The impact of extrusion on the content of polyphenols and antioxidant activity of rye grains [Secale cereale L.]

• Autorzy: Gumul D. , Korus J. , Czechowska K. , Barton H. , Folta M.

Warianty tytułu

PL

Wplyw procesu ekstruzji na zawartosc polifenoli i aktywnosc antyoksydacyjna ziaren zyta [Secale cereale L.]

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Polyphenols which are included in a group of food antioxidants have a beneficial impact on human organism, as they prevent the occurrence of life style diseases, including cardiovascular diseases and cancer. Cereals are the main source of polyphenols in a human diet, and especially rye is characterized by high level of these compounds. Many technological processes applied in food production cause a decrease of polyphenols in rye and reduce their antioxidative activity. The aim of the study was to estimate quantitative changes of polyphenols in rye grains subjected to extrusion, under varying process conditions and establish the antioxidant activity of the obtained rye extrudates. Material and methods. The materials were extrudates prepared from grains of three rye cultivars, namely Amilo, Rostockie and Agrikolo. Extrusion was performed in a single- screw laboratory extruder Brabender 20 DN. Contents of phenolic acids and apigenin in analysed samples was checked by HPLC. Antioxidant activity was measured by FRAP and EPR methods. Results. All rye extrudates contained ferulic acid levels (53-104 mg/100 g d.m.) approximately 112-316% higher as compared to raw material (25 mg/100 g d.m.). The highest antioxidant activity (using of FRAP method) was measured in extrudates prepared at extrusion parameters: 14% moisture of raw material and 180°C but the lowest at 20% moisture and 120°C. The analysis of spin label reduction kinetics (in EPR method) allowed to conclude, that its reduction was greater for extrudates (except extrudates obtained at moisture content 20% and 120°C) as compared to raw material. Conclusions. Content of polyphenols and antioxidative activity of rye extrudates is highly dependant on the moisture content of raw material and extrusion temperature.

PL

Wstęp. Polifenole, które należą do grupy antyoksydantów pokarmowych działają dobroczynnie na organizm człowieka, ponieważ przeciwdziałają różnym chorobom cywilizacyjnym, włączając choroby sercowo-naczyniowe i nowotworowe. Głównym źródłem polifenoli w diecie człowieka są ziarna zbóż, a wśród nich znaczną ilością tych związków charakteryzuje się ziarno żyta. Liczne procesy przetwórcze stosowane w przemyśle spożywczym wpływają jednak na zmianę zawartości tych związków w życie oraz ich aktywność antyoksydacyjną. Dlatego też celem badań było określenie ilościowych zmian związków fenolowych w ziarnie żyta po ekstruzji (w różnych warunkach procesu) oraz oszacowanie aktywności antyoksydacyjnej otrzymanych ekstrudatów żytnich. Materia! i metody. Materiałem do badań były ekstrudaty z ziaren trzech odmian żyta: Amilo, Rostockie i Agrikolo. Ekstruzję przeprowadzono w jednoślimakowym ekstruderze firmy Brabender 20DN. W analizowanych próbkach oznaczono zawartość kwasów fenolowych i apigeniny za pomocą HPLC. Oszacowano również aktywność antyoksydacyjną za pomocą metody FRAP i EPR. Wyniki. Wszystkie ekstrudaty żytnie zawierały o 112-316% (ok. 53-104 mg/100 g s.m.) więcej kwasu ferulowego w odniesieniu do surowca (ok. 25 mg/100 g s.m.). Największą aktywnością antyoksydacyjną (wyznaczoną za pomocą metody FRAP) charakteryzowały się ekstrudaty sporządzone przy parametrach 14% wilgotności materiału wyjściowego i temperaturze 180°C, a najmniejszą przy parametrach: 20%/120°C. Analizując kinetykę redukcji znacznika spinowego (w metodzie EPR), stwierdzono, że stopień redukcji tego znacznika był większy dla ekstrudatów (oprócz ekstrudatów otrzymanych przy wilgotności materiału wyjściowego 20% i temperaturze 120°C) w porównaniu z surowcem. Wnioski. Zawartość polifenoli oraz aktywność antyoksydacyjna ekstrudatów żytnich zależy w dużej mierze od wilgotności materiału wyjściowego i temperatury procesu ekstruzji.

Słowa kluczowe

EN

rye grain; Secale cereale; antioxidant activity; phenolic acid; rye extrudate; extrusion; polyphenol

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Technologia Alimentaria
• Rocznik: 2010
• Tom: 09
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.319-330,fig.,ref.

Twórcy

autor

Gumul D.

• University of Agriculture in Krakow, Balicka 122, 30-149 Krakow, Poland

autor

Korus J.

autor

Czechowska K.

autor

Barton H.

autor

Folta M.

Bibliografia

• Adlercreutz H., 1990. Western diet and western diseases; some hormonal and biochemical mechanisms and associations. Scand. J. Clin. Lab. Inv. 201, Suppl., 3-23.
• Andreasen M.F., Christensen L.P., Meyer A.S., Hansen A., 2000. Content of phenolic acids and ferulic acid dehydrodimers in 17 rye (Secale cereale L.) varieties. J. Agric. Food Chem. 48, 2837-2842.
• Astley S.B., 2003. Dietary antioxidants - Past, present and future? Trends Food Sci. Technol. 14, 93-98.
• Barton H., Fofta M,. Zachwieja Z., 2005. Application of FRAP, ABTS and DPPH methods to estimation of antioxidant activity of food products. Nowiny Lek. 74, 510-513.
• Baublis A.J., Decker E.A., Clydesdale F.M., 2000. Antioxidant effect of aqueous extracts from wheat based ready-to-eat breakfast cereals. Food Chem. 68, 1-6.
• Benzie I.F.F., Strain J.J., 1996. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of antioxidant power: The FRAP Assay. Anal. Biochem. 239, 70-76.
• Goupy P., Hugues M., Boivin P., Amiot M.J., 1999. Antioxidant composition and activity of barley Hordeum vulgare and malt extracts and isolated phenolic compounds. J. Sci. Food Agric. 79,1625-1634.
• Grela E.R., Jensen S.K., Jakobsen, K., 1999. Fatty acid composition and content of tocopherols and carotenoids in raw and extruded grass pea (Lathyrus sativus L.). J. Sci. Food Agric. 79, 2075-2078.
• Joseph J.A., Shukitt-Halle B., Casadesus G., 2005. Reversing the deleterious effects of aging on neuronal communication and behavior: beneficial properties of fruit polyphenols compounds. Am. J. Clin. Nutr. 81, 313S-316S.
• Karamać M., Amarowicz R., Weidner S., Abe S., Shahidi F., 2002. Antioxidant activity of rye caryopses and embryons extracts. Czech. J. Food Sci. 20, 209-214.
• Karamać M., Kosińska A., Pegg R.B., 2005. Comparison of radical - scavenging activities for selected phenolic acids. Pol. J. Food Nutr. Sci. 2, 165-170.
• Kaur C., Kapoor H.C., 2001. Antioxidants in fruits and vegetables - the millennium's health. Int. J. Food Sci. Technol. 36, 703-725.
• Lambert J.D., Hong J., Yang G., Liao J., Yang C.S., 2005. Inhibition of carcinogenesis by polyphenols: evidence from laboratory investigations. Am. J. Clin. Nutr. 81, 284S-291S.
• Liu S., Stampfer M., Hu F.B., Giovannucci E., Rimm E., Manson J., Hennekens C., Willett W., 1999. Whole-grains consumption and risk of coronary heart disease: results from the Nurses' Health study. Am. J. Clin. Nutr. 70, 412-419.
• Nicoli M.C., Anese M., Parpinel M., 1999. Influence of processing on the antioxidant properties of fruit and vegetables. Trends Food Sci. Technol. 10, 94-100.
• Oszmiański J., 1995. Polifenole jako naturalne antyoksydanty w żywności [Polyphenol as a natural antioxidant in food], Przem. Spoż. 3, 94-96. [in Polish]
• Peterson D.M., Hahn M.J., Emmons C.L., 2002. Oat avenanthramides exhibit antioxidant activities in vitro. Food Chem. 79, 473-478.
• Pulido R., Bravo L., Saura-Calixto F., 2000. Antioxidant activity of dietary polyphenols as determined by modified ferric reducing/antioxidant power assay. J. Agric. Food Chem. 48, 3396- -3402.
• Rice-Evans C.A., Miller N.J., Paganga G., 1997. Antioxidant properties of phenolic compounds. Trends Plant Sci. 4, 152-159.
• Richardson D.P., 2003. Wholegrain health claims in Europe. Proc. Nutr. Soc. 62, 161-169.
• Rybka K., Sitarski J., Raczyńska-Bojanowska K., 1993. Ferulic acid in rye and wheat grain and grain dietary fibre. Cereal Chem. 70, 55-59.
• Samotyja U., Małecka M., Klimczak I., 2002. Composition and antiradical activity of phenolic acids of malt. Żywn. Nauka Technol. Jakość 3, 67-76.
• Scalbert A., Johnson I.T., Saltmarsh M., 2005. Polyphenols: antioxidants and beyond. Am. J. Clin. Nutr. 81, 215S-217S.
• Viscidi K.A., Dougherty M.P., Briggs J., Camire M.E., 2004. Complex phenolic compounds reduce lipid oxidation in extruded oat cereals. Lebensm.-Wiss. Technol. Food Sci. Technol. 37, 789-796.
• Vita J. A., 2005. Polyphenols and cardiovascular disease: effects on endothelial and platelet function. Am. J. Clin. Nutr. 81, 292S-297S.
• Walczak T., Leśniewski P., Salikhov I., Sucheta A., Szybiński K, Swartz H.M., 2005. L-band electron paramagnetic resonance spectrometer for use in vivo and in studies of aqueous biological samples. Rev. Sci. Instr. 76, 013107-1-013107-6.
• Weidner S., Amarowicz R., Karamać M., Dąbrowski G., 1999. Phenolic acids in caryopses of two cultivars of wheat, rye, triticale that display different resistance to pre-harvest sprouting. Eur. Food Res. Technol. 210, 109-113.
• Weidner S., Amarowicz R., Karamać M., Frączek E., 2000. Changes in endogenous phenolic acids during development of Secale cereale caryopses and after dehydration treatment of unripe rye. Plant Physiol. Biochem. 38, 595-602.
• Willett W.C., 1998. The dietary pyramid: does the foundation need repair. Am. J. Clin. Nutr. 68, 218-219.
• Zieliński, H., 2002. Low molecular weight antioxidant in cereal grains - a review. Pol. J. Food Nutr. Sci. 52, 3-9.
• Zieliński H., Kozłowska H., Lewczuk B., 2001. Bioactive compounds in the cereal grains before and after hydrothermal processing. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 2, 159-169.