Derivatele cerealiere si leguminoasele uscate

DERIVATELE CEREALIERE SI LEGUMINOASELE USCATE

Cerealele reprezinta o importanta sursa de materie prima alimentara in cele mai multe tari. Conditiile climatice necesare cresterii diferitelor tipuri de cereale limiteaza distributia culturilor in anumite zone. In zonele temperate sunt cultivate cu precadere grau, orz si ovaz; orezul creste in zonele cu clima tropicala si subtropicala, la fel ca si porumbul si meiul. Graul reprezinta un sfert din productia totala de cereale, fiind urmat de porumb si orez.

Un bob de cereale este alcatuit din trei parti distincte: coaja (12-25% din masa bobului), endosperm (75-85%) si germene (2-12%). Coaja are mai multe straturi: pericarp, (format din celule cu membrana groasa, celulozica si protoplasma impregnata cu lignina si saruri minerale), tegumentul seminal si membrana hialina. Endospermul sau miezul are celule incarcate cu granule de amidon, forma si dimensiunile granulelor variind foarte mult. La periferia endospermului se afla stratul aleuronic alcatuit din celule cubice, care contin cantitati mari de proteine si vitamine; acest strat adera foarte puternic de coaja. Germenele sau embrionul este separat de endosperm prin scutellum si contine vitamine, elemente minerale, grasimi si proteine.

Boabele de cereale se consuma ca atare foarte rar, ele fiind supuse unor prelucrari industriale, care constau fie in indepartarea cojii si a stratului aleuronic (proces denumit decorticare - se practica in mod curent la orez, boaba decorticata numindu-se crupa), fie macinare (se obtin fainuri si grisuri).

VALOAREA NUTRITIVA A DERIVATELOR CEREALIERE

In multe zone ale lumii cerealele reprezinta cea mai importanta sursa de energie si de glucide, acoperind 30-50% din necesarul caloric si pana la 80% din ratia totala de glucide .

Proteinele furnizeaza 10% din valoarea energetica a cerealelor si sunt reprezentate de:

a)      proteine solubile:

albumine (se gasesc mai ales in embrion),

globuline (alfa, beta, gama, delta - forma alfa predomina in endosperm, iar forma gama in embrion)

b)      proteine insolubile:

prolamine (gliadine),

gluteline,

purotonine (separate in trei fractiuni A, B, C si cu proprietati bactericide, intrevenind in procesul de fermentare a aluatului si de coacere a acestuia in cursul panificatiei).

Graul si secara contin cantitati semnificative de gluten (spre deosebire de ovaz si orez). Glutenul este format din gliadina si glutamina (proteine insolubile), fiind foarte important in panificatie si fiind principala masa proteica obtinuta din faina de grau.

Din punct de vedere nutritional, proteinele din cereale sunt proteine incomplete (unii aminoacizi sunt in proportii mai reduse - aminoacizi limitativi - lizina si cisteina). Porumbul contine cantitatile cele mai mici de triptofan, in schimb, ca si sorgul si meiul este bogat in leucina. Toate cerealele contin cantitati importante de acid glutamic, de regula sub forma de glutamina.

Valoarea biologica a proteinelor este influentata de procesele de prelucrare. Cele mai sensibile sunt resturile de lizina, care sunt distruse prin tratament termic in prezenta carbohidratilor dar si prin incalzirea uscata si expandare.

Carbohidratii sunt componenta nutritiva majora a cerealelor (69,8-83,2%), fiind reprezentati in principal de amidon (95-98%), precum si de cantitati mai mici de mono- si dizaharide precum glucoza, fructoza, rafinoza si sucroza. In cerealele recent recoltate se gasesc si cantitati mici de maltoza si glucofructani.

Amidonul reprezinta 70% din substanta uscata a endospermului, fiind format din lanturi lineare de amiloza si lanturi ramificate de amilopectina (cu un raport intre amiloza si amilopectina diferit).

Structurile peretelui celular al cerealelor sunt surse de polizaharide nonamidonice - componente majore ale fibrelor alimentare, cea mai mare parte fiind stratul extern care are peretii ingrosati, lignificati. Cantitatea de polizaharide nonamidonice difera considerabil intre cereale, fiind puternic influentata de procesul de macinare si de gradul de extractie (cand rata de extractie este sub 85%, continutul in fibre scade considerabil).

In functie de solubilitatea in acizi si baze, fibrele se clasifica in insolubile (celuloza, lignina, unele hemiceluloze) si solubile (gume, mucilagii, unele hemiceluloze).

Fibrele din cerealele integrale si faina cu grad mare de extractie sunt sursa majora de lignina din dieta. La nivel intestinal lignina fixeaza sarurile minerale, dar poate fixa si alte principii nutritive, putand determina scaderea absorbtiei acestora.

Orzul si ovazul sunt surse importante de gume si mucilagii; acestea, datorita calitatilor structurale specifice se folosesc in industria alimentara, fiind adaugate diferitelor preparate.

Lipidele din bobul de cereale sunt concentrate in embrion, variaza intre 1-3% in grau, orez, orz, secara si intre 5-10% in ovaz si porumb. Sunt reprezentate de trigliceride si fosfolipide. Compozitia acizilor grasi difera intre cereale, dar toate sunt bogate in acizi grasi nesaturati (oleic, linoleic si linolenic). Prin decorticare, macinare si indepartarea taratelor continutul in grasimi scade, astfel incat orezul decorticat, grisul, faina alba, pastele fainoase si painea alba au mai putin de 1%. Germenii cerealelor, pe langa grasimi nesaturate antiaterogene au si un nivel ridicat de fosfolipide (inhiba procesul de ateroscleroza prin incetinirea absorbtiei colesterolului si prin impiedicarea depunerii lui pe peretii vasculari), respectiv fitosteroli (reduc colesterolul endo- si exogen)[2]^, . S-a observat ca beta-sitosterolul din cereale reduce incidenta tumorilor la sobolani .

Cerealele si derivatele cerealiere sunt o sursa importanta de vitamine, in special pentru cele din grupul B: tiamina, riboflavina, niacina, piridoxina si acidul folic (cu exceptia vitaminei B₁₂). Acestea sunt concentrate in stratul aleuronic si in germene, deci rafinarea cerealelor determina scaderea continutului in vitamine. Endospermul contine cantitati semnificative de riboflavina si acid pantotenic.

Cerealele integrale sunt surse foarte bune de vitamina B₁ (tiamina) iar cele rafinate sunt fortificate cu tiamina (faina vitaminizata, fulgii de cereale, pastele fainoase). Cantitatea de vitamina B₁ din orez scade cu peste 80% dupa procesul de decorticare, de aceea deficitul de tiamina se intalneste inca la populatia din Asia, care are o alimentatie bazata exclusiv pe orez decorticat (deficitul de tiamina determina boala denumita "beri-beri").

Riboflavina (vitamina B₂) se gaseste in cantitate mare in germenii cerealelor. In general, cerealele si produsele de panificatie sunt imbogatite, deoarece aproximativ jumatate din cantitatea de riboflavina se pierde prin prelucrarea lor (fortificarea riboflavinica a painii, aproximativ 1,8 mg/100 g produs).

Niacina (vitamina PP, vitamina B₃) se gaseste in cantitati moderate in grau incoltit, orez, orz; porumbul, in schimb este o sursa foarte saraca atat in niacina precum si in triptofan.

Piridoxina (vitamina B₆) este larg raspandita in produsele cerealiere integrale si cerealele germinate.

Procesarea afecteaza majoritatea vitaminelor, prin fierbere se pierd 40% din vitaminele din grupul B si 50% din folati, iar prin coacere pierderile sunt in general mai mici pentru vitaminele din grupul B, dar nu si pentru folati.

In cereale sunt absente vitamina C, retinolul si vitamina D. Vitamina E se gaseste in germene, insa si ea devine deficitara cand derivatele cerealiere au un grad de extractie mic.

In cerealele germinate are loc intensificarea proceselor de respiratie celulara, ceea ce determina o acumulare de compusi care formeaza sisteme oxido-reducatoare si care au in structura lor vitamine din grupul B. Astfel, in cerealele germinate nivelul vitaminelor B₁, B₂, B₃, B₆ este mai mare de 5 pana la 10 ori, decat in boabele mature². Vitamina C, care este absenta in mod obisnuit in cereale, se regaseste in cantitati reduse in semintele germinate.

Elementele minerale sunt distribuite neuniform in bob: in coaja si embrion se concentreaza 65-70% din total, fiind reprezentate de potasiu, fosfor si magneziu. Fosforul este prezent ca sare a acidului fitic (mio-inozitol-hexafosfat); acidul fitic reactioneaza cu cationi divalenti (calciu, zinc, fier) pentru a forma saruri insolubile, reducand astfel absorbtia acestora[5]. Cea mai mare parte a acidului fitic se gaseste in coaja si embrion, deci cu cat faina are un procent mai mare de tarate, cu atat va fi mai bogata in fitati. In procesul panificatiei continutul in fitati scade datorita actiunii fitazei din faina care devine activa sub influenta caldurii si umezelii.

O atentie particulara trebuie acordata germenilor cerealelor, deoarece acestia au o compozitie specifica ce le ofera calitati nutritionale exceptionale. Se disting prin continutul ridicat in vitamine din grupul B, vitamina E, colina, betaina, fosfor, potasiu, fier, zinc, calciu, etc². In germeni, continutul proteic este mai ridicat decat in faina si, drept consecinta, au un continut in aminoacizi mult mai echilibrat. Proteinele germenilor sunt sarace in gluten (chiar daca provin din grau), de aceea pot fi folosite in alimentatia persoanelor ce prezinta intoleranta la gluten.

Substantele antinutritive din cereale includ inhibitorii enzimelor digestive (proteaze, amilaze), acidul fitic, hemaglutinine, compusii fenolici si taninuri. In cereale inhibitorii de proteaze reprezinta 5-10% din proteinele solubile si sunt concentrate in endosperm si embrion. Studii experimentale au aratat ca inhibitorii de proteaze, acidul fitic, compusii fenolici si saponinele reduc riscul de cancer de colon si de san. De asemenea acidul fitic, compusii fenolici, inhibitorii de amilaze si saponinele scad nivelul plasmatic al glucozei, insulinei, colesterolului si al trigliceridelor[6].

DIGESTIBILITATE SI RECOMANDARI

Digestia derivatelor cerealiere incepe in cavitatea bucala; sub influenta amilazei salivare (ptialina) o parte din amidon se transforma in dextrine (izomaltoza) si maltoza. Activitatea amilazei este intrerupta de contactul cu acidul clorhidric gastric. O masticatie prelungita asigura predigestia amidonului de catre ptialina; daca produsele sunt mai crocante, dure masticatia este mai elaborata si ele ajung predigerate in stomac. La produsele moi masticatia intensa nu este necesara si ajung cu amidonul nemodificat, astfel digestia este mai dificila.

Digestia carbohidratilor continua in intestinul subtire, unde amilaza pancreatica va continua hidroliza amidonului in dextrine si maltoze.

Digestibilitatea derivatelor cerealiere este influentata si de continutul in fibre alimentare. Celuloza, lignina si unele hemiceluloze sunt excretate nemodificate prin materiile fecale. Nici amilaza salivara, nici cea pancreatica nu sunt capabile sa hidrolizeze lanturile celulozei. Prezenta unor fibre, ca gume si mucilagii reduce eficienta hidrolizei enzimatice si scade viteza de absorbtie a glucozei in circulatie.

Digestibilitatea produselor cerealiere este influentata, nu in ultimul rand, de procedeele gastrotehnice aplicate pentru obtinerea lor; aluatul produs fara adaos mare de grasime va fi mai usor digerabil decat unul in care faina este prajita (aluatul frantuzesc - aluatul pentru foietaj). De asemenea, amidonul tratat termic este mai usor hidrolizat enzimatic decat cel crud, de aceea trebuie ca miezul painii si al altor produse de panificatie sa fie bine copt, iar preparatele culinare care inglobeaza faina (sosuri, creme) sa fie fierte suficient¹. De retinut ca cerealele si derivatele lor isi maresc volumul de aproximativ trei ori prin fierbere (prin umflarea cu apa a granulelor de amidon), deci principiile nutritive din produsul crud vor fi diluate in preparatele alimentare realizate.

Pentru a nu crea dezechilibre nutritionale se recomanda ca participarea derivatelor cerealiere la satisfacerea necesitatilor energetice sa nu depaseasca 20-30% din valoarea calorica globala a ratiei la copii si femeile insarcinate, iar la adulti maxim 50%².

Painea alba va fi preferata pentru grupele de populatie la care necesarul de calciu este mare: copii, femei in perioada maternitatii. Se recomanda ca populatia adulta, fara afectiuni digestive sa consume paine intermediara sau neagra, pentru ca sunt mai echilibrate din punct de vedere nutritional (continut mai mare de proteine, vitamine, minerale). De asemenea, acestea sunt recomandate persoanelor sedentare, cu obezitate, dislipidemii deoarece prin continutul crescut de fibre solubile (gume, mucilagii, unele hemiceluloze) determina scaderea colesterolului total si LDL-colesterolului[7]^, . Painea intermediara cu un continut mediu de fibre si bogata in vitamine este considerata painea care trebuie consumata de adolescenti si adulti. Cerealele integrale cele mai consumate sunt painea neagra, taratele, germenii de grau, cerealele pentru mic dejun, orezul brun si popcorn-ul . Acestea s-au dovenit a avea beneficii impotriva bolii coronariene comparativ cu cele rafinate ^{, , , , ,} - primele studii fiind publicate inca de acum 40 - 50 ani ^{, ,} . Ulterior, numeroase studii epidemiologice au confirmat efectul benefic al consumului de cereale integrale, datorita continutului crescut de fibre, antioxidanti, fitoestrogeni, acizi grasi nesaturati si alte fitochimicale ^{, , , , , , ,} . Recent s-a observat ca derivatele cerealiere scad si nivelul seric al homocisteinei - factor de risc pentru boala coronariana.

S-a observat ca produsele obtinute din cereale integrale scad nivelul colesterolului total, LDL-colesterolului si apolipoproteinei B ^{, , ,} . Taratele de grau scad de asemenea nivelul seric al trigliceridelor prin actiunea fitoestrogenilor ^, .

Cerealele integrale reduc insulinorezistenta prin fitoestrogeni, fitochimicale, acizi grasi polinesaturati si scad riscul aparitiei diabetului zaharat ^{, ,} . Brodribb si Humphreys au aratat ca administrarea pe termen lung a taratelor de grau imbunatateste toleranta la glucoza prin:

scaderea raspunsului insulinemic;

valori mai mici ale glicemiei postprandiale;

evacuarea gastrica intarziata, senzatia de satietate aparand precoce si astfel reducandu-se aportul de alimente, inclusiv de hidrati de carbon.

Efecte favorabile au fost demonstrate si la pacientii cu diabet zaharat tip 1, diabet zaharat tip 2, dar si la pacientii nondiabetici[37]^, . ADA (American Diabetes Assciation) recomanda un aport de fibre alimentare de 17 grame la 1000 kcalorii in dieta pacientilor cu DZ tip 1 si 2 . In studiile clinice si observationale aportul de cereale integrale a fost asociat invers cu nivelul plasmatic al insulinemiei, peptidului C si leptinei .

De asemenea, s-a observat ca cerealele integrale consumate regulat regleaza si valorile tensiunii arteriale[41].

Studiile populationale ^, au sugerat ca un aport crescut de vitamina E se asociaza cu scaderea riscului de boala coronariana (stiut fiind faptul ca antioxidantii au un efect cardioprotector). Dietele bogate in fibre scad totodata potentialul trombogen al sangelui, explicand astfel reducerea riscului de accidente vasculare coronariene si cerebrale ^{, ,} .

Howe si colaboratorii, intr-un studiu tip caz-control, au observat o asociere inversa intre aportul de fibre alimentare (provenite din cereale, fructe, legume) si riscul de cancer de colon[47]. Fibrele din cereale reduc riscul prin accelerarea tranzitului intestinal, cresterea bolului fecal, alterarea metabolismului bacterian (influenteaza activitatea metabolica a florei intestinale, precum si a unor enzime de tipul beta-glucuronidazei, nitroreductazei, sau alfa-hidroxilazei ) si prin scaderea concentratiei unor compusi toxici la nivelul colonului. In majoritatea studiilor, cerealele rafinate, incluzand painea alba ^{, ,} , pastele ^{, ,} , orezul (alb) ^, au fost asociate cu cresterea riscului de neoplasm gastric; intr-un singur studiu desfasurat in Suedia nu a fost regasita aceasta asociatie .

Consumul exagerat de derivate cerealiere poate conduce la exces ponderal si obezitate, tinand seama de faptul ca sunt alimente bogate caloric. Totusi, in studiul CARDIA (Coronary Artery Risk Development in Young Adults) consumul de cereale integrale a fost corelat invers cu indicele de masa corporala, atat la inceputul studiului cat si la 7 ani . Cativa factori pot explica influenta cerealelor integrale asupra greutatii corporale: acestea au un volum mai mare, continut energetic mai redus, palatabilitatea mai mica, prelungesc evacuarea gastrica si incetinesc absorbtia nutrientilor la nivel intestinal.

Cerealele integrale contin multi antioxidanti, incluzand vitamine, substante minerale, acizi fenolici, lignani, fitoestrogeni si substante antinutritive precum acidul fitic[59].

POTENTIALELE EFECTE ADVERSE ALE CEREALELOR

Painea alba va inlocui painea neagra sau intermediara in afectiunile in care exista intoleranta la materialul fibros: gastrite, ulcer gastric sau duodenal, enterocolite acute sau cronice, colon iritabil².

Datorita dezechilibrului fosfor/calciu (mult fosfor comparativ cu calciul), a lipsei vitaminei D si prezentei acidului fitic, derivatele cerealiere, mai ales cele obtinute din faina neagra, sunt rahitizante si decalcificante si acest lucru trebuie avut in vedere ori de cate ori nevoile de calciu ale organismului sunt crescute; acest deficit este remediat prin imbogatirea fainii cu carbonat de calciu si vitamina D.

Cerealele integrale reduc biodisponibilitatea mineralelor deoarece atat fibrele, cat si acidul fitic determina depletia lor, insa s-a observat ca prin consumul de 20-35 g fibre zilnic nu se modifica statusul mineral.

Daca alimentatia este monotona si saraca in proteine de calitate superioara (lactate, carne, oua si derivatele lor) apare riscul malnutritiei, copiii fiind cei mai susceptibili.

Cand produsul cerealier este reprezentat de faina de porumb (malai) se poate instala pelagra (carenta de niacina), iar in alimentatia bazata pe orez decorticat, fara ados de alimente de origine animala se poate produce beri-beri (carenta de tiamina).

Intoleranta la gluten (sau enteropatia glutenica, boala celiaca). Principalul factor implicat in aparitia bolii celiace este glutenul (fractiune proteica existenta in faina unor cereale). Declansarea bolii la copii apare odata cu diversificarea alimentatiei, prin adaosul produselor cerealiere ce contin gluten. Contactul glutenului cu mucoasa intestinala conduce la malabsorbtie si la leziuni viloase ce pot fi insa rezolvate daca se sisteaza aportul de gluten in primii 3-6 ani de la debutul clinic.

Indepartarea surselor alimentare ce contin gluten este esentiala pentru bolnavii cu intoleranta la aceasta fractiune proteica. In acest scop se exclud din alimentatie toate produsele cerealiere realizate pe baza de grau, orz, ovaz si secara. S-a observat ca la o parte din pacienti se constata un grad de toleranta variabila pentru ovaz.

Boala filanta a painii

Temperatura miezului in timpul coacerii creste incet de la periferie catre centru si nu depaseste 100°, desi cuptorul este incins intre 200 - 300°. Realizarea in toata masa aluatului a 90 - 100° este insa suficienta pentru a produce inactivarea proceselor enzimatice si coagularea scheletului proteic al aluatului. Apa eliberata de catre proteinele coagulate este absorbita de amidon care se gelifica, devenind o masa amorfa, elastica, nesfaramiciosa. Tratamentul termic distruge drojdiile, mucegaiurile si formele vegetative ale bacteriilor existente in aluat, putand ramane viabili numai sporii acestora (de exemplu, sporii bacteriilor aerobe din genul Bacillus: B. subtilis, B. mesentericus, B. cereus).

BIBLIOGRAFIE