Pszenica, różnorodność genetyczna i przyszłość piekarstwa rzemieślniczego

W piekarstwie rzemieślniczym coraz częściej powracamy do metod, które jeszcze kilkadziesiąt lat temu były czymś zupełnie naturalnym. Mielimy ziarno na młynach żarnowych, prowadzimy wielogodzinną fermentację, pracujemy z żywym zakwasem, rezygnujemy z polepszaczy i staramy się zrozumieć procesy zachodzące w cieście. Chcemy piec chleb, który będzie nie tylko smaczny, ale również wartościowy pod względem odżywczym.

Jest jednak pewna kwestia, której poświęcamy zdecydowanie mniej uwagi. Z jakiej właściwie pszenicy pieczemy nasz chleb?

Możemy zastosować młyn żarnowy, naturalny zakwas i dwudziestogodzinną fermentację, ale jeżeli punktem wyjścia jest ziarno odmiany wyselekcjonowanej przede wszystkim pod kątem wysokiego plonowania i przydatności do przemysłowych procesów piekarniczych, to czy rzeczywiście wykorzystujemy cały potencjał tradycyjnego piekarstwa?

To pytanie stało się punktem wyjścia do projektu introdukcji dawnych czerwonoziarnistych pszenic kaukaskich, który rozpoczynamy w gospodarstwie ekologicznym Eko Złotna. Chcemy sprawdzić, czy powrót do dawnych populacji pszenicy zwyczajnej może przynieść korzyści rolnikom ekologicznym, piekarzom rzemieślniczym, a ostatecznie konsumentom.

Kaukaz. Jedno z miejsc, w których zaczęła się historia naszego chleba

Historia pszenicy jest znacznie starsza niż historia współczesnego piekarstwa. Przez tysiące lat człowiek stopniowo przekształcał dzikie trawy w rośliny uprawne, wybierając ziarna, które najlepiej odpowiadały jego potrzebom.

Jednym z ważnych obszarów tego procesu był Kaukaz Południowy, obejmujący dzisiejszą Gruzję, Armenię i Azerbejdżan. W przekazanych materiałach opisano znaleziska archeobotaniczne pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum) i jej dzikiego przodka Aegilops tauschii na neolitycznych stanowiskach w Gruzji, datowane na około 8000 lat przed naszą erą. Są one istotne dla dyskusji o pochodzeniu pszenicy chlebowej [1].

Dzisiejsza pszenica zwyczajna jest rośliną heksaploidalną, posiadającą trzy zestawy genomów oznaczane literami A, B i D. Powstała w wyniku dawnych procesów krzyżowania i łączenia materiału genetycznego różnych przodków. Aegilops tauschii wniósł do niej genom D [2].

Przez kolejne tysiąclecia rolnicy Kaukazu uprawiali pszenice przystosowane do zróżnicowanych warunków. W ten sposób powstało bogactwo miejscowych form. Badania Mai Akhalkatsi i współpracowników wskazują, że jeszcze w połowie XX wieku w Gruzji rejestrowano 14 gatunków pszenicy, 144 odmiany i 150 form [3]. Wiele z nich później zniknęło z pól uprawnych.

Co straciliśmy, zwiększając plony?

Nie sposób kwestionować osiągnięć współczesnej hodowli roślin. Dzięki niej uzyskaliśmy pszenice o wyższym potencjale plonowania, lepiej dostosowane do mechanizacji rolnictwa i wymagań przemysłu spożywczego. Problem polega na tym, że selekcja oznacza wybór określonych cech, a tym samym ograniczanie części zmienności.

W drugiej połowie XX wieku hodowla koncentrowała się między innymi na wydajności, skracaniu źdźbła, ograniczaniu wylegania i parametrach technologicznych ziarna. Dawne populacje miejscowe, określane jako landrasy, stopniowo ustępowały odmianom bardziej jednorodnym i plennym.

Proces ten wyraźnie przebiegał na Kaukazie. Akhalkatsi opisuje zastępowanie tradycyjnych gruzińskich pszenic odmianami hodowlanymi, w tym szeroko rozpowszechnioną odmianą Bezostnaja 1 [3]. Z punktu widzenia produkcji zmiana miała uzasadnienie ekonomiczne, ale jej konsekwencją była erozja różnorodności genetycznej.

W 2024 roku w czasopiśmie Nature przedstawiono analizę genomów 827 dawnych populacji miejscowych pszenicy zwyczajnej z kolekcji Arthura Watkinsa oraz 208 współczesnych odmian. Autorzy wykazali, że współczesne odmiany są związane przede wszystkim z dwiema spośród siedmiu zidentyfikowanych grup przodków. Pozostałe grupy przechowują zasoby różnorodności genetycznej niewykorzystanej w pełni przez hodowlę [4].

To ważne również dla piekarzy - w dawnych populacjach mogą zachowywać się warianty genetyczne wpływające na odporność, skład ziarna i właściwości technologiczne. Część tego materiału przetrwała w bankach genów.

Allele, czyli dlaczego nie każda pszenica jest taka sama

Allele to różne warianty tego samego genu. Można je porównać do różnych wersji instrukcji zapisanej w materiale genetycznym rośliny. Dwa ziarna należące do Triticum aestivum mogą różnić się genetycznie w sposób wpływający na odporność, wzrost, skład białek czy właściwości piekarnicze.

Tradycyjne populacje miejscowe zachowywały znaczną zmienność. Rolnicy wysiewali ziarno z poprzednich zbiorów, a rośliny podlegały selekcji w określonych warunkach gleby, klimatu i presji chorób. Współczesna hodowla korzysta z tych samych zasad dziedziczenia, lecz silniej ukierunkowuje wybór na konkretne cechy.

Gilles Charmet wskazuje, że kolejne etapy udomowienia pszenicy prowadziły do powstawania wąskich gardeł genetycznych, w których część zmienności została utracona [2]. Dawne populacje są więc swego rodzaju biblioteką wariantów genetycznych. Dla piekarza szczególnie interesujące są allele wpływające na skład i właściwości białek zapasowych ziarna, a więc także na gluten.

Gluten. Nie tylko ilość, ale również budowa

W piekarstwie przyzwyczailiśmy się oceniać mąkę przez pryzmat zawartości białka i siły glutenu. Mocna sieć glutenowa sprzyja zatrzymywaniu gazów fermentacyjnych i utrzymywaniu struktury ciasta. W produkcji przemysłowej, w której ciasto jest intensywnie i mechanicznie obrabiane, ważne są wytrzymałość, tolerancja na obróbkę oraz powtarzalność. Dlatego, obok plonowania, jednym z istotnych kierunków selekcji pszenicy piekarniczej stało się uzyskiwanie odpowiednich, często wysokich parametrów siły glutenu.

W małej piekarni sytuacja może wyglądać inaczej. Ciasto wyrabiane ręcznie lub mieszane w niewielkim urządzeniu, a następnie prowadzone powoli na zakwasie, nie zawsze wymaga tak silnego glutenu jak ciasto przeznaczone do intensywnej obróbki maszynowej. Nie oznacza to, że słaby gluten jest zawsze zaletą. Oznacza natomiast, że można poszukiwać innej równowagi między rozciągliwością, sprężystością i czasem fermentacji. Parametry optymalne dla przemysłowej linii nie muszą być optymalne dla rzemieślniczego bochenka.

Gluten tworzą przede wszystkim dwie grupy białek: gliadyny i gluteniny. Gliadyny odpowiadają w dużej mierze za lepkość i rozciągliwość ciasta. Gluteniny, tworzące struktury polimerowe, nadają mu sprężystość i wytrzymałość. O zachowaniu ciasta decydują proporcje tych grup, skład ich frakcji i sposób tworzenia sieci glutenowej.

Dwie mąki o podobnej zawartości białka mogą więc zachowywać się zupełnie inaczej. Znaczenie mają allele genów kodujących podjednostki glutenin, między innymi w loci Glu-A1 i Glu-D1. Przekazane opracowanie dotyczące kaukaskich populacji miejscowych wskazuje na znaczenie wariantów podjednostek glutenin o wysokiej masie cząsteczkowej (HMW-GS), w tym 5+10 i 2+12 w locus Glu-D1 [5]. Nie znaczy to, że jeden wariant zawsze jest lepszy od drugiego.

Siła glutenu jest przede wszystkim parametrem technologicznym. Mocniejszy gluten nie oznacza automatycznie zdrowszego chleba, a słabszy nie jest z definicji łatwiej tolerowany przez organizm.

Co gluten ma wspólnego z naszymi jelitami?

W dyskusji o pszenicy coraz więcej miejsca poświęca się mikrobiocie jelitowej, czyli zespołowi mikroorganizmów zamieszkujących przewód pokarmowy. Nie można jednak sprowadzać wpływu pieczywa na mikrobiotę do proporcji gliadyn i glutenin. Znaczenie mogą mieć także błonnik, fermentujące węglowodany oraz sposób przetwarzania mąki i prowadzenia fermentacji.

Wśród substancji analizowanych w kontekście dolegliwości jelitowych wymienia się FODMAP, czyli łatwo fermentujące węglowodany krótkołańcuchowe, oraz inhibitory amylazy i trypsyny (ATI). Długa fermentacja zakwasowa może zmieniać skład niektórych związków obecnych w cieście. Efekt zależy jednak od surowca, mikroorganizmów, temperatury i czasu.

Przekazane materiały nie pozwalają wykazać, że określony stosunek gliadyn do glutenin sam w sobie poprawia skład mikrobioty. Możemy natomiast postawić pytanie badawcze o związki między składem białek dawnych pszenic, fermentacją i właściwościami gotowego pieczywa.

Trzeba wyraźnie zaznaczyć, że dawne pszenice również zawierają gluten i nie są bezpieczne dla osób chorujących na celiakię. Ani pochodzenie ziarna, ani tradycyjna fermentacja nie uzasadniają uznania takiego chleba za bezglutenowy.

Otwarte pozostaje również pytanie, wymagające dalszych badań, czy ewentualne niekorzystne oddziaływanie współczesnych wysokoplennych pszenic na mikrobiotę jelitową wiąże się z właściwościami ich białek glutenowych, pozostałościami środków ochrony roślin, w tym glifosatu, czy też ze współdziałaniem tych czynników. Jednakże dotychczasowe prace pozwalają postawić tezę, że wzrost stosowania środków chemicznych służących ochronie przemysłowych pszenic wysokoplennych ma negatywny wpływ na organizm człowieka, dlatego ekologiczna uprawa pradawnych zbóż, w tym pszenic, odnotowuje znaczący wzrost w ostatnich latach.

Czy pradawne pszenice mają większą wartość odżywczą?

W przekazanych materiałach znalazło się opracowanie Franceski Nocente i współpracowników z 2022 roku dotyczące dawnych pszenic kaukaskich Triticum timopheevii i Triticum zhukovskyi [6]. Rośliny uprawiano doświadczalnie we Włoszech, a następnie analizowano ich właściwości fizyczne, chemiczne, odżywcze i technologiczne.

Autorzy odnotowali między innymi wysoką średnią zawartość białka, wynoszącą około 18,5%, oraz około dwukrotnie wyższą całkowitą zdolność antyoksydacyjną w porównaniu z badanym materiałem pszenicy durum. Wskazali też na związki fenolowe, w tym kwas ferulowy, i potencjał wykorzystania tych zbóż do określonych produktów piekarniczych i makaronowych [6].

Wyniki są interesujące, ale wymagają precyzyjnej interpretacji. Triticum timopheevii i Triticum zhukovskyi są innymi gatunkami niż pszenica zwyczajna Triticum aestivum, której czerwonoziarniste populacje zamierzamy introdukować. Nie wolno więc automatycznie przypisywać naszej przyszłej pszenicy właściwości wykazanych u tych dwóch gatunków.

Nie każda dawna pszenica jest zdrowsza od każdej współczesnej odmiany. Jej wartość żywieniowa zależy od genotypu, środowiska uprawy, składu ziarna i sposobu przetworzenia. Dla piekarstwa razowego szczególnie ważne jest wykorzystanie całego ziarna, w tym okrywy i zarodka. Dawne pszenice warto badać, a nie z góry ogłaszać ich przewagę.

Pszenica, która potrafi bronić się sama

Dawne pszenice kaukaskie mogą mieć znaczenie także dla rolnictwa ekologicznego. Przez stulecia miejscowe populacje rozwijały się bez współczesnych fungicydów, herbicydów i intensywnego nawożenia mineralnego. Rośliny podlegały selekcji również pod kątem radzenia sobie z chorobami i warunkami środowiska.

Akhalkatsi podkreśla wysoki stopień przystosowania wielu tradycyjnych gruzińskich odmian do lokalnych warunków i często występującą odporność na choroby [3, 7]. Nocente i współpracownicy wskazują, że dawne kaukaskie gatunki pszenicy stanowią źródło cech odpornościowych istotnych dla hodowli [6].

Nie oznacza to, że każda dawna populacja będzie odporna na wszystkie patogeny po przeniesieniu do Polski. Odporność zależy od genotypu, konkretnego patogenu i środowiska. Właśnie dlatego introdukcja wymaga obserwacji polowych. Dla gospodarstwa ekologicznego szczególnie cenne byłyby populacje dobrze radzące sobie z presją chorób bez chemicznych środków ochrony roślin.

Wyższe źdźbło może sprzyjać konkurencji z chwastami o światło, ale zarazem zwiększać ryzyko wylegania. Takie cechy należy oceniać łącznie, a nie w oderwaniu od realiów gospodarstwa.

Droga od pola do stołu powinna zaczynać się od wyboru ziarna

Idea „od pola do stołu”, a w piekarstwie „od ziarenka do bochenka”, ma dla nas bardzo praktyczny wymiar. Jeżeli chcemy kontrolować jakość chleba, powinniśmy interesować się nie tylko przemiałem i fermentacją, ale również pochodzeniem i właściwościami uprawianej pszenicy.

Rolnik, młynarz i piekarz nie powinni działać jak trzy odrębne ogniwa. Rolnik musi rozumieć potrzeby piekarza, młynarz powinien znać wpływ przemiału na zachowanie mąki, a piekarz powinien umieć pracować z możliwościami i ograniczeniami konkretnego ziarna.

Dla dużego zakładu najlepsza może być mąka o stabilnych parametrach i wysokiej sile glutenu. Dla niewielkiej piekarni pracującej z mąką razową i długą fermentacją równie interesująca może okazać się pszenica o innym profilu białek i odmiennych właściwościach sensorycznych. Nie chodzi o odrzucenie nowoczesnej hodowli, lecz o poszerzenie kryteriów oceny jakości.

Tysiąc ziaren. Początek doświadczenia w Eko Złotnej

W gospodarstwie ekologicznym Eko Złotna rozpoczynamy projekt introdukcji czerwonoziarnistych, dawnych populacji pszenicy zwyczajnej pochodzących z Kaukazu. Pierwszym etapem będzie pozyskanie z Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowego Instytutu Badawczego materiału obejmującego 1000 nasion.

To niewielka liczba z perspektywy produkcji towarowej, ale ważny początek prac nad rozmnożeniem i obserwacją zasobów genetycznych. Chcemy poznać zdolność kiełkowania, przebieg wegetacji, odporność na choroby, wysokość roślin, skłonność do wylegania oraz cechy uzyskanego ziarna w warunkach ekologicznej uprawy na Warmii i Mazurach.

W kolejnych etapach zamierzamy ocenić właściwości przemiałowe i piekarnicze. Szczególnie interesuje nas zachowanie mąki razowej z młyna żarnowego podczas długiej fermentacji zakwasowej, także prowadzonej w obniżonej temperaturze. W miarę rozmnażania materiału możliwe staną się bardziej szczegółowe analizy składu ziarna.

Na tym etapie nie znamy jeszcze odpowiedzi. Nie wiemy, czy populacje będą dobrze plonowały w naszym klimacie, jakie okażą się ich parametry technologiczne ani czy będą przydatne do wypieku chleba razowego. I właśnie dlatego chcemy przeprowadzić doświadczenia. Otrzymaną partię ziaren podzieliliśmy na trzy części. 333 ziarna wysialiśmy w tym roku jako oziminę- niestety bardzo późno -, kolejną część wysiejemy w przyszłym roku jako jare, a ostatnie jesienią przyszłego roku, ale wcześniej - we wrześniu.

Czy przyszłość piekarstwa może kryć się w jego przeszłości?

Powrót do dawnych pszenic nie oznacza rezygnacji z osiągnięć współczesnej nauki. To rozwój genetyki, archeobotaniki, biochemii i technologii żywności pozwala nam lepiej zrozumieć znaczenie różnorodności tworzonej przez rolników przez tysiąclecia.

Badania Chenga i współpracowników pokazują, że populacje miejscowe przechowują zasoby genetyczne, których hodowla nie wykorzystała w pełni [4]. Badania Nocente i współpracowników wskazują, że niektóre stare gatunki pszenic kaukaskich mają interesujące właściwości odżywcze i technologiczne [6].

Dla rolników, młynarzy i piekarzy pozostaje pytanie praktyczne: czy potrafimy wykorzystać tę wiedzę do produkcji lepszego chleba? Chleba, którego wartość wynika nie z marketingowego określenia „pradawne zboże”, ale z rzeczywistych właściwości ziarna, sposobu jego uprawy, przemiału i fermentacji.

Być może niektóre dawne populacje znajdą miejsce w piekarstwie rzemieślniczym. Być może ich najważniejszą wartością będzie zachowanie różnorodności upraw. Oba rezultaty mają znaczenie. Bo idea „od ziarenka do bochenka” zaczyna się znacznie wcześniej niż w młynie czy piekarni. Zaczyna się od decyzji, jakie ziarno wysiać.

Bohdan Stankiewicz - "Młynarz z Mazur"

rolnik, młynarz i piekarz, właściciel gospodarstwa ekologicznego Eko Złotna.

Przypisy i literatura

1. Rusishvili N., Jalabadze M., Mosulishvili M. i in. (2026). An independent center for the origin of bread wheat in the Neolithic period of Georgia in the South Caucasus. Proceedings of the National Academy of Sciences, 123(19), e2537697123. DOI: 10.1073/pnas.2537697123.

2. Charmet G. (2011). Wheat domestication: Lessons for the future. Comptes Rendus Biologies, 334, 212-220. DOI: 10.1016/j.crvi.2010.12.013.

3. Akhalkatsi M., Ekhvaia J., Mosulishvili M., Nakhutsrishvili G., Abdaladze O., Batsatsashvili K. (2010). Reasons and processes leading to the erosion of crop genetic diversity in mountainous regions of Georgia. Mountain Research and Development, 30(3), 304-310. DOI: 10.1659/MRD-JOURNAL-D-10-00022.1.

4. Cheng S., Feng C., Wingen L. U. i in. (2024). Harnessing landrace diversity empowers wheat breeding. Nature, 632. DOI: 10.1038/s41586-024-07682-9.

5. Kaukaskie populacje miejscowe pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum) w kontekście uprawy ekologicznej, piekarstwa rzemieślniczego i zdrowia. Przekazane opracowanie analityczne, bez ustalonych danych bibliograficznych; materiał pomocniczy.

6. Nocente F., Galassi E., Taddei F., Natale C., Gazza L. (2022). Ancient Caucasian Wheats: A Contribution for Sustainable Diets and Food Diversity. Foods, 11(9), 1209. DOI: 10.3390/foods11091209.

7. Akhalkatsi M. (2015). Erosion and Conservation of Crop Genetic Diversity - Landraces from Georgia (South Caucasus). W: Ahuja M. R., Jain S. M. (red.), Genetic Diversity and Erosion in Plants, t. 1. Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-25637-5_7.

8. Akhalkatsi M., Ekhvaia J., Asanidze Z. (2012). Diversity and Genetic Erosion of Ancient Crops and Wild Relatives of Agricultural Cultivars for Food: Implications for Nature Conservation in Georgia (Caucasus). W: Tiefenbacher J. (red.), Perspectives on Nature Conservation - Patterns, Pressures and Prospects. InTech.