ксилоолигосахариды что это такое
Галактоолигосахариды
Галактоолигосахариды – это питательные вещества, необходимые для поддержания здоровой микрофлоры организма. В человеческом теле выполняют функции пребиотиков, подпитывая полезные бактерии в кишечнике.
ГОС-пребиотики
Если объяснять коротко и простым языком, то пребиотики – это вещества (преимущественно непереваренные частички пищи), которые стимулируют работу полезных бактерий в кишечнике.
Помимо «работы» в человеческом организме, свойства пребиотиков используют в пищевой промышленности для производства продуктов разных категорий.
Среди наиболее известных пребиотиков:
Природные источники галактоолигосахаридов – грудное молоко и некоторые растения. Для нужд промышленности ГОС получают из молочной основы (лактозы). Готовый продукт обычно представлен в форме сухого концентрата или сиропа.
Роль ГОС в организме
Галактоолигосахариды являются частью функционального питания. То есть диеты, придерживаясь которой, можно значительно улучшить состояние здоровья и внешний вид (ногти, волосы, кожу). Для человеческого организма ГОСы – весьма полезные вещества. Их благотворное влияние ощущает большинство органов и систем.
Они способны: регулировать пищеварительный процесс; содействовать размножению полезных для организма лакто- и бифидобактерий; выводить из кишечника вредные бактерии; регулировать перистальтику кишечника; содействовать более активному всасыванию полезных веществ (в частности магния, фосфора, кальция); улучшать синтезирование большинства витаминов группы В; ускорять прохождение пищи через ЖКТ.
Помимо этого, галактоолигосахариды являются полезными для внешнего вида. В частности, известно, что ГОСы способствуют снижению веса, избавляют от угрей, улучшают цвет кожи.
Галактоолигосахариды и кишечник
Галактоолигосахариды, или ГОС, – это углеводы, которые подобно нерастворимой клетчатке не перевариваются пищеварительной системой. Благодаря этому свойству ГОС положительно влияет на кишечник, стимулируя его работу.
Но на этом положительное влияние галактоолигосахаридов на кишечник не ограничивается. Помимо особой структуры, данный углевод обладает и другими полезными особенностями. В частности принадлежит к группе веществ-пребиотиков, которые отвечают за поддержание правильной микрофлоры в кишечнике. А от нее зависит состояние всего организма: полезные бактерии, живущие в кишечнике, необходимы для поддержания иммунитета, помогают противостоять всяческим болезням, необходимы для нормального всасывания полезных веществ через стенки кишечника.
Суточная норма
Ученые рассчитали, что для удовлетворения потребностей организма, взрослый человек нуждается приблизительно в 15 граммах галактоолигосахаридов. Треть из этой порции уходит на обеспечение работоспособности пищеварительного тракта.
Но данное определение суточной нормы – приблизительно. Более точные дозы зависят от индивидуальных потребностей организма в разном возрасте. Также коррекция дозировки необходима на фоне некоторых заболеваний.
Например, дисбактериоз, колит, ослабленный иммунитет, склонность к аллергии и частые простудные заболевания являются веской причиной для увеличения потребления галактоолигосахаридов. В регулярном получении ГОСов нуждаются лица с гипертонией, дети-груднички, пожилые, а также люди после приема антибиотиков.
Избыток или нехватка
Соблюдая рациональное питание, можно не беспокоиться о дефиците или избытке большинства питательных веществ. В противном случае крайне важно прислушиваться к сигналам, которые посылает организм. Когда он недополучает свою порцию ГОСов, как правило, возникают запоры и дисбактериоз, возможны колиты, вздутие живота. Также на фоне недостаточного потребления галактоолигосахаридов снижается иммунитет, развивается гиповитаминоз В-группы, начинаются проблемы с кожей. Но все это только внешние проявления. На самом деле, проблемы, связанные с недостатком ГОСов, более чем серьезные. Это вещество служит пищей для полезных бактерий кишечника. Его недостаток ведет правильную микрофлору к «голодовке» и активизирует размножение патогенных бактерий.
Что касается переизбытка ГОС, то «заработать» его весьма трудно, поскольку этот нутриент не накапливается в организме. Единственная возможная проблема – это аллергия, вызванная индивидуальной непереносимостью вещества.
Польза для детей
Поддержание правильной микрофлоры кишечника важно с первых дней жизни. Так как от этого показателя зависит иммунитет, здоровый рост и развитие малыша. Более того, каким будет здоровье во взрослом возрасте, зависит от качества питания в первые дни жизни. Обеспечить живучесть правильных бактерий способны пребиотики. Как показывает научный опыт, у детей на грудном вскармливании почти не возникает проблем, связанных с кишечной микрофлорой. Поскольку с первых дней жизни с материнским молоком они получают необходимые олигосахариды.
А вот со здоровьем малышей на искусственном вскармливании не все так просто. Единственная возможность обеспечить младенцам кишечный баланс – кормить смесями на основе пробиотиков (живых бифидобактерий) или пребиотиков (олигосахаридов). Меж тем, даже последние разработки ученых не могут сравниться по своей эффективности с материнским молоком.
Метаболизм
Попадая в организм в составе пищи, олигофруктоза и олигосахариды проходят верхние отделы пищеварительного тракта в неизмененном виде. В этой же консистенции вещества переходят в толстый кишечник. Здесь ферменты из группы лакто-, бифидобактерий воздействуют на ГОС, ФОС и они начинают свою новую жизнь в роли пребиотиков.
Как взаимодействуют с другими веществами
Лица, на чьем столе регулярно появляются молочные продукты, не должны испытывать нехватки ГОСов. А это значит, что, скорее всего, у таких людей в норме и другие показатели, в частности некоторых витаминов и нутриентов. Откуда такие выводы? Все просто. Галактоолигосахариды помогают организму лучше усваивать кальций, фосфор, магний, протеины. Помимо этого, поддержание адекватного уровня ГОСов поможет выработке витаминов В-группы.
Пищевые источники
Данный углевод является производным лактозы. Этим и объясняется, почему большинство продуктов-источников галактоолигосахариды – из группы молочной пищи. Но «территория обитания» ГОСов не ограничивается пределами молочного отделения в супермаркете. Это полезное вещество содержится в некоторых фруктах, злаках, овощах и травах.
В чем есть ГОС
Молочная продукция: молоко (особенно грудное), кефир, сыворотка, ряженка.
Овощи: топинамбур, соя, чеснок, лук, спаржа, томаты, порей.
Травы: цикорий, артишок, одуванчик.
Фрукты: бананы, манго, яблоки, ягоды.
Другие источники: ржаные отруби, мед.
Также можно применять ГОС и ФОС в виде сиропов, включая их в состав детских смесей (если предназначен для малышей). В таком случае 90 % пребиотиков должны составлять олигосахариды, 10 процентов – олигофруктоза. Общая концентрация вещества – не выше 8 г пребиотиков на литр молока.
Также, используя концентрат ГОСов, легко обогатить пищу для взрослых:
Потребление продуктов, богатых галактоолигосахаридами, крайне важно для людей в преклонном возрасте. С годами концентрация полезных микроорганизмов в кишечнике снижается, а это ведет к ослаблению иммунитета. Справиться с проблемой поможет функциональное питание.
В животноводстве олигосахариды нашли свое применение в качестве полезной добавки к кормам.
На первый взгляд может показаться, что микроорганизмы, содержащиеся в кишечнике, не самое важное, о чем стоит заботиться человеку. Меж тем, именно от кишечной микрофлоры зависит качество нашей жизни. И дабы эти маленькие организмы были хорошими соседями, важно позаботиться о правильной подкормке для них. И с этим заданием лучше всего справляются галактоолигосахариды.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Фруктоолигосахариды
Вы слышали когда-либо о фруктоолигосахаридах? Нет? И даже представить не можете, что это такое? Тогда все, что написано ниже, – именно для вас.
Пребиотики: зачем нужны
В последние годы йогурты и кефиры стали весьма популярны среди покупателей. И не в последнюю очередь из-за признания медицинским сообществом пользы пробиотиков, найденных в этих продуктах.
Пробитики – это «хорошие бактерии», которые находятся в кишечнике и отвечают за поддержание здоровой микрофлоры. Но с развитием науки производители полезной пищи, кроме пробиотиков, начали обогащать кефиры и йогурты пребиотиками – компонентами, поддерживающими живучесть полезных бактерий.
Пребиотики, как правило, служат пищей для пробиотиков. И одним из таких пребиотиков является олигофруктоза. Другое название вещества – фруктоолигосахариды, или сокращенно – ФОС.
Что такое ФОС
Фруктоолигосахариды – это сахара (фруктоза и глюкоза), связанные между собой в виде цепей (коротких и средних). Короткие цепи ФОС – это неразветвленные конструкции из 9 или меньше молекул фруктозы. Легко растворяются в воде (лучше, чем сахароза), не кристаллизуются.
В процессе приготовления пищи могут потемнеть. Поскольку ФОС способны обеспечить примерно 30-50 процентов сладости сахара, они могут применяться в качестве подсластителя. Входит в состав БАДов, детского питания, кормов для кошек и собак. Но все же главная функция фруктоолигосахаридов – пребиотическая.
Интересно, что в более, чем 500 традиционных для японцев блюд содержится высокая концентрация олигофруктозы. Некоторые ученые предполагают, что именно эта особенность меню обеспечивает долгую продолжительность жизни местного населения и низкую смертность от рака.
ФОС в организме
В то время как простые углеводы быстро перевариваются человеческим организмом, с фруктоолигосахаридами не все так просто. В тонком кишечнике нет ферментов, способных расщепить ФОС. Поэтому они, подобно клетчатке, нетронутыми проходят через верхнюю часть пищеварительного тракта. Переваривание олигофруктозы начинается только в толстой кишке, где бактерии и необходимые вещества начинают расщеплять ФОС и использовать их в качестве корма для себя. Таким образом, фруктоолигосахариды служат питанием для некоторых штаммов полезных бактерий, живущих в кишечнике.
Влияние полезной микрофлоры кишечника распространяется не только в пределах толстой кишки. От микроорганизмов зависит работоспособность иммунной системы, правильная работа пищеварительных органов, здоровье эпителия, контроль за патогенными бактериями в организме.
Но помимо поддержания полезной микрофлоры, фруктоолигосахариды способствуют всасыванию кальция. Эта способность ФОС определенно важна для женщин после менопаузы, поскольку они находятся в зоне риска развития остеопороза и повышенной ломкости костей.
Регулярное потребление олигосахаридов важно для поддержания минерального баланса.
Вред или польза
Фруктоолигосахариды являются объектом тщательных исследований для многих ученых во всем мире. Особый интерес к этому веществу вызван тем, что до сих пор нет однозначного мнения по поводу роли олигосахаридов для человека. Ученые спорят, чего больше от ФОС – пользы или вреда.
То, что ФОС благотворно воздействуют на жизнедеятельность бифидобактерий, способствуют размножению полезных микроорганизмов в кишечнике, доказано научно. Но тем не менее (и это также подтверждают научные опыты), фруктоолигосахариды по тому же принципу могут служить кормом для других, менее полезных бактерий.
Некоторые исследования показали, что инулин способствует росту клебсиеллы – бактерии, меняющей проницаемость кишечника, ухудшающей способность к всасыванию веществ. И это не единственный вид микроорганизмов, которые перерабатывают ФОС как пищу. Существует мнение, что дрожжи также используют олигофруктозу в качестве энергетического ресурса, что ведет к патологическому распространению грибка – микозе.
Функции в организме
Потреблением пищи, богатой фруктоолигосахаридами, либо фармакологической версии ФОС, может оказать положительное воздействие.
Польза от олигофруктозы:
Что говорят результаты исследований
Результаты 15-дневного эксперимента показали, что олигофруктоза увеличивает количество бифидобактерий и снижает число патогенных микроорганизмов. А исследование на лабораторных крысах доказало способность олигосахаридов улучшать состояние желудочно-кишечного тракта. Другое научное наблюдение, также при участии крыс, определило, что на фоне диеты, богатой фруктоолигосахаридами, замедляется рост раковых опухолей.
Источники
Олигофруктоза в своей натуральной форме содержится в некоторых продуктах. Веществом богаты спаржа, чеснок, топинамбур, корень цикория, лук (красный, шалот, порей), злаки, томаты, спелые бананы, мед. Также ее можно получить из сахарного тростника и водорослей. Однако концентрация ФОС в овощах может меняться при длительном хранении. Насыщенность продуктов олигосахаридами зависит от времени сбора урожая. Но при любых обстоятельствах концентрация фруктоолигосахаридов в продуктах не превышает 1,5 % от веса. Это значит, что для терапевтического эффекта исключительно пищи, содержащей олигофруктозу, недостаточно.
В качестве наполнителя или в роли дополнительной клетчатки фруктоолигосахариды встречаются в детском питании, разных видах кондитерских изделий, в твердых конфетах, мороженом, йогуртах, джемах, мармеладе, сухих супах и завтраках быстрого приготовления.
ФОС-добавки
Продукты питания – только один из возможных источников олигосахариды. Кроме того, получить вещество также можно из БАДов. В фармакологии ФОС представлены в форме порошков и капсул. Для промышленных масштабов фруктоолигосахариды извлекают из корня цикория или производят из сахарозы. Рекомендуют начинать прием вещества из 1-граммовой порции, постепенно повышая суточную дозу к 4 граммам.
Особенности потребления
ФОС пока принадлежит к так называемым новым компонентам пищи и исследования по поводу дозировок еще продолжаются. На сегодня допустимым количеством потребления ФОС для взрослых считают 15 г в сутки. Детям рекомендуют употреблять примерно 4,2 г фруктоолигосахаридов в день. Согласно некоторым источникам, адекватной для ежедневного потребления дозой олигофруктозы считаются 5-10 г.
Прием ФОС в терапевтических целях несколько отличается дозировкой от профилактического потребления углевода. При сахарном диабете или гипертонии ежедневно стоит принимать от половины до 1 чайной ложки вещества в порошке. Примерно в 2 раза больше олигофруктозы необходимо потреблять людям с язвой (1-2 чайные ложки в день). Суточная норма вещества для лиц с повышенным холестерином колеблется в диапазоне 4-15 г. Более точная дозировка определяется индивидуально, исходя из показателей холестерола в крови. Больше всего ФОС (в пределах 20 г) должны принимать ежедневно люди со злокачественными образованиями в тканях толстой кишки.
Злоупотребление олигофруктозой может послужит причиной кариеса. Кроме того, как показывает практика, прием фруктоолигосахаридов с сахаром нейтрализует все полезные свойства ФОС.
Побочные эффекты от фруктоолигосахаридов
Фруктоолигосахариды могут вызвать неприятные побочные эффекты в 2 случаях:
Что бы ни послужило причиной последствий, они обычно проявляются такими симптомами:
Симптомы передозировки, как правило, появляются после употребления олигофруктозы в порции 20 г и больше или при наличии кандидоза.
Недостаток: как распознать
При недостаточном потреблении углеводов, как правило, наблюдается ряд общих симптомов. Это слабость, упадок сил, снижение концентрации внимания, ухудшение функционирования мозга. Это объясняется тем, что углеводы для человека являются главными источниками энергии, необходимой для физической и умственной деятельности.
Но недостаток фруктоолигосахаридов имеет и некоторые особенные признаки. Среди них:
Терапевтический эффект олигофруктозы
Фруктоолигосахариды применяются в качестве дополнительных компонентов для лечения широкого спектра заболеваний. Считается, что ФОС эффективны в лечении:
Препараты олигофруктозы применяют для профилактики:
Злоупотребление сахаром – это верный путь ко многим болезням, но в природе существует особое сахароподобное вещество, которое называется фруктоолигосахаридом. Во время приготовления пищи им можно заменять практически половину нормы обычного сахара. В выпечке олигофруктоза сыграет роль не только полезного подсластителя, но и убережет изделие от быстрого высыхания. Уникальные свойства ФОС позволяют благотворно воздействовать на пищеварительную систему и улучшать работу всего организма.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Пищевые волокна и клетчатка
ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА
ЗНАЧЕНИЕ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН В ПИТАНИИ
Для сохранения здоровья человеку необходимо кормить не только себя, но и населяющие желудочно-кишечный тракт микроорганизмы.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПИЩЕВЫХ ВОЛОКНАХ
Согласно широко принятому определению, принятому в Codex Alimentarius в 2009 году, пищевые волокна считаются съедобными углеводными полимерами с тремя или более мономерными единицами, которые устойчивы к эндогенным пищеварительным ферментам и, следовательно, не гидролизуются и не всасываются в тонком кишечнике.
Согласно Методическим рекомендациям МР 2.3.1.2432-08 (Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации) в группу пищевых волокон входят полисахариды, в основном растительные, которые в незначительной степени перевариваются в толстом кишечнике и существенно влияют на микробиоциноз, а также процессы переваривания, усвоения и эвакуацию пищи.
Физиологическая потребность в пищевых волокнах для взрослого человека составляет 20 г/сутки, для детей старше 3 лет 10-20 г/сутки.
Так, они удерживают воду, предотвращая образование каловых камней, влияя тем самым на осмотическое давление в желудочно-кишечном тракте, электролитный состав кишечного содержимого и массу фекалий, увеличивая их объем и вес, стимулируя в конечном итоге моторику желудочно-кишечного тракта.
Благодаря нормализации работы желудочно-кишечного тракта пищевые волокна препятствуют возникновению и развитию рака толстой кишки и других отделов кишечника. Высокие абсорбционные свойства и антиоксидантная активность способствуют выведению эндо- и экзотоксинов из организма. Пищевые волокна формируют гелеобразные структуры, ускоряя опорожнение желудка и скорость прохождения пищи через желудочно-кишечный тракт. Наконец, пищевые волокна препятствуют возникновению и развитию атеросклероза, гипертонии и диабета.
Преимущественная локализация пищевых волокон в оболочке семян, кожуре плодов и корнеплодов определяется защитными функциями, обеспечивающими сохранность плода и создающими оптимальные условия для прорастания зерна. Когда речь заходит о роли пищевых волокнах в здоровье человека, то, прежде всего, вспоминают их способность защищать организм от рака прямой кишки. Впервые на эту взаимосвязь обратил внимание Беркитт, отметивший удивительный факт крайне низкой частоты рака прямой кишки у населения большинства стран Африки, где диета богата пищевыми волокнами и витаминами. Существуют и другие не менее впечатляющие факты.
В Лос-Анджелесе у не пьющих и не курящих молочных вегетарианцев частота рака прямой кишки на 70 % ниже, чем у белого населения, проживающего в таких же экологических условиях. Число случаев рака прямой кишки резко возрастает у поляков и венгров, пуэрториканцев и японцев, приехавших на жительство в США и поменявших национальную диету, богатую пищевыми волокнами, на западную, характеризующуюся высокой степенью очистки продуктов питания (от пищевых волокон) и сравнительно большим потреблением жира.
Стремясь очистить продукты питания от неприглядных пищевых волокон, человек получил белоснежную муку, светлый рис, нежные тушеные овощи, сахар. Последствия, как мы видим, оказались катастрофическими. Вот характерный пример. В первую мировую войну команда самого быстроходного немецкого военного корабля-рейдера успешно пиратствовала в водах Атлантического океана. Это были сильные, молодые, хорошо обученные моряки немецкого флота. Захватывая корабли, они брали самые ценные по тем временам очищенные продукты (сахар, муку). В итоге через 8 месяцев такой жизни половина команды слегла, не будучи способной выполнять свои обязанности. В результате рейдер вошел в нейтральные воды Нью-Йорка и сдался.
В природе регулирование процессов расщепления и всасывания углеводов, выведение токсичных веществ из организма осуществляется посредством клетчатки пищи, или пищевых волокон. При недостатке последних создаются условия накопления сахара в крови (развитие сахарного диабета), повышения артериального давления, накопления токсических веществ, развитие рака прямой кишки.
Большую роль в возникновении рака прямой кишки играет высокое потребление жира, способствующее увеличению синтеза холестерина и желчных кислот печенью. В кишечнике они превращаются во вторичные желчные кислоты, производные холестерина и другие потенциально токсические соединения. Известно, что эти соединения разрушают слизистую прямой кишки, влияют на вязкость клеточных мембран и метаболизм простагландинов. Пищевые волокна, не усваиваясь организмом, способствуют перистальтике кишок, исключая застойные явления и связанные с ними токсикозы.
В целом антиканцерогенный эффект пищевых волокон связывают с:
Соответствующие БАДы изготавливают из лузги зерна (самый распространенный пример – это пшеничные отруби), всевозможных жмыхов (сахарной свеклы, подсолнечника, амаранта, стахиса), люцерны, семян подорожника, и даже опилок сосны. И одновременно с этим выбрасывают кожуру овощей и фруктов, используют в пище высоко очищенное зерно, редко включая в рацион питания овощные блюда. Игнорируется важнейший экологический закон Коммонера: ≪Природа знает лучше≫, – что предполагает, что продукты растительного происхождения с высоким содержанием пищевых волокон являются оптимальными для здоровья человека.
Роль пищевых волокон в питании современного человека особенно велика в связи с тем, что мы живем в эпоху глобального экологического кризиса, когда, помимо естественных токсических веществ, образующихся при переваривании пищи (метаболитов холестерина и желчных кислот), огромное количество токсикантов попадает в организм извне с пищей, вдыхаемом воздухом, водой. Это и пестициды, и тяжелые металлы, и радионуклиды. Для выведения таких веществ из организма пищевые волокна оказываются незаменимы. Между тем при норме потребления 20-35 г в день жители Европы получают с пищей пищевых волокон не более 15 г.
Отсутствие ПВ в диете может привести к ряду патологических состояний, многие из которых так или иначе связаны с нарушением состава микрофлоры кишечника. С дефицитом ПВ связывают развитие ряда заболеваний и состояний, таких как рак толстой кишки, синдром раздраженного кишечника, запоры, желчекаменная болезнь, сахарный диабет, ожирение, атеросклероз, ИБС, варикозное расширение вен и тромбоз вен нижних конечностей и др.
Важнейшими источниками пищевых волокон для человека среди овощных культур являются бобовые, шпинат, капуста.
Исследования добавления в пищу овощей и фруктов показали, что такая коррекция рациона сама по себе приводит к снижению потребления жиров и рафинированных углеводов. Эти данные подтверждают предположение, что решение проблемы избыточного веса путем потребления в большем количестве овощей и фруктов является более предпочтительным подходом, чем путем ограничения в питании.
Овощные культуры широко используются для получения функциональных продуктов питания, обладающих пребиотическими свойствами. Хорошо известно, что микрофлора кишечника во многом определяет здоровье человека. Пребиотики, такие как пищевые волокна, олигосахариды и инулин, являются компонентами пищи, не разрушаемыми в желудочно-кишечном тракте, и обеспечивающими избирательное стимулирование роста и активности полезных бактерий кишечника, таких как бифидо- и лактобактерии.
Функциональные олигосахариды составляют промежуточную группу между простыми сахарами и полисахаридами и являются пищевыми волокнами и пребиотиками. Наиболее изучены пребиотические свойства таких олигосахаридов (фруктоолигосахариды, глюкоолигосахариды, изомалтоолигосахариды, олигосахариды сои, ксилоолигосахариды и малтитол).
Эти соединения
Ожирение и диабет 2-го типа являются типичными заболеваниями современного западного общества. Диетические рекомендации при этих заболеваниях включают увеличение потребление пищевых волокон, контролирующих выделение глюкозы (Bennett et al., 2006). Диетические волокна связывают желчные кислоты и предотвращают их реабсорбцию в печени, таким образом, ингибируя синтез холестерина. Отдельные авторы также отмечают, что функциональные олигосахариды улучшают абсорбцию воды и электролитов в малой кишке, что снижает случаи диареи и сокращает сроки лечение.
2. КОРОТКО О КЛЕТЧАТКЕ
Компоненты клеточной оболочки являются продуктами жизнедеятельности клетки. Они выделяются из цитоплазмы и претерпевают превращения на поверхности плазмалеммы. Первичные клеточные стенки содержат из расчета на сухое вещество: 25% целлюлозы, 25% гемицеллюлозы, 35% пектиновых веществ и 1—8% структурных белков. Однако цифры весьма колеблются. Так, в состав клеточных стенок колеоптилей злаков входит до 60—70% гемицеллюлоз, 20—25 % целлюлозы, 10% пектиновых веществ. Вместе с тем клеточные стенки эндосперма содержат до 85% гемицеллюлоз. Во вторичных клеточных стенках больше целлюлозы. Остов клеточной оболочки составляют переплетенные микро- и макрофибриллы целлюлозы.
Целлюлоза, или клетчатка (С6Н10О5)n, представляет собой длинные неразветвленные цепочки, состоящие из 3—10 тыс. остатков D-глюкозы, соединенных b-1,4-гликозидными связями. Молекулы целлюлозы объединены в мицеллу, мицеллы объединены в микрофибриллу, микрофибриллы объединены в макрофибриллу. Макрофибриллы, мицеллы и микрофибриллы соединены в пучки водородными связями. Структура микро- и макрофибрилл неоднородна. Наряду с хорошо организованными кристаллическими участками имеются паракристаллические, аморфные.
3. Классификация неперевариваемых углеводов (пищевых волокон)
Пищевые волокна поступают в организм человека с растительной пищей.
Существует шесть основных типов ПВ (схема 1). Химический анализ показал, что в основном это полисахариды. Но с этих позиций дефиниция волокон будет недостаточной, т.к. в диете присутствуют и другие полисахариды, например крахмал. Наиболее точно называть большинство фракций волокон некрахмальными полисахаридами. Далее они могут быть разделены на целлюлозу и нецеллюлозные полисахариды. К последним относятся гемицеллюлозы, пектин, запасные полисахариды, подобные инулину и гуару, а также растительные камеди и слизи. И, наконец, нецеллюлозные полисахариды можно разделить на водорастворимые и водонерастворимые компоненты. Лигнин не является углеводом и его следует рассматривать как отдельное волокно.
Схема 1. Основные типы пищевых волокон
По физико-химическим свойствам неперевариваемые углеводы подразделяют на 2 вида: растворимые в воде (их также называют «мягкими» волокнами), и нерастворимые (их часто называют «грубыми» волокнами).
Большинство нерастворимых пищевых волокон, таких как целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин, влияют на увеличение объема фекального материала, но не используются или просто медленно усваиваются кишечными бактериями. Напротив, растворимые пищевые волокна могут легко и быстро метаболизироваться кишечными бактериями, в процессе чего они значительно влияют на численность и разнообразие микробиоты кишечника человека.
Нерастворимые пищевые волокна
Целлюлоза. Целлюлоза представляет собой неразветвленный полимер глюкозы, содержащий до 10 тысяч мономеров. Разные виды целлюлозы обладают разными свойствами и различной растворимостью в воде.
Фитин. К пищевым волокнам также относят фитиновую кислоту – вещество, сходное по строению с целлюлозой. Фитин содержится в семенах растений.
Хитин. Хитин – полисахарид, имеющий сходную с целлюлозой структуру. Из хитина состоят клеточные стенки грибов и панцири раков, крабов и остальных членистоногих.
Гемицеллюлоза. Гемицеллюлоза образована конденсацией пентозных и гексозных остатков, с которыми связаны остатки арабинозы, глюкуроновой кислоты и ее метилового эфира. В состав различных типов гемицеллюлоз входят разнообразные пентозы (ксилоза, арабиноза и др.) и гексозы (фруктоза, галактоза и др.). Также как и целлюлоза, разные типы гемицеллюлозы обладают различными физико-химическими свойствами.
Лигнин. Лигнин является полимерным остатком древесины после ее перколяционного гидролиза, который проводится с целью выделения целлюлозы и гемицеллюлозы.
Лигнины – группа веществ безуглеводных клеточных оболочек. Лигнины состоят из полимеров ароматических спиртов. Лигнины сообщают структурную жесткость оболочке растительной клетки, они обволакивают целлюлозу и гемицеллюлозу, способны ингибировать переваривание оболочки кишечными микроорганизмами, поэтому наиболее насыщенные лигнином продукты (например, отруби) плохо перевариваются в кишечнике.
Растворимые пищевые волокна
На рисунке изображены растворимые пищевые волокна и их источники. Стоит отметить, что отсутствие растворимых пищевых волокон в рационе питания при наличии только лишь нерастворимых ПВ может привести к набору веса. Именно поэтому важно соблюдать баланс по видам пищевых волокон.
Пектин. Пектинами называют сложный комплекс коллоидных полисахаридов. Пектин представляет собой полигалактуроновую кислоту, в которой часть карбоксильных групп эстерифицирована с остатками метилового спирта.
Камеди (гумми). Гумми (камеди) являются разветвленными полимерами глюкуроновой и галактуроновой кислот, к которым присоединены остатки арабинозы, маннозы, ксилозы, а также соли магния и кальция.
Камеди – сложные неструктурированные полисахариды, не входящие в состав клеточной оболочки, растворимые в воде, обладающие вязкостью; они способны связывать в кишечнике тяжелые металлы и холестерин.
Слизи. Слизи представляют собой разветвленные сульфатированные арабиноксиланы.
Слизи, как пектин и камеди, – это сложные смеси гетерополисахаридов. Слизи широко представлены в растениях. Применяются в тех же случаях, что пектины и камеди. В пищевых продуктах наибольшее количество слизей содержатся в овсяной и перловой крупах и рисе. Слизей много в семенах льна и подорожника.
4. Биологическая роль неперевариваемых углеводов (пищевых волокон) и их метаболизм
4.1. Метаболизм пищевых волокон
В соответствии с теорией сбалансированного питания в желудочно-кишечном тракте происходит разделение пищевых веществ на нутриенты и балласт. Полезные вещества расщепляются и всасываются, а балластные вещества выбрасываются из организма. Однако, по-видимому, в ходе естественной эволюции питание сформировалось таким образом, что становятся полезными не только утилизируемые, но и неутилизируемые компоненты пищи. В частности, это касается таких неутилизируемых балластных веществ, как пищевые волокна.
Схема 2. Последствия метаболизма ПВ в толстой кишке (Вайнштейн С.Г., 1994)
Эти вещества могут частично всасываться через стенки кишечника, но в организм человека поступает лишь около 1% питательных веществ, образованных при расщеплении пищевых волокон. В энергетическом обмене эта доля ничтожна, и обычно этой энергией пренебрегают при изучении энергозатрат и калорийности рационов. Лигнин, которого довольно много в клеточных оболочках растительных продуктов, в организме человека совершенно не расщепляется и не усваивается.
4.2. Функции пищевых волокон в организме человека
Пищевые волокна отличаются по составу и по своим свойствам. Разные виды ПВ выполняют разные функции:
4.3. Биологические свойства пищевых волокон
ПВ начинают действовать еще во рту: пока мы пережевываем пищу, богатую клетчаткой, стимулируется слюноотделение, что способствует перевариванию пищи. Пищу с клетчаткой мы вынуждены пережевывать долго, и сформировавшаяся привычка тщательно пережевывать пищу улучшает работу желудка и очищает зубы.
Растительные волокна играют первостепенную роль в формировании каловых масс. Это обстоятельство, а также выраженное раздражающее действие клеточных оболочек на механорецепторы слизистой оболочки кишечника определяют их ведущую роль в стимуляции перистальтики кишечника и регуляции его моторной функции.
Балластные вещества удерживают воду в 5-30 раз больше собственного веса. Гемицеллюлоза, целлюлоза и лигнин впитывают воду за счет заполнения пустых пространств их волокнистой структуры. У неструктурированных балластных веществ (пектин и др.) связывание воды происходит путем превращения в гели. Таким образом, благодаря увеличению массы кала и прямому раздражающему действию на толстую кишку, нарастает скорость кишечного транзита и перистальтики, что способствует нормализации стула.
ПВ сокращают то время, которое пища проводит в желудочно–кишечном тракте. Длительная задержка каловых масс в толстой кишке вызывает накопление и всасывание канцерогенных соединений, что повышает вероятность развития опухолей не только в кишечном тракте, но и в других органах.
Дефицит пищевых волокон в питании человека ведет к замедлению кишечной перистальтики, развитию стазов и дискинезии; является одной из причин учащения случаев кишечной непроходимости, аппендицита, геморроя, полипоза кишечника, а также рака его нижних отделов. Существуют сведения, что отсутствие пищевых волокон в диете может провоцировать рак толстой кишки, а частота развития рака толстой кишки и дисбактериоза коррелирует с обеспеченностью пищевыми волокнами рационов питания.
Пищевые волокна оказывают нормализующее влияние на моторную функцию желчевыводящих путей, стимулируя процессы выведения желчи и препятствуя развитию застойных явлений в гепатобилиарной системе. В связи с этим больные с заболеваниями печени и желчных путей должны получать с пищей повышенные количества клеточных оболочек.
Обогащение диеты балластными веществами уменьшает литогенность желчи, нормализуя холатохолестериновый коэффициент и литогенный индекс путем адсорбции холевой кислоты и торможения ее микробной трансформации в дезоксихолевую, ощелачивает желчь, усиливает кинетику желчного пузыря, что является особенно полезным профилактическим мероприятием у лиц с риском развития холелитиаза.
Балластные вещества замедляют доступ пищеварительных ферментов к углеводам. Углеводы начинают усваиваться только после того, как микроорганизмы кишечника частично разрушат клеточные оболочки. За счет этого снижается скорость всасывания в кишечнике моно- и дисахаридов, и это предохраняет организм от резкого повышения содержания глюкозы в крови и усиленного синтеза инсулина, стимулирующего образование жиров.
Растительные волокна способствуют ускоренному выведению из организма различных чужеродных веществ, содержащихся в пищевых продуктах, включая канцерогены и различные экзо- и эндотоксины, а также продуктов неполного переваривания пищевых веществ. Волокнисто-капиллярное строение балластных веществ делает их натуральными энтеросорбентами.
Благодаря абсорбционной способности, пищевые волокна адсорбируют на себе или растворяют токсины, тем самым уменьшая опасность контакта токсинов со слизистой оболочкой кишечника, выраженность интоксикационного синдрома и воспалительно-дистрофических изменений слизистой оболочки. Пищевые волокна уменьшают уровень свободного аммиака и других канцерогенов, образующихся в процессе гниения или брожения или содержащихся в пище. Поскольку растительные волокна не всасываются в кишечнике, они быстро выводятся с каловыми массами из организма, причем одновременно из организма эвакуируются и сорбированные ими соединения.
Благодаря своим ионообменным свойствам, пищевые волокна выводят ионы тяжелых металлов (свинца, стронция), влияют на электролитный обмен в организме, электролитный состав фекалиев.
Часть условно патогенных бактерий усваивает питательные вещества с помощью биохимических процессов гниения и брожения. Пектины подавляют жизнедеятельность этих микроорганизмов, что способствует нормализации состава кишечной микрофлоры. Пищевые волокна стимулируют рост лактобацилл, стрептококков и уменьшают рост колиформ, влияют на метаболическую активность нормальной микрофлоры.
Таблица 1. Некоторые эффекты низкомолекулярных метаболитов микрофлоры