Александър Ж. Костич

1 Факултет по земеделие, химия и биохимия, Университет в Белград, Nemanjina 6, 11080 Белград, Сърбия

Даниел Д. Милинчич

1 Факултет по земеделие, химия и биохимия, Университет в Белград, Nemanjina 6, 11080 Белград, Сърбия

Миролюб Б. Барач

1 Факултет по земеделие, химия и биохимия, Университет в Белград, Nemanjina 6, 11080 Белград, Сърбия

Мохамад Али Шариати

2 Казахстански изследователски институт за преработка и хранителна промишленост (клон Семей), Семей 071410, Казахстан

3 Лаборатория за биоконтрол и антимикробна резистентност, Орелски държавен университет, кръстен на I.S. Тургенев, 302026 Орел, Русия

Живослав Lj. Тешич

4 Химически факултет, Аналитична химия, Университет в Белград, Studentski Trg 12-16, 11000 Белград, Сърбия

Миряна Б. Пешич

1 Факултет по земеделие, химия и биохимия, Университет в Белград, Nemanjina 6, 11080 Белград, Сърбия

Резюме

1. Въведение

В днешно време поленът често е признат за „единствената идеално пълноценна храна“ [4] и „най-добрият хранителен продукт в света“ [5]. Доминиращото присъствие и високото съдържание на въглехидрати, протеини и липиди подчертават полените като идеална естествена добавка, която осигурява енергия; има добра хранителна стойност, регулира определени биохимични функции и укрепва имунната и физиологичната система на тялото [4,6]. Освен това поленът е богат източник на различни важни съединения (Фигура 1) - витамини (с преобладаване на витамини от група В) [7,8], каротеноиди (като лутеин, β-криптоксантин и β-каротин) [9 ], минерали [10,11,12] и полифеноли [13,14,15], което го прави привлекателен за използване в диетите на деца и възрастни, страдащи от някои авитаминози и загуба на апетит.

прашец

Поленът като източник на важни хранителни компоненти.

Поради разнообразието от активни природни метаболити, особено витамини, каротеноиди и полифеноли, цветният прашец има значителна биологична активност, изразена като антиоксидантната, антибактериалната и антиканцерогенната активност и хепатопротективния, и кардиопротективния ефект [6]. Освен това поленът е признат за добър инструмент за терапевтично лечение на няколко различни неалергични заболявания [7]. Съобщава се, че екстрактите от цветен прашец могат да се използват като допълнително средство за лечение на доброкачествената простатна хиперплазия, хроничен простатит и вазомоторни симптоми при жените, но неговата клинична ефикасност трябва да бъде допълнително тествана [7]. Най-важните поленови съединения, за които се смята, че притежават най-изявена фармакологична активност, са незаменимите мастни киселини, фосфолипиди, фитостероли, флавоноиди и фенолни киселини [6,7].

По този начин на пазара могат да се намерят различни продукти от цветен прашец под формата на гранули, капсули, таблетки, пелети и прахове [6]. Препоръчителната дневна доза прашец за възрастен трябва да варира от 20 до 40 g. Въпреки това, пресните или изсушени зърна на цветен прашец често имат твърда обвивка (интин и екзин), която може значително да повлияе на проникването на храносмилателните ензими в поленовите гранули и по този начин на усвояването на важните хранителни вещества от храносмилателния тракт на човека [5]. Съобщава се, че средната степен на усвояемост на въглехидратите е 4% или 53% за протеините в зависимост от произхода на полените [16]. Следователно, за да се увеличи усвояемостта и функционалността, поленовите зърна трябва да се смилат и разтварят в топла вода, като по този начин достъпността на хранителните вещества се увеличава до 60–80% [5].

В литературата многобройни рецензионни статии се фокусират върху подробен преглед на поленовите хранителни вещества (въглехидрати, протеини, аминокиселини, липиди и минерали), техните фитометаболити (каротеноиди, феноли, флавоноиди и витамини) и техните положителни ефекти върху човешкото здраве и възможни терапевтични свойства [5,6,17,18]. Напоследък, поради повишената информираност на потребителите, че консумацията на функционални храни може да подобри тяхното здраве, поленът започна да се разглежда като функционална хранителна и фуражна съставка. Досега са разработени редица ферментирали хранителни продукти на основата на полени [19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35, 36,37,38,39], включително печене на базата на пчелен прашец [40,41] и сладкарски изделия [42,43], сок [44] и месни [45,46,47] хранителни продукти; диетичното използване на пчелен прашец като фуражна добавка за добитък и домашни птици разкри, че пчелният прашец подобрява растежа, репродуктивността и имунната ефективност на животните [3,48,49,50,51].

Въпреки всички ползи, които могат да бъдат получени от прашеца като функционална хранителна съставка, трябва да се спомене, че прашецът може да притежава анти-хранителни съединения, като алергени, пиролизидинови алкалоиди, токсични и потенциално токсични елементи и микотоксини [10,11,52, 53]. За конкретна група потребители ще бъдат изразени някои алергични реакции, ако те са чувствителни към наличието на цветен прашец. Според литературата свързаната с полени хранителна алергия (PRFA) обикновено се придружава от бързото развитие на симптомите на орална алергия след поглъщане на храна, със спонтанно разрешаване в рамките на 10–30 минути [52] и по-голямата част от потенциално алергичните хора понасят тези храни след нагряване чрез кипене, печене или готвене [52], но PRFA не трябва да се пренебрегва. Появата на хепатотоксични пиролизидинови алкалоиди е регистрирана в пчелния прашец от растения Echium, Eupatorium и Senecio, които са синтезирали тези съединения. [53,54]. Наличието на микотоксини, гъбички, произвеждащи микотоксини, и токсични и потенциално токсични елементи се дължи най-вече на неадекватно боравене с поленовите зърна. [10,55,56].

Като се има предвид значението на цветен прашец и ползите от използването му за здравето на хората и животните, целта на настоящия документ е да даде и да направи преглед на последните постижения в приложението на полените при формулирането на функционалната храна и диетата на животните. Специално внимание беше обърнато на въздействието на добавянето на цветен прашец върху хранителните, функционалните, технологичните и сензорните свойства на новите формулирани хранителни продукти и на въздействието върху растежа на животните, здравето и строгостта на мортис. Бяха обсъдени и анти-хранителните свойства на полените. Доколкото ни е известно, това е първият доклад, който обобщава всички тези констатации.

2. Приложението на полени като функционална хранителна съставка

За прилагането на цветен прашец като функционална хранителна съставка е изключително важно да се проучат и разберат адекватните начини за съхранение и съхранение на полени, за да се запазят всички хранителни вещества. Добре известно е, че жизнеспособността на полена и способността за покълване намаляват при неадекватно съхранение и че те могат да бъдат повлияни от няколко фактора, като влажност, температура, атмосфера на газ и налягане на кислород [2]. По същия начин съществуват различни фактори (микробиологични, химични, физични и механични), които могат да повлияят на съдържанието на хранителни/биоактивни компоненти в храната/прашеца, преди да се използва [57]. Поради тези причини трябва да се приложи подходящ процес на консервиране и през цялото време трябва да се провежда редовен контрол на качеството.

2.1. Ефектът на техниките за сушене и условията на съхранение върху качеството на пчелния колектор

Прясно събраният прашец съдържа високи нива на влага (обикновено 20% –30%) и повишена водна активност (aw), което е благоприятно за бързото развитие на различни микроорганизми и химични и ензимни реакции; по този начин, намаляване на срока на годност и потенциала за използване на полени [5,58,59]. Според Gonzalez et al. [60], активността на водния прашец, който е готов за консумация, трябва да бъде в диапазона от 0,261–2,280, но процесът на сушене и условията на съхранение влияят върху качеството на събрания пчелен прашец - както по отношение на хранителните свойства, така и на биоактивните съединения [61,62,63,64,65,66].

2.1.1. Влиянието на техниките за сушене върху качеството на пчелния колектор

За запазване на прясно събрания прашец се използват различни техники на сушене - сушене с горещ въздух, сушене чрез замразяване, микровълново сушене, вакуумно сушене и микровълново подпомагане на вакуумно сушене [58,61,62,64,67,68,69 ] (най-често се прилагат лиофилизиране и сушене на горещ въздух [58,61,62,67,68,69]). Изсушаването на цветен прашец с горещ въздух се препоръчва при температура 40 ° C, докато при по-високи температури се нарушават физикохимичните свойства, морфологичните структури и органолептичните характеристики на полените [62]. Например, сушенето на пробите на полени при 60 ° C намалява количествата протеин и витамин С съответно с 43,7% и 31,5%, променя цвета на полените (ΔE стойност 9,19 ± 2,11) и значително намалява сензорните атрибути (визуален вид цвят и мирис) на изсушения прашец в сравнение с пресния [62]. Освен това, Collin et al. [66] посочи, че само сушенето на полени при 30 ° C или за кратко време при 40 ° C може да бъде ефективно за избягване на синтеза на диметилсулфид (цветен прашец е богат на 5'-метилметионин), нежелани алдехиди и фуранови съединения и предотвратяване загубата на желаните монотерпенови съединения.

2.1.2. Влиянието на условията на съхранение върху качеството на събрания пчелен прашец

Струва си да се спомене, че добавянето на пчелен прашец към мед в различни съотношения може да промени aw стойността на пчелно събраната цветен прашец и медена смес през 90-дневно съхранение [59]. А именно беше съобщено, че в зависимост от вида на полените, aw стойността на сместа може да бъде по-висока или по-ниска от всеки компонент на съответните смеси. Освен това, формулировката на „пчелно-пчелната смес, събрана от пчела“ притежава значителни антиноцицептивни, противовъзпалителни и антилипидпероксидантни активности, прилагани перорално на мишки при 500 mg/kg. [76].

Преработката и съхранението на цветен прашец е изправена пред множество предизвикателства поради лошата стабилност на ценните поленови съединения. Тези трудности могат да бъдат решени сравнително лесно чрез прилагане на технология за капсулиране. Доказано е, че микро- и нанокапсулирането на чувствителни съединения като полифеноли може да предотврати тяхното разграждане поради светлина, кислород, рН или топлинна обработка, осигурявайки стабилност по време на обработката и съхранението [77,78].

2.2. Ферментирали продукти, събрани от пчели и цветни полени

Приложението на ферментацията в производството на храни е известно през цялата човешка история. Следователно много продукти, които зависят от процеса на ферментация, като хляб, сирене, кисело мляко, вино, соев сос и ферментирали колбаси, са от голямо значение за храненето на човека [79]. Консервирането на храни чрез ферментация осигурява удължен срок на годност и микробиологична безопасност; подобрява смилаемостта и хранителните свойства на някои храни; участва в образуването на текстури и уникални вкусове; а в някои случаи ферментиралите храни могат да имат пробиотични свойства [79,80]. Поленът винаги е бил в полето на интерес за учените по храните, но напоследък се поставя голям фокус върху предоставянето на крайните продукти с подобрени характеристики, а специална част от изследването се основава на ферментацията като инструмент за производство на пчелата -събрани и флорални продукти на основата на цветен прашец. Все повече продукти се получават чрез ферментация на прашец или други суровини, към които е добавен прашец. Представените проучвания (подробности са дадени в таблица 1) дефинират няколко важни наблюдения относно влиянието на пчелния/флорален прашец върху качеството на крайните продукти:

Ферментацията на цветен прашец с консорциум kombucha/SCOBY може значително да подобри бионаличността на биоактивните съединения, присъстващи в полените, което води до образуването на компоненти, свързани със здравето на kombucha и образуването на продукт, проявяващ умерен антитуморен ефект върху Caco-2 клетките. Следвайки процеса на ферментация на прашец от комбуча/консорциум SCOBY, Uțoiu et al. [19] показа повишено освобождаване на полифеноли (от 12,73 до около 34 mg/L) и флавоноиди (от около 2,5 до около 5 mg/L) от цветен прашец в течната фаза на ферментиралия продукт и допълнителното натрупване на органични киселини, предимно хидрокси киселини (лимонена, глюконова и млечна киселини) и късоверижни мастни киселини (оцетна, пропионова и маслена киселини). Освен това, увеличеният антиоксидантен капацитет на ферментиралия продукт е регистриран чрез DPPH (от 1,35 ± 0,1 до 4,91 ± 0,11 степен на инхибиране%/mL) и TEAC (от 8,83 ± 0,17 до 22,95 ± 0,77 µg Trolox/mL).

Добавянето на цветен прашец (в диапазона от 10 до 50 mg/L) по време на производството на медено вино повишава съдържанието на етанол (от 11,74% ± 0,06% до 12,39% ± 0,12% v/v), което може да бъде пряко свързано с прилагането на цветен прашец като активатор на ферментация [20]. Освен това съдържанието на ароматните компоненти пропорционално се увеличава с концентрацията на прашец (съдържанието на изоамилов алкохол варира от 248,78 ± 2,29 до 317,60 ± 2,93 и естери от 639,64 ± 122.80 до 1722,40 ± 330,69), докато съдържанието на органични киселини е променливо.

Подобно на предишното изследване, добавянето на цветен прашец в диапазона от 0,1 до 20 g/L по време на производството на вина Palomini и Riesling повлия положително на процеса на ферментация. Съдържанието на летливи съединения като терпени, естери и алдехиди се увеличава, докато съдържанието на висши алкохоли, С6 алкохоли и киселини е променливо. Ароматните летливи съединения, които придават флорални и плодови тонове и идеалните сензорни характеристики на тези вина, се наблюдават, когато приложените дози полени са под 1 g/L [22].

Йогите, обогатени с пчелен прашец, показват подобрен антиоксидантен капацитет, увеличаване на полифенолното съдържание и значително подобрени сензорни свойства (повлияни от ботаническия произход на полените) в сравнение с конвенционалното кисело мляко [24,27].

Добавянето на цветен прашец има положителен ефект върху текстурните и технологично-функционални свойства на киселото мляко, като повишена якост на гела и намалена синереза ​​[25,26,29].

Сензорните свойства на обогатеното с полени кисело мляко често зависят от произхода на полените и неговата концентрация (0,5; 1,0% и 1,5%). Например, според Khider et al. [29], добавките с царевичен прашец придават вкус на ядки и подобряват структурата на киселото мляко, което може да бъде свързано с високото съдържание на полизахариди в този прашец. Поленът на детелината придава сладък вкус, докато поленът на финиковата палма придава вкус, подобен на боб, на киселото мляко. Насърчавани от антимикробните и антиоксидантни резултати и способността на полените да инхибират липидната пероксидация, с цел удължаване срока на годност на киселото мляко, Khider et al. [29] потвърди запазващите свойства на египетската царевица и прашеца от детелина. От друга страна, Йерликая [28] посочва, че добавянето на цветен прашец към ферментирала млечна напитка има отрицателен ефект върху сензорните свойства, но като се вземат предвид свойствата на цветен прашец, се препоръчва след допълнителна технологична корекция, като напр. добавянето на ароматни съставки, плодова каша или подсладител, този продукт трябва да бъде приемлив.

маса 1

Ферментирали хранителни продукти, базирани на приложението на пчелен и цветен прашец.

Таблица 2

Пекарни, сладкарски изделия, сокове и месни продукти на базата на пчелен прашец.

Доказано е, че ботаническият произход на полените е от съществено значение за разбирането на неговите текстурни свойства, като твърдост, адхезивност, смолистост, еластичност, еластичност, сплотеност и дъвчене [71]. А именно, Thakur и Nanda [71] установяват, че кокосовият пчелен прашец е по-твърд (стойността на твърдост е 39,88 ± 6,34 N) от тези на кориандъра и рапицата (стойностите на твърдост са съответно 3,66 ± 1,72 и 15,90 ± 3,14) поради по-ниските фибри и съдържание на влага. От друга страна, поленът на рапицата показва най-висока адхезивност (4,10 ± 2,13 g s) в сравнение с пробите от кокос и кориандър (съответно -4,29 ± 2,71 и -20,81 ± 1,09), което се дължи на различна порьозност на поленовите зърна. Устойчивостта, еластичността и сплотеността са най-високи при прашеца от рапица (съответно 28,07 ± 5,17, 52,71 ± 4,11 и 0,43 ± 0,05), но най-нисък при прашеца от кориандър (9,15 ± 3,78, 16,18 ± 2,15 и 0,09 ± 0,02, съответно), което се обяснява с различен химичен състав, сортове и структурна цялост. Кокосовият прашец показа най-висока смолистост и сдъвченост (съответно 1527,66 ± 9,43 и 517,71 ± 3,96), докато цветният прашец на кориандъра имаше най-ниските стойности (съответно 33,70 ± 2,16 и 5,45 ± 1,52).