1 Wykorzystanie prozdrowotnych surowców w produkcji piekarskiej Wykorzystanie prozdrowotnych surowców w produkcji piekarskiej Prof. dr hab. Zygmunt Gil Zakład Technologii Zbóż Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

2 Na podstawie współczesnej wiedzy z zakresu nauk o żywieniu człowieka stwierdza się, iż w racjonalnym żywieniu człowieka niezbędne są, obok podstawowych składników odżywczych, liczne Na podstawie współczesnej wiedzy z zakresu nauk o żywieniu człowieka stwierdza się, iż w racjonalnym żywieniu człowieka niezbędne są, obok podstawowych składników odżywczych, liczne biologicznie aktywne substancje biologicznie aktywne substancje nieodżywcze lecz ważne dla prawidłowego zdrowego funkcjonowania organizmu ludzkiego nieodżywcze lecz ważne dla prawidłowego zdrowego funkcjonowania organizmu ludzkiego

3 substancje przeciwutleniające (antyoksydanty) (polifenole) substancje przeciwutleniające (antyoksydanty) (polifenole) substancje bioaktywne pochodzenia tłuszczowego substancje bioaktywne pochodzenia tłuszczowego np.:kwasy tłuszczowe typu omega-3, cholina, inozytol, np.:kwasy tłuszczowe typu omega-3, cholina, inozytol, skwalen, lecytyna, skwalen, lecytyna, niektóre składniki włókna pokarmowego niektóre składniki włókna pokarmowego prebiotyki prebiotyki probiotyki probiotyki

4 Konsumenci XXI wieku w związku z rozwojem chorób cywilizacyjnych coraz mocniej będą domagać się od producentów żywności nie tylko produktów atrakcyjnych pod względem smakowym ale przede wszystkim żywności, która będzie sprzyjać utrzymaniu dobrego stanu zdrowia

5 Wzbogacanie wartości żywieniowej pieczywa W zakresie żywienia profilaktycznego zboża oraz ich przetwory ( w tym głównie pieczywo) powinny odgrywać istotną rolę jako źródło:  błonnika,  mikroelementów,  witamin,  soli mineralnych  kwasów tłuszczowych o najlepszych wartościach żywieniowych.

6 Nowe trendy to głównie produkcja pieczywa wzbogaconego – o podwyższonej wartości odżywczej i żywieniowej

7 Żywność funkcjonalna Żywność funkcjonalna obok zaspokojenia głodu spełniają dodatkowe funkcje fizjologiczno-żywieniowe wpływające na poprawę stanu zdrowia lub zmniejszające ryzyko wystąpienia chorób cywilizacyjnych wpływające na poprawę stanu zdrowia lub zmniejszające ryzyko wystąpienia chorób cywilizacyjnych

8 Wzbogacanie wartości żywieniowej pieczywa W piekarstwie podejmuje się coraz liczniejsze i powszechniejsze działania, aby urozmaicając konwencjonalną dietę chronić przed tak poważnymi schorzeniami jak: nadciśnienie, nadciśnienie, choroby nowotworowe, choroby nowotworowe, cukrzyca, cukrzyca, choroby serca itd. choroby serca itd.

9 Produkty mleczne Produkty mleczne Produkty ziemniaczane i ich pochodne Produkty ziemniaczane i ich pochodne Wzbogacanie wartości żywieniowej pieczywa Surowce dodatkowe Produkty ze zbóż niechlebowych: owies, jęczmień, proso, ryż, kukurydza Produkty ze zbóż niechlebowych: owies, jęczmień, proso, ryż, kukurydza Nasiona oleiste Nasiona oleiste Kiełki Kiełki Inne: amarantus, quinoa, zioła. Inne: amarantus, quinoa, zioła.

10 Podstawowe surowce prozdrowotne dodatkowe – Podstawowe surowce prozdrowotne dodatkowe – Zboża niechlebowe: Zboża niechlebowe: –podwyższenie zawartości aminokwasów egzogennych, błonnika, soli mineralnych, witamin z grupy B, substancji tłuszczowych, z grupy B, substancji tłuszczowych, –jęczmień i owies są bogatym źródłem węglowodanów koloidalnych: B-glukanów i pentozanów;.

11 W Zakładzie Technologii Zbóż UP we Wrocławiu opracowano technologię wypieku pieczywa pszennego i żytniego z jasnych mąk z udziałem całoziarnowej mąki jęczmiennej uzyskanej z ziarna jęczmienia nagoziarnowego odmiany Gawrosz, charakteryzującego się wysoką zawartością beta-glukanów

12 Beta-glukany polimer glukozy polimer glukozy beta–glukany mogą być stosowane w profilaktyce chorób sercowo-naczyniowych, głównie przez zmniejszanie stężenia cholesterolu całkowitego (o 10%) oraz niekorzystnej frakcji LDL (o 8%) we krwi, zwiększając przy tym stężenie korzystnej frakcji HDL nawet o 16%. beta–glukany mogą być stosowane w profilaktyce chorób sercowo-naczyniowych, głównie przez zmniejszanie stężenia cholesterolu całkowitego (o 10%) oraz niekorzystnej frakcji LDL (o 8%) we krwi, zwiększając przy tym stężenie korzystnej frakcji HDL nawet o 16%. Beta–glukany znalazły także zastosowanie w kontrolowaniu wartości glikemii (stężenia cukru we krwi), co jest wykorzystywane w profilaktyce i leczeniu cukrzycy. Zmniejszają one bowiem odpowiedź glikemiczną i insulinową organizmu po spożyciu posiłku Beta–glukany znalazły także zastosowanie w kontrolowaniu wartości glikemii (stężenia cukru we krwi), co jest wykorzystywane w profilaktyce i leczeniu cukrzycy. Zmniejszają one bowiem odpowiedź glikemiczną i insulinową organizmu po spożyciu posiłku, β–glukany pełnią bardzo ważną rolę w stymulacji układu odpornościowego człowieka przez aktywację wielu jego składników, co w rezultacie zmniejsza ryzyko infekcji, β–glukany pełnią bardzo ważną rolę w stymulacji układu odpornościowego człowieka przez aktywację wielu jego składników, co w rezultacie zmniejsza ryzyko infekcji

13 Ponadto przeprowadzono szereg badań nad wykorzystaniem innych surowców prozdrowotnych m.in. nasion ostropestu plamistego oraz szałwii hiszpańskiej, inuliny, ekstraktów roślinnych, skrobi opornej, wytłoków owocowych, preparatów błonnikowych

14 Wzbogacenie wartości żywieniowej pieczywa poprzez wykorzystanie ostropestu plamistego Wzbogacenie wartości żywieniowej pieczywa poprzez wykorzystanie ostropestu plamistego

15 Ostropest - Roślina lecznicza Ostropest - Roślina lecznicza   Ekstrakty z nasion (niełupek) ostropestu od wielu lat używane są w przemyśle farmaceutycznym jako źródło flawonolignanów. Zespół tych związków nazywany jest sylimaryną, a w jej skład wchodzą: sylibina, sylidianina, izosylibina i sylikrystyna

16 Wyniki - zdjęcia Rysunek 3. Przekroje chlebów wypieczonych metodą jednofazową z mąki typu 650 z dodatkiem ostropestu plamistego Rysunek 4. Przekroje chlebów wypieczonych metodą jednofazową z mąki typu 750 z dodatkiem ostropestu plamistego

17 Rysunek 1. Zdjęcie chlebów wypieczonych metodą jednofazową z mąki typu 650 z dodatkiem ostropestu plamistego Rysunek 2. Zdjęcie chlebów wypieczonych metodą jednofazową z mąki typu 750 z dodatkiem ostropestu plamistego Wyniki - zdjęcia

18 Wzbogacenie wartości żywieniowej pieczywa poprzez wykorzystanie Szałwii hiszpańskiej (Salvia hispanica L.) Wzbogacenie wartości żywieniowej pieczywa poprzez wykorzystanie Szałwii hiszpańskiej (Salvia hispanica L.)

19 Nasiona Szałwii hiszpańskiej Białko ogółem (w 100g) 16,54 g Tłuszcz (w 100g) 30,74 g Kwasy tłuszczowe (w 28g)Kwasy tłuszczowe (w 28g) Omega – 3 - 4915 mgOmega – 3 - 4915 mg Omega – 6 – 1620 mgOmega – 6 – 1620 mg Błonnik (w 100g) 34,4 g Węglowodan y (w 100g) 42,12 g Nasiona Szałwii hiszpańskiej: Nasiona Szałwii hiszpańskiej: produkt bezglutenowy, produkt bezglutenowy, bogate w cynku, magnez, żelazo, wapń oraz potas, bogate w cynku, magnez, żelazo, wapń oraz potas, wysoka zawartość antyoksydantów – fenole, kwas cholorogenowy, kwas kawowy, kwercetyna, kemferol (Munoz, 2011); wysoka zawartość antyoksydantów – fenole, kwas cholorogenowy, kwas kawowy, kwercetyna, kemferol (Munoz, 2011); Źródło danych: USDA National Nutrient Database Źródło danych: USDA National Nutrient Database

20 Zalety spożywania nasion CHIA przyspiesza trawienie – zawiera błonnik wspomagający procesy trawienne i pracę jelit, przyspiesza trawienie – zawiera błonnik wspomagający procesy trawienne i pracę jelit, wysoka zawartość kwasów omega 3 i omega 6 – jeden z kluczowych elementów budulcowych komórek, redukują poziom złego cholesterolu (LDL) oraz trójglicerydów, wysoka zawartość kwasów omega 3 i omega 6 – jeden z kluczowych elementów budulcowych komórek, redukują poziom złego cholesterolu (LDL) oraz trójglicerydów, wysoka zwartość antyoksydantów, wysoka zwartość antyoksydantów, wysoka zawartość witamin i minerałów, wysoka zawartość witamin i minerałów, właściwości hydrofilowe oraz żelujące - absorbują dziesięciokrotność swojej wagi, przez co gwarantują nawilżenie organizmu oraz dają uczucie sytości, właściwości hydrofilowe oraz żelujące - absorbują dziesięciokrotność swojej wagi, przez co gwarantują nawilżenie organizmu oraz dają uczucie sytości, regulują gospodarkę wodno – elektrolitową, polecane dla osób aktywnie uprawiających sport regulują gospodarkę wodno – elektrolitową, polecane dla osób aktywnie uprawiających sport hamują rozkład węglowodanów na cukry proste, co jest bardzo korzystne dla diabetyków; hamują rozkład węglowodanów na cukry proste, co jest bardzo korzystne dla diabetyków;

21 Wraz ze wzrastającym udziałem chia odnotowano polepszenie porowatości pieczywa, wzrost zawartości białka i błonnika pokarmowego ogółem. Stopniowy dodatek szałwii hiszpańskiej spowodował także ciemnienie barwy skórki i miękiszu oraz zwiększenie nadpieku. Jednocześnie chleby wypieczone z 10% dodatkiem szałwii hiszpańskiej charakteryzowały się najwyższą wilgotnością, co wpłynęło bezpośrednio na przedłużenie trwałości produktu.

22 INULINA jako prebiotyk Prebiotyki – niestrawne składniki pożywienia, które wywierają korzystny wpływ na organizm człowieka poprzez wybiórcze pobudzanie wzrostu jednej lub określonej liczby bakterii wywołujących pozytywny wpływ na przewód pokarmowy, główny składnik pożywienia bakterii probiotycznych

23 INULINA - polimer glukozy i fruktozy, - -posiada 1/10 słodyczy cukru, - -kaloryczność 1,6kcal/g, - IG 14 działanie prebiotyczne redukcja poziomu cholesterolu we krwi zapobieganie i leczenie cukrzycy działania antykancerogenne zapobieganie zaparciom Inulina wykazuje korzystne działanie na organizm czlowieka:

24 Ze względu na zalety żywieniowe i technologiczne inulina powinna być używana w technologii piekarskiej, przyczyniając się do poprawy cech sensorycznych: tekstura, kruchość wilgotność. Ze względu na zalety żywieniowe i technologiczne inulina powinna być używana w technologii piekarskiej, przyczyniając się do poprawy cech sensorycznych: tekstura, kruchość wilgotność. Najczęściej jako dodatek do pieczywa pszennego, ciast drożdżowych i kruchych Najczęściej jako dodatek do pieczywa pszennego, ciast drożdżowych i kruchych

25

26

27

28

29 Rośliny jako źródło związków biologicznie aktywnych Cebula – właściwości przeciwnowotworowe i zwiększające odporność (Albishi T. et al. 2013) Cebula – właściwości przeciwnowotworowe i zwiększające odporność (Albishi T. et al. 2013) Owoce derenia – poprawa funkcji wątroby i nerek (Tural and Koca, 2008 and Vareed et al., 2006) Owoce derenia – poprawa funkcji wątroby i nerek (Tural and Koca, 2008 and Vareed et al., 2006) Głóg – obniżanie cholesterolu, ochrona naczyń krwionośnych (Kwok et al. 2013) Głóg – obniżanie cholesterolu, ochrona naczyń krwionośnych (Kwok et al. 2013) Aronia – obniżanie ciśnienia krwi (Hellström et al. 2010) Aronia – obniżanie ciśnienia krwi (Hellström et al. 2010) Kapusta czerwona – obniżanie cholesterolu, profilaktyka chorób układu krążenia (Brugè et al. 2014) Kapusta czerwona – obniżanie cholesterolu, profilaktyka chorób układu krążenia (Brugè et al. 2014) Soja – właściwości przeciwnowotworowe, zapobieganie chorobom serca (Jin He et al. 2013 and Hall et al. 2004) Soja – właściwości przeciwnowotworowe, zapobieganie chorobom serca (Jin He et al. 2013 and Hall et al. 2004) Stosowanie niejadalnych części roślin i roślin niejadalnych. Stosowanie niejadalnych części roślin i roślin niejadalnych.

30 Stosowane ekstrakty roślinne ŹródłoCharakterystyczna grupa związków CebulaFlawonole AroniaProantocyjanidyny Czerwona kapustaAcylowane antocyjany GłógProcyjanidyny SojaIzoflawony DereńAntocyjany oraz irydoidy

31 Wnioski 1. Stosowanie dodatku preparatów roślinnych do pieczywa w ocenie konsumentów najczęściej powodowało poprawienie barwy skórki, konsystencji i smaku pieczywa. Najlepiej oceniono chleb z dodatkiem preparatu sojowego, cebulowego i z głogu. 2. Zastosowanie nośników do utrwalenia ekstraktów soi, cebuli, aronii i derenia powodowało zwiększenie właściwości przeciwutleniających chleba w porównaniu do stosowania tych ekstraktów nieutrwalanych. 3. Stwierdzono, że najlepszymi cechami wypiekowymi oraz najwyższą aktywnością przeciwutleniającą cechowały się chleby zawierające ekstrakty z cebuli, soi lub głogu utrwalane na nośnikach.

32 Chleby z dodatkiem mikrokapsułkowanych ekstraktów z cebuli

33 Chleby z dodatkiem mikrokapsułkowanych ekstraktów z derenia ekstrakt: 0,5% proporcja 1:3 nośnik: inulina ekstrakt: 0,5% proporcja 1:3 nośnik: maltodekstryna

34 Poza błonnikiem są źródłem innych składników ważnych dla organizmu człowieka:  pektyn,  barwników antocyjanowych,  polifenoli,  białka, tłuszczów, a także w mniejszych ilościach kwasów, aldehydów i alkoholi Zastosowanie wytłoków w produkcji pieczywa pozwala nie tylko na podwyższenie zawartości błonnika w chlebie, ale również na racjonalne zagospodarowanie odpadów, dzięki czemu osiągana jest podwójna korzyść. Bogatym źródłem błonnika są odpady przemysłu owocowo-warzywnego tj. wytłoki

35 Chleby z dodatkiem wytłoków aroniowych – metoda I – fazowa Udział wytłoków aroniowych [%] 051015 2025

36 Chleby z dodatkiem wytłoków aroniowych – metoda I – fazowa Udział wytłoków aroniowych [%] 0 5 10 15 20 25 Rysunek 2. Zdjęcia chlebów wypieczonych z mąki pszennej typ 750 z udziałem wytłoków aroniowych

37 Chleby z dodatkiem wytłoków gruszkowych – metoda I – fazowa Udział wytłoków gruszkowych[%] 05 101520 25252525

38 Chleby z dodatkiem wytłoków gruszkowych – metoda I – fazowa Udział wytłoków gruszkowych[%] 05 1015 20 25252525

39 Wraz z rosnącym udziałem wytłoków nastąpił  wzrost hydratacji mieszanek,  zwiększył się nadpiek chleba,  poprawiła się porowatość miękiszu, wzrosła całkowita zawartość błonnika, wilgotność chleba po 24 i 72h przechowywania, wzrosła całkowita zawartość błonnika, wilgotność chleba po 24 i 72h przechowywania, a także zmiana barwy miękiszu chleba. a także zmiana barwy miękiszu chleba.

40 Skrobia oporna i preparaty błonnikowe Skrobia oporna i preparaty błonnikowe

41 Skrobia oporna (resistant starch, RS) – Skrobia oporna (resistant starch, RS) – „ jest to skrobia oraz produkty degradacji skrobi, które nie są absorbowane w jelicie cienkim zdrowego człowieka ” „ jest to skrobia oraz produkty degradacji skrobi, które nie są absorbowane w jelicie cienkim zdrowego człowieka ”

42 Dobroczynne oddziaływanie skrobi opornej na organizm człowieka: zmniejszenie poziomu lipidów we krwi, zwiększenie masy treści pokarmowej, poprawa tolerancji glukozy, uleganie fermentacji w jelicie grubym, formowanie krótko łańcuchowych kwasów tłuszczowych, obniżenie pH w jelicie grubym, selekcja drobnoustrojów zasiedlających jelito grube – ochrona przeciwnowotworowa. [Al - Tamimi et al. 2010, Fuentes – Zaragoza et al. 2010, Leszczyński 2004, Maki et al. 2009, Nugent 2005, Perera et al. 2010]

43 Technologiczne aspekty stosowania skrobi opornej Cel stosowania preparatów skrobi opornej: obniżenie kaloryczności żywności, wzrost zawartości błonnika, zwiększenie wiązania wody, wzrost wydajności ciasta i pieczywa, wydłużenie czasu trwałości wyrobu, otrzymanie produktów żywnościowych o atrakcyjniejszym wyglądzie i lepszym smaku niż produkty z dodatkiem wyłącznie błonnika pokarmowego (ze względu na jasny kolor i delikatny zapach). [Baixauli et al. 2008, Laguna et al. 2011, Yue & Waring 1998]

44 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 udział RS4 [%] Przekroje chlebów z mąki typu 750 Przekroje chlebów z mąki typu 750 0 5 10 15 0 5 10 15 udział błonnika [%] błonnik jabłkowy błonnik kakaowy błonnik owsiany

45 0 10 20 30 40 udział RS4 [%] 0 10 20 30 40 udział RS4 [%] Przekroje chlebów z mąki typu 2000 Przekroje chlebów z mąki typu 2000 0 5 10 15 0 5 10 15 udział błonnika [%] błonnik jabłkowy błonnik kakaowy błonnik owsiany

46 Podsumowanie Chleb stanowi unikalny produkt spożywczy zawierający w pożądanych ilościach wszystkie składniki odżywcze: energetyczne, energetyczne, budulcowe budulcowe regulujące. regulujące. Chleb może być także zaliczany do żywności wygodnej jak i funkcjonalnej, która przyczynia się nie tylko do:  ograniczenia wielu zaburzeń i chorób skracających życie oraz osłabiających siły witalne, ale także  odgrywa ważną rolę w poprawianiu potencjału twórczego i biologicznego człowieka.

47 Podsumowanie  Dlatego warto wprowadzić na rynek coraz to nowe rodzaje pieczywa uzupełnionego w składniki żywieniowe potrzebne zarówno do: prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego, jak i prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego, jak i do wydajnej pracy. do wydajnej pracy. „Niech posiłek będzie twoim lekarstwem, a lekarstwo twoim pożywieniem”(Hipokrates)

48 Zakład Technologii Zbóż tel. 071 320-7708 [email protected] [email protected] 5 pracowników naukowo dydaktycznych: - -Prof esor - 1 - -Dr hab. na stanowisku prof.. nadzw. w UP - 1 - -Dr inż. - 3 oraz 2 technicznych

49 Jakość ziarna zbóż w zależności od warunków środowiska i czynników agrotechnicznych. Właściwości biochemiczne i zawartość składników chemicznych w ziarnie pszenicy, żyta, pszenżyta, owsa, kukurydzy i gryki oraz ich rola w kształtowaniu wartości technologicznej ziarna. Określenie możliwości technologicznego oddziaływania na cechy jakościowe pieczywa. Wykorzystanie zbóż oraz surowców niechlebowych w piekarstwie. Zakład Technologii Zbóż- główne kierunki badawcze

50 Zakład Technologii Zbóż - aparatura - - aparaty firmy Brabender: młyny Quadrumat Junior i Quadrumat Senior, farinograf, amylograf oraz ekstensograf. - - młyn MLU-202 firmy Bühler, - - aparat Mixolab firmy Chopin - - zestaw Hagberga-Pertena do oceny liczby opadania, - - miesiarkę szybkoobrotowa firmy Stefan, piec do wypieku pieczywa, - - tłocznię laboratoryjną do wyroby makaronów firmy La Monferrina. - - aparat do elektroforezy firmy Bio-Rad

51 Zakład prowadzi badania o charakterze poznawczym i zastosowawczym w zakresie oceny jakości ziarna, mąki i przetworów zbożowych oraz wpływu różnych czynników technologicznych na jakość pieczywa; Projekty badawcze Projekty badawcze finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki: Przydatność nowych linii ozimej pszenicy twardej hodowli polskiej do produkcji makaronów w zależności od intensywności uprawy Wzbogacanie wartości żywieniowej pieczywa pszennego i żytniego z wykorzystaniem ziarna jęczmienia nagoziarnowego o podwyższonej zawartości beta-glukanów Jakość technologiczna i żywieniowa pieczywa żytniego z udziałem różnych frakcji przemiału orzeszków gryki