Folates in rye: Determination and enhancement by food processing

The average daily intake of folate, one of the B vitamins, falls below recommendations among the Finnish population. Bread and cereals are the main sources of folate, rye being the most significant single source. Processing is a prerequisite for the consumption of whole grain rye; however, little is known about the effect of processing on folates. Moreover, data on the bioavailability of endogenous cereal folates are scarce. The aim of this study was to examine the variation in as well as the effect of fermentation, germination, and thermal processes on folate contents in rye. Bioavailability of endogenous rye folates was investigated in a four-week human intervention study. One of the objectives throughout the work was to optimise and evaluate analytical methods for determining folate contents in cereals. Affinity chromatographic purification followed by high-performance liquid chromatography (HPLC) was a suitable method for analysing cereal products for folate vitamers, and microbiological assay with Lactobacillus rhamnosus reliably quantified the total folate. However, HPLC gave approximately 30% lower results than the microbiological assay. The folate content of rye was high and could be further increased by targeted processing. The vitamer distribution of whole grain rye was characterised by a large proportion of formylated vitamers followed by 5-methyltetrahydrofolate. In sourdough fermentation of rye, the studied yeasts synthesized and lactic acid bacteria mainly depleted folate. Two endogenous bacteria isolated from rye flour were found to produce folate during fermentation. Inclusion of baker s yeast in sourdough fermentation raised the folate level so that the bread could contain more folate than the flour it was made of. Germination markedly increased the folate content of rye, with particularly high folate concentrations in hypocotylar roots. Thermal treatments caused significant folate losses but the preceding germination compensated well for the losses. In the bioavailability study, moderate amounts of endogenous folates in the form of different rye products and orange juice incorporated in the diet improved the folate status among healthy adults. Endogenous folates from rye and orange juice showed similar bioavailability to folic acid from fortified white bread. In brief, it was shown that the folate content of rye can be enhanced manifold by optimising and combining food processing techniques. This offers some practical means to increase the daily intake of folate in a bioavailable form.

B-vitamiinien ryhmään kuuluvat folaatit esiintyvät useina muotoina, vitameereina. Folaatteja tarvitaan yhden hiiliyksikön siirtoreaktioissa mm. DNA:n ja RNA:n synteesissä sekä aminohappoaineenvaihdunnassa. Folaattien puutoksen tiedetään aiheuttavan megaloblastista anemiaa ja sikiöillä hermostoputken sulkeutumishäiriöitä. Näiden vitamiinivaikutusten lisäksi folaateilla on todettu terveyttä edistäviä vaikutuksia, kuten pienentynyt riski sairastua tiettyihin syöpiin sekä sydän- ja verisuonitauteihin. Folaattianalytiikka on haastavaa, sillä folaatit esiintyvät elintarvikkeissa usein pieninä pitoisuuksina ja tuhoutuvat herkästi lämmön, valon ja hapettumisen vaikutuksesta. Suomalaisten folaattisaannista noin 40% on peräisin viljatuotteista. Lähtökohtana väitöskirjatyölle oli se, että vaikka ruis on merkittävin yksittäinen folaattilähde suomalaisessa ruokavaliossa, rukiin folaateista, niiden hyväksikäytettävyydestä ja elintarvikeprosessien vaikutuksista ei ole paljonkaan tietoa. Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia folaattipitoisuuksien vaihtelua lajikkeiden välillä sekä keinoja lisätä pitoisuuksia elintarvikeprosesseilla. Lisäksi tutkittiin rukiin luontaisten folaattien hyväksikäytettävyyttä. Mikrobiologinen menetelmä oli luotettava ja tarkka kokonaisfolaattipitoisuuden määrittämisessä, ja suuren erotuskyvyn nestekromatografia (HPLC) soveltui hyvin vitameerien pitoisuuksien määrittämiseen. HPLC:llä määritetyt vitameerien yhteenlasketut pitoisuudet olivat kuitenkin noin 30% pienemmät kuin mikrobiologisesti määritetyt kokonaisfolaattipitoisuudet. Rukiin folaateista suurin osa oli formyloituja muotoja sekä 5-metyylitetrahydrofolaattia. Leivinhiivan käyttäminen ruisleivonnassa nosti folaattitasoa niin, että leivässä saattoi olla enemmän folaatteja kuin ruisjauhossa. Koeputkifermentaatioissa hiivojen todettiin syntetisoivan folaatteja, kun taas maitohappobakteerit pääosin kuluttivat niitä. Idätys paitsi nosti folaattipitoisuuksia, myös aiheutti selviä muutoksia vitameerijakaumaan: idätetyn rukiin tärkeimmät vitameerit olivat 5-metyylitetrahydrofolaatti sekä tetrahydrofolaatti. Juuri-iduissa folaattipitoisuudet olivat erityisen suuria. Folaattien synteesi idätyksen aikana pystyi kompensoimaan folaattien tuhoutumista idätystä seuraavissa lämpökäsittelyissä. Rukiista ja appelsiinimehusta saadut luontaiset folaatit olivat yhtä hyvin hyväksikäytettävissä kuin valkoiseen leipään lisätty foolihappo. Väitöskirjatyössä osoitettiin, että rukiin folaattipitoisuuksia pystytään merkittävästi kasvattamaan prosessoinnin keinoin ja että verrattain pienikin lisä rukiin luontaisia folaatteja vaikuttaa positiivisesti folaattistatukseen.