Слизи

Растительная слизь является возобновляемым и экономически эффективным источником растительных соединений, которые являются биологически активными, биоразлагаемыми, биосовместимыми, нетоксичными и экологически безопасными. До недавнего времени растительная слизь представляла интерес в основном для технологических целей. В этом обзоре были рассмотрены как его традиционное использование, так и потенциальные современные применения в новом поколении продуктов, способствующих укреплению здоровья, а также в косметике и биоматериалах. Мы исследовали питательную, фитохимическую и фармакологическую ценность растительной слизи, уделяя особое внимание ее биологической активности. Мы также выделили области, в которых необходимы дополнительные исследования, чтобы понять весь коммерческий потенциал растительной слизи.

Введение

Растения всегда играли важную роль в здоровье и питании человека. В последние годы возрастает интерес к соединениям растительного происхождения, которые являются биологически активными, биоразлагаемыми, биосовместимыми, нетоксичными и экологически безопасными. Также больше внимания уделяется поиску возобновляемых и рентабельных источников продуктов растительного происхождения. Этим критериям отвечает растительная слизь — полисахаридный гидроколлоид с уникальными свойствами. Слизь может образовываться непосредственно в виде желеобразной структуры в вегетативных частях растений (плодах, листах, цветках, корнях или стеблях), а также в семенах после обработки водой.

С химической точки зрения слизи представляют собой большие молекулы, содержащие в основном углеводы и уроновые кислоты, а также гликопротеины и другие биологически активные соединения. Слизи имеют широкий спектр применения: в пищевых продуктах и ​​нутрицевтиках в качестве структурирующих, гелеобразующих, текстурирующих и пленкообразующих агентов, в фармацевтике в качестве связующих и разрыхлителей для систем доставки лекарств, а также в косметике в качестве стабилизаторов. Они также вызвали большой интерес в текстильной и бумажной промышленности и могут быть использованы в производстве красок.

Известно много хорошо известных слизей растительного происхождения, но поиск новых источников этих ценных гидроколлоидов продолжается. В таблице 1 представлены 33 вида растений, принадлежащих к 11 семействам, описанные в литературе как богатые источники слизи. Характеристики слизей зависят как от их источника (семена, листья, корни, цветки, плоды и т. д.), так и от метода экстракции.

Свойства растительных слизей зависят от их химической структуры и состава. В последние годы были предприняты большие усилия, чтобы связать качество (питательную ценность, функциональные и технологические особенности) растительных слизей с их химическим составом. Важные свойства слизей и факторы, влияющие на их качество, представлены на рисунке 3. Слизь представляет собой сложное полимерное вещество, состоящее в основном из гетерогенных углеводов с сильно разветвленной структурой. Наиболее распространены нейтральные и кислые полисахариды, основная цепь которых состоит из мономеров, таких как D-ксилоза, L-арабиноза, D-галактоза, L-рамноза, L-манноза, D-глюкоза или L-фукоза, связанных гликозидными связями. . Уроновые кислоты (D-галактуроновая кислота или D-глюкуроновая кислота) также могут быть включены. Вид растения и метод экстракции влияют на соотношение вышеупомянутых отдельных компонентов. В зависимости от вида мономеров и их соотношения различают глюкоманнан, галактоманнан, арабиногалактан, рамногалактуронан, арабиноксилан, глюкуроноксилан.

Основными компонентами растительной слизи, помимо полисахаридов, являются различные белки, липиды, минеральные вещества и вода. Незначительные компоненты, обнаруженные в слизи, включают дубильные вещества, флавоноиды, стеролы и алкалоиды. Концентрация белка в слизи влияет на ее водоудерживающую способность. Известно, что более высокие концентрации белка в слизи улучшают текстуру и консистенцию продуктов, содержащих слизь. Химический состав гидроколлоидов может способствовать росту нежелательных микроорганизмов и повышать нестабильность слизи. Необходимы дополнительные исследования взаимосвязи между видами и сортами растений, полисахаридным составом и выходом слизи. Другими важными факторами, влияющими на химический состав слизи, являются агротехнические вариации, связанные с местными климатическими условиями (температура, влажность, инсоляция) и параметрами почвы и гидратации (такими как доступность питательных веществ, рН, соленость, сквозняк и т. д.). В некоторых регионах также следует учитывать возможное загрязнение почвы тяжелыми металлами. Морфофизиологические особенности частей растений могут существенно влиять на пищевую ценность и физико-химические показатели заготавливаемого гидроколлоида. Используемые методы экстракции и очистки также являются важными параметрами. Во многих исследованиях используется обычная водная (холодная/горячая) или щелочная экстракция, сопровождаемая предварительной кислотной обработкой, а также ферментативной, ультразвуковой и микроволновой обработкой сырья. В последнее время больше внимания уделяется «зеленым» технологиям, используемым для экстракции растительных биологических соединений, поскольку они повышают выход экстракции, сокращают время процесса и потребность в химикатах, а также снижают затраты. Необходимы дальнейшие исследования по оптимизации параметров извлечения слизи из растений.

Функция слизи в растениях

Слизи выполняют множество важных биологических функций в растениях в зависимости от их химического состава и расположения в органах растения. Слизи необходимы для адаптации к разнообразным средам и могут секретироваться клетками, известными как секретирующие слизь клетки (МСК), в семенах, плодах, цветах, листьях, стеблях, коре и корнях. Производство слизи семян (миксоспермия) и плодов (миксокарпия) обеспечивает адекватную гидратацию этих органов растения, что особенно важно в условиях пустыни. Помимо поддержания гидратации, слизи играют роль в поддержании воды и кислорода в тканях семян. Благодаря наличию в их химическом составе полисахаридов они являются источником энергии. Таким образом, слизи важны для прорастания семян. В исследовании, было замечено, что гидратация и выработка слизи положительно влияют на прорастание семян Lepidium perfoliatum. Семена, покрытые слизью, прорастали быстрее, в течение 1–3 дней, и были крупнее, чем более мелкие семена без слизи, которые прорастали примерно на 3 дня позже. Адгезивные свойства слизей также играют решающую роль, увеличивая площадь поверхности и облегчая прикрепление диаспор к почве. Прилипание к меху или перьям животных способствует расселению и распространению растений. В то же время слизь защищает от переваривания животными, насекомыми и патогенами. Слизь в листьях и стеблях функционирует в основном как запас воды и питательных веществ. Слизь также привлекает насекомых, которые могут быть источником азота, и защищает от травоядных. В стеблях кактусов слизи могут защищать от низких температур. У цветковых растений Orchidaceae слизь поддерживает гидратацию. Согласно исследованию Cassola et al. на Elleanthus brasiliensis слизь может защищать от патогенов и травоядных благодаря наличию терпенов и других соединений, выделяемых соцветиями. Помимо поглощения и хранения воды и питательных веществ, включая макро- и микроэлементы, слизи, вырабатываемые корнями растений, защищают от токсичных соединений. Секретируемые в основном пограничными клетками и клетками корневого чехлика, они защищают корень во время роста в почве, поддерживая влажность. В случае вьющихся растений, таких как Hedera helix, выделение адгезивных слизей придаточными корнями позволяет им зарастать различными поверхностями, например, деревьями, камнями и заборами. Благодаря наличию в своем составе источников углерода слизи могут обеспечивать надлежащие условия для роста микробиоты корней. Было показано, что слизь, продуцируемая корнями гороха, подходит для ризосферных бактерий, таких как Rhizobium sp. и Pseudomonas sp.

 Применение слизи растительного происхождения

Понимание химической структуры и физических характеристик слизи имеет решающее значение для определения ее потенциальных функциональных и полезных для здоровья свойств. Как уже упоминалось, основными соединениями растительных слизей являются полисахариды. Следовательно, молекулярная масса полисахаридов и их распределение определяют технологические (реологические и эмульгирующие) свойства слизей.

Слизи, содержащие полисахариды с высокой молекулярной массой, могут быть использованы в качестве загустителей и структурообразователей (гелеобразователей) в пищевых продуктах, особенно в безглютеновых продуктах (хлеб, макаронные изделия), так как повышают эластичность и вязкость непрерывной фазы. Кроме того, слизь (в основном из семян чиа) используется в качестве заменителя жира в хлебобулочных изделиях (например, в хлебе и пирожных) и молочных продуктах (например, в йогурте, сыре и мороженом). Многие исследования показали стабилизирующие свойства слизи (семена чиа или базилика) в различных продуктах, включая мороженое и заправки для салатов. Съедобные пленки и покрытия на основе растительной слизи представляют собой многообещающую альтернативу химическим веществам, применяемым для продления срока годности фруктов, рыбы и мяса при хранении.

Благодаря тому, что слизи биосовместимы и нетоксичны, они могут успешно применяться в фармацевтической промышленности, прежде всего в системах доставки лекарственных средств. Они представляют собой связующее вещество или дезинтегрант для направленного и замедленного высвобождения лекарств во время приготовления таблеток (например, алоэ вера, кассия тора, моринга масличная). Кроме того, слизи можно использовать в качестве загустителей и защитных коллоидов в жидкостях и суспензиях, а также в качестве гелеобразователей в гелях. Загущающие способности слизи также делают ее полезной в косметике. Слизи (из айвы и алоэ) используются в качестве увлажнителей в кремах, лосьонах и мыле. Их водоудерживающая способность вместе с увлажняющими и противомикробными свойствами делают слизи пригодными для изготовления повязок на раны и ожоги кожи, а также для лечения воспалений.

Биоактивные и нутрицевтические свойства, а также их потенциальная польза для здоровья делают растительные слизи ценными ингредиентами здоровой пищи. Слизи в первую очередь являются богатым источником пищевых волокон. Таким образом, их прием может оказывать слабительное действие, регулировать чувство сытости, противодействовать гиперлипидемии и гипергликемии и уменьшать ожирение. Сообщалось, что слизи семян модулируют кишечную микробиоту из-за их пребиотической активности. Доказано также антиоксидантное и иммуномодулирующее действие слизей [3,53]. Слизь семян может снизить риск рака толстой кишки и рака прямой кишки, а также может помочь защитить от ишемической болезни сердца.