VÝZNAM ŽITA A ŽITNÝCH VÝROBKŮ VE VÝŽIVĚ Žito a výrobky ze žita Žito se liší od pšenice chemickým složením a technologickými vlastnostmi. Žito je pěstováno a konzumováno zejména v severní, střední a východní Evropě (skandinávské země, Rusko, Polsko, Česká republika, Německo, Rakousko, Bělorusko, Ukrajina). Roční spotřeba žita jako potraviny se v Polsku, Bělorusku a Estonsku pohybuje kolem 35 kg na osobu, zatímco ve Finsku, Dánsku, Švédsku a Německu je spotřeba nižší kolem 10-15 kg/osobu (Kamal-Eldin et al., 2008). V ČR byl dlouhodobý roční průměr spotřeby žitné mouky 14 kg/osobu, ale během posledních let spotřeba trvale klesala, takže v období 2010-2012 dosahovala cca 8,5 kg. To odpovídá spotřebě žita jako zrna cca 11 kg na osobu za rok. Světlé (bílé) pšeničné pečivo je ve střední a východní Evropě stále populární, což má negativní vliv na neustálý pokles využití žita jako pekařské suroviny v řadě zemí, kde jsou pro pěstování žita výhodné podmínky. Pozitivním výhledem je větší osvěta a informovanost spotřebitelů o zdravotních účincích konzumace žita a obecně celozrnných cereálních výrobků formou veřejných přednášek, srozumitelných textů v časopisech apod. V technologii je potřeba neustále vyvíjet a inovovat žitné cereální výrobky s vylepšenými a rozmanitými senzorickými vlastnostmi a vhodnými marketingovými nástroji umět tyto výrobky prodat. Chemické vlastnosti složek žitného zrna Celozrnná žitná mouka obsahuje v sušině 56-70 % škrobu, 8-13 % bílkovin, 2-3 % lipidů, 2 % popela a 15-21 % celkové vlákniny potravy (z toho pětinu tvoří rozpustná vláknina). Žito obsahuje ve srovnání s pšenicí vyšší obsah vlákniny (pšenice má 11-13 % vlákniny). Hlavní složkou vlákniny žita jsou arabinoxylany (AX) (dříve užívaný název pentosany) (8,0-12,0 %), -glukany (BG) (1,3-2,2 %) a celulosa (1,0-1,7 %). Žito obsahuje také fruktany včetně fruktooligosacharidů v množství od 4,4 do 6,6 % (Rakha et al., 2010; Andersson et al., 2009 a další). Arabinoxylany obsahují malé množství derivátů ferulové kyseliny (ferulová kyselina nebo její dimery) (Kamal-Eldin et al., 2008). Rezidua ferulové kyseliny tvoří vazbu mezi AX a bílkovinami (zejména s aminokyselinou tyrosinem) a vytváří tak nosnou strukturu žitného chleba nebo pečiva. Vzniklý žitný gel je obdobou pšeničného lepku, samozřejmě s odlišnými fyzikálními a technologickými vlastnostmi. Žitný gel vzniká za studena a je schopen absorbovat až 200 násobné množství vody (v porovnání na svoji hmotnost). Je však méně pružný než pšeničná lepková struktura těsta, a proto jsou čistě žitné výrobky vždy hutnější než pšeničné. Žitné AX (rozvětvený polymer, základní řetězec je tvořen polysacharidy xylany, boční řetězce obsahují jednotky arabinosy) se liší extrahovatelností (rozpustností) a strukturou (stupněm větvení řetězce). Bylo zjištěno, že ve vodě extrahovatelné AX s vyšší molekulovou hmotností vykazují vyšší viskozitu. Většina AX pocházející z endospermu žitné obilky jsou rozpustné ve vodě, zatímco AX z aleuronové vrstvy a perikarpu (oplodí) jsou ve vodě nerozpustné. Jak již bylo zmíněno, AX vysoce vážou (absorbují, bobtnají) vodu, vytvářejí gely a vysoce viskózní roztoky. Ve vodě extrahovatelné AX mají pozitivní vliv na strukturu těsta a střídy pečiva a na objem pečiva. Rozdíly v rozpustnosti AX závisí na stupni větvení, rozpustnější jsou více větvené molekuly arabinoxylanů (Ramseyer et al., 2011). Rakha et al. (2010) potvrdili, že arabinoxylany ve vodě extrahovatelné mají pozitivní vliv na pekařskou kvalitu žitné mouky, zatímco ve vodě neextrahovatelné arabinoxylany kvalitu mouky ovlivňují negativně. Žitné arabinoxylany hrají
významnou roli při stárnutí výrobku (zpomalují retrogradaci škrobu díky tomu, že vážou vodu a dlouho ji udrží ve své struktuře). Molekulární strukturu, fyzikálně-chemické vlastnosti a fyziologické účinky žitných arabinoxylanů v trávicím traktu sledovali Knudsen a Lærke (2010). Zjistili průměrnou molekulovou hmotnost žitných arabinoxylanů (~200 000 Da), poměr xylos a arabinos v řetězcích arabinoxylanů a viskozitu střevního obsahu při konzumaci pečiva obsahující žitné arabinoxylany. Při porovnání účinků arabinoxylanů a β-glukanů bylo zjištěno, že žitné arabinoxylany vykazují vyšší viskozitu ve střevě, než ječné nebo ovesné β-glukany. Žito obsahuje v porovnání s ostatními obilovinami vyšší podíl ve vodě rozpustných, nízkomolekulárních, globulárních bílkovin (albuminů a globulinů), což je výhodné z hlediska výživy. Albuminy a globuliny mají optimální obsahy esenciálních a neesenciálních aminokyselin. Esenciální aminokyseliny jsou pro člověka nepostradatelné, lidský organismus je neumí sám syntetizovat, sám vytvořit, a je proto potřeba tyto aminokyseliny přijímat v potravě. Žitné bílkoviny samy o sobě nejsou schopny vytvořit lepkovou síť tak jako pšeničné lepkotvorné bílkoviny, a tím zajistit klenutou strukturu a vysoký objem výrobku. Ale žitné bílkoviny jsou zapojeny do tvorby žitného gelu a podílí se tak na nosné struktuře mírně klenutého žitného výrobku. Obsah škrobu v žitě záleží na odrůdě žita a na klimatických a dalších podmínkách. Žitný škrob má nižší teplotu mazovatění než pšeničný škrob. Žitný škrob má podobně jako pšeničný škrob 2 velikosti škrobových zrn, škrob typu A (větší velikost škrobových zrn) a škrob typu B (menší velikost škrobových zrn). Žitný škrob má obecně větší granule než pšeničný škrob. Lipidy žita se nacházejí v klíčku a jsou tvořeny zejména nenasycenými mastnými kyselinami. Vitamin E a další strukturně příbuzné sloučeniny (jako jsou tokoferoly a tokotrienoly) se také nacházejí v klíčku. V žitě jsou významnými minerálními látkami fosfor, hořčík, vápník, draslík, železo, měď, mangan, zinek a selen, které se nacházejí v obalových a podobalových vrstvách ale i v aleuronové vrstvě obilky. Obsah vitaminů skupiny B v žitě je srovnatelný s obsahy těchto vitaminů v pšenici. V žitných otrubách se vyskytují zdravotně významné sloučeniny (biologicky aktivní sloučeniny), jako jsou lignany, polyfenoly, fenolové kyseliny, fytosteroly, fytostanoly a alkyresorcinoly. Alkylresorcinoly jsou možnými markery rozlišení celozrnné žitné mouky od celozrnné pšeničné mouky. Délka alkylového řetězce u cereálních ARs bývá od 15 do 25 uhlíků. Na základě poměrů různých homologů ARs je možné rozlišit pšenici obecnou od pšenice durum a žita: poměr homologů C17 a C21 je 0,01 u pšenice durum, 0,1 u pšenice obecné a 1,0 u žita. Na druhou stranu celozrnné žitné výrobky mají vyšší obsah antinutričních látek, jako je fytová kyselina, některé polyfenoly a inhibitory proteáz. Ferulová kyselina a její dimery a další fenolové kyseliny cereálií jsou také účinné antioxidanty (Kamal-Eldin et al., 2008). Výrobky ze žitné mouky Výrobky ze žita jsou významným zdrojem vlákniny. Ve Finsku a Dánsku tvoří žitné výrobky až 40 % celkového příjmu vlákniny. V posledních 10 letech vyvinul a uvedl skandinávský potravinářský průmysl na trh řadu nových produktů obsahující žito, kromě nových typů chleba, kvasových chlebů, také hamburgerové bulky ze žitné mouky, křehké chleby
s chutnými a pikantními náplněmi, instantní žitné kaše, nákypy a dokonce i žitné těstoviny (Åman et al., 2010). V ČR a v ostatních středoevropských státech jsou hlavními produkty ze žita pšenično žitné, žitno pšeničné a v menší míře žitné chleby (kynuté chleby s přídavkem žitného kvasu, nebo kvasu a droždí), pšenično žitné, žitno pšeničné a žitné běžné pečivo, speciální, celozrnné a vícezrnné chleby a běžné pečivo, dále křehké chleby (crisp bread), knäckebrod a žitné vločky na kaši nebo jako součást snídaňových směsí (breakfast cereals). V poslední době se žito uplatňuje také při výrobě snack výrobků a pohotových potravin (tzv. convenience) (výraz konvenience zahrnuje velkou skupinu pohotových potravin, které jsou u výrobce zpracovány tak, že příprava pokrmů je z nich pohodlná a šetří čas, přičemž pečivo se řadí do skupiny potravin připravených k přímé konzumaci). V žitném kvasu a těstě vznikají během fermentace a během pečení významné aromatické látky (jako jsou aldehydy, ketony, alkoholy, organické kyseliny), které mají vliv na bohatou chuť a vůni výrobku, ovlivňují také texturu a výživovou hodnotu výrobku. Delší proces fermentace kvasů má příznivý vliv na strukturu střídy chleba a na jeho charakteristickou kyselejší chuť a výraznější vůni. Kyselejší prostředí v těstě také podporuje tvorbu jednoho z typických výrazných nositelů chlebového aroma a chuti, sloučenin na bázi aldehydu furfuralu. Pro tradiční žitné výrobky je typické silnější aroma, tmavá barva a tužší struktura v porovnání s pšeničnými výrobky. Během fermentace žitného těsta se navíc zvyšuje obsah folátu (vitaminu B 9 ) v důsledku jeho syntézy za účasti kvasinek a může také docházet k uvolnění a zvýšení bioaktivity některých fenolových sloučenin (Kamal-Eldin et al., 2008). Obsah vlákniny se v chlebu a pečivu s přídavkem žita obvykle pohybuje mezi 6 až 16 %, záleží na typu žitné mouky (tj. na stupni vymletí mouky, způsobu mletí a prosévání) a na recepturním poměru žitné a pšeničné mouky. Rakha et al. (2010) charakterizovali složky vlákniny v řadě žitných produktů: od zrna, mouky, mlýnských pasáží, kvasu, přes vločky, křehké chleby, kynuté chleby, až po extrudované žitné výrobky. V jednotlivých žitných výrobcích sledovali složení, obsahy a rozdělení molekulové hmotnosti extrahovatelných AX a BG. Během výroby chleba došlo ke snížení molekulové hmotnosti BG, zatímco molekulová hmotnost arabinoxylanů zůstala téměř nezměněna. Během extruze došlo k nepatrnému zvýšení obsahu rozpustných BG. Zdravotní účinky žitné vlákniny Zdravotní efekty vlákniny jsou studovány s ohledem na interakce složek vlákniny v lidském trávicím traktu. Ve vodě rozpustné, bobtnavé žitné AX a BG jsou částečně rozštěpeny (degradovány, hydrolyzovány) již v tenkém střevě a značně degradovány v tlustém střevě. Žitné fruktany a fruktooligosacharidy působí v tlustém střevě jako prebiotika (bifidogenní složky) a jsou zcela fermentovány na mastné kyseliny s krátkým řetězcem. Naopak celulosa a nerozpustné AX a lignin jsou velmi odolné střevní mikrobiální degradaci. Strava s vysokým obsahem vlákniny způsobuje rychlejší průchod tráveniny střevem, takže se nestačí všechny živiny vstřebat. Důsledkem je nižší využitelnost energie ze stravy, což je ve vyspělých zemích s vysokým příjmem energie ve stravě a nízkým výdejem energie výhodou. Vláknina snižuje rovněž resorpci tuků a cholesterolu. Zároveň se ovšem snižuje vstřebatelnost některých žádoucích živin, např. vitaminů a minerálních látek. Zvláště nepříznivé je to u deficitních minerálních látek, zejména vápníku a železa (Kamal-Eldin et al., 2008).
Výhody konzumace žitného chleba a dalších výrobků ze žita Příjem žitných a celozrnných cereálních produktů je spojen se snížením rizika vzniku řady civilizačních onemocnění a zdravotních obtíží: 1. diabetes mellitus Epidemiologické studie ukázaly, že vysoký příjem celozrnných žitných výrobků byl spojen se snížením rizika výskytu diabetu 2. typu u dospělých jedinců. Konzumace žitných výrobků měla příznivý vliv na vnímavost (citlivost) insulinu (hormon produkovaný B buňkami Langerhansových ostrůvků slinivky břišní, který snižuje hladinu cukru neboli glukosy v krvi a ukládá ji do buněk, kde glukosa slouží jako zdroj energie). Při konzumaci žitného chleba se snížila odezva insulinu v porovnání s odezvou insulinu při konzumaci pšeničného chleba, což vedlo ke zlepšení metabolismu glukosy a ke snížení rizika diabetu 2. typu. Vláknina v žitném chlebu zvyšuje hladinu glukosy pomaleji, tzn., že glukosa obsažená v žitném chlebu je využita tělem za delší dobu než glukosa z pšeničného chleba. Obecně při konzumaci potravin s vlákninou nedochází k tak velkému zatížení organismu. 2. nadváha a obezita Rozpustné složky žitné vlákniny v kontaktu s vodou v žaludku bobtnají, zvětšují svůj objem, navozují pocit sytosti a mohou zabránit dalšímu příjmu potravy a přejídání se. Tímto způsobem je možné redukovat tělesnou hmotnost a udržet si svoji optimální tělesnou hmotnost. V tenkém střevě vytváří rozpustná vláknina viskózní, gelovitou hmotu, tím se zpomaluje rychlost resorpce glukosy a snižuje se tak strmost vzestupu hladiny glukosy. 3. zácpa Zácpa je stav, kdy nedochází k vyprazdňování alespoň jedenkrát denně. Příčinami mohou být nervové vypětí, špatné stravovací návyky - nedostatek tekutin, nedostatečný příjem zeleniny, ovoce a ryb, nedostatek tělesné aktivity a prokazatelně nedostatek vlákniny potravy. Nerozpustná žitná vláknina prochází tenkým střevem nezměněna, není trávena ani vstřebávána, zlepšuje střevní peristaltiku, v tlustém střevě je částečně fermentována a zvětšuje objem stolice. Jedním z řešení problémů se zácpou by tedy mohlo být zvýšení příjmu zejména nerozpustné vlákniny (Pánek et al., 2007). 4. kardiovaskulární onemocnění Mechanismus ochranného vlivu vlákniny potravy proti kardiovaskulárním (srdečně-cévním) onemocněním spočívá v tom, že obilná vláknina na sebe váže část cholesterolu, který s ní opouští organismus. Žitná vláknina ovlivňuje odbourávání cholesterolu na žlučové kyseliny v játrech. Bobtnající (rozpustná složka) vláknina na sebe váže žlučové kyseliny a zabraňuje tak zpětné resorpci žlučových kyselin. Pro zachování normální funkce žluče, musí organismus syntetizovat další žlučové kyseliny z cholesterolu, a tím se snižuje hladina cholesterolu v krevním séru. Tělo tedy musí zpracovávat již uložené zásoby cholesterolu a tím se zabrání hromadění cholesterolu v organismu a případnému ukládání např. na stěnách cév (aterosklerosa) (Kamal-Eldin et al., 2008). Chléb obsahující žitné otruby a celozrnnou žitnou mouku snižoval hladinu celkového sérového a LDL cholesterolu (LDL, cholesterol o nízké hustotě), což je jedno z hlavních rizikových faktorů srdečně-cévních onemocnění. Celozrnná žitná mouka obsahuje významné množství rozpustných AX, které mají podobné schopnosti snižovat hladinu cholesterolu jako -glukany v ovsu nebo ječmeni. Kardioprotektivní efekt vykazují také fenolové kyseliny, lignany a fytová kyselina, které působí jako antioxidanty. Také bylo zjištěno, že rozpustná
vláknina z obilovin snižuje hladinu sérového cholesterolu více než rozpustná vláknina z ovoce a zeleniny. Leinonen et al. (2000) potvrdili, že žitný chléb snížil hladinu lipidů v krevním séru a ovlivnil metabolismus glukosy a insulinu u zdravých mužů a žen s nepatrně zvýšenou hladinou sérového cholesterolu. Roztoky viskózní vlákniny mohou také zpomalit absorpci některých živin, následkem toho je snížena rychlost absorpce sacharidů a může být snížena odezva insulinu. Protože insulin stimuluje syntézu cholesterolu, snížená sekrece insulinu může ovlivnit koncentrace plasmového cholesterolu. Na hypocholesterolemický efekt je nejvíce studovanou a doporučenou obilovinou oves. Beta-glukany z ovsa mohou snižovat hladinu krevného cholesterolu u lidí se zvýšenou hladinou cholesterolu. Pšeničná vláknina neovlivňuje krevní cholesterol, a proto je často používána jako kontrolní vzorek při experimentech. 5. nádorová onemocnění (rakovina tlustého střeva a konečníku) Zvýšené riziko rakoviny tlustého střeva může být částečně způsobeno nedostatkem vlákniny ve stravě. Vláknina z žitného chleba může zlepšit funkci tlustého střeva a snížit koncentraci některých molekulárních biomarkerů, které zvyšují riziko rakoviny střeva. Některé mechanismy prospěšného působení vlákniny a polyfenolových látek spočívají ve zředění a navázání toxických sloučenin ze stěny střeva a jejich odstranění stolicí. V tlustém střevě dochází při fermentaci (degradaci) vlákniny k tvorbě mastných kyselin s krátkým řetězcem (kyselina octová, propionová, máselná). Tvorbou těchto kyselin dochází ke snížení ph a zabránění množení hnilobných bakterií a ke snížení tvorby údajných karcinogenních látek (jakou jsou např. volné sekundární žlučové kyseliny, toxické dusíkaté sloučeniny, bakteriální enzymy apod.). Tímto způsobem je možné preventivně předcházet tvorbě zánětu nebo nádorovému onemocnění na sliznici tlustého střeva. Tvorbou organických kyselin zejména kyseliny máselné dochází k obnově buněk tlustého střeva, což přispívá k prevenci vzniku rakoviny tlustého střeva (Pánek et al., 2007). Řada studií potvrdila významný protikarcinogenní účinek kyseliny máselné, méně u kyseliny propionové (Svačina et al., 2008). Nerozpustná vláknina zlepšuje střevní peristaltiku, absorbuje vodu, urychluje průchod stravy zažívacím traktem a mechanicky čistí střevní sliznice od toxických, karcinogenních látek. Při konzumaci potravin s vysokým obsahem vlákniny je třeba dodržovat pitný režim, protože jedině tak může vláknina plnit svoji úlohu. Pro vlákninu žitného zrna bylo schváleno zdravotní tvrzení a podmínky pro používání tohoto zdravotního tvrzení při označování potravin (Nařízení komise EU č. 432/2012): žitná vláknina přispívá k normální funkci střev, tvrzení může být použito pro potravinu, která má vysoký obsah vlákniny, tzn. obsahuje alespoň 6 g vlákniny na 100 g nebo alespoň 3 g na 100 kcal (neboli 420 kj) (podle nařízení EU č. 1924/2006). Žitným arabinoxylanům není v nařízení komise EU věnována pozornost, přestože zdravotní efekty žitných arabinoxylanů byly ověřeny v řadě klinických studií, zejména ve skandinávských zemích, kde je konzumace žita a žitných výrobků vysoká. Obsah a výživový význam žitných arabinoxylanů je ve skutečnosti větší než u pšeničných arabinoxylanů. Pro arabinoxylany z pšeničného endospermu bylo zdravotní tvrzení schváleno: Konzumace arabinoxylanů z pšeničného endospermu přispívá ke snížení zvýšené hladiny glukosy v krvi po jídle. Toto tvrzení může být použito pro potraviny, které obsahují nejméně
8 g vlákniny z pšeničného endospermu bohaté na arabinoxylany na 100 g využitelných sacharidů v kvantifikované porci tvořící součást jídla. Na obale výrobku musí být uvedeno, že prospěšný efekt arabinoxylanů z pšeničného endospermu je zaručen konzumací vlákniny z pšeničného endospermu bohatého na arabinoxylany jako součást jídla. Závěr Žito je významnou obilovinou s prokázanými fyziologickými účinky a dlouhou tradicí použití v cereální technologii v severní, střední a východní Evropě. Jednou z hlavních výzev moderní společnosti by mohlo být větší využití žita a navržení nových senzoricky přijatelných výrobků obsahující žito. Řízené a optimalizované vedení procesu fermentace a využití enzymových technologií vedoucí k tvorbě bohatého spektra aromatických a chuťových látek může být významným nástrojem výzkumu a vývoje a lepšího využití žita.