SGGW

03
października
2019

Naukowe fascynacje błonnikiem pokarmowym

Naukowiec z SGGW zafascynowany błonnikiem pokarmowym przeprowadził badania, które pogłębiły wiedzę z zakresu zastosowania błonnika w produkcji żywności pod kątem jego wpływu na właściwości odżywcze oraz technologiczne. Co więcej, za całokształt tej pracy uzyskał stopień naukowy doktora habilitowanego już w wieku 29 lat!

Czym jest błonnik pokarmowy?

Przede wszystkim jest dość powszechnie znany szczególnie w kontekście walk ze zbędnymi kilogramami. Błonnik to jadalne części roślin składające się z węglowodanów opornych na trawienie i wchłanianie w ludzkim jelicie cienkim. Dopiero w jelicie grubym ulegają całkowitej lub częściowej fermentacji. Błonnik pokarmowy wpływa pozytywnie na fizjologię człowieka, przede wszystkim ze względu na właściwości przeczyszczające, obniżające poziom cholesterolu oraz glukozy we krwi.

 

Właściwości technologiczne

Błonnik pokarmowy ma również szereg właściwości technologicznych, które sprawiają, że jest interesującym składnikiem żywności z perspektywy jej producentów.

„Większość błonników nierozpuszczalnych (np. celuloza, ligniny, skrobia oporna) potrafi wchłonąć w swoją strukturę wodę, co określa się mianem wodochłonności. Jest to bardzo istotna właściwość funkcjonalna błonnika pokarmowego, ponieważ dzięki niej można zmniejszać kaloryczność żywności” – wyjaśnia dr hab. Marcin Kurek z Katedry Techniki Projektowania Żywności Instytutu Nauk o Żywieniu Człowieka SGGW. – „Wodochłonność błonnika jest cechą szczególnie korzystną wszędzie tam, gdzie należy uniknąć wydzielania się wody ze struktury produktu lub modyfikować lepkość czy teksturę gotowych produktów. Błonnik pokarmowy chłonie nie tylko wodę, lecz także olej, co sprawia, że może być stosowany z powodzeniem w żywności o wysokiej zawartości tłuszczu bądź o charakterze emulsyjnym przy jednoczesnym zmniejszeniu ich kaloryczności. Zarówno na wodo-, jak i olejochłonność wpływa budowa chemiczna błonnika pokarmowego i jest ona uzależniona od warunków procesowych np. temperatury. To ma duże znaczenie we wszystkich produktach, w których dotąd stosowano zagęstniki czy stabilizatory – teraz można zastąpić je błonnikiem.”

Dodatkową cechą błonnika pokarmowego, obserwowaną głównie w przypadku błonników rozpuszczalnych (np. β-glukanu, inuliny, pektyny), jest lepkość. Im większa, tym lepsza struktura i tekstura żywności – błonnik o zwiększonej lepkości można stosować jako zagęstnik lub składnik strukturotwórczy. Błonniki pokarmowe mogą być stosowane jako materiały powlekające w technologii mikrokapsułkowania substancji o wysokiej skłonności do utleniania (np. tłuszczu). Technologia ta jest techniką, w której otacza się wartościową substancję inną, o innych właściwościach fizycznych i chemicznych. Dzięki temu substancja znajdująca się wewnątrz zmienia swój stan lub zachowuje właściwości przez dłuższy czas. Odkrycie ważne jest w przypadku produkcji substancji, które są trudne w obróbce technologicznej ze względu na swoje właściwości lub małą stabilność. Na przykład dzięki mikrokapsułkowaniu można wzbogacać produkty ciastkarskie w kwasy tłuszczowe o działaniu prozdrowotnym. W normalnym procesie wypieku kwasy te zostałyby utlenione, a dzięki mikrokapsułkowaniu zachowują swoje właściwości.

 

Wyniki pracy badawczej

Do tej pory w literaturze fachowej brakowało pozycji, która określałaby, w jakim stopniu witaminy z grupy B (których źródłem często bywają produkty zbożowe) są trawione przez układ pokarmowy człowieka, tzn. jaka jest ich biodostępność. Badania przeprowadzone przez dr. hab. M. Kurka wykazały, że zawartość witaminy B w chlebie zależy od zawartości błonnika pokarmowego i wielkości jego cząstek:

„Dzięki zastosowaniu metodologii powierzchni odpowiedzi (metoda statystyczna umożliwiająca dobór odpowiednich wielkości zmiennych wejściowych, aby uzyskać pożądany rezultat) zoptymalizowałem wielkość cząstki i dodatek błonnika, który w najmniejszym stopniu powodował zmniejszenie biodostępności wybranych witamin, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej zawartości błonnika pokarmowego w produkcie” – wyjaśnia. – „O ile obniżenie biodostępności witamin jest zjawiskiem negatywnym z punktu widzenia żywieniowego, o tyle obniżenie biodostępności skrobi czy tłuszczu jest jednoznacznie pozytywne.”

W kolejnym badaniu naukowiec wykazał, że stosowanie różnych źródeł błonnika pokarmowego może wpływać na profil kwasów tłuszczowych: ze względu na różną olejochłonność błonnika są one w różnym stopniu biodostępne. Należy zwrócić tutaj uwagę, że stosowanie błonnika pokarmowego wpłynęło na obniżenie indeksu glikemicznego pieczywa. Stosowanie preparatów błonnikowych z różnych źródeł może też wpływać na zawartości polifenoli w produkcie, a jednocześnie modelować ich biodostępność mierzoną in vitro, czyli na modelu soków trawiennych.

„W części badań wykazałem wpływ trzech różnych metod ekstrakcji (chemicznej, enzymatycznej i enzymatyczno-ultradźwiękowej) błonnika pokarmowego pochodzącego ze źródeł bezglutenowych – takich jak komosa ryżowa, szarłat czy proso – na jego właściwości funkcjonalne” – dodaje. – „To kolejna pozycja, która wypełnia lukę w literaturze światowej w zakresie błonnika pozyskiwanego właśnie z tych źródeł trzema różnymi metodami.”

Podczas badań nad rozwijaniem metody enzymatycznej ekstrakcji β-glukanu w celu uzyskania jak najwyższej jego czystości przy jednoczesnym zachowaniu właściwości funkcjonalnych, okazało się, że stosowanie innego polisacharydu (w tym przypadku chitozanu) jako flokulantu (substancji ułatwiającej łączenie się substancji zanieczyszczających w duże agregaty) powoduje zwiększenie wydajności ekstrakcji oraz ma znamienny wpływ na masę cząsteczkową β-glukanu. Zastosowanie biodegradowalnych i nadających się do spożycia polimerów, takich jak chitozan lub guma guar, może być przyjaznym dla środowiska ulepszeniem w ekstrakcji β-glukanu, ponieważ nie wymaga stosowania szkodliwych odczynników chemicznych.

„Zrealizowane badanie jest bardzo innowacyjne, ponieważ do tej pory nie brano pod uwagę flokulantów jako środków mogących mieć zastosowanie w ekstrakcji β-glukanu. Zdobyte doświadczenie wykorzystałem w badaniu polegającym na mikrokapsułkowaniu oleju rybiego – najczęściej wykorzystywanego do tego materiału będącego rdzeniem mikrokapsułki. Opracowałem optymalny stosunek β-glukanu do skrobi modyfikowanej, która pełniła funkcję wspomagającą w tym procesie, oraz optymalną temperaturę w celu uzyskania mikrokapsułek o najdłuższej trwałości i wysokiej zdolności kapsułkowania, czyli jak największego stężenia substancji będącej wewnątrz mikrokapsułki” – podsumowuje dr hab. Marcin Kurek.

Odkrycia dokonane przez naukowca z SGGW dają duże możliwości jeszcze lepszego wykorzystania błonnika pokarmowego w produkcji żywności i zwiększenia prozdrowotności produktów, w których skład wchodzi. Teraz kolej na producentów żywności i próbę zastosowania odkryć. Zapewne wiele osób chętnie wybierze pieczywo o obniżonym indeksie glikemicznym bądź produkty wzbogacone w większą ilość polifenoli. W końcu – zdrowie jest najważniejsze.

 

Anita Kruk, Biuro Promocji SGGW

Konsultacja merytoryczna: dr hab. Marcin Kurek, Katedra Techniki Projektowania Żywności, Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka SGGW