2011/03/B/NZ9/00116
| Tytuł projektu: | Badanie mechanizmów modyfikacji struktury arabinoksylanów w układach modelowych chleba żytniego, jej wpływ na zdolność chleba do tworzenia lepkich roztworów oraz potencjał antyoksydacyjny. |
| Kierownik projektu: | dr Małgorzata Renata Cyran |
| Numer umowy: | 2011/03/B/NZ9/00116 |
| Termin rozpoczęcia: | 2012-08-21 |
| Termin zakończenia: | 2015-08-20 |
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 do wypieku; 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 poziomu 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-godzinną 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.