popularyzatorski opis rezultatów projektu

Nr wniosku: 170327, nr raportu: 13172. Kierownik (z rap.): dr hab. Małgorzata Renata Cyran
Chleb żytni jest bogatym źródłem błonnika pokarmowego, szczególnie jego frakcji rozpuszczalnej w wodzie, niezbędnej
w codziennej diecie człowieka z punktu widzenia leczenia i profilaktyki chorób serca i cukrzycy. Ziarno żyta
charakteryzuje się 2-3 krotnie wyższą koncentracją błonnika rozpuszczalnego w porównaniu do pszenicy. Frakcja ta jest
zbudowana gównie z arabinoksylanów, polisacharydów obecnych w ścianie komórkowej żyta. W przeciwieństwie do
skrobi, głównego polisacharydu zapasowego zbóż, arabinoksylany nie są trawione w przewodzie pokarmowym
człowieka. Dlatego, dzięki swoim specyficznym właściwościom powodują wzrost lepkości treści pokarmowej w jelicie
cienkim, zapewniając niski poziom glukozy, insuliny i cholesterolu oraz korzystny profil tych składników we krwi po
spożyciu chleba żytniego. Chleb żytni jest również źródłem antyoksydantów, ważnych w profilaktyce i leczeniu chorób
serca i niektórych typów nowotworów.
Charakterystyka prozdrowotna chleba żytniego odzwierciedlana jest głównie poziomem lepkości jego ekstraktu oraz
właściwościami antyoksydacyjnymi, które mogą być modyfikowane podczas różnych metod przygotowania ciasta
żytniego do wypieku. Celem projektu było zbadanie zmian potencjału lepkiego i antyoksydacyjnego różnych układów
modelowych chleba żytniego, ich wzajemnych relacji oraz mechanizmów zmian struktury arabinoksylanów,
warunkujących wysoką lepkość ekstraktu pieczywa. W projekcie badano pięć układów modelowych chleba żytniego, w
których zastosowano typowe metody przygotowania ciasta żytniego; metodę bezpośredniego przygotowania ciasta bez
dodatku kwasu (A) oraz z dodatkiem kwasu mlekowego (B), a także metody trójfazowe (C, D i E) w której czas
fermentacji natywnych starterów wynosił odpowiednio 12, 24 i 48 godz. Eksperymentalne chleby zostały
wyprodukowane z mąki jasnej i całoziarnowej otrzymanych z różnych odmian żyta ozimego.
Wykazano, że jasny chleb żytni, w porównaniu do całoziarnowego otrzymanego z tej samej odmiany żyta, posiada niższy
potencjał antyoksydacyjny, ale prawie dwukrotnie wyższą lepkość ekstraktu. To sygnalizuje możliwość skutecznego
obniżania poziom glukozy i cholesterolu we krwi po jego spożyciu. Pojemność antyoksydacyjna chleba żytniego w
ekstraktach wodnych jest około dwa razy wyższa, niż w ekstraktach alkoholowych. Z punktu widzenia maksymalnej
lepkości ekstraktu i pojemności antyoksydacyjnej ekstraktów wodnych, jasny chleb żytni powinien być produkowany z
zastosowaniem bezpośredniej metody przygotowania ciasta z dodatkiem kwasu mlekowego. W przypadku chleba
całoziarnowego metoda trójfazowa z 24- lub 48-godzinną fermentacją natywnych starterów może być bardziej efektywna
w odniesieniu do poziomu lepkości ekstraktu oraz pojemności antyoksydacyjnej ekstraktów alkoholowych. Stwierdzono,
że metoda trójfazowa z 12-godz fermentacją natywnych starterów wpływa na upłynnianie arabinoksylanów o wyjątkowo
wysokich masach cząsteczkowych oraz średnim i wysokim stopniu podstawienia. Frakcja ta może mieć w przyszłości
znaczenie komercyjne jako dodatek do żywności, który zagęszcza i podnosi lepkość produktu.
Wykazano dwa różne mechanizmy modyfikacji arabinoksylanów całoziarnowego chleba żytniego podczas hydrolizy
kwasowej (met. B) oraz enzymatycznej (met. A, C, D i E) w podfrakcjach arabinoksylanu o średnim i wysokim stopniu
podstawienia arabinozą. Hydroliza kwasowa powoduje spadek udziału reszt niepodstawionych ksylozy w łańcuchu
głównym i wzrost ksylozy z jednym podstawnikiem arabinozy (3-Ksyl), który towarzyszył największej wydajności
arabinoksylanów upłynnionych z frakcji nierozpuszczalnej o zredukowanych masach cząsteczkowych. Odwrotnie,
hydroliza enzymatyczna powoduje wzrost udziału reszt ksylozy bez podstawników oraz z jednym podstawnikiem, a także
spadek udziału reszt z dwoma podstawnikami. Ponadto obserwowano, znacznie mniejszą wydajność frakcji upłynnionej
arabinoksylanów, które charakteryzowały się bardzo wysoką masą cząsteczkową. Arabinoksylany obecne w jasnym
chlebie żytnim posiadają znacznie dłuższe łańcuchy oraz zwiększoną proporcję unikalnej jednostki strukturalnej (2-Ksyl).
Wykazano, że odmiana żyta ma większy wpływ na poziom potencjału lepkiego i antyoksydacyjnego, niż metoda
przygotowania ciasta żytniego do wypieku. Relacje między potencjałem lepkim i oksydacyjnym chleba zależą od
odmiany żyta. Istnieją genotypy żyta, które charakteryzują się wysoką lepkością ekstraktu oraz wysoką pojemnością
antyoksydacyjną. Takie odmiany powinny być szeroko wykorzystywane do produkcji chleba żytniego, efektywnego w
profilaktyce i leczeniu wielu chorób cywilizacyjnych.