Pochodzenie

Pentosany występują naturalnie w celulozie roślin i próchnicy.

Struktura arabinoksylanu. Reszta D-ksylopiranozylowa podstawiona na C(O)-2 i C(O)-3 resztami L-arabinofuranozylowymi.

Odżywianie

Oto kilka zbóż i mąk zawierających pentozany:

• Pszenica pełnoziarnista:
  • 0.9 rozpuszczalnych pentozanów
  • 2,45 pentozanów ekstrahowanych enzymami
  • 8,95% ogółem pentozanów
• Mąka pszenna:
  • 0,7-0,83% rozpuszczalnych pentozanów
  • 1,66-1,86% pentozanów ekstrahowanych enzymami
  • 1,5-2,12% ogółem pentozanów
• Otręby pszenne:
  • 0,28 pentozanów rozpuszczalnych w wodzie
  • 21,30% całkowitych pentozanów
• Żyto:
  • 2,08 pentozanów rozpuszczalnych w wodzie
  • 5,41% ogółem pentozanów
• Mąka żytnia:
  • 2,40 pentozanów rozpuszczalnych w wodzie
  • 3,15% całkowitych pentozanów
• Otręby żytnie:
  • 1,60 pentozanów rozpuszczalnych w wodzie
  • 14,86% całkowitej wody pentozanów

Istnieje pentozan ekstrahowany wodą (WEP) i pentozan nieekstrahowany wodą (WUP). Różnica między WEP a WUP polega na stopniu rozgałęzienia. WUP jest usieciowany w strukturze ściany komórkowej. WUP, nierozpuszczalny błonnik pokarmowy, skraca czas transportu i zwiększa objętość stolca, częstotliwość wypróżniania oraz wiązanie i wydalanie substancji rakotwórczych. WEP, rozpuszczalny błonnik pokarmowy, łatwiej ulega fermentacji w okrężnicy niż nierozpuszczalny błonnik pokarmowy. Powoduje przejście do niższego pH okrężnicy oraz zwiększa liczbę i zmienia profil drobnoustrojów jelitowych.

Fermentacja błonnika pokarmowego skutkuje produkcją krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych sprzyjających zdrowiu jelit. Rozpuszczalny błonnik pokarmowy w szczególności obniża zarówno wchłanianie cholesterolu, jak i glukozy w jelicie cienkim oraz poposiłkowy poziom insuliny we krwi. Obniżenie poziomu cholesterolu we krwi wiąże się ze zmniejszeniem ryzyka cukrzycy typu 2.

Funkcja

Pentosan ma znaczący wpływ na funkcjonalność pszenicy.

WEP tworzy bardzo lepkie roztwory po rozpuszczeniu w wodzie. Lepkość roztworu jest dość wysoka w porównaniu z innymi nieskrobiowymi polisacharydami, takimi jak guma arabska, dekstran lub pullulan. WEP zwiększa lepkość fazy wodnej ciasta, a zatem zwiększa stabilność płynnych warstw i strukturę pianki ciasta. Zwiększona stabilność może przedłużyć wzrost pieca i zapobiec wczesnej koalescencji ogniw gazowych. Powoduje to większą objętość bochenka i bardziej jednorodną bułkę tartą. Możliwe jest również, że WEP, ze względu na swoją wysoką masę cząsteczkową, tworzy drugorzędową, słabszą sieć wzmacniającą sieć glutenu.

W przeciwieństwie do WEP, WUP destabilizuje strukturę ciasta. Jest obecny w odrębnych fragmentach ściany komórkowej, które mogą tworzyć fizyczne bariery dla sieci glutenu podczas rozwoju ciasta. Podczas fermentacji może tworzyć intruzje w komórkach gazowych. Pochłania również dużą ilość wody, która w konsekwencji nie jest dostępna do rozwoju glutenu i tworzenia filmu. WUP ma silną tendencję do wchłaniania wody i pęcznienia, podobno jest w stanie utrzymać w wodzie od 6 do 10 razy większą wagę. W związku z tym obniża stabilność sieci glutenu. Uzyskuje się mniejszą objętość bochenka z grubszym miękiszem i wyższą początkową jędrnością miękiszu.

Zarówno WEP, jak i WUP mogą spowolnić czerstwienie chleba ze względu na ich wysoką zdolność zatrzymywania wody.

Aplikacja

Pentosany są często dodawane do wypieku chleba jako naturalne polepszacze, wzbogacanie błonnika pokarmowego lub dla korzyści ekonomicznych. Źródło, jakość i ilość pentozanów, które należy dodać, są ważne dla poprawy jakości pieczywa. Badania pokazują, że gdy WEP i WUP z pszenicy i WEP z żyta są dodawane w stężeniach 0,5%, 1,0%, 1,5% i 2,0% do próbek mąki, wszystkie trzy pentozany znacznie zwiększają wchłanianie wody i objętość bochenka oraz opóźniają czerstwienie chleba. Struktura WUP może ulec modyfikacji podczas procesu ekstrakcji. W innych badaniach do mąki pszennej chlebowej dodano 0,8% AX, usuwając 2,5% mąki. Wzmocniony chleb AX zachował podobną wagę, objętość, wysokość i jędrność jak standardowy biały chleb.

Aby rozwiązać problem powodowany przez WUP, można zastosować endoksylanazy o specyficzności wobec nieekstrahowanego wodą arabinoksylanu (WU-AX). Katalizują one konwersję szkodliwego WU-AX do AX o wysokiej masie cząsteczkowej, solubilizowanej enzymem, o korzystnej funkcjonalności w wypieku chleba. Ważna jest dawka enzymu. Optymalne dozowanie może poprawić objętość bochenka chleba, strukturę miękiszu i miękkość miękiszu, zwiększyć stabilność fermentacji oraz odporność na obciążenia mechaniczne i wyrastanie w piecu. Jednak rozległe dawkowanie prowadzi do znacznej degradacji WU-AX. Prowadzi to do zmniejszenia zdolności zatrzymywania wody ciasta. Po wymieszaniu ciasta mogą wystąpić luźne i lepkie ciasto.