R.B. Prospects of application of diet supplements based on amaranth in the practice of training athletes // JMBS. 2018. Vol. 3, N 7. P. 267-277. DOI: https://doi.org/10.26693/jmbs03.07.267

3. Магомедов И.М.,  Чиркова Т.В. Амарант - прошлое, настоящее и будущее // Успехи современного естествознания. 2015. № 1, ч. 7. С. 1108-1113.

4. Martínez-Villaluenga C, Peñas E, Hernández-Ledesma B. Pseudocereal grains: nutritional value, health benefits and current applications for the development of gluten-free foods // Food Chem. Toxicol. 2020. Vol. 137. Article ID 111178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fct.2020.111178

5. Coelho L.M., Silva P.M., Martins J.T., Pinheiro A.C., Vicente A.A. Emerging opportunities in exploring the nutritional/functional value of amaranth // Food Funct. 2018. Vol. 9, N 11. P. 5499-5512. DOI: https://doi.org/10.1039/c8fo01422a

6. Joshi D.C., Sood S., Hosahatti R., Kant L., Pattanayak A., Kumar A. et al. From zero to hero: the past, present and future of grain amaranth breeding // Theor. Appl. Genet. 2018. Vol. 131, N 9. P. 1807-1823. DOI: https://doi.org/10.1007/s00122-018-3138-y

7. Janssen F., Pauly A., Rombouts I., Jansens K.J.A., Deleu L.J., Delcour J.A. Proteins of Amaranth (Amaranthus spp.), Buckwheat (Fagopyrum spp.), and Quinoa (Chenopodium spp.): a food science and technology perspective // Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2017. Vol. 16, N 1. P. 39-58. DOI: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12240

8. Venskutonis P.R., Kraujalis P. Nutritional components of amaranth seeds and vegetables: a review on composition, properties, and uses // Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2013. Vol. 12, N 4. P. 381-412. DOI: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12021

9. Nardo A.E., Suárez S., Quiroga A.V., Añón MC. Amaranth as a source of antihypertensive peptides // Front. Plant Sci. 2020. Vol. 11. Article ID 578631. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2020.578631

10. Velarde-Salcedo A.J., Regalado-Rentería E., Velarde-Salcedo R., Juárez- Flores B.I., Barrera-Pacheco A., González de Mejía E. et al. Consumption of amaranth induces the accumulation of the antioxidant protein paraoxonase/arylesterase 1 and modulates dipeptidyl peptidase IV activity in plasma of streptozotocin-induced hyperglycemic rats // J. Nutrigenet. Nutrigenomics. 2017. Vol. 10, N 5-6. P. 181-193. DOI: https://doi.org/10.1159/000486482

11. Protein and amino acid requirements in human nutrition: report of a joint FAO/WHO/UNU expert consultation // WHO Technical Report Series. 2007. 935 p.

12. Constantino A.B.T., Garcia-Rojas E.E. Proteins from pseudocereal seeds: solubility, extraction, and modifications of the physicochemical and techno-functional properties // J. Sci. Food Agric. 2022. Vol. 102, N 7. P. 2630-2639. DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.11750

13. Johnson J., Wallace T. Whole Grains and their Bioactives: Composition and Health. John Wiley & Sons, 2019. 493 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119129486

14. Saunders R.M., Becker R. Amaranthus: a potential food and feed resource // Adv. Cereal Sci. 1984. Vol. 6. P. 377-396.

15. Aguilar E.G., Albarracín G.deJ., Uñates M.A., Piola H.D., Camiña J.M., Escudero N.L. Evaluation of the nutritional quality of the grain protein of new amaranths varieties // Plant Foods Hum. Nutr. 2015. Vol. 70, N 1. P. 21-26. DOI: https://doi.org/10.1007/s11130-014-0456-3

16. Motta C., Castanheira I., Gonzales G.B., Delgado I., Torres D., Santos M. et al. Impact of cooking methods and malting on amino acids content in amaranth, buckwheat and quinoa // J. Food Compos. Anal. 2019. Vol. 76. P. 58-65. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfca.2018.10.001

17. Thakur P., Kumar K., Ahmed N., Chauhan D., Eain Hyder Rizvi Q.U., Jan S. et al. Effect of soaking and germination treatments on nutritional, anti-nutritional, and bioactive properties of amaranth (Amaranthus hypochondriacus L.), quinoa (Chenopodium quinoa L.), and buckwheat (Fagopyrum esculentum L.) // Curr. Res. Food Sci. 2021. Vol. 4. P. 917-925. DOI: https://doi.org/10.1016/j.crfs.2021.11.019

18. Öztürk-Kerimoğlu B., Nacak B., Özyurt V.H., Serdaroğlu M. Protein oxidation and in vitro digestibility of heat-treated fermented sausages: how do they change with the effect of lipid formulation during processing? // J. Food Biochem. 2019. Vol. 43, N 11. Article ID e13007. DOI: https://doi.org/10.1111/jfbc.13007

19. Cortez-Trejo M.C., Mendoza S., Loarca-Pina G., Figueroa-Cardenas J.D. Physicochemical characterization of protein isolates of amaranth and common bean and a study of their compatibility with xanthan gum // Int. J. Biol. Macromol. 2021. Vol. 166. P. 861-868. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.10.242

20. Das D., Mir N.A., Chandla N.K., Singh S. Combined effect of pH treatment and the extraction pH on the physicochemical, functional and rheological characteristics of amaranth (Amaranthus hypochondriacus) seed protein isolates // Food Chem. 2021. Vol. 353. Article ID 129466. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129466

21. Tapia-Blácido D.R., Sobral P.J., Menegalli F.C. Potential of Amaranthus cruentus BRS Alegria in the production of flour, starch and protein concentrate: chemical, thermal and rheological characterization // J. Sci. Food Agric. 2010. Vol. 90, N 7. P. 1185-1193. DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.3946

22. Mendonça S., Saldiva P.H., Cruz R.J., Arêas J.A.G. Amaranth protein presents cholesterol-lowering effect // Food Chem. 2009. Vol. 116, N 3. P. 738-742. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.03.021

23. Tironi V.A., Añón M.C. Amaranth proteins as a source of antioxidant peptides: effect of proteolysis // Food Res. Int. 2010. Vol. 43, N 1. P. 315-322. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.10.001

24. Lado M.B., Burini J., Rinaldi G., Añón M.C., Tironi V.A. Effects of the dietary addition of Amaranth (Amaranthus mantegazzianus) protein isolate on antioxidant status, lipid profiles and blood pressure of rats // Plant Foods Hum. Nutr. 2015. Vol. 70, N 4. P. 371-379. DOI: https://doi.org/10.1007/s11130-015-0516-3

25. Coțovanu I., Mironeasa S. Impact of different amaranth particle sizes addition level on wheat flour dough rheology and bread features // Foods. 2021. Vol. 10, N 7. P. 1539. DOI: https://doi.org/10.3390/foods10071539

26. Guardianelli L.M., Salinas M.V., Puppo M.C. Quality of wheat breads enriched with flour from germinated amaranth seeds // Food Sci. Technol. Int. 2021. May 18. Article ID 10820132211016577. DOI: https://doi.org/10.1177/10820132211016577

27. De Bock P., Daelemans L., Selis L., Raes K., Vermeir P., Eeckhout M. et al. Comparison of the chemical and technological characteristics of wholemeal flours obtained from Amaranth (Amaranthus sp.), Quinoa (Chenopodium quinoa) and Buckwheat (Fagopyrum sp.) seeds // Foods. 2021. Vol. 10, N 3. P. 651. DOI: https://doi.org/10.3390/foods10030651

28. Miranda D.V., Rojas M.L., Pagador S., Lescano L., Sanchez-Gonzalez J., Linares G. Gluten-free snacks based on brown rice and amaranth flour with incorporation of cactus pear peel powder: physical, nutritional, and sensorial properties // Int. J. Food. Sci. 2018. Vol. 2018. P. 7120327. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/7120327

29. Aguiar E.V., Santos F.G., Centeno A.C.L.S., Capriles V.D. Influence of pseudocereals on gluten-free bread quality: a study integrating dough rheology, bread physical properties and acceptability // Food Res. Int. 2021. Vol. 150, pt A. Article ID 110762. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110762

30. García-Mantrana I., Monedero V., Haros M. Application of phytases from bifidobacteria in the development of cereal-based products with amaranth // Eur. Food Res. Technol. 2014. Vol. 238, N 5. P. 853-862. DOI: https://doi.org/10.1007/s00217-014-2167-2

31. Bilgiçli N., İbanoğlu Ş. Effect of pseudo cereal flours on some physical, chemical and sensory properties of bread // J. Food Sci. Techol. 2015. Vol. 52, N 11. P. 7525-7529. DOI: https://doi.org/10.1007/s13197-015-1770-y

32. Piga A., Conte P., Fois S., Catzeddu P., Del Caro A., Sanguinetti A.M. et al. Technological, nutritional and sensory properties of an innovative gluten-free double-layered flat bread enriched with amaranth flour // Foods. 2021. Vol. 10, N 5. P. 920. DOI: https://doi.org/10.3390/foods10050920

33. Martinez C.S., Ribotta P.D., Añón M.C., León A.E. Effect of amaranth flour (Amaranthus mantegazzianus) on the technological and sensory quality of bread wheat pasta // Food Sci. Technol. Int. 2014. Vol. 20, N 2. P. 127-135. DOI: https://doi.org/10.1177/1082013213476072

34. D’Amico S., Mäschle J., Jekle M., Tomoskozi S., Langó B., Schoenlechner R. Effect of high temperature drying on gluten-free pasta properties // LWT Food Sci. Technol. 2015. Vol. 63, N 1. P. 391-399. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.03.080

35. Bogdan P., Kordialik-Bogacka E., Czyżowska A., Oracz J., Żyże- lewicz D. The profiles of low molecular nitrogen compounds and fatty acids in wort and beer obtained with the addition of Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), Amaranth (Amaranthus cruentus L.) or Maltose syrup // Foods. 2020. Vol. 9, N 11. P. 1626. DOI: https://doi.org/10.3390/foods9111626

36. Vallons K.J.R., Ryan L.A., Arendt E.K. Promoting structure formation by high pressure in gluten-free flours // LWT Food Sci. Technol. 2011. Vol. 44, N 7. P. 1672-1680. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2010.11.024

37. Cabrera-Chávez F., de la Barca A.M.C., Islas-Rubio A.R., Marti A., Marengo M., Pagani M.A. et al. Molecular rearrangements in extrusion processes for the production of amaranth-enriched, gluten-free rice pasta // LWT Food Sci. Technol. 2012. Vol. 47, N 2. P. 421-426. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2012.01.040

38. Han L., Cheng Y., Qiu S., Tatsumi E., Shen Q., Lu Z. et al. The effects of vital wheat gluten and transglutaminase on the thermomechanical and dynamic rheological properties of buckwheat dough // Food Bioprocess. Tech. 2013. Vol. 6, N 2. P. 561-569. DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-011-0738-9

39. Taylor J.R.N., Taylor J., Campanella O.H., Hamaker B.R. Functionality of the storage proteins in gluten-free cereals and pseudocereals in dough systems // J. Cereal Sci. 2016. Vol. 67. P. 22-34. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcs.2015.09.003

40. Renzetti S., Rosell C.M. Role of enzymes in improving the functionality of proteins in non-wheat dough systems // J. Cereal Sci. 2016. Vol. 67. P. 35-45. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcs.2015.09.008

41. Sciarini L.S., Pérez G.T., León A.E. Role of enzymes in improving the functionality of proteins in nonwheat dough systems // Trends in Wheat and Bread Making. Academic Press, 2021. P. 173-198. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821048-2.00006-4

42. Singh A., Kumari A., Chauhan A.K. Formulation and evaluation of novel functional snack bar with amaranth, rolled oat, and unripened banana peel powder // J. Food Sci. Technol. 2022. Jan. P. 1-11. DOI: https://doi.org/10.1007/s13197-021-05344-6

43. Manassero C.A., Añón M.C., Speroni F. Development of a high protein beverage based on amaranth // Plant Foods Hum. Nutr. 2020. Vol. 75, N 4. P. 599-607. DOI: https://doi.org/10.1007/s11130-020-00853-9

44. Malgor M., Sabbione A.C., Scilingo A. Amaranth lemon sorbet, elaboration of a potential functional food // Plant Foods Hum. Nutr. 2020. Vol. 75, N 3. P. 404-412. DOI: https://doi.org/10.1007/s11130-020-00818-y

45. Sánchez-Urdaneta A.B., Montero-Quintero K.C., González-Redondo P., Molina E., Bracho-Bravo B., Moreno-Rojas R. Hypolipidemic and hypoglycaemic effect of wholemeal bread with Amaranth (Amaranthus dubius Mart. ex Thell.) on Sprague Dawley rats // Foods. 2020. Vol. 9, N 6. P. 707. DOI: https://doi.org/10.3390/foods9060707

46. López D.N., Galante M., Raimundo G., Spelzini D., Boeris V. Functional properties of amaranth, quinoa and chia proteins and the biological activities of their hydrolyzates // Food Res. Int. 2019. Vol. 116. P. 419-429. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.08.056

47. Tovar-Pérez E., Guerrero-Legarreta I., Farrés-González A., Soriano-Santos J. Angiotensin I-converting enzyme-inhibitory peptide fractions from albumin 1 and globulin as obtained of amaranth grain // Food Chem. 2009. Vol. 116, N 2. P. 437-444. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.02.062

48. Orsini Delgado M.C., Tironi V.A., Añón M.C. Antioxidant activity of amaranth protein or their hydrolysates under simulated gastrointestinal digestion // LWT Food Sci. Technol. 2011. Vol. 44, N 8. P. 1752-1760. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2011.04.002

49. Fritz M., Vecchi B., Rinaldi G., Añón M.C. Amaranth seed protein hydrolysates have in vivo and in vitro antihypertensive activity // Food Chem. 2011. Vol. 126, N 3. P. 878-884. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.11.065

50. Ayala-Niño A., Rodríguez-Serrano G.M., González-Olivares L.G., Contreras-López E., Regal-López P., Cepeda-Saez A. Sequence identification of bioactive peptides from amaranth seed proteins (Amaranthus hypochondriacus spp.) // Molecules. 2019. Vol. 24, N 17. P. 3033. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24173033

51. Silva-Sánchez C., de la Rosa A.P., León-Galván M.F., de Lumen B.O., de León-Rodríguez A., de Mejía E.G. Bioactive peptides in amaranth (Amaranthus hypochondriacus) seed // J. Agric. Food Chem. 2008. Vol. 56, N 4. P. 1233-1240. DOI: https://doi.org/10.1021/jf072911z

52. Venkatesh R., Kasaboina S., Gaikwad H.K., Janardhan S., Bantu R., Nagarapu L. et al. Design and synthesis of 3-(3-((9H-carbazol-4-yl)oxy)-2-hydroxypropyl)-2-phenylquinazolin-4(3H)-one derivatives to induce ACE inhibitory activity // Eur. J. Med. Chem. 2015. Vol. 96. P. 22-29. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2015.04.009

53. Suárez S., Aphalo P., Rinaldi G., Quiroga A., Añón M.C. Data set on effect of amaranth proteins on the RAS system. In vitro, in vivo and ex vivo assays // Data Brief. 2020. Vol. 29. Article ID 105168. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dib.2020.105168

54. Sabbione A.C., Scilingo A., Añón M.A. Potential antithrombotic activity detected in amaranth proteins and its hydrolysates // Food Sci. Technol. 2015. Vol. 60, N 1. P. 171-177. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.07.015

55. Sabbione A.C., Ibañez S.M., Martínez E.N., Añón M.C., Scilingo A.A. Antithrombotic and antioxidant activity of amaranth hydrolysate obtained by activation of an endogenous protease // Plant Foods Hum. Nutr. 2016. Vol. 71, N 2. P. 174-182. DOI: https://doi.org/10.1007/s11130-016-0540-y

56. Ramírez-Torres G., Ontiveros N., Lopez-Teros V., Ibarra-Diarte J.A., Reyes-Moreno C., Cuevas-Rodríguez E.O. et al. Amaranth protein hydrolysates efficiently reduce systolic blood pressure in spontaneously hypertensive rats // Molecules. 2017. Vol. 22, N 11. P. 1905. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules22111905

57. Ontiveros N., López-Teros V., Vergara-Jiménez M.deJ., Islas- Rubio A.R., Cárdenas-Torres F.I., Cuevas-Rodríguez E.-O. et al. Amaranth-hydrolyzate enriched cookies reduce the systolic blood pressure in spontaneously hypertensive rats // J. Funct. Foods. 2019. Vol. 64. Article ID 103613. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jff.2019.103613

58. Valdez-Meza E.E., Raymundo A., Figueroa-Salcido O.G., Ramírez-Torres G.I., Fradinho P., Oliveira S. et al. Pasta enrichment with an amaranth hydrolysate affects the overall acceptability while maintaining antihypertensive properties // Foods. 2019. Vol. 8, N 8. P. 282. DOI: https://doi.org/10.3390/foods8080282

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»
Вскрытие
Медицина сегодня
VI Научно-практическая конференция "Парадигмы лекарственной терапии у онкологических больных"

Уважаемые коллеги! Приглашаем Вас принять участие в VI Научно-практической конференции "Парадигмы лекарственной терапии у онкологических больных" ( https://mrrcconference.ru/ ), которая впервые состоится в Москве, в очном формате 08-09 сентября 2022 г. Адрес : г. Москва, ул...

XI Национальный конгресс "Пластическая хирургия, эстетическая медицина и косметология".

XI Национальный конгресс с международным участием имени Н.О. Миланова "Пластическая хирургия, эстетическая медицина и косметология" - Реконструкция формы. Управление временем С 29 ноября по 1 декабря 2022 года в Москве пройдет XI Национальный конгресс "Пластическая хирургия,...

XIII международный форум "Росмедобр-2022

15-17 сентября на площадке "Рэдиссон Славянская Отель и Бизнес-центр" в Москве состоится XIII международный форум "Росмедобр-2022. Инновационные обучающие технологии в медицине" - крупнейшее ежегодное событие в сфере медицинского образования в русскоязычном пространстве....


Журналы «ГЭОТАР-Медиа»