Статті

ДРУГА ЗЕЛЕНА РЕВОЛЮЦІЯ, АБО НАЙБІЛЬШ БІОЛОГІЧНО ЦІННИМ Є КОЛЬОРОВЕ ЗЕРНО

Виявляється, письменники-фантасти були не такими далекими від істини. Наприклад, щодо однієї пігулки, яка здатна втамувати голод і замінити купу смачних наїдків на сніданок. Ну, до того насправді ще не дійшло, та людство впевнено рухається у цьому напрямку. Наука дедалі більше вдається до біофортифікації — поліпшення поживних якостей рослин шляхом традиційної селекції або селекції молекулярно-конструктивної (тобто завдяки генно-інженерним підходам).

Суть біофортифікації — у зміні властивостей самої рослини, на відміну від традиційної фортифікації, коли в харчові продукти цілеспрямовано вносяться додаткові поживні речовини та вітаміни для поліпшення їхньої поживної цінності. Кінцевою метою стратегії біофортифікації є створення рослин із підвищеним вмістом певних елементів та сполук — як тих, що поглинаються з ґрунту (макро- та мікроелементи), так і тих, що синтезуються в рослині (вітаміни, вторинні метаболіти). Завдяки сучасним генно-інженерним технологіям, реальними стали також синтез та накопичення у певних частинах рослини не властивих їй сполук (наприклад, збагачення бетакаротином ендосперму золотого рису) для надання окремим культурам нових поліпшених властивостей, щоби забезпечити поживну цінність харчового раціону людей.

Зернові злаки були і залишаються основою харчування людства. Тому стратегію біофортифікації зернових злаків сьогодні називають «другою зеленою революцією».

Вітчизняна наука має неабиякі напрацювання в селекції пшениці і голозерного ячменю з кольоровим — чорним, фіолетовим, синім — зерном. І готова ними щиро поділитись.

На фото: ліворуч — чорнозерна пшениця Чорноброва, праворуч — сорт озимого голозерного ячменю Крікс

Вітчизняна наука готова поділитись своїми напрацюваннями в селекції пшениці і голозерного ячменю з кольоровим зерном (чорним, фіолетовим, синім) насамперед із тими, хто цінує своє, один раз Богом дане здоров'я. З тими, хто мотивований вживати здорову натуральну їжу, яка отримала назву «функціональної», або такої, що здатна забезпечити не лише енергетичні потреби організму людини, але й може забезпечити збереження здоров'я тіла і душі. Харчові продукти, виготовлені з кольорових пшениці і ячменю, мають саме такий — функціональний статус.

Пам'ятаймо, що ми живемо, на жаль, в епоху продуктового і медикаментозного геноциду. На прилавках магазинів сьогодні майже немає натуральних, найбільш цінних для здоров'я продуктів, а телевізор не випадково забитий рекламою часто сумнівних препаратів потужної фармацевтичної індустрії. І якщо хтось сьогодні не має бажання, часу чи грошей на збереження власного здоров'я через натуральну їжу, то завтра він шукатиме і час, і гроші, але в значно більшій кількості, аби лікувати свої хвороби.

Флавоноїди — рослинні пігменти кольорів

Яскраве забарвлення і веселкові кольори довкілля завжди додають гарного настрою. А кольорові овочі, фрукти, злакові і наїдки з них навіть смакують краще завдяки зовнішній привабливості. Все це через флавоноїди — рослинні пігменти, що розфарбовують в яскраві кольори наш урожай. Але ж лише цим їхня корисна дія не обмежується! За своєю структурою і хімічним складом ці речовини близькі до гормонів, і, як і гормони, вони беруть участь майже в усіх процесах, що протікають у людському організмі. Тож що більше барв у рослинній їжі, то краще!

У невеликих масштабах, наприклад, у родині, це забезпечити нескладно, а як бути з необхідністю нагодувати населення країни чи континенту? Адже народонаселення планети зростає, тож дедалі збільшується потреба в продуктах харчування, і, що важливо, зростають вимоги щодо їхньої високої якості та безпечності. Бо цілком очевидно, що ресурси планети обмежені, і слід принципово змінювати підхід до господарювання в цілому: від виснаження, а часто й руйнування, до розумного використання відтворюваних ресурсів для задоволення потреб людства. Визначальним у вирішенні цього питання є саме розширення та раціоналізація використання рослинних ресурсів.

Жартома можна сказати, людство прагне створити такі складові рослин, щоби, наваривши картоплі, вам за смаком і поживністю здавалося, що ви скуштували наваристого борщу зі сметаною.

Переваги чорних, синіх і фіолетових

ТрадицІйно вживаними наразі в Україні і світі є сорти червоної пшениці (яку пересічна людина за кольором зернівки назвала би жовтою). Однак світова селекція експериментує з флавоноїдами, перефарбовуючи звичні плоди у різні кольори. Вже нікого не дивує, наприклад, морква від білого-жовтого й аж до фіолетового і темно-синього (майже чорного) кольорів, яка на смак начебто і подібна, та має різний хімічний склад.

Однак основу харчового раціону людства становлять зернові злаки. Тому найбільш актуальними є наукові дослідження саме цих культур, які проводяться по всьому світові. І, як уже було сказано, стратегію їхньої біофортифікації нині називають «другою зеленою революцією».

В Україні наразі також уже є науково обґрунтований новий напрям селекції пшениці і голозерного ячменю з кольоровим — чорним, фіолетовим, синім — зерном з метою підвищення (біофортифікації) харчової (біологічної) цінності зерна цих сільгоспкультур.

Чорний, синій і фіолетовий колір зерна злаків зумовлюють пігменти — антоціаніни і фітомеланіни, що належать до рослинних флавоноїдів (див. вище), які є складовою ще більшої групи біологічно активних сполук — поліфенолів (фенольних кислот).

Багаті на антоціаніни (чорних, синіх і фіолетових кольорів) та поліфеноли харчові продукти йменують як мікронутрієнти. До них включено фрукти, ягоди (найбільш характерною є чорниця), овочі, бобові культури (відома нам фіолетова квасоля), зернові злаки — чорний і коричневий рис, кольорові сорго і просо, ячмінь та пшениця з чорним, фіолетовим і синім зерном, а також фіолетова кукурудза, кольорова сочевиця тощо.

ЗгІдно з результатами численних клінічних досліджень, харчові продукти, багаті на антоціаніни і поліфеноли (мікронутрієнти) забезпечують профілактику організму людини до цілого комплексу патологій, таких як серцево-судинні хвороби, рак, діабет, гіпертонія, запалення органів, ожиріння, сприяють сповільненню старіння, захищають організм від руйнівного УФ-випромінювання тощо.

Наукові дані останніх років особливо наголошують на тому, що антоціаніни і поліфеноли як потужні рослинні антиоксиданти здатні знешкоджувати (нейтралізувати) вільні радикали і відтак знижувати ризик появи небезпечних захворювань, пов'язаних з оксидативним (окиснювальним) стресом, таких як рак, серцево-судинні та нейродегенеративні патології. Тому такі продукти стають дедалі популярнішими і більш вживаними в їжу серед населення розвинутих країн.

Однак у природі злаки, на відміну від овочів і фруктів, є нетиповим джерелом антоціанінів. Та водночас зерно і продукти його переробки щоденного масово споживаються населенням земної кулі. Наразі світ уже має багато прикладів біохімічних, фізіологічних і клінічних досліджень зерна злакових культур, виконаних у провідних лабораторіях, які доводять високу біологічну цінність кольорового зерна цих культур. Тому кольорові злаки, насамперед рис, пшениця, ячмінь — усе активніше приваблюють споживачів, переробників зерна, виробників продуктів функціонального харчування і селекціонерів у багатьох країнах світу. Передусім це Китай, Індія, США, Канада, Австралія, Австрія, Чехія, Японія, Південна Корея тощо.

Український доробок

На жаль, на полях України сьогодні практично не вирощують сортів пшениці чи ячменю з кольоровим зерном. На вітчизняному харчовому ринку відповідно немає жодного функціонального продукту повсякденного споживання, виготовленого з кольорового зерна пшениці чи ячменю, а населення України, як і наукова спільнота, мало поінформовані про високу біологічну цінність таких продуктів.

Немає нічого ціннішого за здоров'я і принизливішого за голод, та заради тамування голоду ми не завжди звертаємо увагу на корисність наїдків. Всі ми прагнемо жити довго й якомога довше залишатись міцними і здоровими при своєму розумі і твердій пам'яті. Тобто хочеться мати високу якість життя від народження і допоки наміряне на віку. І ця якість багато в чому залежить від якості харчів.

Науковий колектив вітчизняних учених Селекційно-генетичного інституту — Національного центру насіннєзнавства та сортовивчення НААН, Інституту фізіології рослин і генетики НАН та Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України (О.І. Рибалка, В.В. Моргун, Б.В. Моргун) першим в Україні ініціював програму створення і дослідження сортів пшениці та ячменю з кольоровим зерном. Вченими започатковано новий для України напрям селекції сортів кольорової пшениці та голозерного ячменю, які стануть основою для створення нових продуктів функціонального харчування на продовольчому ринку України. Колективом учених вже створено два сорти озимої пшениці з фіолетовим зерном — Чорноброва і Чорнозерна, що занесені до Державного реєстру сортів рослин, придатних для поширення в Україні (2014 та 2016 років відповідно).

Колектив вітчизняних учених — О.І. Рибалка, В.В. Моргун, Б.В. Моргун (зліва направо) першим в Україні ініціював програму створення і дослідження сортів пшениці та ячменю з кольоровим зерном
Колектив вітчизняних учених — О.І. Рибалка, В.В. Моргун, Б.В. Моргун (зліва направо) першим в Україні ініціював програму створення і дослідження сортів пшениці та ячменю з кольоровим зерном

У Селекційно-генетичному інституті НААН та Інституті фізіології рослин і генетики НАН України розгорнуті найбільші в нашій країні селекційні програми зі створення сортів пшениці і голозерного ячменю з кольоровим зерном.

Сорти з фіолетовим зерном Чорноброва і Чорнозерна є сортами пшениці принципово іншого, вищого харчового і біологічного ґатунку та потребують переорієнтації технології переробки зерна при виготовленні похідних із їхнього зерна харчових продуктів.

Ми маємо згадати про те, що вся харчова цінність будь-якого зерна злаків (вітаміни, мікроелементи, біоактивні сполуки) зосереджені в периферійних шарах зерна — оболонці, алейроновому шарі і зародку. Це саме те, що ми називаємо висівками, і годуємо ними... свиней. А біле рафіноване борошно, в якому нічого цінного не залишається, споживаємо самі.

Згадаймо, як у сиву давнину робили грубе, із цільного зерна, борошно на жорнах вітряних чи річкових млинів. І ми зрозуміємо, чому ті люди були набагато здоровіші за сучасних, що вживають біологічно знецінений білий хліб і продукти з рафінованого борошна.

Технологія отримання борошна із цільного зерна (оббивного із максимальним виходом) безальтернативно необхідна при переробці на харчові продукти зерна сортів пшениці і голозерного ячменю з кольоровим зерном. Відсів висівок при помелі такого зерна зводить біологічну цінність борошна із кольорових пшениці та ячменю нанівець.

Максимально біологічна цінність кольорового зерна зберігається при переробці у натуральні крупи і пластівці.

Сорти пшениці та ячменю з кольоровим зерном не потребують спеціальних, відмінних від традиційних сортів, технологій вирощування. Вони дають дещо нижчий урожай зерна, ніж традиційні сорти пшениці і ячменю. Однак біологічна цінність цього зерна незрівнянно вища зерна традиційного.

Та нарешті ми маємо відійти від «совкового», фетишизованого з минулої радянщини, уявлення про високі центнери з гектару. Ані люди, ані тварини, не поживають оті магічні «ц/га». Вони вживають продукт із зерна з певними харчовими (біологічними) характеристиками. І висока біологічна цінність продукту, виробленого із зерна, має бути пріоритетом, бо вона вище будь-якого центнера з гектара, яким би високим він не був.

Пшениці бувають різні

У звичайної червонозерної пшениці, що представляє майже 100% сортів, зареєстрованих в Україні, червоний колір зерна зумовлений фенольними сполуками, головно танінами, які надають зерну червонозерної пшениці гіркуватого присмаку і позитивно асоційовані зі стійкістю її зерна до передзбирального проростання. Пшениця з білим зерном має м'який «солодкуватий» присмак без властивої червоному зерну гіркості, та менш стійка за червонозерну пшеницю до передзбирального проростання.

На мал. 1, 2 як типовий приклад наведено зразки кольорового зерна (чорне, фіолетове, синє) пшениці з Канади та ячменю з Південної Кореї, які селекціонери цих країн сьогодні активно використовують для створення комерційних сортів пшениці та ячменю з кольоровим зерном.

Мал. 1. Зразки кольорового зерна пшениці Канади: CL1, CL3-white — біле зерно; CL2, CL6-black — чорне; CL4-blue — синє; CL5-purple — фіолетове
Мал. 1. Зразки кольорового зерна пшениці Канади: CL1, CL3-white — біле зерно; CL2, CL6-black — чорне; CL4-blue — синє; CL5-purple — фіолетове

Чорне зерно пшениці має інтенсивну пігментацію, фіолетове — дещо світліше. Синє зерно пшениці забарвлене пігментом синього кольору. Подібно до пшениці чорне, фіолетове і синє забарвлення зерна ячменю (див. мал. 2) особливо чітко виражені у голозерного ячменю, у плівчастого зерна пігментація маскується плівкою і залежить від її товщини.

Мал. 2. Зразки кольорового зерна ячменю Південної Кореї: 1 — жовте плівчасте; 2, 3, 6 — чорне плівчасте; 4 — чорне голе; 5 — фіолетове плівчасте; 7 — синє голе; 8 — фіолетове голе
Мал. 2. Зразки кольорового зерна ячменю Південної Кореї: 1 — жовте плівчасте; 2, 3, 6 — чорне плівчасте; 4 — чорне голе; 5 — фіолетове плівчасте; 7 — синє голе; 8 — фіолетове голе

Світова селекція нині активно створює нові сорти пшениці з кольоровим зерном. Лідером у створенні сортів пшениці з чорним і фіолетовим зерном є Китай, де зареєстровано вже кілька десятків сортів чорнозерної пшениці. Серед них найвідоміші такі сорти, як Heibao-shi 1, Hedongwumai 526, Luozhen 1, Heilixiaomai 1, Heilixiaomai 76, Gaoyoan 115, Huanpu 1, Zhouheimai 1, Shandongzimai 1. Кілька сортів пшениці з фіолетовим зерном районовані в Австралії.

Також відомо кілька сортів пшениці з синім зерном, створених у різних країнах світу. Серед них сорт Tschermaks Blau-korniger Sommerweizen, Blue CI 12025 (США), сорт Skorpion (Чехія, Австрія) (мал. 3), сорт Sebesta Blue, лінія UC66049 і сорт Thatcher Blue (США), сорт Xiao Yan (Китай).

Кольорове зерно пшениці та ячменю останнім часом привертає особливу публічну увагу перш за все через його високу антиоксидантну активність і клінічно доведені безперечні переваги над зерном традиційних сортів цих культур за відповідним позитивним впливом на фізичне здоров'я людини. Крім того, підвищений вміст у зерні пшениці та ячменю кольорових пігментів має безпосереднє агрономічне значення, оскільки вони пов'язані зі стійкістю рослин до стресових чинників середовища вирощування та різноманітних інфекцій.

Мал. 3. Синє зерно пшениці чеського сорту Skorpion, який занесений у реєстр сортів Австрії
Мал. 3. Синє зерно пшениці чеського сорту Skorpion, який занесений у реєстр сортів Австрії

На сьогодні в різних лабораторіях світу накопичено і систематизовано достатньо експериментальних генетичних, фізіолого-біохімічних і клінічних даних, які свідчать про високий вміст у зерні кольорових сортів пшениці та ячменю пігментів антоціанів і фенольних сполук — стратегічно важливих чинників біофортифікації зерна, що забезпечують його функціональність як цінного харчового продукту. Особливо багато подібних досліджень виконано в лабораторіях Китаю та Індії, де створенню кольорових пшениць і ячменів приділяють особливу увагу.

Застосування кольорових злаків

Результати досліджень позитивного впливу антоціанінів як функціональних інгредієнтів їжі на організми різних біологічних об'єктів, у тому числі й людини, викладено у сотнях публікацій і фундаментальних наукових оглядах. Серед найважливіших положень цих досліджень такі.

Біодоступність антоціанінів або їхня частка, що перетравилась, всмокталась кишківником і метаболізувалась, не має жодних обмежень. Засвоєння антоціанінів кишківником відбувається досить швидко (15-90 хвилин).

Антиоксидантний ефект антоціанінів з нейтралізації активних форм кисню — це реальний механізм зниження ризику, особливо хронічних захворювань, таких як коронарна хвороба серця і деякі види раку.

Інгібування окиснення LDL людини. LDL у неокисненому стані не утворюють атеросклеротичних бляшок, які призводять до тяжких патологій серцево-судинної системи і смерті. Отже, вживання антиоксидантів антоціанінів сприяє зниженню ризику серцево-судинних патологій, особливо атеросклерозу.

Зниження вмісту ліпідів та оксидативний стрес. Антоціаніни є  харчовим запобіжником розвитку цукрового діабету типу 2.

Антиканцерогенний ефект. Серед багатьох відомих хемопревентивних агентів проти раку антоціаніни потенційно є найціннішими, оскільки вони здатні впливати на генетично програмовану загибель, запобігають міграції ракових клітин (метастази) в інші органи тіла.

Здоров'я очей і якість зору. Позитивний вплив антоціанінів на якість зору був одним із перших виявлених і науково доведених ефектів антоціанінів.

Із поширенням серед населення інформації про користь антоціанінів для здоров'я, останнім часом істотно активізувалось використання антоціаніновмісної рослинної сировини для виготовлення різноманітних харчових продуктів: брендові продукти зі злаків, ферментовані напої, продукти дитячого харчування, молочні вироби тощо.

Оскільки (на відміну від нестійких при зберіганні кольорових фруктів) зерно злаків може зберігатися довго, воно має цілу низку технологічних переваг при виготовленні збагачених антоціанінами харчових продуктів. Причому в Китаї та Індії різноманітна випічка з кольорової пшениці починає витісняти звичайні комерційні сорти. Давно відомі оригінальні сорти мультизернового хліба, поверхня якого щільно вкрита шаром великих часточок із зерна чорнозерної пшениці грубого помелу.

Нещодавно у продажу з'явився й одразу ж став популярним оригінальний антогрейний лікер (anthograinliqueur), що виготовляється ферментацією зерна чорнозерної пшениці без дистиляції. Вміст фенольних сполук і антиоксидантна активність цього лікеру істотно вищі, ніж в інших міцних алкогольних напоях.

Антоціаніни завдяки легкій водорозчинності починають широко використовувати у харчовій промисловості як натуральні барвники замість шкідливих для здоров'я синтетичних. Синю, чорну і фіолетову пшениці та ячмінь нині розглядають як потенційні джерела для отримання натуральних антоціанінових барвників. Екстраговані антоціаніни починають використовувати як компонент при виготовленні косметичних кремів для захисту шкіри.

Із появою кольорових сортів пшениці та ячменю посилюються вимоги до технологій переробки зерна, які мають бути націлені на виробництво цільнозернових продуктів харчування із функціональним статусом. Оскільки цінні для здоров'я біологічно активні антоціаніни (а також вітаміни і мінерали) зосереджені в периферійних шарах зернівки кольорових пшениці та ячменю, традиційні технології переробки такого зерна на високосортне рафіноване борошно з відсівом і видаленням висівок протирічать самій суті біологічної цінності зерна. Найцінніші анатомічні частини зерна — його оболонка і зародок — мають бути сповна, близько до 100%, збережені у харчовому продукті, виготовленому із застосуванням мінімальної кількості технологічних операцій задля максимального забезпечення натуральності продукту.  Ціле зерно злаків є багатим джерелом унікальної клітковини та біоактивних компонентів. Наприклад, ціле зерно пшениці містить близько 13% дієтичної клітковини і 2% біоактивних компонентів, які зосереджені у 15% об'єму цілого зерна. У фракції зерна висівки + зародок близько 45% і 18% дієтичної клітковини та відповідно близько 7% і щонайменше 6% біоактивних компонентів, які репрезентують близько 52% і мінімум 24% цих фракцій.

Звідси легко зрозуміти, що рафінований продукт технологічної переробки зерна пшениці — біле борошно без висівок і зародку — втрачає левову частку цих цінних для здоров'я захисних компонентів. Рафіноване біле борошно втрачає близько 58% цінної клітковини, 83% магнію, 79% цинку, 92% селену, 70% нікотинової кислоти, 61% фолатів, 79% вітаміну E, і це ще далеко не всі втрати, якщо згадати про антоціаніни, фенольні сполуки тощо.

Українські вчені акцентують особливу увагу на створенні кольорових сортів пшениці та ячменю круп'яного напряму використання зерна. Зернові крупи, пластівці є продуктами переробки зерна, отриманими з використанням практично лише однієї технологічної операції — подрібнення чи плющення зерна з мінімальними втратами його анатомічних елементів. У кінцевому продукті — крупах, зберігаються всі цінні для здоров'я компоненти зерна.

Наведені у цій публікації дані відбивають науково підтверджену позицію провідних світових учених-нутриціологів щодо біологічної цінності цілого зерна злаків. Вітчизняні вчені вважають за необхідне в Україні чітко сформулювати й ухвалити Державну національну стратегію здорового (функціонального) харчування на основі цільнозернових продуктів із зерна головних харчових злаків. Селекція має бути націлена на поліпшення біологічної цінності зерна цих культур, а технологічна переробка зерна має гарантувати максимальне збереження в кінцевому харчовому продукті усіх цінних для здоров'я нутрієнтів зерна.

Щоденне вживання цільнозернових продуктів із зерна злаків у рекомендованій нутриціологами кількості має стати основою Державної національної стратегії повноцінного здорового харчування, запорукою поліпшення фізичного і духовного здоров'я населення України, запобігання тяжким захворюванням і подовження активного життя української нації.

Ці положення давно вже стали національними стратегіями харчування у розвинутих країнах світу. Так, згідно із нормами харчування населення Великої Британії і США, продукти із цілого зерна у раціоні мають становити за масою сухої речовини не менш як 51%. У Швеції і Данії частка продуктів із цільного зерна за масою сухої речовини має бути не меншою за 50%, у Німеччині частка хліба із цільного зерна — не менш як 90%.

Усі нормативні документи стосовно рекомендацій, норм і безпеки харчування населення країн ЄС, щорічні звіти можна знайти на сайті Європейського агентства з безпеки продуктів харчування (TheEuropeanFoodSafetyAuthority, EFSA).

© 2018 ТОВ "Агромедіа-Про"