Pšenice setá (Triticum aestivum) je světově nejrozšířenější obilninou s dominantním využitím ve výrobě potravin, především v pekárenství a pečivárenství.

Geneticky determinovaná jakost, daná v prvé řadě specifickým komplexem bílkovin pšeničného zrna s jedinečnou schopností produkovat pečivo s vysokým měrným objemem a souborem dalších požadovaných organoleptických ukazatelů, vedla v průběhu minulých století ke zvyšování zájmu o tuto surovinu a tedy logicky k nárůstu pěstebních ploch. Nejen kvůli specifické kvalitě zrna, ale i díky vysokému výnosovému potenciálu si pšenice brzy vydobyla vedoucí postavení v cereální výrobě, a tak zatlačila do pozadí další obiloviny, dříve poměrně hojně využívané pro lidskou výživu. Stále se zvyšující požadavky zpracovatelů a pěstitelů stimulovaly intenzivní šlechtění, které se celosvětově zaměřilo zejména na výnos zrna a specifickou technologickou kvalitu pšenice.

Současné odrůdy v zemědělské praxi v podmínkách optimalizovaných pěstebních technologií dosahují vynikajících výnosových výsledků, avšak jak prokazují mnohé genetické studie z posledních let, obdobně jako u jiných obilovin, na úkor rozsahu původní přirozené genetické variability. Bez ohledu na to, že mezi registrovanými odrůdami pšenice seté existují významné fyziologické, morfologické a technologické diference, ve své podstatě se k sobě stále více geneticky přibližují, a to hlavně v důsledku snahy šlechtitelů zkombinovat vysokou produktivitu nových genotypů s maximální možnou úrovní požadovaných parametrů technologické jakosti. Úsilí o dosažení stále lepší mlynářské a pekárenské kvality se logicky odráží ve snižování obsahu těch složek zrna, které se významně nepodílejí na formování základních ukazatelů, rozhodujících pro zařazení odrůd pšenice do nejvyšších jakostních skupin pro pekárenské využití.  Výzkumy vedené v kolekcích genetických zdrojů obilovin prokazují, že v průběhu posledního století kontinuálně dochází ke snižování nutriční kvality většiny obilovin, ve smyslu poklesu obsahu vlákniny, minerálních látek i dalších bioaktivních složek zrna.

Poptávka po pšenici se zlepšeným chemickým složením

Nárůst odborných informací i spotřebitelského povědomí o významu nutričně pestré stravy proto vede ke stále důraznější poptávce po odrůdách s odlišnějším chemickým složením. V nabídce pěstitelů se opět objevují i jiné pšeničné druhy s různými benefity, například vyšším obsahem vitaminů, vlákniny, minerálních látek, apod., jakými je například špalda (T. spelta L.), dvouzrnka (T. dicoccum (Schrank) Schuebl), jednozrnka (T. monococcum L.) nebo pšenice tvrdá (T. durum Desf.). Tyto druhy ale mají v našem konvenčním zemědělství ve srovnání s pšenicí setou obvykle zpravidla nižší výnosy, některé také pluchaté zrno, což zvyšuje náklady na zpracování, uplatňují se hlavně v ekologickém režimu hospodaření.

Moderní genetické metody, jako například editování genů již nabízejí řešení v podobě vývoje netransgenních genotypů s redukovanými nebo eliminovanými geny pro obsah problematických látek, jakými jsou například lepkové bílkoviny, a naopak s vloženými geny pro zvýšený obsah některých nutričně významných složek zrna. Pokud pomineme etické problémy, které jsou diskutovány v souvislosti se vznikem takových plodin a jejich rozšířením do praxe, bude pravděpodobně ještě nějakou dobu trvat, než najdou přímé a hlavně široké uplatnění v potravinářské výrobě. Jedním ze způsobů řešení poptávky po „jiných odrůdách pšenice“ může být proto vývoj kultivarů pšenice seté se zlepšenou nutriční hodnotou zrna, vyšlechtěných s použitím známých „klasických“ šlechtitelských metod.

Látky s antioxidačním účinkem ovlivňují nutriční kvalitu

Polyfenolické a další bioaktivní látky rostlin s antioxidačním účinkem, které snižují riziko vzniku a rozvoje chronických civilizačních a degenerativních onemocnění, nabývají na významu zejména při současném životním tempu a stavu životního prostředí. Tyto látky, známé ze studia barevných odrůd ovoce a zeleniny se ovšem nevyskytují jen u těchto druhů rostlin, ale jsou obsaženy také v obilovinách a konkrétně i v zrnu pšenice (podrobněji viz Martinek 2021). Řadí se k nim například flavonoidy (zejména antokyany), fenolické kyseliny nebo karotenoidy (především lutein) a další. Navíc, na rozdíl od dužnatých rostlin, lze zrno pšenice snadno dlouhodobě uchovávat v suchém stavu (Kumari a kol. 2020) a díky dobře zvládnuté technologii pěstování získávat také velké objemy takové komodity pro průmyslové potravinářské zpracování.

Antokyany, sekundární rostlinné produkty metabolismu flavonoidů, jsou rostlinná barviva a přirozené antioxidanty, které se v přírodě v převážné většině vyskytují jako glykosylované formy antokyanidinů. Nejdůležitějších a nejběžnějších je šest základních antokyanidinů: kyanidin, delfinidin, pelargonidin, peonidin, petunidin a malvidin. Jednotlivé sloučeniny se od sebe odlišují přítomností různých substituentů na základní struktuře, hydroxylové skupiny mění přirozený odstín barvy zrna do fialova až purpurova,  metoxylové skupiny spíše do růžova až červena. Barva a stabilita antokyanů je ovlivňována zejména hodnotou pH, teplotou prostředí, typem rozpouštědla, kopigmentací nebo enzymatickou aktivitou. Modré zbarvení je typicky dáno obsahem delfinidin-3-glukosidu a delfinidin-3-rutinosidu, zatímco purpurová barva je tvořena kyanidin-3-glukosidem a kyanidin-3-rutinosidem (Hemmerová 2021).  

Kromě antokyanů mohou zabarvení zrna měnit také karotenoidy, žluté až červené (lykopen) pigmenty představované buď skupinou nenasycených uhlovodíků nebo xantofylů, hydroxylovaných derivátů karotenů s jednou nebo více hydroxylovými skupinami. Žluté zabarvení zrna u pšenice seté je tvořeno z 86–94 % luteinem, ostatní karotenoidy jsou přítomny v množství 3–5 %. Také karotenoidy mají důležitý nutriční a zdravotní význam. Všechny karotenoidy vykazují antioxidační kapacitu, některé jsou prekurzorem vitamínu A.

 Obr. 1. Barva zrna tří nových odrůd „barevné pšenice“ - AF Jumiko, AF Oxana a AF Zora v porovnání se standardním zabarvením běžné kontrolní odrůdy Bohemia.

Barevné pšenice se změněným obsahem nutričně významných látek

Běžné odrůdy pšenice seté mají okrové (jantarové) zabarvení zrna, oficiálně označované jako „červené“, jenž má spojitost s výskytem hořkých látek v zrnu (především taninů a některých fenolických sloučenin). Kromě červeného zabarvení existuje rovněž bílé zrno, ve kterém nebyly tyto hořké látky detekovány, a proto je zrno přirozeně sladší. Pšenice s jiným než běžným zabarvením, způsobeným zvýšeným obsahem antokyanů nebo karotenoidů v zrnu, se označují jako „barevné pšenice“ a tento název se uplatňuje již i v odborné literatuře („coloured wheat“).

Ve společnosti Agrotest fyto, s. r. o., byly vyšlechtěny tři odrůdy barevné ozimé pšenice: AF Jumiko s purpurovým zrnem (registrace 2019), AF Oxana s modrým zrnem (registrace 2020) a AF Zora s černým zrnem (registrace 2021). Tyto odrůdy vznikaly postupně v průběhu řešení tří výzkumných projektů, podpořených poskytovatelem Ministerstvem zemědělství České republiky: MZE-RO1118, QJ1510206 a QK1910343.  

Jejich odlišné zabarvení zrna je způsobeno přítomností antokyanů (Obr. 1). Odrůda AF Jumiko je první českou odrůdu pšenice s purpurovým zrnem, jehož zabarvení je podmíněno komplementárním působením dvojice genů Pp1 a Pp2 (Purple pericarp). Modré zabarvení odrůdy AF Oxana je způsobeno genem Ba2 (Blue aleurone 2).

Pšenice s černým zrnem

Za velmi perspektivní lze pokládat pšenice s černým zrnem, které mají vyšší obsah antokyanů než pšenice s purpurovým nebo modrým zrnem. Název „černé zrno“ (black grain) je převzat ze zahraniční literatury kde se používá pro označení kombinace genů pro modrý aleuron s geny pro purpurový perikarp.

Obr. 2.  Význam černé pšenice (upraveno dle Dhua a kol. 2021)

Podle výsledků zahraničních autorů (Dhua a kol. 2021) obsahuje černá pšenice kromě antokyanů mnoho dalších výživných a biologicky aktivních látek včetně fenolických sloučenin, karotenoidů, esenciálních aminokyselin, kyseliny fytové, vlákniny, vitamínů a minerálů a má rovněž vyšší antioxidační aktivitu než běžně zbarvené odrůdy konvenční pšenice. Kromě toho je v zrnu také vyšší obsah bílkovin, vápníku, vitaminu K, celkového obsahu flavonoidů a fenolů, přičemž nejhojnější fenolovou kyselinou je kyselina ferulová. Černá pšenice proto nabízí velký potenciál pro vývoj zdravých funkčních potravin (Obr. 2).

AF Zora je první odrůdou černé pšenice vyšlechtěnou v Evropě. Tato odrůda je určena k výrobě standardních a speciálních potravin se zvláštním nutričním přínosem. Byla vyšlechtěna z kombinace křížení (Skorpion × Bohemia) × (Indigo × Bohemia). Černá barva zrna je u ní docílena kombinací genu Ba2 pro modrý aleuron od odrůdy Skorpion a genů pro purpurový perikarp od odrůdy Indigo. Odrůda Bohemia, obsažená v původu odrůdy, známá svými výbornými výnosovými a jakostními parametry i vysokou plasticitou, přispěla k dobré pekařské kvalitě této odrůdy (pekařská kvalita B) i vhodnosti k pěstování v ekologickém nebo i konvenčním zemědělství.  V porovnání s odrůdou AF Jumiko obsahuje zrno odrůdy AF Zora až více než 10 krát vyšší obsah antokyanů, oproti odrůdě AF Oxana asi dvojnásobný obsah těchto látek (Obr. 3).

Obr. 3. Obsah antokyanů (mg/kg) v zrně ozimé pšenice AF Zora v porovnání s dalšími odrůdami „barevné pšenice“

Význam odrůdy AF Zora byl také oceněn v časopise European Seed Magazine, kde byla zařazena mezi 20 nejinovativnějších „top“ odrůd, s mimořádným výzkumným a praktickým významem (https://european-seed.com/category/20-most/). 

Zde AF Zora uspěla zejména pro své výjimečné nutriční vlastnosti, především přítomnost antokynů (látek s antioxidačním účinkem, které běžné odrůdy pšenice prakticky nevytvářejí), dále zvýšený obsah polyfenolických  látek a tím celkově vysokou antioxidační kapacitu zrna, což ji predikuje k výrobě potravin s mimořádně příznivým impaktem pro lidské zdraví.

Pšenice s vysokým obsahem anthokyanů jsou atraktivní pro potravinářský průmysl. Vysoce hodnotné pigmenty přítomné v otrubách lze snadno extrahovat a využít jako funkční potraviny a přírodní barviva. Mohou také nahradit syntetická barviva běžně používaná v potravinách, léčivech nebo kosmetice. Přírodní přísady navíc zlepšují nutriční hodnotu, vzhled, texturu, chuť a skladovací vlastnosti potravinářských produktů, vyrobených z takových odrůd.

Poděkování

Příspěvek vznikl za podpory Ministerstva zemědělství, institucionální podpora MZE-RO1118 a projektu MZe - NAZV č. QK1910343.

Použitá literatura:

Dhua, S., Kumar, K., Kumar, Y., Singh, L., Sharanagata, V. S.: Composition, characteristics and health promising prospects of black wheat: A review. Trends in Food Science & Technology, 112, 2021: 780-794. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.04.037

Hemmerová M: Anthokyany pšenic s barevným zrnem. Česká zemědělská univerzita Praha, FAPPZ, Katedra chemie, Praha, 2021, 130s.

Kumari A, Sharma S, Sharma N, Chunduri V, Kapoor P, Kaur S, Goyal A, Garg M: Influence of biofortified colored wheats (purple, blue, black) on physicochemical, antioxidant and sensory characteristics of chapatti (Indian flatbread). Molecules 2020, 25(21), 5071. https://doi.org/10.3390/molecules25215071

Martinek P.: Odrůdy pšenice s barevným zrnem a jejich nutriční hodnota. Úroda 2021, 69 (7), 78-80

Autoři:

Ing. Petr Martinek, CSc., Ing. Kateřina Vaculová, CSc. - Agrotest fyto, s.r.o., Havlíčkova 2787, 767 01 Kroměříž

Ing. Zora Kotíková, Ph.D. - Česká zemědělská univerzita v Praze, Kamýcká 129, 165 00 Praha