Харчові волокна - біологія

Клітковина є переважно неперетравлюваними харчовими компонентами, переважно полісахаридами, тобто вуглеводами, які в основному містяться в рослинній їжі. Вони містяться в злаках, фруктах, овочах, бобових і, в невеликих кількостях, у молоці. Розрізняють водорозчинні харчові волокна (такі як камедь рожкового дерева, гуар, пектин та декстрини) та нерозчинні у воді (наприклад, целюлоза).

Диференціація від сирої клітковини

Термін сира клітковина був введений в аналізі кормів більше 100 років тому. Оскільки деякі харчові волокна також мають волокнисту структуру, їх часто помилково ототожнюють з цим. У англійській мові також існує кілька термінів, таких як “сира клітковина”, “харчові волокна”, “неживні вуглеводи”. У будь-якому випадку вміст клітковини перевищує вміст сирої клітковини, яка складається майже виключно з целюлози. Коефіцієнти перерахунку між 2 і 6 наведені в літературі, напр. B. Вміст сирої клітковини × 6 = вміст клітковини. Для зернових та бобових застосовуються вищі значення конверсії (4–6), для фруктів та овочів приблизно 2–3.

Види та явища

Харчові волокна містяться в різних кількостях у різних рослинних продуктах харчування. Розрізняють:

Целюлоза: крупи, фрукти, овочі
Геміцелюлоза: цільнозернові, ячмінь, бобові
Лігнін: ядра фруктів, овочі (нитки в стручкової квасолі), зерно
Пектин: фрукти (особливо яблука, айва), овочі
Альгінати в морських водоростях: агар, карагенан
Інулін

Рівень харчових волокон у різних продуктах харчування

Вміст клітковини в продуктах дуже різниться. Наступна таблиця наводить кілька прикладів. Більш детальна таблиця наведена у веб-посиланнях. [1] За даними Національного дослідження споживання II, опублікованого Інститутом Макса Рубнера, зернові продукти є найважливішим джерелом клітковини для німців на 41%, випереджаючи фрукти (21%) та овочі (16%). [2] Усі борошна німецького типу можуть бути визначені джерелом клітковини відповідно до обмежувальних директив ЄС, оскільки вони містять більше 3% клітковини. [3]

Загальна кількість харчових волокон в г на 100 г відповідної їжі (всі дані стосуються свіжої ваги, готової до вживання, звичайної форми споживання):

Вплив на шлунок та кишечник

Клітковина набрякає в шлунку і посилює відчуття ситості завдяки збільшенню об’єму. Сигнали про голод виникають у мозку лише тоді, коли рівень цукру в крові падає. З їжі з високим вмістом клітковини вуглеводи повільніше всмоктуються в кишечнику, що призводить до нижчого підвищення рівня цукру в крові після їжі. Тому рекомендується, зокрема, діабетикам вживати дієту, багату клітковиною.

Нерозчинна у воді клітковина не може розщеплюватися ферментами в тонкому кишечнику і, отже, не може безпосередньо засвоюватися метаболізмом. Водорозчинна частина харчових волокон частково ферментується у товстому кишечнику мікроорганізмами та, крім іншого. перетворюється на коротколанцюгові жирні кислоти і тим самим стає сприйнятливим і корисним для організму. Частина харчових волокон, яка не ферментується в товстому кишечнику мікрофлорою і, отже, не засвоюється організмом, може включати: бути фізіологічно ефективним завдяки своїй здатності зв’язувати воду, здатності зв’язувати токсини та солі жовчі та стимуляції трофічних гормонів.

Дієтичні волокна акації стимулюють розмноження корисних для здоров'я пробіотичних біфідо- та лактобактерій - навіть більше, ніж пребіотичний інулін. Це було результатом дослідження, в рамках якого випробувані споживали 5, 10, 20 або 40 г клітковини акації, розчиненої у воді, щодня протягом чотирьох тижнів. У зразках калу цих учасників дослідження було виявлено значно більше біфідо- та лактобактерій через чотири тижні, ніж у досліджуваних у контрольній групі, які пили воду лише без клітковини, та у людей, які щодня приймали 10 г інуліну замість клітковини акації. Вже було відомо, що інулін сприяє розмноженню пробіотичних мікроорганізмів у кишечнику. Ефект був найбільшим у тих, хто споживав 10 г харчових волокон акацієвих волокон на день. [4]

Завдяки різній ферментації відповідних харчових волокон вони також мають різну теплотворну здатність від 4 ккал/г до 0 ккал/г.

У кишечнику клітковина забезпечує збільшення кількості стільця шляхом подальшого зв’язування води, яка чинить тиск на стінки кишечника і тим самим стимулює травну діяльність (перистальтику), що скорочує час перебування їжі з високим вмістом клітковини в кишечнику. Лише незначна частина нерозчинної у воді клітковини розщеплюється кишковою флорою в кишечнику, тоді як водорозчинна клітковина майже повністю. Це бродіння утворює коротколанцюгові карбонові кислоти, такі як ацетат, пропіонат та бутират, які в значній мірі поглинаються слизовою оболонкою товстої кишки і служать для живлення клітин слизової оболонки. Харчові волокна можуть зв’язувати у воді до 100 разів більше власної ваги. Тому дуже важливо пити достатню кількість рідини, особливо якщо ви споживаєте клітковину, таку як лляне насіння або пшеничні висівки, окремо, оскільки травна м’якоть в кишечнику в іншому випадку твердне через брак води та сприяє запорам, а не протидії цьому.

З рідиною клітковина також пов’язує мікроорганізми, холестерин і жовчну кислоту, що позитивно впливає на організм. Але вони також пов’язують мінерали, які також виводяться з організму. Це не проблема зі збалансованим змішаним харчуванням, але при окремому споживанні харчових волокон дефіцит мінеральних речовин може виникнути в довгостроковій перспективі. [5]

На думку Брукера [6], клітковина може викликати метеоризм, переходячи з дієти з високим вмістом цукру. Маленькі діти та люди похилого віку при такій дієті часто не можуть переносити їжу з високим вмістом нерозчинної клітковини. Суперечливо, чи це проблема перетворення, якій можна протистояти, повністю уникаючи рафінованого цукру [6]. Наприклад, стверджується, що деякі харчові волокна - це рослинні речовини, які з екологічної точки зору повинні відганяти шкідників. Наприклад, погано засвоювана клітковина може спричинити токсичні бродильні спирти та біогенні аміни, які пошкоджують слизову оболонку кишечника та імунну систему. [7]

профілактика

Ідея про те, що дієта з високим вмістом клітковини корисна для здоров'я та служить для запобігання захворювань, серед іншого. Створене епідеміологічним дослідженням Буркітта і Троуелла з 1970-х рр. [8], яке свідчило про те, що африканці, які харчуються дієтами з високим вмістом клітковини, мають значно меншу ймовірність розвитку деяких цивілізаційних захворювань, ніж європейці та американці, які харчуються з низьким вмістом клітковини. Однак це дослідження є дійсним сьогодні через методологічні недоліки не що інше, як доказ "гіпотези про харчові волокна", виведеної з неї того часу.

Проведені з тих пір контрольні дослідження змогли частково підтвердити гіпотезу, і в деяких випадках все ще існують суперечливі результати.

Карієс зубів

Дієта, багата клітковиною і клітковиною, спонукає до широкого жування. Він масажує і зміцнює ясна і механічно очищає частини поверхні зуба. [9] Рясне жування також збільшує кількість слини. Слина омивається навколо зубів; таким чином це допомагає чистити зуби та буферизувати кислоти, які можуть атакувати зубну емаль. І особливо важливо: Фосфат кальцію, що міститься в слині, може замінити мінерали, розчинені в кислотах (ремінералізація). [10] Так служить профілактика карієсу. Однак це, як правило, досягається шляхом ретельного жування, незалежно від вмісту клітковини.

Ще одна перевага полягає в тому, що продукти, багаті клітковиною і клітковиною (особливо крупи), містять вищі вуглеводи, які повільно розщеплюються і, отже, забезпечують менше цукру в роті для бактерій. Це також служить для запобігання карієсу.

Ішемічна хвороба серця

Кілька досліджень показують, що дієта з високим вмістом клітковини зменшує ризик розвитку ішемічної хвороби серця, а отже, і ризику серцевого нападу. [11] [12] [13] [14] [15] Можливою причиною цього може бути знижуючий холестерин ефект харчових волокон. Це, в свою чергу, пов’язано з тим, що клітковина збільшує виведення жовчних кислот зі стільцем. [16] Це в свою чергу призводить до компенсаційного збільшення синтезу жовчних кислот, які споживають холестерин. Інші дослідження не можуть підтвердити ефект зниження рівня холестерину. [17] [18]

Холецистолітіаз (жовчнокам'яна хвороба)

Є деякі докази того, що вживання дієти з високим вмістом клітковини може зменшити ризик розвитку каменів у жовчному міхурі, що містять холестерин. [19] [20] Це можна зробити за допомогою механізму, подібного до того, що показаний у розділі "Ішемічна хвороба серця".

Дивертикульоз/дивертикуліт

Вважається певним, що дієта з низьким вмістом клітковини сприяє виникненню дивертикульозу та його запальної форми, дивертикуліту, і що дивертикульоз можна лікувати дієтою з високим вмістом клітковини. [21] Це може бути доведено тим фактом, що у хворих на дивертикульоз було виявлено високий тиск усередині товстої кишки, який можна значно зменшити тривалим лікуванням пшеничними висівками порівняно з плацебо. [22] Цей високий тиск, серед інших факторів, відповідає за розвиток дивертикулів товстої кишки (випинань).

Рак товстої кишки

Наукові дослідження припускають, що ризик розвитку раку прямої кишки в першу чергу залежить від дієти. Однак суперечливо, які харчові компоненти за це відповідають.

Ситуація дослідження також суперечлива: дослідження EPIC [23] суттєво продемонструвало, що дієта, багата клітковиною, знижує ризик раку товстої кишки приблизно на 40 відсотків. Навпаки, мета-аналіз п'яти досліджень втручання не виявив захисного ефекту проти раку товстої кишки. [24] Причина цієї розбіжності, швидше за все, полягає в різних проектах дослідження.

Експериментальні результати свідчать про те, що бутират, що утворюється під час бродіння волокон (див. Вище), запобігає порушенню репродукції клітин і, таким чином, пригнічує розвиток раку. [25] [26] Однак ці дослідження in vitro не можуть бути просто передані людям.

Також передбачається, що прискорення проходження кишечника через їжу з високим вмістом клітковини означає, що потенційно канцерогенні речовини, що містяться в їжі, лише короткочасно впливають на стінки кишечника, і це зменшує ризик раку. Однак і ця гіпотеза ще не підтверджена.

Близько 90 відсотків випадків раку товстої кишки розвиваються з так званих поліпів у кишечнику або аденоми, так що вони вважаються "маркерами ризику" в медицині. Їх раннє видалення вважається ефективним профілактичним заходом. Однак дослідження не змогло довести, що поліпів або аденоми можна уникнути, вживаючи дієту з високим вмістом клітковини. [27]

Поточні рекомендації

Німецьке товариство харчування (DGE) рекомендує вживати щодня не менше 30 грамів харчових волокон, бажано через цільнозернові продукти, овочі, свіжі або сухофрукти та горіхи. Слід подбати про те, щоб одночасно забезпечити достатнє споживання рідини. [28] Національне дослідження споживання II показало, однак, що 68% чоловіків та 75% жінок споживають значно менше харчових волокон. [29]

Гарвардська школа охорони здоров’я рекомендує щоденне споживання не менше 20 грамів, бажано у вигляді цільнозернових злаків, фруктів, овочів, бобових та горіхів. [30]

Американська кардіологічна асоціація рекомендує 25 грамів на день. [31]