Cereální technologie se v našem kulturně-civilizačním prostoru chápe tradičně jako linka vedoucí od obilí přes mouku k chlebu a pečivu. U nás, ve střední Evropě máme svou představu o chlebu, jinou mají Francouzi, Španělé či Italové. Jinou mají v anglosaské oblasti, jinou ve Skandinávii nebo v Rusku.

Chléb byl po mnohá staletí prakticky synonymem pro slovo jídlo. Přesto se v posledních letech pohled na cereálie v lidské výživě značně proměňuje. Končí tisíciletá „chlebová“ éra? Pokusme se na tento fenomén podívat hlouběji a pojmenovat jeho základní aspekty i s jejich možnými důsledky.

My sami hovoříme s našimi studenty o nových pohledech na cereální technologii, možná, na první pohled nepřiměřeně, i o novém paradigmatu, novém modelu. Vycházíme z toho, že existují reálné otázky, které si, ať chceme nebo ne, v souvislosti s postavením obilovin v lidské výživě musíme klást. V našich přednáškách a seminářích se zaměřujeme primárně na to, co se týká nás v Česku a Evropě. Připomínáme ale, že problém je širší a komplikovanější.

Domníváme se, že v globálním měřítku je nejhlubší základem pro debatu o cereáliích růst lidské populace a prognózy jejího vývoje. V průběhu zhruba tří generací se počet obyvatel Země zdvojnásobil na stávajících 7,5 miliardy a do roku 2050 se předpokládá nárůst k 10 miliardám. Zajištění dostatku vody a potravy se stává již nyní zásadním problémem, který má dalekosáhlé dopady sociální, ekonomické, politické.

Cereálie jsou jedním z hlavních zdrojů lidské obživy. Díky „zelené revoluci“ ve druhé polovině minulého století se podařilo mohutným způsobem zvýšit produkci zemědělských plodin včetně obilovin díky novým agrotechnickým postupům. Nicméně agrobiologové a botanici stále častěji upozorňují na to, že zelená revoluce svůj potenciál již vyčerpala. Pravděpodobně budeme muset přijmout fakt, že bez genového inženýrství – dnes u mnohých tak obávaných genových manipulací – se v budoucnu neobejdeme.

Obavy o dopad genových manipulací do životního prostředí nepostrádají racionální základ, ale jsou liché v tom, že lidské počínání v posledních staletích, a zejména v tom minulém, natolik proměnilo životní prostředí na Zemi, že nevede cesta zpět a nezbývá než se všemi riziky hledat nová řešení. Obavy o dopad do bezpečnosti potravin také nejsou zcela prosté racionálního jádra. Ale ani zde nejspíš nebude možné se v novému přístupu vyhnout.

Nejsme ani agrotechnici, agrobiologové či botanici a proto se nebudeme v tomto směru pouštět do hlubších úvah, ale jako cereální technologové nemůžeme o této problematice nevědět nebo ji ignorovat. Pro nás z výše stručně popsané globální situace vyplývá následující: připravujme se na příchod nových typů obilovin, pseudoobilovin, připravujme se na rozšíření spektra zpracovávaných plodin. Ale hlavně, a to je naše prvotní odpovědnost, hledejme cesty k maximálně efektivnímu využití všech složek našich surovin pro lidskou výživu a výživu hospodářských zvířat a pracujme na technologických postupech, kterými se bude zvyšovat bezpečnost potravin a krmiv.

Přestože o hlavních i minoritních složkách dnes zpracovávaných obilovin a pseudoobilovin již víme díky moderním analytickým technikám skutečně velmi mnoho, intenzivní výzkum nás čeká v oblasti stanovení jejich skutečných fyziologických účinků v lidském organismu a v oblasti jejich reálné využitelnosti či dostupnosti. Jestliže o mnohých látkách obsažených v obilovinách na základě experimentální práce „in vitro“, v laboratoři, předpokládáme pozitivní nebo naopak negativní bioaktivitu, neznamená to ještě, že se ve složitém prostředí organismu stejným způsobem také projeví a že je organismus, náš trávicí systém, ať již přímo nebo nepřímo prostřednictvím střevního mikrobiomu, dokáže získat a využít.

Pro nás, technology, to pak znamená na základě poznatků základního výzkumu hledat postupy, jak bioaktivní látky chránit před dopadem technologického zpracování, jak eliminovat ty, jejichž biologická aktivita se ukáže jako nepříznivá a jak, u těch příznivých, přinášejících nutriční benefity, zvyšovat jejich biologickou dostupnost.

Toto vše platí obecně a týká se skutečně celého globálního prostoru. Ale, jak víme, zatímco pro velkou část obyvatel planety je nejdůležitější otázkou čeho se vůbec najíst, pro nás v Evropě či Americe, ale již také ve stále více zemích v Asii, jsou významnější otázky výběru potravin. Civilizační choroby, kterých přibývá a které zasahují i velmi mladé jedince, jako je cukrovka 2. typu, jejíž výskyt se již někdy označuje za epidemii, projevy metabolického syndromu a jeho následné kardiovaskulární komplikace, i některé druhy nádorových onemocnění, mají jednoho základního společného jmenovatele a tím je naše metabolická energetická bilance.

Cereálie sehrály svou historickou roli v období neolitické zemědělské revoluce proto, že obsahují vysoký podíl škrobu, tedy jedné ze základních energetických živin a že se dají relativně snadno pěstovat a bezpečně, i dlouhodobě, uskladnit. Obiloviny se tak staly jedním z nejvýznamnějších energetických zdrojů v lidské výživě a tuto roli hrály po tisíce let. A pro velkou část populace byly po většinu roku prakticky jediným energetickým zdrojem.

Až do počátku 20. století a mnohde ještě i v jeho průběhu platilo, že většina obyvatel Evropy byla nucena poměrně intenzivně fyzicky pracovat. Ve druhé polovině 20. století se však začala situace radikálně měnit a v dnešní době již většina z nás fyzicky pracovat prakticky nemusí. Podobně i způsob našeho pohybu se z dříve zcela převažující chůze změnil na přepravu dopravními prostředky. Nedostatek pohybu se týká jak dospělé populace, tak i dětí. Energetická bilance metabolismu většiny z nás je zcela jiná, než tomu bylo po mnoho tisíciletí našeho vývoje a než odpovídá geneticky určenému nastavení našeho metabolismu. Výhoda obilovin jako bohatého a dostupného zdroje energie se v této souvislosti ocitá ve zcela jiném světle.

Metabolismus přetížený příjmem energetických živin, zejména sacharidů a lipidů, dříve či později selhává. Projevuje se to v první fázi nadváhou, poté obezitou, zvýšenou hladinou glukózy a lipoproteinů v krvi, často v kombinaci s hypertenzí. Dostavují se projevy výše zmíněných chorob. Vedle energetické hodnoty se tak u cereálních produktů dostává do centra pozornosti také glykemický index. Veličina, která je určena mírou nárůstu glykemie (hladiny glukózy v krvi) po požití dané potraviny. Její hodnota pro čistou glukózu, ke které se vztahují ostatní potraviny, je 100. Běžné pšeničné pečivo dosahuje hodnoty 70, což se již považuje za vysokou hodnotu glykemického indexu.

Primární zpracování obilovin se postupně zúžilo zejména na mlýnské zpracování. Standardní mlýnská technologie, zejména technologie mlýnského zpracování pšenice, je založena zcela v souladu s principem maximálního vytěžení energeticky bohatých částí zrna. Za staletí vývoje jsme v moderních pšeničných mlýnech dosáhli limitu fyzikálních možností. Dokážeme prakticky beze zbytku oddělit energeticky bohatý endosperm od obalových a podobalových vrstev zrna a vytěžit tak maximum škrobnatých světlých, polosvětlých a chlebových mouk, které ve svém součtu skutečně reprezentují téměř veškerý endosperm a jsou v nich jen v minimální míře zastoupeny částice obalových vrstev.

Standardní pšeničné mouky jsou tvořeny téměř výlučně škrobem a zásobními proteiny. Moderní pšeničný mlýn je tak ve své podstatě vysoce efektivní rafinérií, která produkuje tyto mouky s maximální dosažitelnou výtěžností a ve vysoké kvalitě a obalové a podobalové vrstvy separuje a vylučuje jako vedlejší produkt (otruby). Otruby tak obsahují (zejména u pšenice) prakticky veškeré složky vlákniny obilného zrna. U žita, ječmene nebo ovsa se přinejmenším část celkového obsahu vlákniny ve formě arabinoxylanů či beta-glukanů vyskytuje i v endospermu. Pšeničné arabinoxylany se naopak v endospermu a tudíž v moukách vyskytují pouze v nepatrných koncentracích a odcházejí tedy po separaci v otrubách. Podobně je tomu i s dalšími látkami, které jsou součástí vlákniny (např. některé oligosacharidy), nebo které ji doprovázejí (polyfenoly).

To, že obilná vláknina a zejména ty její složky, které zde uvádíme, přinášejí nutriční a zdravotní benefity, víme již dlouhou dobu, byť jejich skutečná biologická aktivita a jejich vliv na střevní mikrobiom se stále (a intenzivně) zkoumá. Víme samozřejmě také, že obiloviny nejsou ani zdaleka jediným zdrojem vlákniny a že například pro děti, zejména v nízkém věku, není obilná vláknina vhodná. Fyziologickou potřebu vlákniny lze jistě zcela uspokojit dostatečnou konzumací zeleniny, ovoce nebo luštěnin. Nicméně v souvislosti s obsahem škrobu a glykemickým indexem se pozitiva obilné vlákniny a zvláště arabinoxylanů a beta-glukanů dostávají do nové perspektivy.

V celozrnných výrobcích je obsah škrobu (a tudíž energie) vždy relativně nižší, což zcela jednoduše, aritmeticky, souvisí s jeho obsahem v endospermu a absencí v obalových a většině podobalových vrstev. Díky tomu, ale zřejmě i díky biologické aktivitě některých složek vlákniny (právě například zmíněných arabinoxylanů a beta-glukanů), u celozrnných výrobků významně klesá také glykemický index. Jestliže u běžného pečiva dosahuje výše uvedené hodnoty 70, u běžného konzumního chleba minimálně 65, u celozrnných pekárenských výrobků jeho hodnota klesá i pod 50, což již tyto produkty řadí mezi produkty s nízkým glykemickým indexem.

Tato fakta vedou ke zdánlivě jednoduchému závěru – problém obilovin v lidské výživě v moderní technologicky vyspělé společnosti trpící nadbytkem příjmu potravin s vysokým obsahem energie i glykemickým indexem mohou vyřešit celozrnné cereální produkty. Teoreticky mohou, to je jednoznačné a lze to spočítat. Ale prakticky narážíme na několik zásadních problémů. Zaprvé jejich senzorické vlastnosti se často výrazně liší od běžného pečiva či chleba a pro velmi významnou část populace nejsou přitažlivé. Zadruhé pro děti, zejména v nízkém věku, nejsou vhodné. Ale hlavním problémem, který u celozrnných výrobků vyvstává, je konfigurace čistírenských linek ve standardních mlýnech, které se výrobou celozrnných mouk (jako vedlejšího produktu vedle standardního sortimentu) často zabývají. Stávající čistírenské linky i po zařazení optických třídičů, které výrazně zvýšily jejich účinnost, nemusejí být pro výrobu celozrnných mouk dostatečně účinné.

Ze zdravotního hlediska nejzávažnější kontaminace, kontaminace mykotoxiny, pokud se vyskytuje, vyskytuje se převážně v obalových vrstvách zrna. Nadlimitní nálezy mykotoxinů (i reziduí pesticidů) jsou, pokud se standardním způsobem provádí vstupní kontrola i příprava zrna k mletí, u běžných mouk sestavených z částic endospermu spíše vzácné. V případě celozrnných mouk se však potenciálně může jednat o podstatně větší problém.

Zatímco dosud diskutované aspekty týkající se problematiky obilovin ve výživě se týkají celé populace, její nezanedbatelnou část (0,5 – 1 %) tvoří lidé trpící celiakií. Závažnou autoimunitní chorobou, jejímž spouštěčem je frakce prolaminů (dnes v přeneseném slova smyslu označovaná jako lepek), která se vyskytuje u obou středoevropských chlebových obilovin, pšenice i žita, dále také u ječmene a v menší míře i u ovsa. Celiaci, pokud si chtějí zachovat zdraví, musejí se těmto obilovinám a jejich produktům (s výjimkou některých speciálních produktů z ovsa) důsledně vyhýbat.

Podíl populace, která pochybuje o vhodnosti lepku ve stravě, případně jej zcela odmítá, je ale podstatně širší. Bez ohledu na to, že lepek podle všech dosavadních podložených údajů lidem, kteří netrpí celiakií ani některými vzácnějšími projevy jeho nesnášenlivosti, objektivně nikterak nevadí a jeho vyloučení ze stravy jim nepřináší žádný prokázaný zdravotní benefit, je třeba tento fakt přijmout. Z tohoto důvodu se stále větší pozornosti těší bezlepkové potraviny včetně cereálních produktů vyráběné s použitím obilovin, které lepek neobsahují, ale také ze širokého spektra jiných plodin – pseudocereálií, luštěnin apod.

Když shrneme vše, co jsme dosud uvedli a vztáhneme k technologii primárního zpracování obilovin, můžeme snadno zformulovat několik tezí, které se s vysokou pravděpodobností týkají velmi blízké budoucnosti a které jsou výzvami již nyní:

1. Význam obilovin se z pozice dostupného a snadno využitelného zdroje energeticky bohatých potravin díky radikální změně životního stylu technologicky vyspělých civilizací přesouvá do pozice nikoli nutně zcela základní potravinářské suroviny, v níž nacházíme zdroje nutričně zajímavých a biologicky aktivních látek (významných složek vlákniny a některých doprovodných látek).
2. Přes dosavadní výsledky cereální vědy, chemie a analytiky u mnohých těchto látek neznáme zcela přesně jejich skutečnou fyziologickou aktivitu a jejich biologickou dostupnost našemu organismu (bioavailability). Nicméně víme, že jejich přítomnost v cereálních produktech a) snižuje jejich energetickou hodnotu, b) snižuje jejich jinak vysoký glykemický index.
3. Obě naše chlebové obiloviny – pšenice i žito – podobně jako ječmen a oves – obsahují frakci prolaminů v dietologickém slova smyslu označovanou jako lepek, která prokazatelně vyvolává projevy celiakie, kterou trpí v ČR 0,5 – 1 % populace a která podstatně širší částí obyvatel, byť bez exaktně prokazatelného důvodu, přestává být akceptována.
4. Jak v souvislosti s bodem 3. či dalšími (ať racionálními či iracionálními) výživovými trendy, tak v souvislosti s rozvojem globálního obchodu potravinářskými surovinami, stoupá v Evropě dostupnost i poptávka po tradičních i zcela netradičních dosud minoritních cereálních surovinách (pohanka, proso, čirok, amarant, quinoa, chia), stoupá zájem o produkty z luštěnin (opět jak regionálně tradičních, tak importovaných).

Výše shrnuté teze týkající se výživových potřeb a požadavků populace technologicky vyspělých civilizací se následujícím způsobem dotýkají postupů primárního zpracování obilovin, pseudoobilovin, luštěnin a podobným způsobem užívaných plodin:

1. Standardní mlýnské zpracování chlebových obilovin, a zejména pšenice, přestože bude jistě i nadále dominovat, svým principiálním zaměřením přestalo odpovídat novým výživovým požadavkům pro populaci vyspělých civilizací, respektive je s nimi často v protikladu.
2. Dlouhá staletí vývoje standardní mlýnské technologie cílící k maximálně efektivnímu vytěžení endospermu a separaci obalových a podobalových vrstev zrna, která zejména u pšenice v současné době dosahuje limitu svých fyzikálních možností, vyústila do konfigurace mlýnských jednotek, která je velmi složitá a relativně energeticky náročná.
3. Standardní mlýnské zpracování zrna je vypracováno pro zpracování pšenice, žita (ve střední a východní Evropě), kukuřice, rýže, sóji a několika dalších významných komodit, přičemž takto konfigurované mlýny prakticky neumožňují zpracování jiné suroviny. Konfigurace vysoce efektivních mlýnů je dnes velmi specializovaná, což představuje jistý problém při vzrůstajících nárocích na pestrost zpracovávaného sortimentu.
4. Technologické postupy primárního zpracování obilovin a zejména postupy přípravy zrna k mletí (či jinému typu primárního zpracování) v případě dekontaminace (čištění, třídění a povrchová úprava) nereflektují zcela dokonale zvýšená rizika kontaminace u celozrnných produktů, v případě hydrotermické přípravy zrna jsou zaměřeny především na fyzikální (mlýnské) vlastnosti anatomických částí obilky a nevyužívají dostatečně potenciálu zvýšení dostupnosti či dokonce zvýšení koncentrace bioaktivních složek.

Všechny tyto teze, které jsme se zde pokusili co nejpřehledněji shrnout, představují výzvy pro výzkum vývoj a technologický rozvoj.

Jak jsme uvedli již výše. Tento posun ve vnímání role obilovin ve výživě naší populace jistě nepovede k úpadku standardních mlýnských technologií. Nejen, že by to byla škoda, protože jsou fascinující a jsou dědictvím generací mlynářů, kteří stáli bez jakéhokoli přehánění historicky v čele počínající průmyslové revoluce. Produkty standardního mlýnského zpracování chlebových obilovin, pekařské mouky budou i v budoucnu dominovat cereální produkci. Na otázku, kterou jsme si položili hned v úvodu tohoto článku, totiž zda končí éra „chlebová“, si i při zvážení všech výše uvedených argumentů troufáme odpovědět, že nikoli.

Nový pohled na cereální technologii, ono „nové paradigma“, spočívá spíše v posunu v našem uvažování a chápání potenciálu, který cereálie a další suroviny, kterými se dnes zabýváme, skrývají z hlediska možnosti přinést významné výživové benefity, v chápání toho, že tradiční, standardní a osvědčené postupy je možno modifikovat a rozšiřovat jejich záběr a doplňovat je postupy zcela novými a netradičními. Nebo naopak postupy velmi starými, často zapomenutými, ke kterým však můžeme přistoupit s dnešními znalostmi v oblasti fyziky, chemie a biologie a využít tak jejich zatím často netušené možnosti.

Domníváme se, že je třeba se zabývat v tomto ohledu v technologii primárního zpracování obilovin, pseudoobilovin, luštěnin a dalších zrnin následujícími aspekty:

1. Zvýšení účinnosti vstupní kontroly při jakémkoli primárním zpracování a dalšímu zdokonalení dekontaminačních postupů. Zejména infekce plísněmi a následující kontaminace mykotoxiny, o jejichž zhoubných dopadech na lidské zdraví víme stále více, by nás měly vést k intenzivní práci jak na metodách detekce použitelné v průmyslových podmínkách, tak na metodách účinnějšího snížení nebezpečí průniku mykotoxinů zejména do celozrnných produktů.
2. Hydrotermická úprava (příprava) zrna, která se dnes ve standardních mlýnských postupech omezuje na nakrápění a odležení zrna zaměřené na co nejvhodnější modifikaci soudržnosti a mechanických vlastností obilky, skrývá značný potenciál z hlediska úpravy zmíněné biologické dostupnosti bioaktivních látek. Práce s řízenou sorpcí vody do zrna v různé intenzitě a rychlosti při různých tepelných podmínkách může být jak součástí přípravy zrna k mletí či jiné formě dezintegrace, tak může být samotnou úpravou zrna k přímé konzumaci či jinému sekundárnímu zpracování. To není jistě zdaleka nic nového – kondicionování, máčení a někdy i naklíčení, vaření zrna (zápara) apod., vše se používalo a používá. Zásadním úkolem ale je docílit cíleným řízením hydrotermických procesů, vedle zlepšení mechanických a senzorických vlastností, zlepšení nutriční hodnoty navýšením dostupnosti a případně i koncentrace bioaktivních látek.
3. Samotný dezintegrační postup skýtá mnoho možností směrem ke zvýšení nutričního přínosu obilovin. I zcela standardní mlecí postupy umožňují účinnou regulací zatížení mlecích strojů (v tomto případě válcových stolic) a modifikací jejich parametrů regulovat zejména stupeň mechanického a tepelného poškození škrobových zrn, které má dopad do hodnoty glykemického indexu. Obrovské možnosti však skýtají různé dezintegrační techniky při výrobě celozrnných produktů. Granulace částic obalových vrstev má zásadní vliv jak na senzorické a technologické vlastnosti (např. vaznost), tak na skloňovanou dostupnost složek vlákniny a doprovodných látek. V kombinaci s více či méně šetrnou dezintegrací endospermu představují tyto techniky obrovský potenciál. A není vždy nutné (či žádoucí) mířit k celozrnným moukám v pravém slova smyslu. Pokud dezintegraci předchází řízená povrchová úprava (peeling) různé intenzity, lze docílit velmi zajímavého složení produktu s vysokým obsahem bioaktivních složek vlákniny a se sníženým obsahem celulózy a ligninu, které zásadní nutriční význam nemají. A současně se takovým postupem významně sníží riziko kontaminace.
4. Zejména technickou výzvou pak je vedle vysoce efektivních specializovaných mlýnských jednotek vyvinout takové konfigurace dezintegračních a separačních strojů, které povedou k sestavám mlýnských linek s vysokou variabilitou a tudíž možností zpracování širšího sortimentu surovin na jedné a téže lince bez nutnosti zásadních technických zásahů.

Představili jsme jen velmi hrubý a jistě zdaleka ne úplný nástin toho, co cereální technologii, zejména se zaměřením na primární zpracování zrna nejspíš čeká. Pohlížejme na tyto výzvy ne jako na potenciální ohrožení postavení našich stávajících mlýnských systémů, ale jako na příležitost k jejich obohacení a v důsledku k posílení atraktivity cereálií jako když ne základní tak velmi významné složce lidské výživy. Éra „chlebová“ nekončí, naopak se nabízejí možnosti jak vyrábět atraktivní a chutné chleby, včetně kvasových, s výraznými nutričními benefity.

Publikováno v Mlynářské ročence 2019