Ziarno różnych odmian gatunków zbóż, rzepaku i roślin bobowatych zalecanych do uprawy w Polsce jako źródło składników odżywczych i prozdrowotnych Konferencja Nauka Doradztwu Rolniczemu IHAR-PIB Radzików, 15-16.09.2016 Danuta Boros SPOJPR, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy
Powiedz mi co jesz, to powiem ci kim jesteś Losy narodów zależą od sposobu ich odżywiania - Jean Anthelme Brillat-Savarin
Zagadnienia Zboża: rola ziarna zbóż w żywieniu, korzyści zdrowotne ze spożywania całego ziarna, charakterystyka wartości odżywczej ziarna odmian zbóż charakterystyka właściwości prozdrowotnych ziarna odmian zbóż Rzepak: rola w żywieniu, charakterystyka chemiczna odmian rzepaku ozimego, nasiona-śruta Bobowate: porównanie składu chemicznego nasion odmian grochu, bobiku, łubinu wąskolistnego oraz soi
IŻŻ - 2009 IŻŻ - 2016
Rola ziarna zbóż w żywieniu Jest podstawowym składnikiem pożywienia stanowiąc: podstawowe źródło energii znaczące źródło białka ważne źródło witamin z grupy B najważniejsze źródło błonnika pokarmowego i innych substancji bioaktywnych W krajach rozwiniętych składniki dostarczane z produktami zbożowymi w pożywieniu pokrywają w blisko 50% dzienne zapotrzebowanie na energię, w 1/3 na białko i aż w 60% na witaminy z grupy B. Produkty zbożowe są także dobrym źródłem składników mineralnych i pierwiastków śladowych. W paszach w zależności od systemu żywienia i wieku zwierząt zboża mogą stanowić od 50 do 90% składu całej mieszanki.
Wykorzystanie zbóż na cele konsumpcyjne oraz spożycie chleba w Polsce w latach 2000-2014 (Rocznik Statystyczny, GUS 2014/2015) Ilość w kg na osobę/ rok 2005/6 2007/08 2010/11 2012/13 2013/14 Ziarno na konsumpcję 149 142 136 131 129 Procent całej produkcji 21.3 20.4 19.4 18.7 18.2 Spożycie w kg na osobę/rok 2000 2005 2010 2011 2012 Chleb 79.3 70.8 56.0 53.5 52.0 W roku 2011 konsumpcja chleba całoziarnowego wyniosła <4%
Ziarno zbóż w żywieniu człowieka W ogólnej ilości ziarna wykorzystywanego do produkcji żywności 82% stanowi pszenica i 6% żyto (FAO, 2010)
Skład aminokwasowy białka pszenicy, żyta i owsa Aminokwas egzogenny Pszenica (12.6% białka) Żyto (10.1% białka) Owies (10.8%) Lizyna 2.55 3.67 4.03 Treonina 3.02 3.67 3.63 Tryptofan 1.12 1.04 0.88 Metionina+cystyna 3.63 3.80 4.80 Leucyna 6.79 5.91 7.07 Izoleucyna 3.38 3.11 3.98 Walina 4.58 4.57 5.12 Histydyna 2.29 2.32 2.21 Fenyloalanina+tyrozyna 7.55 7.34 8.40 Źródło: Eggum, 1968
Zawartość białka oraz frakcji białkowych i aminokwasów w ziarnie pszenicy i żyta A. Frakcje białkowe w ziarnie [%] Frakcje białkowe Pszenica Żyto Albuminy 5-16 15-35 Globuliny 12-13 15-29 Prolaminy 28-36 12-25 Gluteliny 23-28 8-22 Resztkowe 9-18 7-23 Białko - średnio 13.0 11.0 Białko - zakres 9-23 9-20 B. Skład aminokwasowy białka części anatomicznych ziarniaka Aminokwas Zarodek Warstwa aleuronowa Bielmo Lys 8.4 4.6 1.7 Thr 6.5 8.0 3.3 Met+cys 2.5 3.2 1.9 Leu 4.5 6.0 7.6 Ile 2.5 4.1 3.1 Phe+tyr 3.5 7.0 9.9 Wal 4.0 5.4 4.3
Rola ziarna zbóż w żywieniu podstawowe źródło energii znaczące źródło białka ważne źródło witamin z grupy B główne źródło błonnika i innych związków bioaktywnych
Dystrybucja witamin z grupy B w ziarniaku pszenicy [w mg] Część anatomiczna ziarniaka B1 tiamina B2 ryboflawina PP niacyna Kwas pantotenowy Okrywa owocowo-nasienna 0.06 0.10 2.60 0.76 Warstwa aleuronowa 1.65 1.00 74.1 4.51 Zarodek 0.84 1.38 3.85 1.71 Tarczka 15.6 1.27 3.82 1.41 Bielmo 0.01 0.07 0.85 0.39 Pszenica - całe ziarno [mg/100 g] Źródło: za Gąsiorowskim, 2004 0.48 0.14 5.1 1.18
Rola ziarna zbóż w żywieniu podstawowe źródło energii znaczące źródło białka ważne źródło witamin z grupy B główne źródło błonnika i innych związków bioaktywnych o właściwościach prozdrowotnych
Substancje bioaktywne ziarna zbóż Błonnik pokarmowy (DF) frakcja rozpuszczalna i nierozpuszczalna Fitozwiązki polifenole: kwasy fenolowe, lignany; alkilorezorcynole; sterole, stanole Mikroelementy Mg, Cr, Se Witaminy foliany, tokole tokoferole i tokotrienole, niacyna, witamina C
Bielmo (80-85%) Skrobia & białka Lipidy Antioksydanty Witamina E Witaminy B Skł. mineralne Roślinne sterole Enzymy Ziarniak pszenicy - nierównomierna lokalizacja bioskładników Zarodek (3%) Bródka Bruzdka Warstwa aleuronowa (6-9%) Okrywa nasienna (1%) Alkiloresorcinole Okrywa owocowa - warstwa wewn. i zewn. (4-5%) Rozuszczalny & nierozpuszczalny błonnik pokarmowy (ksylany, -glukan) Białka Antyoksydanty (kw. fenolowe) Witamina E Witaminy B Skł. mineralne Kwas fitynowy Enzymy Otręby (12-17%) Nierozpusz. błonnik pokarmowy (ksylany, celuloza, lignina) Antyoksydanty związane ze ścianą komórkową (kw. fenolowe)
Błonnik Poprawia metabolizm glukozy i lipidów DF-Oligosacharydy Prebiotyki Fityniany Antyoksydanty Fitosterole Obniżają cholesterol Alkilorezorcynole Cz. antybakteryjny, antyoksydanty DZIAŁANIE PROZDROWOTNE ŻYWNOŚCI WYTWORZONEJ Z CAŁEGO ZIARNA Magnez, chrom Wzmacniają działanie insuliny Kwas ferulowy Antyoksydant Witamina E Antyoksydant Foliany, cholina, betaina Donory grup metylowych Lignany Fitoestrogeny Tokoferole & -trienole Antyoksydanty, obniżają utlenianie LDL Efekt synergii Korzystny efekt fizjologiczny dla człowieka
Korzyści zdrowotne ze spożywania całego ziarna Choroba niedokrwienna serca Całe ziarno obniża poziom cholesterolu częściowo z powodu wysokiej zawartości rozpuszczalnego włókna pokarmowego Obniżenie ryzyka o 27 37% Obniżenie poziomu cholesterolu większe niż wynikające z samego niższego spożycia cholesterolu Nowotwory Metaboliczne badania nowotworów gastrojelitowych Ryzyko zachorowania niższe o 21-43% Metaboliczne badania hormono-zależnych nowotworów Ryzyko zachorowania niższe o 10-40% Cukrzyca Spożywanie produktów z całego ziarna włączono do zaleceń w prewencji cukrzycy Obniżenie ryzyka o 21 27% przy spożywaniu 3 posiłków dziennie Spożywanie produktów całego ziarna związane z poprawą działania insuliny Otyłość Wyższe spożywanie produktów z całego ziarna to: - niższy indeks masy ciała (BMI) - niższe ryzyko przytycia
Charakterystyka odmian zbóż pod względem wartości odżywczej i właściwości prozdrowotnych ziarna
Zboża: materiał badawczy Charakterystykę chemiczną wykonano w ziarnie: 38 odmian pszenicy ozimej (Triticum aestivum L.), 19 odmian pszenicy jarej (Triticum aestivum L.), 20 odmian pszenżyta ozimego (xtriticosecale Wittm. ex. A. Camus) 9 odmian pszenżyta jarego (xtriticosecale Wittm. ex. A. Camus) 18 odmian żyta ozimego (Secale cereale L.) 27 odmian owsa zwyczajnego oplewionego (Avena sativa L.) oraz po ich obłuszczeniu, 3 odmian owsa nagiego (Avena nuda L.) 29 odmian jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.) 1 odmiany pszenicy durum (Triticum durum Desf.), 1 odmiany pszenicy orkisz (Triticum spelta L. ), 6 populacji pszenicy samopszy (Triticum monococcum L.), 16 populacji płaskurki (Triticum dicoccum L.) oraz 3 odmian psz. zw. w latach 2008-2013, w ramach PW IHAR-PIB. Zawartość każdego analizowanego składnika lub cechy w każdej z odmian jest wartością średnią jego zawartości w ziarnie wyprodukowanym w 3 różnych lokalizacjach w tym samym roku zbioru (Stacje Oceny Odmian COBORU).
Zróżnicowanie zawartości składników odżywczych w ziarnie 38 odmian pszenicy ozimej Wartość Skrobia Białko Składniki mineralne Lipidy Min. 60.2 (Smuga) 10.9 (Rapsodia) 1.46 2.03 ŚREDNIA 63.9 12.2 1.58 2.36 Max. 67.2 (Anthus) 13.7(Zyta) 1.69 2.83 Zmienność 3 5 3 8
Zróżnicowanie zawartości składników odżywczych w ziarnie 19 odmian pszenicy jarej Wartość Skrobia Białko Składniki mineralne Lipidy Min. 60.2 (Cytra) 13.7 (Trappe) 1.62 2.00 ŚREDNIA 63.5 15.0 1.68 2.65 Max. 65.4 (Nawra) 16.0 (Raweta) 1.84 2.23 Zmienność 2 4 4 4
Zróżnicowanie zawartości podstawowych składników odżywczych w ziarnie 18 odmian żyta ozimego Wartość Skrobia Białko Składniki mineralne Lipidy Min. 57.4 (Minello) 9.5 (Palazzo) 1.62 2.00 ŚREDNIA 59.0 10.4 1.75 2.13 Max. 61.7 (Gonello) 11.6 (Agrikolo) 1.84 2.23 Zmienność 2 6 3 2
Porównanie zawartości składników odżywczych w ziarnie zbóż
Zróżnicowanie zawartości błonnika pokarmowego i jego komponentów w ziarnie 38 odmian pszenicy ozimej Wartość TDF T-NSP WE-NSP Udział % NSP w TDF Min. 10.3 (Wydma) 7,7 (Wydma) 1.2 (Nateja) 71.1 (Rywalka) ŚREDNIA 11.6 8.6 1.4 74.4 Max. 13,1 (Nutka) 10.0 (Nutka) 1.7 (Dorota) 78.4 (Sakwa) Zmienność 6 7 8 2.3
Zróżnicowanie zawartości błonnika pokarmowego i jego komponentów w ziarnie 19 odmian pszenicy jarej Wartość TDF T-NSP WE-NSP Udział % NSP w TDF Min. 11.0 (Żura) 8.1 (Żura) 1.3(Partyzan) 69.0 (Vinjett) ŚREDNIA 12.3 9.2 1.7 75.1 Max. 13,1 (Cytra) 10.2 (Parabola) 1.9 (Parabola) 85.8 (Parabola) Zmienność 5 7 8 5.6
Zmienność zawartości błonnika błonnika pokarmowego i jego komponentów z ziarnie 18 odmian żyta Wartość TDF T-NSP WE-NSP Udział % NSP w TDF Min. 14.6 (D. Złote) 11.9 (D. Złote) 3.5 (Stanko) 80.7 (Visello) ŚREDNIA 15.4 12.6 3.9 81.6 Max. 16.8 (Gonello) 13.7 (Gonello) 4.4 (Bellami) 82.8 (Agrikolo) Zmienność 4 4 6 0.8
Porównanie zawartości składników błonnika pokarmowego w ziarnie zbóż i ich potencjalnych właściwości funkcjonalnych
ZAWARTOŚĆ ALKILOREZORCYNOLI W ZIARNIE ZBÓŻ* Gatunek zboża Liczba zbadanych próbek Wartość średnia Wartość min. Wartość max. Pszenica 361 593 471 715 Pszenżyto 3666 618 481 754 Żyto 421 1095 898 1291 Jęczmień 55 82 64 100 Nie stwierdza się obecności AR w ziarnie owsa i kukurydzy *Wieringa (1967); Evans i in. (1973); Vardeal i Lorenz (1977); Sałek (1978); Bock i in. (1981); Jakubowski i Stuczyńska, (1981); Hengtrakul i in. (1990); Żarnowski i in. (2002); Ross i in. (2003); Kulawinek i in. (2008); Andersson i in. (2008a,b); Fraś (2011); Boros i in. (2015)
RZEPAK OZIMY: materiał badawczy Nasiona oraz śruta Rzepak ozimy (Brassica napus L.) 45 odmian z roku zbioru 2011 Abakus, Adam, Adriana, Arot, Artoga, Bellevue, Bogart, Bojan, Brise, Cabriolet, Cadeli, Californium, Casoar, Catana, Chagall, DK Example, Es Alegria, Es Domino, Es Mercure, Exotic, Extend, Finesse, Gladius, Gloria, Herkules, Hycolor, Monolit, Nelson, NK Bold, NK Diamond, NK Morse, NK Musik, NK Octans, NK Pegaz, NK Petrol, NK Technic, Poznaniak, Primus, Remy, Rohan, Sherlok,SY Kolumb, Vectra, Visby, Xenon
Zróżnicowanie zawartości lipidów i białka ogółem w nasionach 45 odmian rzepaku ozimego [%] Wartość Lipidy Białko Min. 41.6 (DK Example) 18.9 (Chagall, NK Morse) ŚREDNIA 44.4 20.7 Max. 48.5 (Artoga) 22.4 (Es Domino, Exotic) Zmienność 3 4
Zróżnicowanie zawartości składników odżywczych w śrucie otrzymanej z nasion 45 odmian rzepaku ozimego [% smbtł] Wartość Białko Składniki mineralne Sacharoza Min. 40.5 (NK Morse) 7.0 (Rohan) 6.9 (Es Domino) ŚREDNIA 43.4 7.5 8.3 Max. 46.8 (Es Domino) 8.5 (Exotic) 9.9 (Visby) Zmienność 3 4 8
Zróżnicowanie zawartości włókna pokarmowego i jego komponentów w śrucie otrzymanej z 45 odmian rzepaku ozimego [% smbtł] Wartość TDF NSP Oligocukry Lignina Min. 34.9 (Xenon) 12.7 (Xenon) 1.8 (Artoga) 11.3 (Es Mercure) ŚREDNIA 41.5 17.2 2.8 15.7 Max. 46.4 (DK Example) 20.3 (Artoga) 3.4 (Poznaniak) 19.9 (DK Example) Zmienność 5 9 11 12
BOBOWATE: materiał badawczy Nasiona 50 odmian 4 gatunków roślin bobowatych (strączkowych) z 2013 roku zbioru: 26 odmian grochu (Pisum sativum L.), 10 odmian łubinu wąskolistnego (Lupinus angustifolius), 5 odmian bobiku (Vicia faba) 9 odmian soi (Glycine max)
Zawartość składników odżywczych Składnik Maximum Minimum Składnik Maximum Minimum Składniki Maximum Minimum Białko pea pea Lipidy pea pea Składniki pea pea [% d.m.] 26,7 (Zekon) 17,3 (Medal) [%d.m.] 3,8 (Bohun, Set) 3,0 (Medal, Kavalir) mineralne 3,3 (Goplik) 3,0 (Mentor) lupine lupine lupine lupine [% d.m.] lupine lupine 33,8 (Neptun) 29,7 (Regent) 7,6 (Bojar, Zeus) 6,9 (Kadryl, Graf) 4,3 (Kalif) 3,9 (Neptun) faba bean faba bean faba bean faba bean faba bean faba bean 32,8 (Amulet) 28,3 (Granit) 3,0 (Olga) 2,7 (Albus) 4,3 (Amulet) 3,5 (Kasztelan) soybean soybean soybean soybean soybean soybean 29,1 (Anuszka) 27,2 (Mawka) 29,9 (Merlin) 25,7 (Anuszka) 7,3 (Augusta) 6,5 (Merlin)
Zawartość skrobi przyswajalnej w nasionach 4 gatunków bobowatych
Porównanie zawartości składników błonnika pokarmowego w nasionach bobowatych 42.7% - Regent CV=4% CV=7% 36.1% - Neptun Parametr Maximum Minimum Parameter Maximum Minimum Parameter Maximum Minimum NSP Groch Groch RFOs Groch Groch Kwasy Groch Groch [% d.m.] 18,8(Lasso) 12,2 (Mecenas) [%d.m.] 9,5 (Santana) 7,0 (Mecenas) uronowe 2,4 (Bohun) 1,8 (Mecenas) Łubin Łubin Łubin Łubin [% d.m.] Łubin Łubin 35,5 (Kalif) 29,8 (Neptun) 12,5 (Kalif) 7,4 (Neptun) 4,8 (Regent) 3,7 (Graf) Bobik Bobik Bobik Bobik Bobik Bobik 13,3 (Albus) 10,8 (Granit) 6,7 (Olga) 5,8 (Kasztelan) 3,2 (Albus) 2,3 (Granit) Soja Soja Soja Soja Soja Soja 12,2(Progres) 10,6 (Jutro) 4,0 (Progres) 4,3 (Anuszka) 8,4 (LP1) 6,5 (Aldana)
Zawartość błonnika pokarmowego (suma NSP + UA + RS + RFOs + L*APC) CV=4% 42.7% - Regent 54.9% Kalif CV=7% 31.2% Set 36.1% - 6% 7% Neptun 22.8% Mecenas 43.4% Neptun 28.6% Granit 5% 25.0% Amulet 25.8% Progres 3% 23.4% Merlin
Zawartość związków fenolowych - ogółem [mg GAE/100g d.m.] 79.5 - Baryton 50.3 - Zekon 169 - Dalbor 130 - Kalif 251 - Granit 230 - Albus Kasztelan 282 - Aldana 214 - Anuszka
Zawartość inhibitora trypsyny [TUI/g s.m.]
Wyniki badań dostępne w: Boros D., Fraś A., Gołębiewska K., Gołębiewski D., Paczkowska O., Wiśniewska M. 2015. Wartość odżywcza i właściwości prozdrowotne ziarna odmian zbóż i nasion rzepaku zalecanych do uprawy w Polsce. Monografia pod. red. Boros D. i Fraś A. Monografie i Rozprawy Naukowe IHAR-PIB 49: 1-120. ISBN 83-891172-83-6.
PODSUMOWANIE Dobra jakość surowców jest niezbędna do produkcji żywności i pasz wysokiej jakości Stały wzrost świadomości konsumentów odnośnie kwestii związanych z jakością oraz bezpieczeństwem spożywanych produktów skutkuje zwracaniem coraz większej uwagi na jakość surowców pod względem wartości odżywczej oraz na cechy świadczące o ich bezpieczeństwie i funkcjonalności Spożywanie produktów o właściwościach prozdrowotnych staje się trendy W najbliższej przyszłości można spodziewać się nagłego wzrostu zapotrzebowania na surowce do produkcji żywności i pasz o wyróżniającej się jakości użytkowej Intensyfikacja hodowli jakościowej gatunków uprawnych roślin dostosowanej do obecnych wymogów konsumentów, a tym samym producentów żywności i pasz
Z e s p ó ł r e a l i z u j ą c y b a d a n i a: prof. dr hab. Danuta Boros, dr Anna Fraś, dr Magdalena Wiśniewska, mgr Kinga Gołębiewska, mgr Damian Gołębiewski, mgr Marlena Drzewiecka, mgr Anna Szydłowska (nieobecna na zdjęciu) Magdalena Bodzon i Agnieszka Dmoch Ź r ó d ł a f i n a n s o w a n i a b a d a ń:
Jeśli chcesz karmić świat - zacznij edukować ludzi Jedz aby żyć, a nie żyj aby jeść