BIOAKTIVNE SNOVI V TATARSKI AJDI

Glede na kemično sestavo zrnja in uporabo je ajda najbolj podobna žitom in spada v skupino Pseudocereales (nežita). Tako ajda kot žita imajo škrobnat endosperm z neškrobnato alevronsko plastjo in so podvrženi podobnim mlevskim in proizvodnim procesom (Izydorczyk in sod., 2014; Vombergar, 2019). Tatarska ajda ima svojevrstno kemično sestavo zrnja in v primerjavi z navadno ajdo višjo učinkovitost preprečevanja in zdravljenja mnogih bolezni (Zhu, 2016).

V različnih delih rastline se nahajajo manjše ali večje koncentracije polifenolov (flavonoidi, fenolne kisline in njihovi derivati, tanini, fagopirini, triterpenoidi, steroidi, stilbeni in še nekatere druge bioaktivne snovi), ogljikovih hidratov (škrob, prehranska vlaknina, 1D-kiro-inozitol), beljakovin, mineralov, lipidov, aromatičnih spojin in ostalih fotokemikalij (Huda in sod., 2021) ter vitaminov B1, B2 in B6 (Bonafaccia in sod., 2003b).

2.4.1 Rutin in kvercetin

Ajda je eden glavnih virov polifenolov v hrani (Christa in Soral-Śmietana, 2008). Fenoli so sestavljeni iz osnovnega fenilnega obroča šestih ogljikovih atomov brez enega vodikovega atoma, ki je nadomeščen z -OH skupino ali pa z drugo skupino atomov. Ogljikovi atomi so povezani z izmenjujočimi se enojnimi in dvojnimi vezmi. Na fenole so lahko pripeti tudi sladkorji. Molekule, ki imajo več fenilnih obročev, se imenujejo polifenoli (Crozier in sod., 2007).

Največ polifenolov v plodu se nahaja v zunanjih plasteh zrna in v otrobih, zato ajdova polnozrnata moka vsebuje več teh sestavin (Sakač in sod., 2015). Prevladujoča skupina polifenolov v tatarski ajdi so flavonoidi, ki so razvrščeni v več podskupin: flavonoli, flavoni, flavanoni, flavanoli, anticianini, fagopirini, proantocianidini, izoflavoni in flavonolignani (Huda in sod., 2021). Flavonoidi nastanejo kot odgovor na biotske in abiotske signale iz okolja, njihova količina v rastlini pa je odvisna od več faktorjev. Mednje spadajo rastni stadij rastline, organ rastline, vrsta ajde, rastna sezona in geografsko območje rasti (Kalinova in Vrchotova, 2009). Na biosintezo fenolnih substanc v tatarski ajdi vpliva tudi raven ozona v atmosferi (Jeon in sod., 2020).

Rutin (kvercetin-3-rutinosid) je glikozid flavonola. Ima antimikrobne, antivnetne, antikancerogene ter antidiabetične lastnosti (Kreft, 2016). Rutin in kvercetin sta si

molekulsko podobna, s to razliko, da ima rutin na kvercetinski del vezani še dve molekuli sladkorja. Rutinaza, encim, ki je sposoben razgradnje rutina, omogoči odcepitev sladkorjev in s tem pretvorbo rutina v kvercetin. Rutin in encimi, ki razgrajujejo rutin, se nahajajo v različnih delih ajdovega zrnja. Ta prostorska ločitev onemogoča razgradnjo rutina v zrnu (Kreft, 2020). Največ rutina v zrnu je v zunanjih plasteh embria, tik pod lusko. Po drobljenju in mletju zrnja v vlažnem okolju rutinaze pridejo v direkten stik z rutinom in proces razgradnje se začne. S tem se koncentracija rutina zmanjša, koncentracija kvercetina pa poveča (Kreft, 2020; Luthar in sod., 2021).

Antioksidativnost je ena najpomembnejših lastnosti hrane, saj je najbolj povezana z določenimi biološkimi funkcijami hrane, kot sta na primer antimutagenost in antikancerogenost (Chłopicka, 2008). Rezultati raziskav kažejo, da je rutin najpomembnejši antioksidant v tatarski ajdi, saj k skupni oksidativni aktivnosti prispeva kar 85 do 90 %, v navadni ajdi pa le 2 % (Morishita in sod., 2007). Ugotovili so, da ima tatarska ajda sorte 'Zlata' povprečno 81,7 % antioksidativno aktivnost (Luthar, 2019).

Rutin ima velik pomen pri varovanju tako navadne kot tatarske ajde pred škodljivim sončnim ultravijoličnim (UV) sevanjem, boleznimi, škodljivci, sušo in zmrzaljo. Izjemno visoka vsebnost rutina in delovanje rutinaze izzove močno grenkobo, kar tatarsko ajdo bolje kot navadno ajdo varuje pred objedanjem rastlinojedov (Suzuki in sod., 2015; Kreft, 2020).

Rutin poleg antioksidativnega delovanja preprečuje še prehitro kvarjenje semena in deluje rahlo protibakterijsko, v človeškem telesu pa sodeluje pri uravnavanju delovanja kapilar in omili težave zaradi hipertenzije (Kreft, 1995). Kvercetin, ki nastane po razpadu rutina, bolj uspešno kot rutin sam zavira sintezo aflatoksinov po okužbi zrn z glivo Aspergillus flavus Link (Chitarrini in sod., 2014). Medtem ko so za kvercetin v tatarski ajdi ugotovili, da je močan inhibitor delovanja α-glukozidaze, ki razgrajuje škrob, te lastnosti za rutin niso dokazali. Kvercetin tatarske ajde je tako eden možnih faktorjev, ki pripomorejo k zmanjšanju nivoja krvnega sladkorja pri tistih bolnikih s sladkorno boleznijo, ki namesto drugih jedi uživajo tatarsko ajdo (Ikeda in sod., 2017). Kvercetin ima tudi potencialne terapevtske učinke za zdravljenje akutne poškodbe jeter in okvare ledvične funkcije (Luthar in sod., 2021).

Bistveno več sekundarnih metabolitov, ki ščitijo rastline ajde pred škodljivimi vplivi močnih UV žarkov, se izgradi v tatarski ajdi kot v navadni (Fabjan in sod., 2003; Suzuki in sod., 2015; Kreft, 2020). Kot je pokazal poskus v okviru raziskovalnega projekta št. L4-9305, se največ rutina in drugih UV žarkov absorbirajočih snovi izgradi v rastlinah, ki rastejo na višjih nadmorskih višinah. Najmanj snovi, ki absorbirajo UV žarke, je v koreninah, največ pa v cvetovih, saj so korenine najmanj, cvetovi pa najbolj izpostavljeni sončnemu sevanju (Kreft, 2020). Fabjan in sod. (2003) pa v svoji raziskavi poročajo, da rast tatarske ajde na višji nadmorski višini ne pomeni nujno tudi večje vsebnosti rutina v semenih.

V različnih delih rastline tatarske ajde je moč najti različne količine rutina. Največ rutina je v socvetjih, listih in semenih (Park B. J. in sod., 2004). Tisto zrnje, ki je v obliki jajca in tisto, ki ima temno ovojnico, vsebuje več rutina kot zrnje, ki je bolj trikotne oblike s svetlejšo ovojnico. Obratno velja za kvercetin (Park B. J. in sod., 2004; Choi in sod., 2021). Veliko raziskovalcev ugotavlja, da se koncentracija rutina med zorenjem rastline spreminja (Vombergar, 2020).

Sestava in vsebnost fenolnih spojin se v proizvodih tatarske ajde razlikuje glede na različne metode obdelave. Pri pripravi kruha rutin skoraj povsem hidrolizira do kvercetina zaradi delovanja encimov, ki razgrajujejo rutin. Razgradnjo rutina v kvercetin pospeši dodajanje vode in kvasovk k moki tatarske ajde ter podaljševanje časa vzhajanja kruha (Vogrinčič in sod., 2010; Lukšič in Germ, 2018). V hidrotermično obdelani moki tatarske ajde je v primerjavi z neobdelano moko manj rutina in kvercetina, saj se rutin med hidrotermično obdelavo vključi v druge strukture v moki in zato postane težje dostopen (Lukšič in Germ, 2018). Pri poparjenju moke tatarske ajde pri temperaturah 80 °C in 95 °C visoka temperatura onemogoči delovanje encima, ki razgradi rutin in tako se večina rutina v moki in kasneje v izdelkih iz te moke ohrani (Germ in sod., 2019a). Pri pečenju se vsebnost flavonoidov v moki precej poveča, vsebnost flavonoidov v otrobih pa se zmanjša. Ta ugotovitev nakazuje, da je dobro, da moko in otrobe obdelujemo ločeno oz. glede na to, kakšen končni izdelek želimo (Ge in Wang, 2020). Z namenom pridelave tatarske ajde z več rutina in z manj grenkega kvercetina so na Japonskem požlahtnili novo sorto tatarske ajde z nižjo aktivnostjo rutinaze. Več študij kaže, da je hrana iz takih zrn še vedno bogata s fenoli, toda manj grenka in zato bolj sprejemljiva (Suzuki in sod., 2015).

Zrnje tatarske ajde ima približno 100-krat več rutina kot zrnje navadne ajde (Fabjan in sod., 2003; Morishita in sod., 2007). Pri preučevanju vzorcev tatarske ajde iz Kitajske in Luksemburga in primerjanju teh rezultatov z navadno ajdo sorte 'Siva' so ugotovili, da je rutina v zrnju tatarske ajde od 0,8 do 1,7 % suhe snovi (SS), v zelenih delih pa do 3 % SS.

Rutina v zrnju navadne ajde je bilo 0,01 % SS. Kvercetina so v tatarski ajdi zaznali zelo malo: okoli 0,03 % SS v zrnju in v zelenih delih le v sledeh. V navadni ajdi je bilo rutina v zrnju le 0,01 % SS (Fabjan in sod., 2003). Koncentracije rutina in kvercetina v rastlini so odvisne od sorte in rastnih pogojev (Fabjan in sod., 2003; Guo in sod., 2011).

2.4.2 Ogljikovi hidrati

Več kot 70 % moke tatarske ajde predstavlja škrob, ki igra pomembno vlogo pri kakovosti živilskih izdelkov iz tatarske ajde. Vsebnost amiloze v škrobu tatarske ajde (20 do 30 %) je na splošno višja od vsebnosti amiloze v pšenici, rižu, koruzi in krompirju (Zhu, 2016). Škrob z visoko vsebnostjo amiloze se pogosto uporablja kot osnova za proizvodnjo odpornega škroba. Pretvorba amiloze v odporni škrob nadzira raven glukoze v krvi po obroku (Chai in sod., 2013).

Med obdelavo proizvodov tatarske ajde (vključujoč mletje, mešanje in kuhanje) lahko pride do interakcije med fenolnimi spojinami in škrobom, kar vpliva na kakovost živila (He in sod., 2018). Kompleks, ki ga tvorita škrob in kvercetin, vpliva na fizikalno-kemijske lastnosti in na prebavljivost škroba tatarske ajde. Ta interakcija prispeva k bolj kompaktni strukturi škroba ter zmanjša vsebnost hitro razgradljivega škroba in poveča vsebnost odpornega škroba. Živila, ki vsebujejo škrob tatarske ajde, so tako počasneje prebavljiva z nizkim glikemičnim indeksom in z visoko vsebnostjo polifenolov (Li in sod., 2020).

Povečana vsebnost amiloze spodbuja tudi hitro retrogradacijo škroba (Škrabanja in sod., 2001). Retrogradacija je postopek, pri katerem se po mešanju škroba tatarske ajde z vročo vodo (npr. pri kuhanju) dvojno vijačno sestavljene molekule amiloze in amilopektina najprej razčlenijo, izgubijo svojo prvotno strukturo in želirajo, po hlajenju pa se ponovno sestavijo v delno urejeno kristalizirano strukturo, ki je odporna na encimsko prebavo (Hoover in sod., 2010). Tudi retrogradiran škrob tatarske ajde zato uvrščamo med prehranske vlaknine, ki blažijo težave bolnikom z diabetesom (Škrabanja in sod., 2001).

2.4.3 Beljakovine

Beljakovine se v zrnu ajde v največji meri nahajajo v kalčku, nekaj pa jih je tudi v alevronski plasti (Kreft, 2020). Navadna in tatarska ajda imata podobno aminokislinsko sestavo (Bonafaccia in sod., 2003b). Koncentracija esencialnih aminokislin je v ajdovem zrnju večja kot v drugih žitih, njena aminokislinska sestava je tudi bolj uravnotežena, zato ima ajda visoko biološko vrednost (več kot 90 %). Pomembne esencialne aminokisline v ajdovem zrnju so lizin, treonin, triptofan in aminokisline, ki vsebujejo žveplo. Beljakovine v ajdi se prebavijo počasneje, kar lahko pripišemo tudi visoki vsebnosti surovih vlaknin in taninov (Eggum in sod., 1980). Med hidrotermalno obdelavo zrnja ajde pride do interakcije med polifenoli in beljakovinami. Ta tesna vez negativno vpliva na prebavljivost beljakovin v tankem črevesu. Šele mikrobni procesi v debelem črevesu razgradijo fenolno beljakovinski kompleks, s čimer omogočijo prebavo beljakovin (Škrabanja in sod., 2000). Kljub temu, da fenoli v zrnju zmanjšajo prebavljivost beljakovin, nimajo vpliva na njihovo biološko vrednost (Eggum in sod., 1980; Škrabanja in sod., 2000).

2.4.4 Minerali

Zrnje in proizvodi iz zrnja tatarske ajde vsebujejo veliko mineralov. Količina mineralnih elementov je odvisna od procesa mletja zrnja. V otrobih je več mineralov kot v moki; manj jih je v temni moki in najmanj v fini, svetli moki. Raziskovalci so ugotovili, da so koncentracije Rb in Ag višje v navadni ajdi, koncentracije drugih elementov (Se, Zn, Fe, Co, Ni, Sb, Cr, Sn) pa so višje v tatarski ajdi. Koncentracije vseh preučevanih elementov v listni moki, ki je pridobljena tako, da se zmeljejo zeleni deli rastline, so bile višje kot njihove koncentracije v zrnu. Koncentracije težkih kovin so bile razmeroma nizke (Bonafaccia in sod., 2003a).

V svoji raziskavi so Pongrac in sod. (2013) ugotavljali koncentracije in razporeditve glavnih mineralov v semenu tatarske ajde. Kalcija je bilo največ v luščini, v zunanjih delih zrna.

Največ magnezija, fosforja in žvepla je bilo v tkivih osi kalčka in v kličnih listih. Magnezij in fosfor se povezujeta v prehransko težje dostopne komplekse in je zato njuna razporeditev v zrnu podobna. Pri kalitvi semen se povezava med tema dvema elementoma prekine in postaneta bolj dostopna. Če za prehrano torej uporabimo nakaljena zrna tatarske ajde, dobimo fosfor in magnezij v lažje dostopni obliki. Z razporeditvijo žvepla si lahko pomagamo pri oceni razporeditve beljakovin. Informacije o razporeditvi mineralov so lahko koristne pri razvoju izdelkov iz zrnja z visoko hranilno vrednostjo.

2.5 UPORABA TATARSKE AJDE