Vliv technologického zpracování zrna pšenice na obsah karotenoidů

Bc. Beatrice Giampaglia

Master's thesis

The effect of technological processing of wheat grain on carotenoid content

Abstract:

Pšenice představuje jednu ze základních potravin ve výživě lidí na světě. Kromě tradičních odrůd pšenice jsou pěstovány a zpracovávány netradiční genotypy pšenic s barevným zrnem, které představují cenný zdroj nejen esenciálních živin ale i široké škály biologicky aktivních látek – antokyanů, karotenoidů a fenolických sloučenin. Tyto pigmenty jsou díky svým antioxidačním vlastnostem považovány za zdraví prospěšné. Hladina zdraví prospěšných látek v pšenici je ovlivněna nejen odrůdou nebo genotypem pšenice, ale i technologickým zpracováním počínaje skladováním až po konečné tepelné zpracování. Proces zpracování pšeničného zrna ovlivňuje nutriční kvalitu finálních produktů snížením množství těchto i jiných nutričně hodnotných sloučenin. Jelikož je zpracování pšeničného zrna běžným procesem před jeho konzumací, je v největším zájmu zkoumat vliv technologického zpracování pšeničného zrna na obsah těchto bioaktivních fytochemikálií.Tato diplomová práce se zabývala obsahem karotenoidů v pšeničném zrnu patnácti odrůd/genotypů pšenice s tradičním bílým a červeným i netradičním modrým, purpurovým, černým a žlutým zbarvením zrn. Pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie s detektorem diodového pole (HPLC-DAD) bylo v pšeničném zrnu a následně ve třech technologických procesech zpracování (v celozrnné mouce, těstě a v pekařském produktu) detekováno a kvantifikováno zastoupení jednotlivých karotenoidů. Hlavními karotenoidy v pšeničném zrnu byly lutein ve formě volné – v konfiguraci trans a cis a ve formě vázané – esterifikovaný na mastné kyseliny a zeaxantin. Cílem této studie bylo stanovit a porovnat obsah karotenoidů v zrnech jednotlivých odrůd/genotypů pšenic, stanovit obsah karotenoidů ve výsledných produktech a určit míru degradace v jednotlivých krocích, prozkoumat stabilitu karotenoidů v průběhu technologického zpracování. Výsledky měření byly vyhodnoceny v závislosti na jednotlivých genotypech a na barvě zrna.Rozdíl mezi obsahem karotenoidů byl statisticky významný převážně v závislosti na jednotlivých genotypech pšenice. V závislosti na zbarvení genotypů pšenic byl nejnižší obsah karotenoidů v zrnu zaznamenán v tradičně zbarvených odrůdách s bílým a červeným zrnem, nejvyšší obsah karotenoidů v zrnu byl detekován u pšenic se žlutě zbarveným zrnem. Během technologického zpracování pšeničného zrna na konečný pekařský produkt došlo k nejvyšším ztrátám karotenoidů v průběhu přípravy těsta, naproti tomu během přípravy celozrnné mouky došlo v některých případech k nárůstu karotenoidů. K nejnižším ztrátám ve výsledném produktu došlo v odrůdách s bílým a červeným zbarvením, obsah karotenoidů v pekařském produktu u těchto odrůd byl však nejnižší, naopak nejvyšší obsah karotenoidů ve finálním pekařském produktu byl naměřen ve žlutě zbarvených genotypech, kde došlo k nejvyšším ztrátám karotenoidů.

Abstract:

Wheat is one of the basic foods in human nutrition in the world. In addition to traditional wheat varieties, non-traditional genotypes of colored grain wheat are grown and processed, which represent a valuable source not only of essential nutrients but also of a wide range of biologically active substances – anthocyanins, carotenoids and phenolic compounds. These pigments are considered beneficial due to their antioxidant properties. The level of healthy substances in wheat is affected not only by the variety or genotype of wheat, but also by technological processing from storage to final heat treatment. The process of processing wheat grain affects the nutritional quality of the final products by reducing the amount of these and other nutritionally valuable compounds. Since the processing of wheat grain is a common process before its consumption, it is in the greatest interest to investigate the effect of technological processing of wheat grain on the content of these bioactive phytochemicals.This diploma thesis dealt with the content of carotenoids in wheat grain of fifteen varieties/genotypes of wheat with traditional white and red and non-traditional blue, purple, black and yellow grains. In wheat grain and subsequently in three technological processing processes (in whole wheat flour, dough and in the bakery product) was detected and quantified the proportion of individual carotenoids using high-performance liquid chromatography with a diode array detector (HPLC-DAD). The main carotenoids in wheat grain were lutein in the free form – in the trans and cis configuration and in the bound form – esterified to fatty acids and zeaxanthin. The aim of this study was to determine and compare the content of carotenoids in grains of individual varieties/genotypes of wheat, to determine the content of carotenoids in the final products and to determine the degree of degradation in individual steps, to examine the stability of carotenoids during technological processing. The measurement results were evaluated depending on the individual genotypes and the color of the grain.The difference between the content of carotenoids was statistically significant mainly depending on the individual genotypes of wheat. Depending on the color of wheat genotypes, the lowest content of carotenoids in grain was recorded in traditionally colored varieties with white and red grains, the highest content of carotenoids in grain was detected in wheat with yellow colored grains. During the technological processing of wheat grain into the final bakery product, the highest carotenoid losses occurred during the preparation of the dough, while in some cases the carotenoids increased during the preparation of whole wheat flour. The lowest losses in the final product occurred in white and red varieties, but the carotenoid content of the bakery product was the lowest in these varieties, while the highest carotenoid content in the final bakery product was measured in yellow genotypes where the highest carotenoid losses occurred.

Keywords

pšenice s barevným zrnem, celozrnné výrobky, karotenoidy, stabilita, HPLC-DAD

Keywords

colored-grain wheat, whole grain products, carotenoids, stability, HPLC-DAD

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Zora Kotíková, Ph.D.
• Reader: Martin Matějovič, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Nutrition and Foodstuffs / Nutrition and Foodstuffs