Сравнительное исследование влияния температурного воздействия на биохимический и минеральный состав зерна почти-изогенных линий пшеницы, различающихся по антоциановой пигментации

Актуальность. Мягкая пшеница Triticum aestivum L., накапливающая антоциановые соединения в зерне, является ценным сырьем для создания функциональных продуктов питания. В процессе их производства применяются различные технологические операции, среди которых ключевую роль играют термические методы, такие как обжарка. Как известно, при этом формируются характерные вкусоароматические и текстурные характеристики конечного продукта, а также повышается биодоступность питательных веществ. Однако исследования влияния термической обработки на биохимический и минеральный состав богатого антоцианами зерна до настоящего момента не проводилось. Целью настоящего исследования является анализ влияния термообработки пигментированного зерна пшеницы на содержание в нем органических и минеральных компонентов при производстве хакасского национального продукта талгана, изготавливаемого из обжаренного и перемолотого зерна. Материалы и методы. В работе использовали почти-изогенные линии пшеницы iP и iP7D, отличающиеся наличием антоцианов в зерне. В пробах талгана, взятых с различных технологических этапов (цельное зерно, обжаренное зерно, готовый продукт) проводили оценку содержания общей влаги, клетчатки, белка, кальция, фосфора, сахара и сырой золы согласно ГОСТ. Содержание антоцианов в зерне изучаемых образцов пшеницы до и после термической обработки и измельчения проводили с помощью спектрофотометрии. Результаты и обсуждение. Было показано, что окрашенная антоцианами линия iP статистически превосходит неокрашенную iP7D по содержанию в зерне антоцианов, общей влаги, клетчатки и фосфора, тогда как по уровню белка, кальция и сырой золы различий между линиями выявлено не было. При производстве талгана, включающего термическую обработку без и с измельчением зерна, у обеих линий большинство исследуемых параметров зерна либо сохранялись на исходном уровне, либо повышались по сравнению с необработанным зерном. Исключениями стало снижение после обработки содержания кальция в зерне линии iP7D, и антоцианов в зерне линии iP. Зерно неокрашенной линии характеризовалось большей чувствительностью к технологическим этапам обработки, под воздействием которых наблюдалось увеличение всех проанализированных показателей, кроме содержания общей влаги. У окрашенной линии обработка повлияла на повышение содержания только клетчатки и сахара. Заключение. Выявленные особенности важно учитывать для разработки продуктов на основе зерна пшеницы, содержащего антоцианы, где баланс между вкусом, текстурой и сохранением биоактивных компонентов играет ключевую роль.

1. Chen Y., Belwal T., Xu Y., Ma Q., Li D., Li L., Xiao H., Luo Z. Updated insights into anthocyanin stability behavior from bases to cases: why and why not anthocyanins lose during food processing. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2023;63:8639-8671. DOI: 10.1080/10408398.2022.2063250

2. Dongmo H., Tambo S.T., Teboukeu G.B., Mboukap A.N., Fotso B.S., Tekam Djuidje M.C., Klang J.M. Effect of process and variety on physico-chemical and rheological properties of two corn flour varieties (Atp and Kassaï). Journal of Agriculture and Food Research. 2020;2:100075. DOI: 10.1016/j.jafr.2020.100075

3. Francavilla A., Joye I.J. Anthocyanins in whole grain cereals and their potential effect on health. Nutrients. 2020;12:1-20. DOI: 10.3390/nu12102922

4. Garg M., Kaur S., Sharma A., Kumari A., Tiwari V., Sharma S., Kapoor P., Sheoran B., Goyal A., Krishania M. Rising demand for healthy foods-anthocyanin biofortified colored wheat is a new research trend. Frontiers in Nutrition. 2022;9:878221. DOI: 10.3389/fnut.2022.878221

5. Gordeeva E.I., Shoeva O.Y., Khlestkina E.K. Marker-assisted development of bread wheat near-isogenic lines carrying various combinations of purple pericarp (Pp) alleles. Euphytica. 2015;203:469-476. DOI: 10.1007/s10681-014-1317-8

6. Gordeeva E., Shoeva O., Mursalimov S., Adonina I., Khlestkina E. Fine points of marker-assisted pyramiding of anthocyanin biosynthesis regulatory genes for the creation of black-grained bread wheat (Triticum aestivum L.) lines. Agronomy. 2022;12:2934. DOI: 10.3390/agronomy12122934

7. Li D., Wang P., Luo Y., Zhao M., Chen F. Health benefits of anthocyanins and molecular mechanisms: Update from recent decade. Critical reviews in food science and nutrition. 2017;57:1729-1741. DOI: 10.1080/10408398.2015.1030064

8. Li L., Wang Q., Liu C., Hong J., Zheng X. Effect of oven roasting on major chemical components in cereals and its modulation on flour-based products quality. Journal of Food Science. 2023;88:2740-2757. DOI: 10.1111/1750-3841.16625

9. Loskutov I.G., Khlestkina E.K. Wheat, barley, and oat breeding for health benefit components in grain. Plants. 2021;10:86. DOI: 10.3390/plants10010086

10. Medina Martinez O.D., Lopes Toledo R.C., Vieira Queiroz V.A., Pirozi M.R., Duarte Martino H.S., Ribeiro de Barros F.A. Mixed sorghum and quinoa flour improves protein quality and increases antioxidant capacity in vivo. LWT. 2020;129:109597. DOI: 10.1016/j.lwt.2020.109597

11. Miraji K.F., Linnemann A.R., Fogliano V., Laswai H.S., Capuano E. Dry-heat processing at different conditions impact the nutritional composition and in vitro starch and protein digestibility of immature rice-based products. Food and Function. 2021;12:7527-7545. DOI: 10.1039/d1fo01240a

12. Mohamed Ahmed I.A., Al Juhaimi F.Y., Osman M.A., Al Maiman S.A., Hassan A.B., Alqah H.A.S., Babiker E.E., Ghafoor K. Effect of oven roasting treatment on the antioxidant activity, phenolic compounds, fatty acids, minerals, and protein profile of Samh (Mesembryanthemum forsskalei Hochst) seeds. LWT. 2020;131:109825. DOI: 10.1016/j.lwt.2020.109825

13. Raigar R.K., Mishra H.N. Study on the effect of pilot scale roasting conditions on the physicochemical and functional properties of maize flour (Cv. Bio 22027). Journal of Food Processing and Preservation. 2018;42:1-9. DOI: 10.1111/jfpp.13602

14. Samtiya M., Aluko R.E., Dhewa T. Plant food anti-nutritional factors and their reduction strategies: an overview. Food Production, Processing and Nutrition. 2020;2:6. DOI: 10.1186/s43014-020-0020-5

15. ГОСТ 31640-2012. Корма. Методы определения содержания сухого вещества. Москва: Стандартинформ; 2020a.

16. ГОСТ 31675-2012. Корма. Методы определения содержания сырой клетчатки с применением промежуточной фильтрации. Москва: Стандартинформ; 2020b.

17. ГОСТ 13496.4-2019. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина. Москва: Стандартинформ; 2019a.

18. ГОСТ 32904-2014. Корма, комбикорма. Определение содержания кальция титриметрическим методом. Москва: Стандартинформ; 2020c.

19. ГОСТ 26657-97. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Метод определения содержания фосфора. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации; 2015a.

20. ГОСТ 26176-2019. Корма, комбикорма. Методы определения растворимых и легкогидролизуемых углеводов. Москва: Стандартинформ; 2019b.

21. ГОСТ 26226-95 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения сырой золы. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации; 2015b.

22. Сумина А.В., Полонский В.И., Шалдаева Т.М., Шулбаева М.Т., Содержание антиоксидантов в продуктах хакасской национальной кухни на основе зерна ячменя. Вестник КрасГАУ. 2019;12:125-130. DOI: 10.36718/1819-4036-2019-12-125-130

23. Tobolka A., Škorpilová T., Beňo F., Podskalská T., Rajchl A. Effect of various carbohydrates in aqueous solutions on color stability and degradation kinetics of selected anthocyanins during storage. Foods. 2024;13:3628. DOI: 10.3390/foods13223628

24. Torbica A., Belović M., Popović L., Čakarević J. Heat and hydrothermal treatments of non-wheat flours. Food Chemistry. 2021;334:127523. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.127523

25. Wasserman L.A., Krivandin A.V., Shatalova O.V., Filatova A.G., Sergeev A.I., Vasil’ev V.G., Gordeeva E.I., Shoeva O.Y., Goldshtein V.G., Plashchina I.G. Structural and thermodynamic characteristics of starches from near-isogenic and substituted wheat lines. Russian Journal of Physical Chemistry B. 2025;19(1):91-103. DOI: 10.1134/S1990793124701574

26. Wen Z., Juliana P., Dhugga H.S., Pacheco M., Martínez U.I., Aguilar A., Ibba M.I., Govindan V., Singh R.P., Dhugga K.S. Genome-wide association study of phytic acid in wheat grain unravels markers for improving biofortification. Frontiers in Plant Science. 2022;13:830147. DOI: 10.3389/fpls.2022.830147

27. Основы аналитической химии / под ред. Ю.А. Золотова. Изд-е 3-е, перераб. и доп. Москва: Высшая школа; 2004. Т. 2. С.55-57.