Ма; s у харчуванні людини - Як поліпшити харчову цінність кукурудзи
Генетичні методи
Найвищою концентрацією в зернах кукурудзи є компонент крохмаль. Оскільки рослина накопичує крохмаль у білку, піддаючись генетичному впливу, крохмаль може стати хорошим джерелом енергії. Кількість та якість вуглеводної фракції можна змінити множенням, як описано Боєром та Шенноном (1983) та Шенноном та Гарвудом (1984).
Показано, що воскоподібний (Wx) ген воскової кукурудзи визначає білковий крохмальний амілопектин до 100 відсотків з дуже низькою кількістю амілози (Creech, 1965). Також було встановлено, що інші гени або їх комбінації відповідають за склад крохмалю в білку. Ген розширювача амілози (Ae) збільшує амілозну фракцію крохмалю на 27-50 відсотків (Vineyard et al., 1958). Інші гени спричиняють збільшення рівня цукру та сахарози. Цукристі (Su) гени виробляють відносно велику кількість водорозчинних полісахаридів та амілози. Ядра кукурудзи, що містять цей ген, солодкі та мають певне значення для консервування. Вміст крохмалю та їх якість також мають харчові наслідки, оскільки деякі гранули крохмалю мають низьку засвоюваність, тоді як інші мають високу засвоюваність, як показали Sandstead, Hites та Schroeder (1968). Ці дослідники висунули гіпотезу, що сорти кукурудзи з воскоподібними або цукристими генами можуть запропонувати кращу харчову цінність для одношлункових тварин через більшу засвоюваність крохмалю, який вони виробляють.
Кількість білка
Дослідження, проведені в Університеті Іллінойсу, показали, що можна змінювати вміст білка в зерні кукурудзи шляхом відбору. Ці дослідження показали, що вміст білка може бути збільшений з 10,9 до 26,6 відсотків у штамі з високим вмістом білка (HP) після 65 поколінь селекції. Дадлі, Ламберт та Олександр (1974) та Дадлі, Ламберт та де ла Рош (1977) продемонстрували, що вміст білка у стандартних самозапилюваних лініях може бути збільшений шляхом схрещування зі штамом HP з Іллінойсу, а потім зворотного схрещування зі стабільною лінією. Woodworth і Jugenheimer (1948) дійшли висновку, що загальний вміст білка можна збільшити шляхом відбору з відкритого запилюваного сорту або шляхом схрещування стандартних самозапилюваних ліній із штамом HP, з подальшим зворотним схрещуванням та відбором у диз'юнктних популяціях.
Повна експресія генів контролю кукурудзяного білка може бути досягнута за допомогою належного рівня азотних добрив. Tsai, Huber and Warren (1978, 1980) та Tsai et al. (1983) показали, що внесення азотних добрив для посівів кукурудзи збільшує загальний білок в результаті збільшення вмісту проламіну. Подальші дослідження показали, однак, що якість білка штамів HP поступалося такому як звичайна кукурудза, оскільки збільшення білка відбулося через збільшення фракції проламіну. Еггерт, Брінегар та Андерсон (1953), які проводили дослідження на свинях, показали, що кукурудза НР має нижчу біологічну цінність, ніж звичайна кукурудза, і це виявлення вони пояснюють більшим вмістом проламіну в кукурудзі НР у порівнянні з кукурудзою з нормальним вмістом білка. Цінність ядра кукурудзи HP залежатиме від того, як воно поводиться агрономічно та економічно, порівняно із тим, що містить близько 10 відсотків білка. Наявні дані показують, що ці види кукурудзи не тільки потребують більше азоту в ґрунті, але й дають менше, ніж звичайна білкова кукурудза.
Якість білків
Низька якість білка кукурудзи зумовлена, насамперед, відсутністю білків незамінних амінокислот лізину та триптофану. Однак була продемонстрована деяка мінливість у вмісті цих двох амінокислот (Bressani, Arroyave and Scrimshaw, 1953; Bressani et al., 1960). Вже у 1949 р. Фрей, Бримхол та Спраг змогли продемонструвати генетичну мінливість вмісту триптофану у мішені між штамами Іллінойсу з високим та низьким вмістом білка, а також у гібридах. Біологічний експеримент, в якому штами кукурудзи забезпечували однаковий рівень білка в раціоні, також виявив певну мінливість.
Усі ці дані, як правило, показують, що можна поліпшити якість сортів кукурудзи. Mertz, Bates and Nelson (1964) виявили, що ген непрозорий-2 значно збільшував вміст лізину та триптофану в кукурудзяному білку. Цей ген також знижував рівень лейцину, що призводило до кращого співвідношення лейцин/ізолейцин. У 1965 році Нельсон, Мерц та Бейтс показали, що ген муки-2, якщо є гомозиготним, може також підвищити рівень лізину та триптофану в кукурудзі. Дослідження Міжнародного центру вдосконалення кукурудзи та пшениці (CIMMYT) дозволили отримати лінії кукурудзи QPM, які з агрономічної точки зору поводяться як звичайна кукурудза. Як зазначалося в інших місцях цієї роботи, якість білка цієї кукурудзи значно вища, ніж у звичайної кукурудзи, як було показано в експериментах на людях.
Хоча ця кукурудза є доступною, вирощувати її в комерційних масштабах було важко, навіть незважаючи на те, що вигоди, які слід очікувати від них для популяцій, що споживають велику кількість кукурудзи, були б значними.
Інші поживні речовини
Через пов’язаність споживання кукурудзи з пелаграю та низької доступності нікотинової кислоти в кукурудзі робляться спроби збільшити вміст ніацину в кукурудзі генетичним шляхом. Для 22 сортів, висіяних в одному і тому ж місці, мінливість коливалась від 1,25 до 2,6 мг на 100 а (Aguirre, Bressani and Scrimshaw, 1953). Проблема ніацину з кукурудзи та інших зерен полягає в тому, що він недоступний для тваринного організму.
Іншою поживною речовиною, яка привернула увагу, є каротин, попередник вітаміну А. Результати, отримані деякими дослідниками, показали різницю в активності вітаміну А жовтої кукурудзи в межах від 1,52 до 2,58 мкг на грам. Криптоксантен забезпечував від 38,3 до 57,3% загальної активності, а залишок забезпечувався бета-каротином (Squibb, Bressani and Scrimshaw, 1957). Інші дослідники вказували, що активність провітаміну А генетично визначається в зерні кукурудзи.
Трансформація
Найчастіше обробка їжі стабілізує поживні речовини, але втрати можуть статися при перевищенні оптимальних умов. Однак бувають випадки, коли трансформація призводить до корисних змін. Усунення антифізіологічних факторів з квасолі є класичним прикладом.
Випалювання вапна
Варення вапна з кукурудзи, описане в главі 4, призводить до певної втрати поживних речовин, але також спричиняє деякі важливі харчові зміни. Його вплив на вміст кальцію, амінокислот та ніацину було описано в главі 3.
Інші процеси
Окрім випалювання вапна, інші методи покращують якість кукурудзи. Одним із цих процесів є природне бродіння вареної кукурудзи, що призводить до збільшення концентрації вітаміну В та якості білка (Wang and Fields, 1978). Ось як ми змогли показати, що харчовий позол, приготований з обробленої вапном кукурудзи, яка залишається для бродіння природним способом, мав вищу якість, ніж кукурудза сира або коржі. Також повідомлялося, що пророщування зерна покращує харчову цінність кукурудзи за рахунок збільшення вмісту лізину та триптофану (Tsai, Dalby and Jones, 1975; Martinez, Gumez-Brenes and Bressani, 1980) та за рахунок зниження вмісту цину. Порівняльний результат був отриманий з високоякісною білковою кукурудзою.
Фортифікація
Третім засобом, який часто використовують для поліпшення харчової цінності харчових продуктів, особливо зернових, є фортифікація. З огляду на значні харчові обмеження кукурудзи, багато зусиль було спрямовано на підвищення його якості, і особливо якості її білків, завдяки додаванню амінокислот або джерел білка, багатих обмежуючими амінокислотами.
Добавки амінокислот
Показано, що білки сирої кукурудзи мають низьку харчову цінність через дефіцит лізину та триптофану, двох незамінних амінокислот. Численні дослідження на тваринах показали, що додавання обох амінокислот покращує якість білків. Деякі дослідники навіть виявили, що крім дефіциту лізину та триптофану існує ще і дефіцит ізолейцину, можливо, в результаті надлишку лейцину в білках кукурудзи (Rosenberg, Rohdenburg and Eckert, 1960). Подібні результати отримали дослідження на тваринах, коли оброблену вапном кукурудзу доповнювали лізином та триптофаном (Bressani, Elnas and Braham, 1968). Ці результати були підтверджені в дослідженнях балансу азоту у дітей, як повідомляється в главі 6. (Таблиця 32 відтворює ряд цих результатів.) Висновок, що додавання лізину та триптофану до нижчих рівнів споживання білка призвело до значно вищого утримання азоту, ніж при більш високих рівнях споживання білка важливість якості білка дещо перекривається значенням споживання енергії.
ТАБЛИЦЯ 40 - Рекомендовані рівні білкових концентратів для поліпшення якості білка кукурудзи, обробленої вапном
| Джерело білка | Рекомендований рівень (%) | Коефіцієнт ефективності білка |
| Ніль | 1.00 | |
| Казеїн | 4.0 | 2.24 |
| Рибний білковий концентрат | 2.5 | 2.44 |
| Ізолят соєвого білка | 5.0 | 2.30 |
| Соєве борошно | 8,0 | 2.25 |
| Дріжджі Torula | 2.5 | 1,97 |
| Білок U1 | 3.0 | 2.24 |
| М'ясна мука | 4.0 | 2.34 |
| Бавовняне борошно | 8,0 | 1,83 |
Доповнення джерелами білка
Поліпшення якості білка в борошні з коржиками в більшості випадків є результатом синергії якісного поліпшення за рахунок лізину та триптофану, а також реакції, зумовленої зміцненням білків, що забезпечується обома, а інша - добавкою. Оскільки соєвий білок у різних формах є найбільш часто випробовуваним доповненням до борошна з коржів різними дослідниками, і оскільки це приблизно єдина добавка, що була випробувана на дітях, результати, порівнянні з результатами досліджень на тваринах, будуть переглянуті у цьому розділі. На малюнку 3 показаний коефіцієнт ефективності білка, отриманий у поєднаннях звичайного або непрозорого-2 кукурудзяного та соєвого борошна в різних пропорціях.
Дослідження показують, що максимальний коефіцієнт ефективності білка отримують додаванням 4-6-6 відсотків соєвого білка, незалежно від того, походить він із цільної сої, соєвого борошна (50 відсотків), соєвого концентрату., 1978; Bressani та ін., 1981). З міркувань доступності, вартості та практичного застосування в країнах, що розвиваються, тут обговорюються результати, отримані з цілою соєю. Рівень додаткового білка від 4 до 6 відсотків може забезпечуватися або 15 відсотками цільної сої, або 8 відсотками соєвого шроту, які продемонстрували порівнянне поліпшення якості білка. Перевага цілої 15 відсоткової сої полягає в тому, що її можна отримувати вдома, використовуючи сою, що виробляється в домашньому господарстві. Соєві боби дуже економічні; вони забезпечують харчовий продукт, споживання якого білком перевершує за кількістю та якістю, і приносять додаткову енергію завдяки олії, яку вони містять.
Незалежно від того, здійснюють прикорм вдома чи в промисловому закладі, показано, що харчові якості покращуються, оскільки процес здатний знищити всю інгібуючу активність трипсину сою (Del Valle та Prez-Villasenor, 1974; Del Valle, Montemayor та Bourges, 1976; Bressani, Murillo and Elnas. 1974; Bressani et al., 1979). Показано, що коржі, виготовлені з 15 відсотків сої, є прийнятними для сільських споживачів і демонструють багато властивостей коржиків без сої, за винятком того, що вони є більш гнучкими та м’якшими. Були зроблені різні спроби адаптувати цю технологію на промисловому та побутовому рівнях, але цього не вдалося досягти стійко з різних причин, включаючи вартість сої та (можливо) зміни органолептичних показників.
Зелена овочева добавка
У деяких країнах маса їдять у формі тамаліто. Останній виготовляється шляхом обгортання тіста в лушпиння кукурудзи та розміщення його над джерелом пари. Тумаліто часто їдять замість коржиків, і вони мають ту перевагу, що довше залишаються м’якими. Існує кілька рецептів, деякі з яких використовують молоді пагони місцевих овочів, таких як кроталарія та амарант. Хімічні та харчові дослідження показали, що додавання близько 5 відсотків цих листків покращує якість білка в тісті (Bressani, 1983). Причина полягає в тому, що вони містять відносно високий рівень білків, багатих лізином і триптофаном. Вони також забезпечують мінеральні солі та вітаміни, зокрема провітамін А. Також було показано, що білкові концентрати з листя покращують якість білка в зернах злаків (Maciejewicz-Rys and Hanczakowski, 1989).
Прикорм іншими зернами
Високоякісна білкова їжа
Харчова цінність кукурудзи, а особливо білка, також може бути поліпшена шляхом доповнення білком. Метою тут є поєднання двох або більше джерел білка з кукурудзою, щоб максимізувати якість продукції шляхом досягнення гарного балансу незамінних амінокислот. Такий підхід дозволив розробляти низку високоякісних продуктів харчування. (Подібні результати можна отримати з іншими зернами.)
На малюнку 5 наведено приклад доповнення звичайної кукурудзи та високоякісної білкової кукурудзи звичайною чорною квасолею. Тут еквівалентна заміна азоту в квасолі азотом з високобілкової кукурудзи призвела до постійного збільшення до рівня, що відповідає 50 відсоткам білка кожного компонента, без подальших модифікацій. кукурудза. Подібний результат спостерігається із сумішами квасолі та кукурудзи, з тією різницею, що чим більше дієтичного азоту постачається кукурудзою, тим нижча якість білка. Інші дослідження показали, що на лівій стороні максимальної реакції метіонін був обмежуючою амінокислотою, тоді як на правій стороні це був лізин. Пік був отриманий, коли кукурудза отримувала користь від лізину з квасолі, а квасоля від метіоніну від кукурудзи. Ця відповідь послужила основою для складання високоякісних білкових кормових сумішей, що містять 70 відсотків кукурудзи та 30 відсотків квасолі.
Подібна реакція спостерігається із сумішами кукурудзи звичайної та кукурудзи QPM та соєвого шроту. За вагою пік цієї суміші становить 77 відсотків кукурудзи і 23 відсотки соєвого шроту. Однак, коли використовується цільне соєве борошно, суміш становить 70 відсотків кукурудзяного та 30 відсотків соєвого борошна за вагою. Цей продукт, який називається maisoy ', продається в Болівії. Застосовується для поліпшення обробленої вапном кукурудзи для приготування коржів або як добавка до пшеничного борошна для хлібобулочних виробів. Інші олійні борошна використовувались у подібних умовах, наприклад, бавовняне борошно та кукурудза. У цьому випадку два інгредієнти, які доповнюють один одного, не мають синергетичного ефекту. Суміші оптимальної якості отримують, коли бавовняна мука забезпечує близько 78 відсотків білка, а кукурудза 22 відсотки. За вагою ця розбивка дорівнює 40 відсоткам бавовняного борошна та 60 відсотків кукурудзяного борошна, що становить частку інкапарини, виробленої в Гватемалі з 1960 року.
Розроблено багато інших сумішей кукурудзи та інших харчових продуктів. Міністерство сільського господарства США бере участь у розробці продуктів та процесів з 1957 року; такі продукти, як швидке та солодке кукурудзяно-соєве молоко та кукурудзяно-соєвий хліб, добре відомі в країнах, що розвиваються. Багато інших сумішей було розроблено із звичайної та високоякісної білкової кукурудзи та інших джерел білка, забезпечуючи дуже поживні та цілком прийнятні продукти.