Obiloviny a výrobky z obilovin • Postavení
obilovin v energetické a nutriční bilanci spotřeby potravin. Nutriční přínosy základních cereálních surovin (pšenice, žito, rýže, kukuřice) a výrobků (chléb, pečivo, těstoviny). • Nutriční přínosy netradičních cereálních surovin (ječmen, oves, pšenice špalda, pohanka, proso, amarant aj.) a výrobků (speciální druhy chleba a pečiva, cereální výrobky pro speciální diety, extrudované výrobky, obilné vločky, müsli aj.). • Výživové benefity pentosanů, β-glukanů z cereálií a fytochemikálií z pseudocereálií. 1
Obiloviny a výrobky z obilovin • Cereální
výrobky jako zdroj některých vitaminů a minerálních látek, technologická opatření vedoucí ke zvýšení jejich obsahu. Vliv konzumace některých cereálních výrobků na snižování glykemického indexu (těstoviny, výrobky s ječmenem a ovsem) a prevenci civilizačních onemocnění. • Výživová doporučení a zdravotní tvrzení s ohledem na cereální výrobky (zvýšení spotřeby výrobků z obilovin, zvláště celozrnných).
2
Obiloviny a výrobky z obilovin Změny živin během zpracování obilovin a výroby cereálních produktů: •
mlýnská výroba
•
pekárenská výroba
Výroba expandovaných (extrudovaných pufovaných) výrobků a výroba těstovin
a
3
Obiloviny a výrobky z obilovin Obiloviny (cereálie) - přispívají 60 % k světové produkci potravin, - poskytují pro zdraví a výživu potřebné bílkoviny, sacharidy, minerální látky, vitaminy a vlákninu a zdroj energie.
4
Obiloviny a výrobky z obilovin Cereální výrobky hrají ve výživě obyvatel ČR velmi významnou roli. I přes mírně stoupající spotřebu těstovin, mají rozhodující podíl výrobky pekárenské. Nezastupitelnou úlohu mají rovněž v celkové bilanci rostlinných a živočišných zdrojů bílkovin a energie, protože spotřeba dalšího významného zdroje rostlinných bílkovin – luštěnin – je v ČR relativně nízká.
5
Obiloviny a výrobky z obilovin Příspěvek obilovin (ve srovnání s masnými a mléčnými výrobky) ke spotřebě energie ve stravě občanů ČR. Cereálie přispívají k pokrytí energetické potřeby populace více než dvojnásobným podílem v porovnání s masnými, resp. mléčnými výrobky.
6
rok
Příspěvek obilovin ke spotřebě energie ve stravě konzumenta ČR 7
Obiloviny a výrobky z obilovin Chléb v dnešní době vyráběný je převážně žitnopšeničný s obsahem 51–60 % žitné mouky, čistě žitný chléb se již prakticky nevyrábí. Pokles spotřeby pečiva s významným podílem žitné, resp. ječné mouky je zjevně nepříznivým ukazatelem, protože znamená, že v cereální stravě klesl podíl vysokovazných koloidních složek – polysacharidů žita (pentosanů) a ječmene (β-glukany). U obou těchto skupin polysacharidů byl prokázán pozitivní účinek na gastrointestinální trakt a regulaci krevního cholesterolu. Není vyloučeno, že i tato změna v základní stravě přispívá ke zvýšenému výskytu rakoviny tlustého střeva. 8
Obiloviny a výrobky z obilovin
9
Obiloviny – struktura obilného zrna Pro lidskou výživu se z obilovin přímo využívá výhradně zrno. Morfologická skladba zrna všech obilovin je v zásadě stejná. Zrna se liší především tvarem, velikostí, hmotností a podílem jednotlivých vrstev, přítomností pluchy na obilce.
10
Obiloviny – struktura obilného zrna Skladba jednotlivých vrstev zrna: - oplodí (nejvrchnější vrstvy; celulosa) - osemení (podpovrchové obalové vrstvy; polysacharidy, barviva) - aleuronová vrstva (měkká, jednoduchá vrstva, velké buňky; vysoký obsah bílkovin, nejvyšší obsah minerálních látek ze všech složek zrna) - endosperm (škrob) - blok klíčku (vysoký obsah lipidů, vysoký obsah minerálních látek). 11
Obiloviny – struktura obilného zrna
endosperm aleuronová vrstva testa (osemení) perikarp (oplodí) klíček a štítek 12
Přehled běžných obilovin pro potravinářské použití česky
latinsky
anglicky
německy
pšenice obecná
Triticum aestivum
wheat
weizen
pšenice tvrdá-durum Triticum durum
durum wheat
durumweizen
žito seté
Secale cereale
rye
roggen
tritikale (žitovec)
Triticale
triticale
triticale
ječmen víceřadý
Hordeum vulgare
barley
gerste
13
Přehled běžných obilovin pro potravinářské použití česky
latinsky
anglicky
německy
oves setý
Avena sativa
oats
hafer
rýže setá
Oryza sativa
rice
reis
kukuřice setá
Zea mays
maize (corn)
mais
proso seté
Panicum miliaceum
millet
hirse
sorghum
mohrenhirse
čirok (mnoho druhů) Sorghum sp.
14
Skladba obilovin vysetých v ČR v r. 2010
žito 2,1 %
pšenice jarní 3,3 %
ječmen ozimý 7,6 %
pšenice ozimá 53,8 %
ječmen jarní 19,1 %
kukuřice 6,8% oves 3,6 %
%
ostatní 0,6 %
tritikale 3,1 %
15
Chemické složení obilného zrna Porovnání složení pšeničného, žitného a ovesného zrna Obilovina Složky
Obsah (% na sušinu) Pšenice
Žito
Oves
Bílkoviny
12-14
10-15
13-16
Škrob
67-70
55-65
64
Celková vláknina
10-13
15-17
11-13
1-2
3-4
3-5
Lipidy
3
2-3
6-7
Minerální látky
2
2
2
Rozpustná vláknina
16
Chemické složení pšen.zrna-nesacharidy
30
20 15 10 bílkoviny
5
popel
klíček a štít.
vnitř.end.
lipidy vněj.endosp.
aleuron.vrst.
testa
0 perikarp
obsah (%)
25
17
Chemické složení pšeničného zrna-sacharidy 80
40 20 škrob celulosa pentosany red. cukry
oplodí
osemení
aleuron.vrstva
endosperm
0
klíček
obsah (%)
60
18
Obiloviny – pšenice obecná Z technologického hlediska mají zvláštní význam bílkoviny pšeničného zrna. Největší podíl technologicky významných lepkutvorných (vysokomolekulárních) bílkovin je ve vnitřní části endospermu pšeničného zrna. Vypíráním pšeničné mouky vodou se získává pružný a tažný hydratovaný gel – lepek, který je kritériem pekařské jakosti pšeničné mouky (pružnost, tažnost, bobtnavost lepku). Z ostatních obilovin (žito, ječmen, oves) v zásadě podobný gel vyprat nelze. 19
Obiloviny – pšenice obecná Z výživového hlediska jsou důležité rozpustné nízkomolekulární bílkoviny, albuminy a globuliny.
20
Obilné bílkoviny – pšenice obecná 40 35 obsah (% )
30 25 20 15 10 5 0 Glu Pro Leu Asp Phe Ser Arg Val Gly Ile Ala Thr His Cys Lys Tyr Met
zrno mouka
aminokyselina
21
Obiloviny – žito Tradiční obilovina využívaná pro potravinářské, pícninářské, krmivářské, technické (bioetanol) a farmaceutické účely.
22
Obiloviny – žito Odolná, nenáročná, často v ekologickém zemědělství, nedosahuje významu pšenice, pěstuje se zejména v zemích s tradicí žitného a žitnopšeničného chleba a pečiva (ČR, Německo, Rakousko, skandinávské země, Polsko, Rusko a Ukrajina). Žitná mouka je základní složkou chleba, perníků, na přípravu těstovin. V posledních letech má ale podíl žitných mouk v pekárenských výrobcích i v ČR klesající tendenci.
23
Obiloviny – žito Zdroj vlákniny potravy. Zdroj významných minerálních látek. Zdroj biologicky aktivních složek. Výrobky: chléb pšeničnožitný, žitné vločky.
24
Obiloviny – ječmen Ječmen (rod Hordeum L.) je pravděpodobně nejstarší obilovinou pěstovanou více než deset tisíc let, celková produkce ječmene se snižuje, v ČR větší podíl ječmene jarního. Hlavní podíl potravinářského ječmene se zpracovává na slad, dále se z něj vyrábějí kroupy, krupky, lámanka, ječná mouka, ječné vločky, lupínky, kávové náhražky aj.
25
Obiloviny – ječmen V poslední době dochází díky novým vědeckým poznatkům k renesanci zájmu o potravinářský ječmen, což se projevuje nejenom rozšiřováním pěstebních ploch, ale i v sortimentu ječných výrobků.
26
Obiloviny – ječmen Nutriční hodnota ječmene spočívá vedle obsahu vitaminů komplexu B, vitaminu E, antioxidantů a minerálních látek zejména v přítomnosti neškrobových polysacharidů (rozpustné vlákniny potravy, β-glukany, schopnost snižovat hladinu cholesterolu v krvi). U ječmene (resp. ječných výrobků) byly rovněž zjištěny antivirové či protirakovinové schopnosti, uplatňují se i při léčbě vředových žaludečních chorob nebo pro celkové posilování organismu proti stresovým zátěžím.
27
Obiloviny – oves Oves a ovesné produkty patří ke zdravotně nejzajímavějším cereáliím, proto se také ovsu a ovesným výrobkům věnuje v poslední době stále větší pozornost (skandinávské země, Velká Británie).
28
Obiloviny – oves
29
Obiloviny – oves
30
Obiloviny – oves
31
Obiloviny – rýže Rýže (Oryza sativa) je nejrozšířenější obilovinou na světě, pěstovanou pro přímou konzumaci. V Evropě a Americe je rýže oblíbená většinou jako příloha, v Asii je základní potravinou.
32
Obiloviny – rýže Z hlediska výživy: rýže neobsahuje sodík, neobsahuje lepek, obsahuje vitaminy, minerály, stopové množství tuku, vlákninu.
33
Obiloviny – rýže Obchodní třídění Podle stupně omletí a odstranění obalových vrstev: neloupaná rýže - s celistvou vrchní slupkou (surová), obchodně paddy, rough (i zlomky zrn) pololoupaná rýže - zbavená pluchy („natural“), obchodně brown, cargo loupaná rýže - zbavená oplodí i osemení (bílá), obchodně white, střednězrnná, dlouhozrnná.
34
Obiloviny – rýže Parboiled rýže - propařovaná ještě v pluchách (přestup biologicky aktivních látek do endospermu), pak oloupání a broušení a sušení Parboiled rýže obohacena o minerální látky a vitaminy, bílá rýže nutričně velmi chudá. parboiled ≠ předvařená rýže!
35
Obiloviny – rýže Rýže parboiled se upravuje patentovaným technologickým postupem, vyvinutým v USA zhruba před padesáti lety. Jedná se o čtyřfázovou hydrotermickou úpravu zrna, při níž se po namáčení neloupané rýže (paddy) působením vysokotlaké páry „vtlačí“ dovnitř zrna rozpuštěné vitaminy a minerální látky z povrchových vrstev. Takto opracované zrno se potom zpracovává stejně jako běžné druhy rýže, tzn. loupáním a leštěním, ovšem vitaminy a minerální látky v zrnu zůstávají. Působením zvýšené teploty se mění i struktura škrobu, což se projeví na vařivosti (parboiled rýže je velmi kyprá a nelepí se), udržuje si sypkou konzistenci i po delším vaření nebo stání při zvýšené teplotě. 36
Obiloviny – rýže Na skus je parboiled rýže poněkud pevnější (tužší). Při vaření absorbuje parboiled rýže více vody, což zlepšuje její výtěžnost. Barva syrové parboiled rýže je žlutá, varem však přejde v zářivě bílou. V úpravě parboiled se prodává i rýže natural.
37
Obiloviny – rýže
38
Obiloviny – rýže Druhy rýže s různými příchutěmi: rýže basmati (jemnou chutí a vůní s oříškovým nádechem), rýže jasmínová, rýže carnaroli, rýže divoká, …
39
Obiloviny – kukuřice Kukuřice (Zea mays) pochází z Jižní Ameriky, kde byla systematicky kultivována z planých rostlin americkými Indiány již před 5 000 lety. Kukuřice koňský zub, kukuřice cukrová, kukuřice škrobnatá, …
40
Obiloviny – kukuřice Kukuřice - jako krmivo pro dobytek (zrno nebo siláže), nebo jako surovina pro zpracovatelský průmysl. Přímá spotřeba kukuřice jako potraviny je okrajová, přestože roste význam sladké kukuřice jako zeleniny.
41
Obiloviny – kukuřice V potravinářském průmyslu jako zdroj oleje, škrobu, glukózy, fruktózového sirupu a bioetanolu. Uvažuje se rovněž o použití kukuřice pro výrobu biodegradovatelných plastů. Výrobky: kukuřičná mouka (pro celiaky), snack výrobky, crackery, extrudované výrobky (křupky), popcorn, …
42
Obiloviny – kukuřice pěstování geneticky modifikované (GM) kukuřice (USA, Kanada, Jihoafricka republika, Španělsko). V současné době je nejběžnější GM kukuřice s vloženým genem z půdní bakterie Bacillus thuringiensis (Bt-kukuřice), který kukuřici propůjčuje odolnost proti škodlivému zavíječi kukuřičnému (Ostrinia nubilalis) nebo bázlivci kukuřičnému (Diabrotica virgifera).
43
Obiloviny – kukuřice Produktem tohoto genu je protein, který je nejprve aktivován trávicími enzymy cílového hmyzu a poté se specificky váže na receptory v jeho střevech. Stejný protein používají pro kontrolu hmyzu ekologičtí zemědělci od první poloviny 20. století. Tento protein je neškodný pro jiné druhy hmyzu, zvířata či ptáky a díky tomu, že se v trávicím ústrojí člověka velmi rychle rozkládá, nehrozí ani riziko alergenních reakcí.
44
Obiloviny – tritikale Potravinářské použití tritikale: pro výrobu mouky na chléb (úprava receptury, rozdílný obsah lepku než pšenice) vyšší obsah bílkovin s příznivou skladbou aminokyselin, především vyšším obsahem lysinu ve srovnání s pšenicí má až dvojnásobný podíl rozpustných bílkovinných frakcí (albuminy a globuliny).
45
Obiloviny – proso v afrických zemích: 2/3 produkce pro výživu v ČR: proso → jáhly → kaše, nákypy Jáhly lehce stravitelné, bohaté na bílkoviny, minerální látky (Fe), vitaminy (B1, B2, karotenoidy), optimálni trojpoměr B:T:S. Dětská výživa, bezlepková strava, funkční potraviny.
46
Obiloviny – čirok Čirok je hlavní potravinou řady zemí Afriky, Asie i Středního Východu. Některé druhy obsahují značné množství tříslovin, čímž jsou pro lidskou spotřebu nevhodné. Pro potravinářské využití se nejčastěji pěstuje čirok cukrový. Příprava kaší nebo placek, náhrada pšeničné mouky (max. do 20 %), pro výrobu škrobu, škrobových sirupů.
47
Pseudocereálie – pohanka Pohanka se podle způsobu využití, vzhledu zrna a podobného chemického složení řadí k obilovinám, botanicky je to ale rostlina dvouděložná a patří do čeledi rdesnovitých (Polygonaceae) a rodu Fagopyrum. Plody pohanky jsou nažky podobné bukvicím, které obsahují základní živiny a vlákninu v nutričně příznivém poměru, bílkovinový komplex je charakterizován vysokým podílem albuminů a globulinů a velmi nízkým obsahem prolaminů a glutelinů (lepkových bílkovin), což umožňuje využití pohanky pro bezlepkovou dietu.
48
Pseudocereálie – pohanka
49
Pseudocereálie – pohanka Pohanka je navíc zdrojem řady dalších bioaktivních látek, působících příznivě na kardiovaskulární soustavu a gastrointestinální trakt. Obsahuje značné množství antioxidantů, zejména typu flavonoidů. Přítomný rutin má antimutagenní, antikancerogenní a protizánětlivé účinky, zvyšuje pružnost cévních stěn, reguluje srážlivost krve a posiluje imunitní systém organismu. Zdroj organických kyselin, flavonů a fytosterolů. Výrobky: těstoviny, kroupy, mouka, potraviny pro diabetiky a celiaky.
50
Pseudocereálie – amarant Amarant (laskavec) patří do čeledi laskavcovitých. Každá rostlina produkuje obrovské množství malých semen (až 500 000) bohatých na bílkoviny. Vysokou nutriční hodnotu však mají i listy amarantu, které se v některých zemích upravují jako listová zelenina nebo podobně jako špenát.
51
Pseudocereálie – amarant Amarant má ve srovnání s obilovinami vyšší nutriční hodnotu především díky téměř dvojnásobnému obsahu bílkovin. Bílkoviny jsou velmi kvalitní a svým aminokyselinovým složením se blíží bílkovinám živočišného původu (vysoký obsah lysinu, albuminů a sirných aminokyselin). Amarantu by tedy měli věnovat pozornost zejména ti, kteří se stravují vegetariánským způsobem.
52
Pseudocereálie – amarant - vysoký obsah lipidů (nenasycené MK) a skvalen (7-8 % z celkového množství lipidů), který brání nadbytečné syntéze cholesterolu v organismu (konzumace amarantu-snížení hladiny cholesterolu) - zdroj vitaminů (B2, E) a minerálních látek (Ca, Mg, K, Fe) - amylosa (jen 10 %) - amarantová mouka bez lepku vhodná pro celiaky, vhodná i pro fenylketonuriky
53
Pseudocereálie – quinoa Quinoa / merlík chilský Pro potravinářské účely se zužitkovávají jednak listy, které se upravují jako saláty, zejména ale semena (celá, mouka, krupice), která mají vysokou nutriční hodnotu. Z hlediska aminokyselinového složení obsahuje quinoa nejkompletnější rostlinný protein, odpovídající kvalitou kaseinu. Vysoký obsah nenasycených MK (linolenová).
54
Pseudocereálie – quinoa
55
MLÝNSKÁ VÝROBA • zpracování obilných zrn na mouky a krupice, jedná se o mechanické zpracování obilí drcením a tříděním vzniklé směsi, snaha o účinné oddělení kvalitního a správně granulovaného endospermu od balastních složek zrna • mletí – drcení (zrno mezi válci válcové stolice) a třídění vzniklých produktů (síta, vysévače, reformy)
56
MLÝNSKÁ VÝROBA příjem obilí skladování obilí čištění a příprava obilí k mletí mletí skladování produktů
57
MLÝNSKÁ VÝROBA příjem a skladování obilí - kontrola jakosti a zařazení partie - čištění od příměsí - sušení - uskladnění v sile
příprava obilí ke mletí - příjem obilí do mlýna - sestavení směsi na zámel - třídění a čištění obilí - hydrotermická úprava 58
MLÝNSKÁ VÝROBA příjem obilí skladování obilí
59
MLÝNSKÁ VÝROBA čištění a příprava obilí k mletí
60
MLÝNSKÁ VÝROBA mletí - drcení a třídění meliva (melivo, směs po drcení) - mlecí chod (pasáž) - krupice, mouky - pasážní mouky, druhové mouky - „přední produkty“ (světlé, střed endospermu), „zadní produkty“ (tzv. „výše vymleté“, obvykle tmavší, vyšší obsah popela) - ukazatel stupně vymletí – obsah popela v produktech (stupeň vymletí - % podíl vymletého endospermu od středu k obalovým vrstvám, celé zrno = 100 %) 61
MLÝNSKÁ VÝROBA • průřez válcovou stolicí regulace vstupu meliva (podávací válečky a regulační klapka) podávací zařízení mlecí válce
čisticí kartáče
62
MLÝNSKÁ VÝROBA • mlecí válce (2 horní hladké, spodní rýhovaný)
63
MLÝNSKÁ VÝROBA • skládání sít do hranolového vysévače
64
MLÝNSKÁ VÝROBA • síto a dno do hranolového vysévače
65
MLÝNSKÁ VÝROBA • čistička krupic (reforma)
66
• čistička krupic - princip
67
MLÝNSKÁ VÝROBA mletí
68
Změny obsahu složek s vymletím mouky
obsah v % celého zrna
120
100
sacharidy
80
bílkoviny
60
tuky
40
20
hrubá vl. tuk bílkovin sacharid
0 100
90
80
stupeň vymletí (%)
70
60
50
69
Změny obsahu složek s vymletím mouky 100 90
obsah v % celého zrna
80 70 60 50 40 30 P Mg Fe Ca kys.nikotin thiamin riboflavin
20 10 0 100
90
80
stupeň vymletí (%)
70
60
50
70
MLÝNSKÁ VÝROBA skladování produktů
71
Běžné typy pšeničných mouk Dřívější značení • poválečné období: – T 650 mouka hladká – T 550 mouka polohrubá – T 450 mouka hrubá • od 70. let min. stol.: – zachován sortiment poválečných mouk, hladká značena „konzumní“ – rozšířený sortiment např. T 530 - pekařská hladká speciál - hladká 00 (také extra speciál) - hladká pečivárenská (slabá)
72
Běžné typy pšeničných mouk od 90. let: • značení typem (T …) není oficiální • značení názvy např.: – pekařská hladká speciál – hladká konzumní – polohrubá výběrová – pečivárenská hladká speciál – polohrubá těstárenská – chlebová hladká světlá nebo tmavá • nyní není státní norma, ale vyhl. č. 333/1997 Sb. zákona č. 110/1997 Sb. o potravinách a tabákových výrobcích (novela vyhl. č. 298/2006 Sb.) 73
