Вплив харчових волокон на здоров’я
Ми використовуємо файли cookie, щоб постійно розробляти DAZ.online та адаптувати його все краще і краще до ваших потреб. DAZ.online фінансується за рахунок реклами, і для цього також встановлюються файли cookie. Тому використання веб-сайту можливе лише за умови згоди на використання файлів cookie. Подробиці щодо використання файлів cookie можна знайти в нашій декларації про захист даних.
Ми використовуємо файли cookie для покращення Вашого досвіду та надання персоналізованого вмісту. Ми фінансуємося з реклами, яка також потребує файлів cookie. Тому, щоб використовувати DAZ.online, вам потрібно погодитися на використання файлів cookie.
«Шкода! Але DAZ.online не може повністю обійтися без файлів cookie, зокрема, тому що ми фінансуємо себе за рахунок доходів від реклами. Тому зараз ви не можете використовувати DAZ.online без цієї згоди.
На жаль, ви не можете отримати доступ до DAZ.online, не погодившись із використанням файлів cookie.
- DAZ.online
- DAZ/AZ
- ДАЗ 31/2012
- Вплив на здоров’я .
Клітковина
Оновлення, частина 1: Від структури до функції
Олександр Шрьоле, Майке Волтерс та Андреас Ган | Довгий час харчові волокна вважалися зайвими, якщо не негативними, в їжі. Цей погляд повністю змінився з 1970-х років. До цього розвитку подій, серед іншого. Результати багаторічних спостережних досліджень сприяли цьому. Вони підтверджують тезу про те, що харчові волокна важливі для тривалого збереження здоров’я [3 - 4; 28; 53; 55; 61; 66; 68]. У цій першій частині статті основна увага приділяється структурно-функціональним взаємозв’язкам харчових волокон. Спираючись на це, системні та захисні ефекти споживання харчових волокон описані у другій частині.
На початку 18 століття, нестор сучасної фізіології харчування, лікар і гігієніст Макс Рубнер (1854 - 1932) писав: «Старий спосіб подрібнення зерна разом з висівками в одній процедурі повинен бути повністю скасований» [57]. Ця точка зору була лише послідовною, оскільки багаті клітковиною поверхневі шари зерна вважалися зайвими, оскільки вони були неперетравлюваним баластом [58]. Врешті-решт, це робота англійських спеціалістів з тропічної медицини Дениса П. Буркітта (1911-1993) та Х'ю К. Тровелла (1904-1989), які поставили клітковину в новому світлі. Грунтуючись на своїх дослідженнях на корінних жителях Африки, дослідники встановили "гіпотезу з харчовими волокнами" в 1970-х. Відповідно до цього, типові «цивілізаційні хвороби», включаючи захворювання товстого кишечника (запори, дивертикул товстої кишки та карцинома товстої кишки) та ішемічну хворобу серця, є результатом неадекватного споживання харчових волокон [10 - 16; 71-73]. У наступний період «гіпотеза про харчові волокна» викликала великий інтерес. Було розпочато численні дослідження для вивчення питання: чи дійсно харчові волокна корисні для здоров’я? і, якщо так, то які основні механізми?
Характеристика - що таке харчові волокна?
Не існує єдиного, міжнародно-обов'язкового визначення термінів харчових волокон [23]. Загалом харчові волокна визначаються переважно фізіологічно, а не хімічно:
Визначення в довідкових значеннях D-A-CH: "Загальний термін харчові волокна (харчові волокна) узагальнює компоненти рослинної їжі, які не розщеплюються власними ферментами організму в шлунково-кишковому тракті людини" [22].
Визначення Харчового хімічного товариства в рамках Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh): «Дієтичні волокна визначаються як компоненти рослинних клітин та/або виділені природні або технологічно отримані вуглеводи, які не розщеплюються на засвоювані компоненти ферментною системою людини в тонкому кишечнику. Але вони можуть бути частково або повністю ферментовані флорою товстої кишки "[52].
Визначення Інституту медицини США: Під харчовими волокнами розуміють «неперетравлювані вуглеводи та лігнін, які є властивими та неушкодженими рослинами». Від цього слід відрізняти функціональні волокна. Вони визначаються як «ізольовані, не засвоювані вуглеводи, які мають фізіологічно сприятливу дію на організм людини». Загальна кількість клітковини становить «суму харчових волокон та функціональних волокон» [33; 39].
Отже, загальною характеристикою харчових волокон є його не засвоюваність - незалежно від їх хімічної структури [1; 24; 42].
Харчові волокна - клас поживних речовин з багатьма структурними компонентами
Харчові волокна - це дуже неоднорідна група харчових компонентів. Їх можна класифікувати за їх хімічними, фізико-хімічними та фізіологічними властивостями [27; 47; 51; 70]:
Класифікація за структурою
З хімічної точки зору харчові волокна належать до двох основних класів:
Сахариди (подальший розподіл залежно від ступеня полімеризації: полі-, оліго-, дисахариди).
Несахариди (подальший розподіл залежно від структурних характеристик мономерів; див. Табл. 1).
Найбільш значущим у кількісному відношенні є складний підклас полісахаридів. Це включає:
Некрахмалисті полісахариди, такі як целюлоза та геміцелюлоза (див. Рис. 1).
Стійкий крохмаль, під яким розуміють ту частину крохмалю в їжі, яка уникає ферментативного гідролізу в тонкому кишечнику і досягає товстої кишки незмінною.
У таблиці 1 наведено огляд хімічної класифікації харчових волокон за різними класами речовин та їх характеристик.
Класифікація за поведінкою розчинності
Харчові волокна виявляють типові властивості у водному розчині, які можна використовувати для класифікації:
Розчинність. Давно поширеною практикою було розмежування водорозчинних та нерозчинних у воді волокон (див. Рис. 2). Хоча розчинна клітковина може поглинати велику кількість води (приблизно до 60 мл/г), ця здатність дуже низька при нерозчинних клітковинах приблизно 3 мл/г. За винятком целюлози, лігніну, стійкого крохмалю та деяких геміцелюлоз, всі інші несинтетичні харчові волокна розчиняються у воді (див. Табл. 2).
Ємність утримання води. Водозв’язуюча здатність заснована на здатності деяких харчових волокон адсорбувати воду або замикати її та утримувати в матриці. Це безпосередньо пов’язано з набуханням речовини та наслідком збільшення в’язкості. Більшість харчових волокон (виняток: лігнін) мають потенціал зв’язувати воду - хоча і в різному ступені. Хоча целюлоза накопичує лише невелику кількість води (
0,4 мл/г), водозв’язуюча здатність геміцелюлози набагато виразніше (
4 - 25 мл/г) [67]. Водозв’язуюча здатність пектину та інших водорозчинних харчових волокон, таких як гуар та псиліум, особливо сильна. Вони утворюють в’язкі розчини у воді і згруповані під загальною назвою гідроколоїди через їх гелеутворюючі властивості (див. Табл. 2).
Класифікація за електричним зарядом
Харчові волокна відрізняються своїм електричним зарядом, так що розрізняють нейтральні та негативно заряджені речовини (див. Табл. 2). Поведінка заряду безпосередньо пов'язана з іонообмінною здатністю харчових волокон, тобто H. здатність пов'язувати катіони. За це зазвичай відповідають вільні карбоксильні групи галактуронової кислоти (приклад: пектин).
Класифікація за ферментацією
Важливим підрозділом з фізіологічної точки зору є підрозділ між клітинами, що піддаються ферментації та неферментацією. Перші ферментативно розщеплюються мікрофлорою товстого кишечника. Крім газів (вуглекислий газ, метан, водень), як продукти реакції утворюються коротколанцюгові жирні кислоти оцтова кислота, пропіонова кислота та масляна кислота або їх відповідні солі (ацетат, пропіонат, бутират). І швидкість бродіння, і співвідношення утворених жирних кислот змінюються залежно від компонента клітковини, часу проходження та складу мікрофлори кишечника [5; 69; 70]:
Швидкість бродіння: водорозчинна клітковина та стійкі крохмалі майже повністю розкладаються, тоді як геміцелюлози ферментовані до 50-70%, целюлоза до 30%, а лігнін та кутін взагалі не ферментовані (див. Табл. 2). Швидкість деградації показує місцеві відмінності і постійно зменшується від зубів до прямої кишки.
Синтез жирних кислот: в середньому на грам ферментованої клітковини виробляється від 0,5 до 0,6 г коротколанцюгових жирних кислот, причому молярне співвідношення ацетату, пропіонату та бутирату становить близько 60: 20: 15. Через утворення коротколанцюгових жирних кислот харчові волокна забезпечують енергію (
2 ккал/г клітковини). До 70% цього має бути використано людиною.
Джерела - де знайти клітковину
Харчові волокна можна знайти в продуктах рослинного походження, вміст яких значно варіюється залежно від джерела (див. Табл. 3):
Бобові містять високі рівні (> 15 г/100 г).
Цільнозернові продукти, сухофрукти та горіхи мають середній вміст (6-15 г/100 г).
Низькі рівні (70.
Впливають фактори ГІ. ГІ харчового продукту визначається низкою факторів. Сюди входять вміст клітковини, ступінь переробки, а також вміст білка та жиру в їжі та концентрація інгібіторів ферментів (особливо інгібіторів -амілази).
Значення ГІ харчових продуктів: На практиці застосовується просте правило: ГІ дієтичного харчування буде тим вищим, чим більша частка продуктів з високим вмістом клітковини, сильно оброблених. На відміну від цього, ступінь полімеризації харчових сахаридів ("складних" проти "простих" вуглеводів) не дозволяє робити жодних висновків щодо поведінки цукру в крові.
Вивільнення гормонів ситості: харчові волокна модулюють секрецію шлунково-кишкових гормонів (включаючи холецистокінін, гастроінгібуючий поліпептид (GIP)). В експериментах на тваринах ферментовані харчові волокна, такі як гуар, збільшують вивільнення GLP-1 (глюкагоноподібний пептид), який діє як сигнал насичення в гіпоталамусі. Тема того, наскільки подібні ефекти виникають у людей та яке значення вони мають для насичення, є предметом дискусії [31; 77].
Адсорбція катіонів: геміцелюлози та пектини здатні накопичувати катіонні речовини і, таким чином, виводити їх з поглинання через негативно заряджені вільні карбоксильні групи. Що стосується токсичних іонів важких металів (свинцю, кадмію тощо), цей ефект є цілком бажаним. З іншого боку, такі мінерали, як кальцій, залізо та цинк, також можуть бути виведені з поглинання та зменшити їхню доступність. Однак дослідження на людях показують, що ферментоване волокно має тенденцію до поліпшення біодоступності мінералів [34]. Зокрема для інуліну та фруктоолігосахаридів було описано покращення доступності кальцію [21; 60]. Негативний вплив на мінеральний баланс, який спостерігається після введення зернових волокон, швидше за все, пов’язаний із супутніми речовинами (включаючи фітат), ніж із самою фракцією клітковини [34].
Адсорбція жовчних кислот: крім катіонів, жовчні кислоти або похідні жовчних кислот можуть також адсорбуватися харчовими волокнами та виводитися з організму. Пектин, псиліум, гуар та лігнін демонструють найвищу ефективність [35].
Адсорбційна здатність харчових волокон має важливе значення у двох напрямках:
(1) зменшення пулу холестерину. Жовчні кислоти, що виділяються з жовчю в просвіт тонкої кишки, зазвичай майже повністю реабсорбуються в портальну кров через натрієзалежну транспортну систему (ASBT; Апікальний натрієзалежний транспортер жовчної солі), розташований в клубовій кишці. Звідти вони досягають печінки і доступні для поновлення з жовчю (ентерогепатична циркуляція). Навпаки, зв’язані з клітковиною жовчні кислоти не реабсорбуються, а натомість виводяться зі стільцем. В результаті втрати компенсуються новим синтезом жовчних кислот. Необхідний для цього холестерин виводиться з холестеринового пулу печінки. Це призводить до регуляції печінкових рецепторів ЛПНЩ, завдяки чому більше холестерину ЛПНЩ надходить у печінку з крові. Це знижує загальний рівень холестерину та ЛПНЩ у крові [35]. На відміну від целюлози та стійкого крохмалю, всі водорозчинні харчові волокна виявляють цей гіпохолестеринемічний ефект. Загалом застосовується таке: на кожні 10 грамів розчинної клітковини загальний холестерин падає приблизно на 17 мг/дл, а значення ЛПНЩ - на 22 мг/дл [9]. Ефект зниження холестерину пектину та β-глюканів ячменю особливо виражений (див. Табл. 5).
(2) Пригнічення травлення ліпідів. Харчові волокна, які мають тенденцію утворювати в’язкість, втручаються в процеси, необхідні для травлення та всмоктування харчових ліпідів. Вони перешкоджають взаємодії жовчних кислот і ліпаз-ліпідів, пригнічують утворення міцел, блокують внутрішньосвітковий транспорт і дифузію ліпідних фракцій в епітелій слизової. Це особливо впливає на холестерин у їжі, який все більше виводиться з організму [20].
Вплив на товсту кишку і пряму кишку
Утворення стільця: У товстій кишці клітковина збільшує об’єм стільця (нерозчинна у воді клітковина шляхом прямого збільшення об’єму; водорозчинна клітковина за рахунок збільшення маси мікробних клітин) і змінює якість стільця [18; 65]. Хоча вживання великої кількості целюлози та лігніну призводить до утворення твердих, бідних водою стільців, введення інуліну та олігофруктози призводить до м’якої консистенції стільця, багатої водою (літ. В [70]). Як показано на малюнку 3, вплив зернової клітковини на масу стільця найбільший: споживання 1 г пшеничного волокна збільшує масу стільця в середньому на 2,7 г [41]