Aplikace vlákniny do pekařských výrobků Bakalářská práce

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin Aplikace vlákniny do pekařských výrobků Bakalářská práce Brno 2006 Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jindřiška Kučerová, Ph.D. Vypracovala: Hana Pokorná

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Aplikace vlákniny do pekařských výrobků vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a také byla zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně, dne Podpis

3 Chtěla bych poděkovat zejména vedoucí mé bakalářské práce paní Ing. Jindřišce Kučerové, Ph.D, která mi byla velmi nápomocná a bedlivě dohlížela na mé počínání. Děkuji též za vstřícný přístup svému konzultantovi panu Ing. Ladislavu Šindelovi, který mi poskytl cenné informace pro moji práci, seznámil mě se svým pracovištěm a uvedl do problematiky pekárenské výroby. Mé poděkování patří i vizovické firmě Ekozym, s.r.o, která mi poskytla materiály k výrobku Vitacel.

4 Annotation The aim of this bachelor work titled Fibre Application in Bakery Products was to study available resources on chemical composition of fibre, methods of its determination and its influence on the organism. It describes kinds of fibre and current trends in its application in bakery products. The objective of this work is to elaborate background research, get acquainted with a particular mass producer and its range of products containing fibre.

5 Obsah 1 ÚVOD 9 2 LITERÁRNÍ PŘEHLED Vláknina potravy - definice Chemické složení vlákniny Celulosa Hemicelulosy Pektiny Lignin Ostatní kontaminující složky vlákninového komplexu Metody stanovení vlákniny Vlastnosti vlákniny Fyziologické účinky vlákniny Zdroje a druhy vlákniny Cereální zdroje vlákniny Ovoce Vláknina z ostatních zdrojů Izolovaná vláknina VLÁKNINA VITACEL Aplikační pole Druhy dietní vlákniny Funkční dietní vláknina pro použití v pečivu Použití do kynutých těst Použití v mražených těstech Použití v ovocných náplních pro pekařství Funkční dietní vláknina do oplatků Přednosti pšeničné vlákniny při výrobě extrudovaných potravin VÝROBKY S PODÍLEM VLÁKNINY Řada Cerea Výrobky Delta pekáren s podílem vlákniny... 47

6 5 ZÁVĚR 49 6 LITERATURA PŘÍLOHY... 52

7 Seznam tabulek Tab. 2.1 Složky vlákniny 11 Tab. 2.2 Obsah vlákniny v různých potravinách (g/100 g požité části).. 24 Tab. 3.1 Základní vlastnosti pšeničné vlákniny ve srovnání s pšeničnými otrubami 36 Tab. 3.2 Srovnání vlastností vlákniny Vitacel a pšeničných otrub... 37

8 1 ÚVOD V dnešní době je důležité, aby rafinované potraviny (z bílé mouky nebo bílého cukru, tj. zbavené vlákniny) byly doplněny nebo nahrazeny výrobky s vyšším obsahem hrubé vlákniny. Cennými zdroji jsou právě cereální výrobky, zejména otruby (do kaší, polévek či do těsta), celozrnné chleby a pečivo, obilní klíčky a vločky nebo těstoviny z celozrnných mouk. Pozitivní je, že obiloviny obsahují sacharidy převážně ve formě škrobu, který se pozvolna odbourává a nepůsobí nepříznivě jako sacharosa. Doporučená dávka vlákniny se průměrně pro dospělého člověka uvádí 30g denně, z toho 6g má připadat na vlákninu rozpustnou. Kritériem posouzení množství vlákniny ve stravě je celková doba průchodu potravy trávícím ústrojím a množství stolice (Kučerová, 2004). Na počátku roku 2005 Doc. MUDr. Pavel Kohout a Eva Chocenská provedli průzkum příjmu vlákniny, jehož se zúčastnilo celkem osob. Průzkum ukázal, že průměrné množství přijímané vlákniny činilo u zkoumaného vzorku 11,73 gramů na den, mezi jednotlivými pohlavími a různými věkovými skupinami přitom nebyly zaznamenány žádné výraznější rozdíly. Z průzkumu dále vyplývá, že 98 procent české populace přijímá méně než 25 gramů vlákniny denně. Doporučovaná denní dávka vlákniny je přitom 30 gramů! Je alarmující, že 78 % Čechů konzumuje méně než polovinu denní dávky vlákniny, která je doporučována českými odborníky. Dávku g vlákniny denně konzumovalo pouze 1,4 % zúčastněných a více než 30 g denně, tedy více než je doporučení českých odborníků, pouhých 0,6 % účastníků uvedeného průzkumu. Tato data dokazují, že obsah vlákniny ve stravě české populace je velmi nízký. Nízký příjem vlákniny je přitom dle současných populačních studií doprovázen vyšším výskytem civilizačních nemocí, jako je například ischemická nemoc srdeční, žlučové kameny, zácpa, ale též rakovina tlustého střeva a konečníku, ženského prsu či slinivky břišní ( Cílem mé bakalářské práce na téma,,aplikace vlákniny do pekařských výrobků bylo prostudovat dostupnou literaturu chemické složení vlákniny, metody jejího stanovení, vliv vlákniny na organismus. Popisuje druhy vlákniny a současné trendy její aplikace v pekařských výrobcích. Z prostudované literatury jsem vypracovala literární rešerši, seznámila se s daným pracovištěm a jeho sortimentem výrobků s podílem vlákniny. 9

9 2 LITERÁRNÍ PŘEHLED 2.1 Vláknina potravy definice Pod pojmem vláknina se rozumí rostlinné a živočišné složky potraviny nehydrolyzovatelné endogenními enzymy trávicího traktu (Prováděcí vyhláška k zákonu č. 110/1997 Sb. č. 450/2004 o označování výživové hodnoty potravin). Termín,,dietary fibre (dietní vláknina), pro který se v češtině navrhuje termín vláknina potravy, poprvé užil v roce 1954 Hipsley pro nevyužitelné sacharidy rostlinného původu nestrávené a neresorbované v horní části trávícího ústrojí (tj. v žaludku a tenkém střevě). V současné době je nejčastěji akceptována Trowellova definice z roku 1972, která pod pojmem vláknina potravy zahrnuje zbytky buněčné stěny neštěpitelné lidskými trávicími enzymy. Tato definice byla v roce 1976 rozšířena o látky vyskytující se i mimo buněčnou stěnu (některé zásobní polysacharidy a látky vylučované v místech porušené struktury - pryskyřice a slizy) (Zamrazilová, 1989). Vláknina potravy (Dietary Fibre) je zbytek buněčných stěn rostlinných pletiv, který nepodléhá hydrolýze alimentárními enzymy a nezměněný prochází zažívacím ústrojím. Skládá se z hemicelulóz, celulózy a ligninu. Toto pojmenování do terminologie vlákniny zavedl roku 1973 Trowell, přičemž se opírá hlavně o výsledky výzkumu z oblasti humánní výživy a medicíny. Tento pojem zpětně proniká do oblasti animální výživy. Definice vlákniny přímo závisí na analytickém způsobu jejího určení a složení daného rezidua. Hrubá vláknina (Crude Fibre) je zbytek substrátu rostlinného původu získaný po dvoustupňové hydrolýze ve slabě kyselém (c)1/2 H 2 SO 4 (=0,25 mol.dm -3 ) a slabě zásaditém (c) KOH (=0,223 mol.dm -3 ) prostředí za přesně definovaných podmínek. Podle weekendské analýzy představuje zbytky buněčných stěn rostlin. V průměru se skládá z 20 % hemicelulóz, % ligninu a % celulózy. Chemická metoda stanovení je založená na původním způsobu, vypracovaným Hennebergrem a Stohmannem. Ze všech dalších je zatím nejvýznamnější, ačkoliv patří k nejméně uspokojivým a v původním experimentálním provedení k nejtěžkopádnějším. Je to metoda vysoce empirická. Hodnoty hrubé vlákniny mohou být poměrně odlišné (obyčejně nižší) v porovnání výsledky získanými jinými, hlavně moderními metodami (Lutonská, Pichl; 1983). 10

10 2.2 Chemické složení vlákniny Funkci stavebních látek ve stěnách rostlinných buněk má celulosa a s ní asociované necelulosové polysacharidy. Mezi necelulosové polysacharidy se řadí: hemicelulosy (u ovoce, většiny zelenin, okopanin a luštěnin jsou důležitými hemicelulosami xyloglukany, u obilovin arabinoxylany a tzv. glukany, u některých luštěnin galaktomannany) a pektiny. Ke strukturním materiálům stěn rostlinných buněk se řadí polymer fenylpropanových jednotek lignin, který sice není složen ze sacharidových jednotek, ale je asociován s celulosou stejně jako necelulosové strukturní polysacharidy. Doprovází jej další polymerní fenolové sloučeniny (třísloviny), proteiny a polymerní lipidy. Další polysacharidy rostlin mají zřejmě různé funkce související hospodařením s vodou a ochranou poškozených pletiv. Mezi ně se řadí: rostlinné exudáty či gumy některých rostlin (např. arabská guma a tragant) rostlinné slizy (např. okra) (Velíšek, 2002). V chemii je vláknina definována, s větší přesností, jako suma polysacharidů odlišných od amidů (či polysacharidy neamidy - PNA) a od ligninu, která ovšem není jeden polysacharid, ale komplexní polymer fenylpropanu s rezistencí na rozklad větší než jakýkoliv jiný přirozený polymer. PNA, které tvoří vlákninu, mohou být pro praktičnost sloučeny na dvě základní skupiny: celulózu a polysacharidy odlišné od celulózy (NCP - necelulózové polysacharidy). Tab. 2.1 Složky vlákniny (Dlouhá, 1998) Jiné polysacharidy Rozpustná vláknina Celková vláknina Polysacharidy neamidy (PNA) Necelulózové polysacharidy (NCP) Pektin Hemicelulóza Celulóza Celulóza Lignin Lignin Lignin Nerozpustná vláknina 11

11 2.2.1 Celulosa Celulosa je v přírodě nejrozšířenější organickou sloučeninou. Vyskytuje se jako základní strukturní polysacharid buněčných stěn vyšších rostlin. Homoglukan celulosa je vysokomolekulární lineární polymer D-glukosových jednotek vázaných glykosidovými vazbami β (1 4). Výskyt: Celulosa tvoří v potravinách značný podíl neškrobových polysacharidů, a to tzv. nerozpustné vlákniny. V ovoci a zelenině bývá podle druhu přítomno kolem 1-2 % celulosy, v obilovinách a luštěninách 2-4 %, v pšeničné mouce jen 0,2-3 % (podle stupně vymletí), ale v otrubách i % (Velíšek, 2002). Celulosa je zcela nerozpustná ve vodě a za normálních teplot ani výrazně nebobtná. Deriváty celulosy mají schopnost bobtnat a vázat vodu. Je hlavní součástí obalů a buněčných stěn. Pšenice jí obsahuje asi 1,6 %, ječmen 4 % a oves přes 10 %. Pokud je přidávána do těsta v drcené nebo rozemleté formě (upravené otruby), snižuje vaznost vody a pevnost a pružnost těsta. V tom případě se přidávají do mouky zlepšovací prostředky k posílení lepkové struktury, např. sušený lepek a kyselina askorbová (Kučerová, 2004). Fyziologie a výživa: Celulosa je štěpena komplexem celulolytických enzymů (endo- i exogenní enzymy, např. celulosa, cellobiohydrolasa, cellobiasa) některých mikroorganismů (baktérií a plísní) a hub nazývaných celulasy, které v přírodě rozkládají odumřelé rostliny. Obratlovci nemají vlastní celulasy, avšak trávicí trakt býložravců obsahuje symbiotické bakterie, které celulolytické enzymy produkují, proto je celulosa pro polygastrické živočichy využitelným polysacharidem. Je štěpena na glukosu, která je baktériemi fermentována na nižší mastné kyseliny. Ty jsou zvířetem absorbovány a využívány. Monogastričtí živočichové, a tedy i člověk, nemají celulolytické enzymy, a celulosa je pro ně nevyužitelným polysacharidem. Použití: Nativní celulosa se přidává do některých potravin jako nekalorické zahušťovadlo, k vyvolání zákalů a k výrobkům zpracovávaným extruzí. Hlavní uplatnění v potravinářském průmyslu však mají modifikované celulosy. Ty se rozlišují na dvě hlavní skupiny chemicky modifikovaných celulos: hydrolyzované a derivatizované celulosy (Velíšek, 2002). 12

12 2.2.2 Hemicelulosy Termín hemicelulosy je společným názvem pro strukturní necelulosové polysacharidy buněčných stěn rostlin, které vyplňují prostory mezi celulosovými vlákny. Mezi hemicelulosy se řadí dvě hlavní skupiny polysacharidů: heteroglukany a heteroxylany. Buněčné stěny rostlin obsahují velký počet dalších polysacharidů tvořících vlákninu potravy. Jistý význam jako hemicelulosy mají také heteromananny (galaktomananny a glukomananny), které se vyskytují v menším množství. Jejich úloha jakožto stavebních složek buněčných stěn není dosud dobře známá. Heteroglukany: hlavními strukturními heteroglukany, které se řadí mezi hemicelulosy, jsou: xyloglukany a β- glukany. Xyloglukany: Základem molekuly xyloglukanů je β-d-(1 4) glukan (celulosa) s jednotkami D-xylopyranosy v postranních řetězcích, které jsou vázány na glukosu α-(1 6) glykosidovými vazbami. Xylogulkany hemicelulosového typu (strukturní xyloglukany) jsou dominantními hemicelulosami buněčných stěn dvouděložných rostlin, kam se řadí ovoce, většina zelenin, okopaniny a luštěniny. U jednoděložných rostlin, kam náleží některé zeleniny (cibulové zeleniny, chřest) a především obiloviny, jsou přítomny v menším množství. β-glukany: Jsou hexosany, rozpustné polysacharidy, dříve také licheniny. Nacházejí se v buněčných stěnách vyšších rostlin a ve větším množství v semenech některých obilovin (ječmen, oves). Jsou také produkovány některými mikroorganismy, kvasinkami, plísněmi a vyššími houbami. Jejich antibakteriálních, antivirálních, antikoagulačních a zejména antikarcinogenních účinků se využívá v medicíně a ve farmacii, jsou složkami funkčních potravin. Z obilovin vykazují nejvyšší obsah beta-glukanů ječmen a oves, střední žito a nízká pšenice (Test časopis pro spotřebitele, 9/2004). Obsah v pšenici a žitu je jen 0,2-2 % hmotnosti zrna, obsah v neloupaných zrnech rýže je 1 2 %. V evropských i amerických odrůdách ovsa bývá jejich obsah 3,2-6,8 % a ve sladovém i krmném ječmeni 3 7 %. U některých kultivarů ječmene bylo nalezeno dokonce % těchto glukanů (Velíšek, 2002). Heteroxylany: Jsou hlavními polysacharidy primárních buněčných stěn jednoděložných rostlin (jejich vegetativních částí) a lignifikovaných buněk jednoděložných i dvouděložných rostlin, které mají jako složky potravy velký význam. Stěny buněk endospermu většiny obilovin obsahují 13

13 60 70 % arabinoxylanů, stěny buněk ječmene 20 % a rýže 40 %. Pluchy (slupky) pšeničných zrn obsahují asi 64 % heteroxylanů. Zrna pšenice obsahují průměrně 1,4-2,1 % heteroxylanů (0,8-1,5 % tvoří ve vodě rozpustné pentosany), rýže obsahuje 7 8 % heteroxylanů (Velíšek, 2002). Mezi hlavní zástupce heteroxylanů s ohledem na primární strukturu patří arabinoxylany - dosud také nazývané pentosany. Pentosany: jsou polymery obsahující v molekulách podstatný podíl pentos. Jsou součástí obalů a buněčných stěn. Pentosany nerozpustné ve vodě, často se řadí k hemicelulosám, doprovází celulosu v buněčných stěnách, mají vyšší stupeň větvení než pentosany ve vodě rozpustné a rozpustné pentosany, často označované jako slizy, základem je xylosa a arabinosa tvořící polymerní řetězce - arabinoxylany. K vytvoření prostorové sítě žitného těsta mohou napomáhat i arabinogalaktany. Pentosany jsou extrémně hydrofilní, jsou schopny vázat velké množství vody (na svůj hmotnostní podíl několikanásobné množství vody ve srovnání s lepkovými bílkovinami). Tato voda se v peci uvolní, zůstává ve střídě a je použita pro mazovatění škrobu a bobtnání nerozpustných pentosanů pro vytváření gelovité struktury střídy chleba. Spolu se škrobem tvoří základ struktury žitných těst. Je důležitý správný poměr mezi škrobem a pentosany. Přebytek škrobu způsobuje suché střídy, nadbytek pentosanů pak roztékání těsta a vlhké střídy. Obsah pentosanů je v obilovinách rozdílný. U pšenice se uvádí hodnota 5-7 %, u žita 6-9 % (Kučerová, 2004) Pektiny Jsou skupinou značně polydisperzních polysacharidů o proměnlivém složení. Nacházejí se v pletivech vyšších rostlin jako součást stěn primárních buněk a mezibuněčných prostor. Vznikají a ukládají se hlavně v raných stádiích růstu, kdy se zvětšuje plocha mezibuněčných stěn. Přítomnost pektinů a jejich změny během růstu, zrání, skladování a zpracování mají značný vliv zejména na texturu ovoce a zeleniny (Velíšek, 2002). Pektiny jsou pektinové látky složené primárně z rhamnogalakturonanů (Dgalakturonová kyselina a rhamnóza) a mohou obsahovat další podíly sacharidů jako vedlejší řetězce. Ve vodě rozpustné pektiny a nerozpustné protopektiny jsou součástí buněčných stěn a středních lamel. Modifikace pektinových látek, kterými se mění jejich rozpustnost nebo tělotvorné vlastnosti (např. stupeň esterifikace) mají pravděpodobně vliv na fyziologickou odezvu pektinu jako zdroje vlákniny (Benešová a kol., 1992). 14

14 Význam: Nerozpustné pektinové látky jsou příčinou tvrdosti a pevnosti nezralého ovoce a zeleniny. Během zrání, posklizňového skladování a zpracování podléhají pektinové látky enzymové a neenzymové degradaci, což vede k měknutí plodů a ztrátě želírující schopnosti pektinu. Pektiny jsou zodpovědné i za konzistenci sterilovaného ovoce a zeleniny, za lisovatelnost olejnin, filtrovatelnost a tvorbu některých zákalů ovocných šťáv. Výskyt: Pektiny se nacházejí prakticky ve všech druzích ovoce a zeleniny. Jejich obsah není vysoký, v ovocné dužnině kolísá okolo 1 %. Více pektinu se nachází např. v jablkách, slívách, renklódách, rybízu, angreštu, kdoulích a brusinkách, méně v třešních, višních, bezinkách a borůvkách ( 0,5 %). Ze zelenin obsahují nejvíce pektinu rajčata a mrkev. Více pektinu obsahuje také cukrová řepa (Velíšek, 2002) Lignin Z hlediska významnosti a funkce nativních biopolymerů buněčných stěn rostlin zaujímá lignin třetí místo po celulóze a hemicelulózách. Je to vysoce komplexní nepolysacharidový kopolymer, který obsahuje jednotlivé jednotky fenylpropanu získané z fenolových sloučenin, jako jsou sinapyl, koniferyl, cinnamyl a p-kumaryl alkoholy. Ligniny jsou nerozpustné a pro lidi nestravitelné (Benešová a kol., 1992). Výskyt: Lignin je jednou z hlavních komponent dřevní hmoty, kde tvoří asi 25 % biomasy. Podobné složení mají také skořápky ořechů. V menším množství je lignin součástí vlákniny ovoce, zelenin a obilovin. Stěny primárních buněk lignin prakticky neobsahují. Vysoký obsah je ve stěnách signifikovaných sekundárních buněk, jako jsou aleurnové a subaleurnové buňky obilovin (otruby), které obsahují kolem 8 % ligninu. Lignin se v malém množství (desítky až stovky mg.dm -3 ) vyskytuje v lihovinách zrajících v dubových sudech, kam se dostávají výluhem ze dřeva. V zažívacím traktu se lignin nerozkládá, štěpí se pouze vazby mezi ligninem a ostatními polymery (Velíšek, 2002) Ostatní kontaminující složky vlákninového komplexu Potraviny rostlinného původu obsahují několik sloučenin odlišných od výše uvedených polysacharidů a ligninu. Ačkoliv tyto sloučeniny neodpovídají klasické definici vlákniny, jsou fyziologicky aktivní, čímž jsou důležité pro porozumění fyziologických odezev potravy obsahující složky bohaté na vlákninu. Jde např. o fenolové sloučeniny, fytovou kyselinu, inhibitory trávicích enzymů, složky Maillardovy reakce a škrob. 15

15 Tyto složky jsou produkovány (biosyntetizovány) rostlinami jako odezva na poranění nebo zabránění semenům před vysušením. Nestrukturální polysacharidy zahrnují různé gumy a rostlinné slizy, které se nacházejí v endospermu a mezibuněčných prostorech (Benešová a kol., 1992). 2.3 Metody stanovení vlákniny Pro účely označování potravin nalezli analytikové rychlé, spolehlivé metody kvantitativního stanovení frakcí celkové vlákniny v potravinách. Na druhé straně výzkumníci dávají přednost metodám, které poskytují informace o hodnotách specifických individuálních frakcí a metodám, které dovolují separaci nepolysacharidových frakcí - jako je lignin - z celkového obsahu vlákniny. Chemické degradativní metody - stanoví jen hrubou vlákninu a) hydrolytické Hydrolytické metody používají buď kyselin nebo kombinace kyselin a alkálií za varu. Patří sem metoda Henneberg-Stohmannova a její četné modifikace. Uvádí se, že tato metoda stanoví celulózu v podílu asi % ze skutečného množství, lignin asi % ze skutečného množství a malou část, asi % nerozpustné hemicelulózy. b) oxidační Při těchto metodách se používá varu s kyselinami např. dusičnou, trichloroctovou apod. Toto je základem metody Scharrer - Kirschnerovy a jejích modifikací, při nichž se stanoví převážně jen celulóza. Výsledky těchto metod neodpovídají obsahu vlákniny potravy, přesto se někdy ještě používají i pro tento účel. Extrakční, tzv. detergentní metody Jsou v podstatě založeny na separaci a stanovení nerozpustných buněčných stěn a dalších částí po extrakci roztokem detergentu. 16

16 a) s neutrálním roztokem detergentu (NDF-metoda) Při použití neutrálního detergentu pufrovaného roztoku laurylsulfátu sodného (SDS)- lze zjistit obsah celulosy, ligninu a nerozpustné hemicelulosy. U materiálů s vysokým obsahem škrobu zůstává část škrobu nerozpuštěná a způsobuje chybu stanovení. b) se směsí kyseliny a detergentního činidla (ADF-metoda) Při extrakci směsí kyseliny a detergentu, tj. ve zředěné kyselině sírové a cetyltrimetylamoniumbromidu, se stanoví jen celulóza a lignin. V USA je ADF oficiální metodou pro stanovení vlákniny v krmivech. Byla někdy doporučována i pro obiloviny, ale dala by se použít jen pro takové materiály, ve kterých se nevyskytují rozpustné hemicelulózy a pektiny. Není tedy vhodná např. pro žitné výrobky. Pokud materiál obsahuje pektin, příp. i tanin, částečně se při této metodě ve výsledku zachytí. Kombinace metod NDF a ADF lze použít na některé obilné potraviny tak, že se nejprve stanoví NDF a ve zbytku po stanovení se ještě stanoví ADF. Tím je eliminována chyba na zachycení pektinů a diferencí mezi NDF a ADF lze zjistit nerozpustné hemicelulózy. Tento postup je ovšem také nepoužitelný pro materiály obsahují rozpustné hemicelulosy a pektin. Biochemicko-degradativní nebo biochemicko-extrakční metody Tyto metody používají kombinaci enzymů a chemické hydrolýzy nebo enzymů a extrakce detergentem. Jsou to jediné metody, které plně odpovídají definici vlákniny potravy. Vlastnímu stanovení jednotlivých složek vlákniny potravy předchází příprava vzorku, spočívající v působení amylolytických a proteolytických enzymů k odstranění, resp. solubilizaci škrobů a bílkovin. Vlastní stanovení jednotlivých složek vlákniny potravy se pak provádí různým způsobem. Za původní z nich lze považovat metodu dle Southgatea, která po odstranění škrobu a bílkovin stanovuje chemicky jednotlivé frakce vlákniny potravy. Dnes je již známa celá řada modifikací těchto enzymových metod. Liší se jednak použitými enzymy, jednak vlastním stanovením zbylých nedegradovatelých složek vlákniny. Lze je rozdělit na metody stanovující buď jen nerozpustnou, nebo současně rozpustnou i nerozpustnou část vlákniny potravy. Po dobu trvání rozboru je rozhodující především doba působení enzymů. Pokud je možnost využití enzymů, nabízejí se pak různé kombinace stanovení jednotlivých frakcí vlákniny a moderních analytických metod (Benešová a kol., 1992). 17

17 2.4 Vlastnosti vlákniny Mikrobiální degradace Vláknina se nemůže enzymově degradovat v tenkém střevě savců. Je však v různých stupních zkvasitelná mikroflórou, která se přirozeně vyskytuje v tlustém střevě. Stupeň degradace se značně mění podle obsahu polysacharidů. Má vztah ke schopnosti vázat vodu a struktuře polysacharidů vlákniny. Pektiny, rostlinné slizy a gumy jsou patrně zcela degradovány, zatímco celulóza je odbourávána pouze částečně. Schopnost vázat vodu Pektiny, rostlinné slizy a omezený okruh hemicelulóz mají vysokou schopnost vázat vodu. Hydratace vláknin má za následek tvorbu gelové matrice. Ta může zvyšovat viskozitu gastrointestinálních obsahů a následkem toho je pomalé vyprazdňování žaludku, difúze a absorpce nutričních látek. Pravděpodobně difúze nutričních látek před absorpcí je zpomalena účastí nutričních látek rozpustných ve vodě na gelové matrici a zvýšením viskozity obsahů střev. Ačkoliv by se schopnost vázat vodu měla vztahovat ke zvýšenému objemu fekálií, vztah není zřetelný vzhledem k mikrobiální degradaci vlákniny v tračníku. Typicky větší schopnost vázat vodu je rovněž ovlivněna velikostí částic. Absorpce organických molekul Studie in vitro ukázaly, že lignin je účinný absorbent žlučových kyselin. Pektin a ostatní kyselé polysacharidy rovněž vážou žlučové kyseliny. Naproti tomu celulóza má tuto schopnost malou. Absorpce žlučových kyselin se měří in vivo jako schopnost zvýšit exkreci žlučových kyselin a steroidů ve fekáliích. Tato schopnost zvýšit fekální žlučové kyseliny má vztah k plazmovému cholesterolu - snižující účinek některých zdrojů vlákniny. Větší a hrubší částice vlákniny zvyšují objem fekálií a mají silnější vliv na funkci střevního traktu, zatímco menší částice jsou hustší, mají sníženou schopnost vázat vodu a žlučové kyseliny. Ačkoliv schopnost určitých druhů vláknin vázat toxické sloučeniny nebyla zcela prostudována, uvádí se jako ochranný mechanismus vlákniny proti rakovině zažívacího traktu. Schopnost výměny iontů Snížená využitelnost minerálů a absorpce elektrolytů se dává do spojitosti s pokrmy s vysokým obsahem vlákniny, neboť dochází ke zvýšené exkreci minerálů a elektrolytů. Počet 18

18 volných karboxylových skupin na zbytcích cukru a obsah uronové kyseliny z polysacharidů mají vztah k vlastnostem výměny kationů vláknin. Velikost částic Stupeň, ke kterému je matrice buněčné stěny bohaté na složky vlákniny rozrušena na menší částice, ovlivňuje fyziologickou odezvu vlákninových zdrojů. Např. schopnost vázat vodu a schopnost fermentace zdrojů vlákniny je ovlivňována velikostí částic. Rovněž je-li buněčná stěna zcela neporušena, enzymy trávení mohou pronikat a uvolňovat nutriční látky z potravin pomaleji, než v případě, kdy buněčná stěna je rozrušena (Benešová a kol., 1992). 2.5 Fyziologické účinky vlákniny Fyziologické účinky vlákniny potravy závisejí na jejím složení a na chemických a fyzikálních vlastnostech jejích složek. Tepelné úpravy a zpracování (vaření, dušení, pečení, extruze, sterilace aj.) potravin rostlinného původu mohou v závislosti na druhu potraviny, množství přítomné vody, kyselosti a slanosti prostředí, teplotě a době obsahy některých složek vlákniny v upravovaných potravinách snížit, ale i zvýšit. Ke snížení dochází v důsledku částečného štěpení složitých molekul na jednodušší a z toho plynoucí zvýšení rozpustnosti některých složek vlákniny, např. některých pektinových látek a hemicelulóz. Změny v poměrném zastoupení jednotlivých složek vlákniny mohou mít příčinu v jejich uvolňování z vázaných forem (např. ligninu z lignocelulóz). Ke zdánlivému zvýšení obsahu vlákniny v tepelně upravovaných, zejména pečených, potravinách přispívají různé produkty, které při takových úpravách vznikají a mají někdy i podobné vlastnosti jako přirozená vláknina (např. produkty neenzymového hnědnutí, retrogradovaný škrob apod.). Celkově jsou změny obsahu a složení vlákniny způsobené průmyslovým zpracováním a kuchyňskými úpravami potravin rostlinného původu většinou malé a z hlediska předpokládaných fyziologických účinků vlákniny nevýznamné (Benešová a kol., 1992). Přítomnost vlákniny ovlivňuje aktivaci celého trávicího ústrojí : 1) V ústní dutině stimuluje slinění (tím je vylučováno větší množství ptyalinu) a nutí k prodloužení žvýkání, aktivuje tak pocit nasycení (prostřednictvím parasympatikové cesty a hypothalamického jádra) a mozkové fáze žaludeční sekrece. 19

19 2) V žaludku provokovaná hypersekrece dodává větší objem trávenině (urychluje pocit sytosti), udržuje ji více kompaktní. Vláknina redukuje vylučování žaludečních kyselin a tím mění ph, prodlužuje čas vyprazdňování žaludku (zesiluje navíc pocit sytosti) se změnami modelu vylučování polypeptidických hormonů ve dvanáctníku. 3) V tenkém střevě zpomalené uvolňování žaludečních šťáv a snížené ph mění odpověď sekretinu a cholecystokyninu, kteří regulují vylučování žluči a šťáv slinivky břišní s příznivým ovlivněním efektivnosti trávení potravy. Specifické frakce vlákniny (guar, pektin, galakto- a glucanonany) zpomalují postup tráveniny a ovlivňují tak nitrostřevní činnost enzymů vázaných v lepkavém gelu, při kontaktu živina/povrch zpomalují vstřebávání bez projevů a příznaků podvýživy. Výsledkem této aktivity a částečně také změny s peptid gastroinhibitoliem (GIP) a s dalšími střevními hormony jsou jak zpomalení, tak redukce glykemického post-příjmového vrcholu (např. po celém jablku je produkce inzulínu menší než po jablečném pyré nebo po šťávě), jakož i menší absorpce množství cholesterolu a živin. 4) V tlustém střevě se makrobiotické enzymy spolupodílí na rozkladu sacharidů, jejichž výsledkem je produkce plynů (CO 2, H 2, CH 4 - někdy) a mastných kyselin s krátkým řetězcem částečně schopným resorpce. Vláknina, která není bakteriálně rozložena váže značné množství vody a tím se podílí na měkkosti zbytků výkalů a objemu, již tak zvýšeného vlastními bakteriemi, které se množí na energetických zdrojích fermentace. Zvýšení hmotnosti výkalů může být dosaženo s odlišným množstvím potravin podle specifického obsahu vlákniny; podle Southgate (cit. Dlouhá, 1998) lze zdvojnásobit hmotnost výkalů s přidáním k dennímu přídělu potravin 47 g otrub či 400 g celozrnného chleba nebo 680 g vařené mrkve či 1500 g jablek. Některé složky rozpustné vlákniny jako ovesné vločky, pektiny, guarová guma stimulují střevní vylučování žlučových solí. Nerozpustné části vlákniny mimo to pohlcují organické částice (žlučové kyseliny rozložené ve střevě především lignin), vyměňují ionty, vážou kovy, podílejí se na snížení ph (formování těkavých mastných kyselin) a ovlivňují tak nepřímo také jaterní metabolismus (potlačují tvorbu sekundárních žlučových kyselin, které snižují tvorbu žlučových kamínků a omezují vznik nádorů). Vláknina urychluje posun v tlustém střevě, zkracuje čas kontaktu mezi hypotetickými toxickými či karcinogenními látkami případně přítomnými ve sliznici střeva. Redukuje navíc vstřebávání škodlivých látek, jejichž koncentrace se jeví nižší ve vyšší hmotě výkalů. Na přítomnost většího obsahu se 20

20 může vázat snížená tenze uvnitř střev a pravidelný mechanismus vyprazdňování (lepší kontrola zácpy) (Dlouhá, 1998). Biologické aktivity vlákniny ve střevu Jsou různorodé, v některých případech zatím jen předpokládané, avšak z větší části potvrzené. Stručný přehled: - vláknina poskytuje živiny a energii mikrobům tlustého střeva, zejména komenzálním bakteriím (tj. bakteriím společně žijícím v blízkém vztahu), - pomáhá udržet druhovou pestrost střevních bakterií a posiluje jejich ochranné účinky na zdraví, - pomáhá potlačit množení a účinky patogenních mikrobů (vhodněji než antibiotika), - pomáhá udržet vodní a elektrolytickou rovnováhu v trávicím ústrojí, - podporuje růst sliznice na vnitřním povrchu střeva a její funkce, - pomáhá regulovat, popř. stimuluje imunologickou aktivitu střeva, - je zdrojem antioxidantů, které udržují oxidoredukční rovnováhu v prostředí a chrání střevní stěnu před oxidačním poškozením (Výživa a potraviny, 3/2004). Vláknina a některé nemoci Metabolismus sacharidů Předpokládané metabolismy, kterými vláknina působí na metabolismus sacharidů: 1. Prodloužení evakuace žaludku 2. Zpomalení pasáže tenkým střevem 3. Pomalejší resorpce z gelů 4. Pomalejší trávení sacharidů způsobené: a) inaktivací enzymů (amylázy) b) zhoršením kontaktu enzymu se substrátem 5. Působení na výdej gastrointestinálních hormonů (Zamrazilová, 1989). Cukrovka (diabetes mellitus )- porucha metabolismu sacharidů Četné klinicko-experimentální práce potvrdily možnost lepší glykemické postpříjmové reakce při zvýšení obsahu přijaté vlákniny potravou. Výzkumy Jenkinse (cit. Dlouhá, 1998) a jeho kolegů zaměřené na odlišnou glykemickou odpověď (glykemický index), která následuje podle množství sacharidů v jednotlivých potravinách, vzbudil zájem o stav, ve kterém se sacharidy nacházejí v potravinách. Zvláště se ukázalo, že zpomalující efekt a změna 21

21 absorpce, tudíž ušetření hyperglykemické post-příjmové oblasti, jsou téměř výhradně závislé na rozpustné složce vlákniny. Metabolismus lipidů Efekty vlákniny na lipidový metabolismus byly popsány v řadě srovnávacích studií. Většina epidemiologických údajů o příjmu vlákniny v hladině krevních lipidů byla získána ze srovnání mezi vegetariány a nevegetariánskou populací. Studie prokázaly nižší hladinu sérových lipidů u veganů a vyšší hodnotu HDL cholesterolu, lepší poměr HDL cholesterolu k celkovému cholesterolu a nižší hladinu Apo-A a Apo-AI lipoproteinů ve srovnání s laktoovovegetariány či nevegetariány. Vztahy mezi vlákninou a hypercholesterolemií jsou známé a nezdají se být vyčerpány jen díky nepřímému vztahu k menšímu příjmu energie a tuků, který obecně charakterizuje diety přirozeně bohaté vlákninou (Dlouhá, 1998). Kolorektální karcinom Druhým nejčastějším maligním onemocněním u obou pohlaví je rakovina tlustého střeva a konečníku (kolorektální karcinom), u níž zaujímá Česká republika první místo na světě. Toto onemocnění představuje 14,5 % všech nádorů u českých mužů a 10,4 % nádorů u českých žen. Kolorektální karcinom je nádorové onemocnění vznikající ve sliznici konečníku a tlustého střeva. Vzniká jednak na podkladě genetických (dědičných) dispozic, podstatný vliv má však i působení vnějších faktorů, ke kterým řadíme zejména životosprávu a celkový životní styl. Rakovina tlustého střeva patří mezi nejčastější maligní onemocnění v celém západním světě. Množství vlákniny ve stravě je považováno za velmi důležitý aspekt vzniku kolorektálního karcinomu. Nejrůznější studie potvrdily závislost mezi příjmem vlákniny a výskytem tohoto onemocnění. Bylo prokázáno, že skupiny pacientů s nízkým příjmem vlákniny mají vyšší riziko vzniku kolorektálního karcinomu oproti skupinám lidí s vyšším příjmem vlákniny. Riziko ve skupinách s nejnižším (13 g/den) a nejvyšším (nad 23 g/den) příjmem vlákniny se ve studiích lišilo až o 50 %. Vláknina působí v tlustém střevě jako prevence kolorektálního karcinomu několika možnými mechanismy: a) Váže sekundární žlučové kyseliny - promotory nádorového bujení. b) Zastává prebiotickou funkci: 22

22 - Mění střevní mikrofloru - snižuje zastoupení hnilobných bakterií ve prospěch příznivě působících aerobních bakterií (vláknina je pro ně substrátem - živnou půdou). - Kyselina máselná (butyrát) produkovaná aerobními bakteriemi působí příznivě na sliznici tlustého střeva a tím preventivně proti vzniku kolorektálního karcinomu. - Modifikuje enzymatickou aktivitu mikroflóry. - Snižuje střevní ph. c) Naředí obsah ve střevě a zrychluje pasáž zažívacím traktem ( Výzkumy uskutečněné na Univerzitě v Kielu porovnávaly fyziologické účinky cereální vlákniny z různých zdrojů (pšenice, žito, ječmen) s vlákninou zeleninovou (mrkev) a ovocnou (citrusy). Vztahy mezi obsahem vlákniny a objemem stolice, stupněm fermentace neškrobových polysacharidů a energetickou hodnotou různých forem vlákniny se sledoval v bilančních pokusech na skupině téměř padesáti mladých dívek. Získané výsledky ukázaly, že ve prospěch zdravotního stavu tlustého střeva se nejlépe projevuje zvýšený příjem právě cereální vlákniny (Test časopis pro spotřebitele, 12/2004). Negativní vlastností vlákniny je rychlejší průchod tráveniny zažívacím traktem, čímž se snižuje její využitelnost. Se zvyšováním cereální vlákniny např. vysokou spotřebou otrub nebo ovesných vloček se zvyšuje hladina kyseliny fytové a fytátů, které vážou do komplexů nevratně některé minerální živiny (Ca, Mg, Fe, aj.) a tím se snižuje utilizace vápníku a železa, což může následně vyvolat např. osteoporózu, proto při vysoké konzumaci vlákniny je třeba tyto prvky doplňovat (Kučerová, 2004). 2.6 Zdroje a druhy vlákniny Celková vláknina potravy (TDF) může být na základě rozpustnosti ve vodě rozdělena na vlákninu ve vodě rozpustnou (SDF) (pektin, gumy, slizy) a vlákninu ve vodě nerozpustnou (IDF) (celulóza, lignin a hemicelulóza). Nerozpustná vláknina sestávající se z materiálů buněčných stěn rostlin je odolná vůči trávicím enzymům, míchá se s tráveninou a zvyšuje množství výkalů. Rozpustná vláknina absorbuje velké množství vody, zvyšuje svůj objem a přeměňuje se na želatinovou hmotu. Rozpustná vláknina je částečně štěpena trávicími enzymy již v horní části 23

23 zažívacího traktu. Nerozpustná vláknina odolává působení enzymů v tenkém střevě a je spolu s rozpustnou vlákninou více nebo méně metabolizována pouze mikroorganismy tlustého a slepého střeva. Ty asimilují v průměru 70 % polysacharidů vlákniny. Konečnými produkty jsou plyny (oxid uhličitý a vodík, často i methan) a využitelné nižší mastné kyseliny (octová, propionová a máselná kyselina). Poměr nerozpustné a rozpustné vlákniny by měl být 3:1 (Velíšek, 2002). Tab. 2.2 Obsah vlákniny v různých potravinách (g/100 g požité části) (Dlouhá, 1998) Potravina Celkem Nerozpustná Rozpustná Potravina Celkem Nerozpustná Rozpustná Obiloviny Květák-V 2,39 1,68 0,71 Bílý chléb 3,18 1,72 1,46 Mrkev 3,11 2,70 0,41 Celozrnná mouka 2,42 0,95 1,47 Okurky 0,75 0,54 0,21 Celozrnné těstoviny 6,40 5,02 1,38 Růžičková kapusta-v 5,04 4,30 0,74 Celozrnný chléb 6,51 5,36 1,15 Žampiony- houby- D 3,31 3,09 0,22 Krekery s otrubami 7,07 6,24 0,83 Saláty Kroupy 9,24 4,83 4,41 Brambory- V 1,56 0,85 0,71 Otruby all branches 22,47 21,51 0,96 Celer 1,59 1,41 0,18 Otruby 77,15 75,5 1,65 Cukety-V 1,33 0,98 0,35 Ovesné vločky 8,29 4,99 3,30 Červená řepa- V 2,59 2,05 0,54 Rýže 0,97 0,89 0,08 Hlávkový salát 1,46 1,33 0,13 Sušenky s otrubami 5,21 4,40 0,81 Hrášek-D 6,32 5,73 0,59 Těstoviny 2,61 1,60 1,01 Lilek-D 3,50 2,31 1,19 Těstoviny s vlákninou 4,37 3,56 0,81 Papriky 1,90 1,47 0,43 Žitná mouka 14,27 10,69 3,58 Papriky-D 1,68 0,93 0,75 Syrové luštěniny Pór-D 2,85 2,00 0,85 Boby 7,30 6,75 0,55 Rajčata 1,01 0,77 0,24 Čočka 7,33 7,15 0,18 Ředkvičky 1,30 1,23 0,07 Fazole 6,59 5,78 0,81 Špenát-V 2,06 1,64 0,42 Zelenina Čerstvé ovoce Artyčoky-V 7,85 3,17 4,68 Ananas 0,98 0,83 0,15 Bílé fazole-v 2,85 2,14 0,71 Banány 1,81 1,19 0,62 Brokolice-V 3,11 2,54 0,57 Blumy 1,10 0,60 0,50 Cibule, bílá-v 1,04 0,88 0,16 Broskve (bez slupky) 1,58 0,71 0,87 Čekanka-V 2,55 2,43 1,12 Broskve (se slupkou) 1,92 1,14 0,78 Čerstvé boby 4,97 4,45 0,52 Čerstvé kaštany 8,37 8,01 0,36 Fazolky-V 2,93 2,07 0,86 Fíky 2,01 1,38 0,63 Fenykl 2,22 1,97 0,25 Grapefruity 1,60 1,06 0,54 Fenykl-V 2,87 1,38 0,49 Hroznové víno-bílé 1,36 1,20 0,16 Houby obecně-d 4,99 4,65 0,34 Hroznové víno-červené 1,58 1,33 0,25 Chřest-V 2,06 1,57 0,49 Hrušky (bez slupky) 2,83 2,37 0,46 Hrušky (se slupkou) 2,87 2,25 0,62 Jablka (bez slupky) 1,92 1,39 0,53 V-vařená Jablka (se slupkou) 2,10 1,68 0,42 Jahody 1,63 1,05 0,58 D-dušená Kiwi 2,21 0,43 0,80 24

24 Zdroje vlákniny se mohou klasifikovat jako konvenční, méně užívané a nekonvenční. Konvenční zdroje vlákniny zahrnují práškovou celulózu, obilné otruby a hydrokoloidy. K méně užívaným zdrojům aplikovaným v malém měřítku, ale se širokým potenciálem, patří zelenina, ovoce, vláknina z olejnin, citrusová dřeň a sója. Nekonvenční zdroje jsou buď syntetické polymery (polydextóza), nebo látky dosud neschválené k užití do potravin (chitinchitosan). Spotřebiteli se tedy vláknina dostává jednak běžně konzumovanými potravinami nebo - a to v poslední době stále ve větší míře - různými specializovanými výrobky. Patří mezi ně např. různé cereální, nápojové a polévkové směsi aj. Tyto směsi obsahují 2-3 g TDF/porce. Jinou skupinou jsou dodatky vlákniny, které se rozdělují obvykle na tablety pro řízený úbytek hmotnosti bez potřeb léků a na specializované víceméně léčebné přípravky (projímadla) (Benešová a kol., 1992) Cereální zdroje vlákniny (zpracováno dle Benešová a kol., 1992) Celozrnné cereální mouky Celozrnné mouky se vyrábějí z celého zrna pšenice, žita, kukuřice, prosa, ječmene, ovsa aj. Jednou z nejčastějších metod zvýšení obsahu vlákniny je náhrada vysoce vymleté bílé mouky celozrnnou pšeničnou moukou. Celozrnná pšeničná mouka obsahuje cca 11,2 g TDF/ 100 g, bílá 2,3 g TDF/100 g mouky. Otruby a) Pšeničné otruby Typická hodnota TDF je od 35 % do 45 %. Různá velikost částic otrub má vliv na schopnost vázat vodu. b) Kukuřičné otruby Kukuřičná vláknina je vhodná pro výrobu cereálních snídaní, pečiva, snacků a jiných nízkoenergetických výrobků. c) Ovesné otruby Ovesné otruby jsou dobrým zdrojem vlákniny TDF (24-32 %) a bílkovin. Obsahují směs nerozpustné a rozpustné vlákniny v poměru cca 1:1. Vzhledem k vysokému obsahu rozpustné vlákniny mají ovesné otruby kladný účinek na snižování cholesterolu v krvi, což prokázala 25

25 řada studií. Výrobky s obsahem ovesné vlákniny se proto objevují na trhu tzv. zdravých potravin. d) Rýžové otruby Obsahují asi 30 % TDF a % bílkovin. Průmyslově se vyrábějí odtučněné otruby s příjemnými organoleptickými vlastnostmi a výbornou stabilitou. Rýžové otruby absorbují čtyřnásobek vody a tuku své hmotnosti (4:1). Používají se jako dodatek při výrobě pšeničného chleba, pečiva, koláčů aj Ovoce Vedlejší produkty z citrusů a) Vláknina ze slupek Pomerančové slupky (albedo) obsahují 11,2 % TDF, což je srovnatelné s ostatními zdroji vlákniny. Lze ji použít do instantních sušených nápojových prášků, nízkoenergetických potravin, jogurtů a pekařských výrobků. b) Citrusová dřeň Vymytá pomerančová dřeň je vedlejší produkt džusových koncentrátů. Lze ji použít k vázání vody nebo jako zahušťovadlo do masových šťáv a omáček, emulgátor nebo pojivo do masových výrobků, konzervovadlo, do náplní zákusků a pečiva, do směsi na obalování potravin ke smažení. Schopnost vázat vodu je 10:1, tuky 4:1. Vláknina z jablek a hrušek Vláknina z jablek a hrušek se získává z produktů po výrobě šťáv. Jablečná vláknina obsahuje slupky a řapíky. Schopnost vázat vodu jablečné vlákniny je asi 10:1, vlákniny z hrušek 5:1. Pektin Komerčně dostupný pektin se extrahuje z citrusových slupek nebo jablečných výlisků. Pektin patří mezi přísady GRAS (Generally Recognized As Safe - obecně doporučené jako nezávadné). Pektin tvoří stálé gely nebo filmy a zvyšuje viskozitu okyselených směsí nebo roztoků obsahujících cukr. Za běžných podmínek se používají 4-8 % disperze, pro vyšší hodnoty je třeba záhřevu. Pektinové roztoky mají obvykle nízkou viskozitu ve srovnání s ostatními hydrokoloidy. Vápník a ostatní polyvalentní ionty zvyšují viskozitu pektinových roztoků. Viskozita se zvyšuje se zvyšující se molekulovou hmotností. 26

26 Pektin se používá jako rosolovadlo a zahušťovadlo pro potraviny na bázi ovoce: - džemy a rosoly; užívá se 0,1-0,4 % pektinu, džemy s nízkým obsahem cukru se vyrábějí kombinací pektinu a karagenanu, - cukrovinky, - ovocné džusy a nápoje; pektin se používá k rekonstituování nápojů, je vhodný pro instantní ovocné nápoje, - zdravé potraviny, léky; vyvíjejí se potraviny s obsahem pektinu 10 % a více jako tzv. zdravé potraviny a výrobky pro speciální lékařské účely, - ovocné jogurty a ostatní mléčné výrobky; pektiny s nízkým stupněm esterifikace se užívají v ovocných přípravcích pro jogurt k vytvoření jemné tixotropní gelové struktury. (Pektin má schopnost snižovat migraci ovocné barvy do mléčné fáze jogurtu. Pektin s vysokým stupněm esterifikace reaguje s kaseinem, čímž zabrání jeho koagulaci a umožní pasteraci kysaných mléčných výrobků) Vláknina z ostatních zdrojů Sójové otruby a vláknina Sójové otruby se získávají ze slupek sójových bobů. Obsahují asi 65 % TDF a jsou zdrojem železa, např. pro fortifikaci pekařských výrobků. Sójová vláknina se vyrábí ze sójového endospermu a obsahuje asi 75 % TDF. Jde o jemný bílý prášek, který lze snadno vnášet do potravin a nápojů. Sójová vláknina má vysokou schopnost vázat vodu (7:1) a lze ji používat do mléčných výrobků a pečiva. Vláknina z luštěnin Hrachová vláknina se vyrábí ze slupek hrachu polního (asi 34 % TDF) a z endospermu. Používá se např. v pekařských výrobcích, kde lze relativně snadno maskovat jemné aroma hrachu. Mouka z otrub bílého vlčího bobu obsahuje asi 90 % TDF a váže vodu v poměru 5:1. Bramborová vláknina Za specialitu můžeme označit bramborovou vlákninu uváděnou pod obchodním názvem POTEX. Tento čistý přírodní produkt se vyrábí patentovanou technologií bez použití chemických přísad. Jeho unikátní schopností je vázat vodu v množství, jež odpovídá cca dvanáctinásobku hmotnosti suroviny. Vláknina působí v širokém rozmezí ph (2,5-9,0) a její funkce není nikterak snižována změnami teplot, naopak vyšší teplota a mechanické namáhání její funkci podporují. POTEX obsahuje velké množství dietní vlákniny (70 %), která svým 27

27 složením (hemicelulóza, celulóza, lignin, pektin) příznivě působí na trávicí trakt člověka a ovlivňuje hladinu některých důležitých látek v krvi (cholesterol, glukóza). Vzhledem k tomu, že se vyrábí z brambor, tradiční potravy lidí, riziko alergických reakcí či onemocnění je u něj sníženo na minimum (Pekař cukrář, 4/2002). Slupky podzemnice olejné Obsahují asi 80 % TDF, mají výbornou schopnost vázat vodu a olej. Je nutné je sledovat z hlediska výskytu aflatoxinů. Slupky slunečnice Obsahují asi 90 % TDF a mají výbornou schopnost vázat vodu a olej. Vláknina z cukrové řepy Rostlinná vláknina z cukrové řepy má pozitivní vlastnosti pro výrobu, skladování, chuť žemlí, chleba a jemného pečiva. Fibrex, což je produkt vyráběný z řepy po extrakci cukru, je přírodním produktem, tvořeným až ze 73 procent balastními látkami. Přidávání Fibrexu do pekárenských výrobků má řadu technologických předností. - Zvýšení absorpce vody u těst (buněčný materiál přijímá vody cca 3,5 násobek své vlastní hmotnosti, což odpovídá teoretické výtěžnosti 450). - Rheologické vlastnosti těsta se změní jen nepatrně (lehce vlhčí těsta v počátečním stádiu, lehké snížení odporu EE). - Ve střídě je možno obsah vody podstatně zvýšit (1 % přídavku Fibrexu vede ke zvýšení podílu vody o 1 %). - Udržování čerstvosti pečiva se zvýšením podílu vody ve střídě zřetelně zlepšuje. Ideální přídavek je 0,5 až 1 %. - Možnost zpracování na automatických výrobních linkách je stejná jako u těst bez vláken. - U předpečeného pečiva, jež se chladí, je drobení hotových výrobků značně sníženo. Zvyšuje se značně kvalita produktů. - Časté ztráty objemu, zjišťované zvláště při práci s chladem, se neprojevují. - Stabilita zmrazovaných klonků i těst se výrazně zlepšuje a zajišťuje. - Již přídavek 0,5 % citelně zvyšuje aroma při požívání. 28

28 Přípravek jednoznačně přispívá k udržování čerstvosti, zlepšení chuti a aromatu pekařských výrobků. Přidávání prášku z cukrové řepy přitom představuje pravou alternativu k řadě želatinovaných mouk (Pekař cukrář, 5/2002). Psyllium Psyllium obsahuje 8 více rozpustné vlákniny než ovesné otruby. V současné době se provádí několik zdravotních studií k objasnění účinku psyllia na redukci cholesterolu Izolovaná vláknina Izolovanou vlákninu potravy lze rozdělit na nerozpustnou a rozpustnou. Ze zdrojů nerozpustné vlákniny se pouze celulóza a její deriváty hemicelulózy užívají v průmyslovém měřítku, lignin obecně není ve velkém měřítku dostupný. Zdroje rozpustné vlákniny (vedle pektinu) tvoří hlavně gumy (hydrokoloidy), které se běžně užívají v nízkých koncentracích od 0,05 do 5 %. NEROZPUSTNÁ VLÁKNINA a) Prášková celulóza Podle Food Chemical Codex se prášková celulóza popisuje jako čištěná, mechanicky desintegrovaná celulóza připravená zpracováním vybělené celulózy, získané jako dřeň z vlákninových materiálů, např. dřeva nebo bavlny. Průměrná velikost vláken je µm, schopnost vázat vodu g/100 g vzorku podle velikosti vláken. Kratší a střední vlákna se užívají do pekařských a cereálních výrobků a dodatků pokrmů, kde je potřebná jemná textura a používají se vysoké hodnoty. Delší vlákna se používají do omáček, konzervovaného masa a salátových zálivek. Prášková celulóza se považuje za látku GRAS. Vedle označení prášková celulóza (nejvýstižnější) se užívají i jiné názvy, např. čištěná celulóza, celulózová vláknina, alfa celulóza aj. b) Mikrokrystalická celulóza (MCC) Podle Food Chemical Codex je MCC čištěná, částečně nepolymerizovaná celulóza připravená úpravou alfa - celulózy, získané jako dřeň z vlákninových rostlinných materiálů minerálními kyselinami. Vyskytuje se jako jemný, bílý, krystalický prášek bez vůně, který je nerozpustný ve vodě a většině organických rozpouštědel. 29

29 Vyrábí se dvě základní formy MCC: - prášková; jde o 100 % MCC v prášku sušeném rozprašováním, používá se jako protispékací činidlo, při extruzi, jako nenutriční zdroj vlákniny a jako nosič vody a oleje, - koloidní (např. Avicel); je to směs práškové MCC a sodné soli karboxyletylcelulózy (CMC). Koloidní MCC stabilizuje široký okruh potravinářských systémů, např. pekařské výrobky, nápoje, potraviny se sledovaným obsahem energie, konzervované potraviny, salátové zálivky, omáčky a mražené dezerty. Koloidní MCC se označuje rovněž jako celulózový gel nebo celulózová guma. MCC se považuje za látku GRAS. ROZPUSTNÁ VLÁKNINA Rozpustná celulóza, která se skládá ve velké míře z hydrokloidů (gum) má významný vliv na texturu potravinářských systémů v hodnotách typických pod 2 %. Podle zdroje se rozděluje do několika skupin: a) Celulózové deriváty Metylcelulóza (MC) Dle Food Chemical Codex je MC metyléter celulózy ve formě bílého vláknitého prášku nebo granulí. Je rozpustná ve vodě. Vodné roztoky MC jsou povrchově aktivní, tvoří filmy při sušení a snášejí reverzibilní transformaci. Je to potravinářská přísada, považovaná za látku GRAS. Hlavním výrobcem MC je The Dow Chemical Copany, který ji dodává pod obchodním názvem Methocel. Typicky používané hodnoty jsou 1 % nebo méně. Používá se v pekařských výrobcích, nízkoenergetických zálivkách, dietetických džemech a nealkoholických nápojích, uměle slazených sirupech. V dietetických potravinách působí jako objemové činidlo, váže vodu 40:1. Označuje se rovněž jako celulózový gel. Sodná sůl karboxymethylcelulózy (CMC) Jde o anionický ve vodě rozpustný polymer získaný z celulózy; považuje se za látku GRAS. CMC je dostupná v různých formách, které se liší v molekulové hmotnosti a stupni substituce. Základní funkcí CMC je vázání vody nebo úprava viskozity vodných systémů ke stabilizaci ostatních přísad nebo zabránění synerezi. Stabilizace je důležitá např. při tvorbě ledových krystalů v mražených krémech aj. CMC se často používá v kombinaci s pektinem nebo gumou ze svatojánského chleba. Nevýhodou CMC je, že při nízkých hodnotách ph klesá její viskozita a že má tendenci ke srážení. Většinou používané hodnoty jsou 1 % a méně. 30

30 Hydroxypropylcelulóza (HPC) HPC je povrchově aktivní, neutrální hydroxypropyléter celulózy. Používá se jako emulgátor k tvorbě filmu, ochranný koloid, stabilizátor, činidlo podporující suspenzi, zahušťovadlo, stabilizátor šlehaných hmot a pojivo při extruzi. b) Látky izolované z mořských řas Karagenan/Furcelaran Karagenan se získává z červené řasy rodu Rhodophyeae. Je schválen pro použití do potravin za podmínek dobré výrobní praxe. Nejvýhodnější vlastností karagenanu jako hydrokoloidu je jeho vysoký stupeň reaktivity s určitými proteiny, např. s bílkovinami mléka a sóji. Karagenan se používá jako tělotvorné činidlo v náplních do pečiva, dále např. do mléčných pudinků, jako stavební látka v dietetických potravinách, v salátových zálivkách, ke zvýraznění chuti polévek, omáček, ovocných nápojů a sirupů aj. Furcelaran má vlastnosti podobné karagenanu. Používá se k přípravě džemů, rosolů a marmelád. Algináty Algináty se izolují z hnědých mořských řas. Výbornou vlastností alginátů je tvořit analogy potravin (např. umělé višně). c) Rostlinné exudáty Rostlinné exudáty zahrnují gumy arabskou, karya a tragant. Tyto gumy jsou komplex heteropolysacharidů získaných jako exsudáty z keřů a stromů, které se nalézají hlavně v Asii a Africe. Jsou relativně drahé a velmi proměnlivé ve své kvalitě. Nejvíce používaná je arabská guma. Je vysoce rozpustná ve vodě a má výborné emulgační vlastnosti pro systémy o/v. Roztoky potravinářské arabské gumy jsou v podstatě bez vůně, barvy a chuti. Používá se k výrobě citrusových olejových emulzí, vonných emulzí, v cukrovinkách jako zahušťovadlo a ke zpomalení krystalizace cukru, užívá se jako stabilizátor pěny u piva. d) Exudáty rostlinných semen Guarová guma Získává se z rozemletého endospermu Cyamopsis tetragolnolobus (L.) Taub. Jde o bílý prášek téměř bez vůně. Disperguje v teplé nebo studené vodě, tvoří roztoky s ph mezi 5,4 až 7,0. Působí synergicky v kombinaci s jinými druhy gum nebo se škroby. Guarová guma má 31