В состав чего входит пектин и целлюлоза
Пищевые волокна. Всё, что необходимо знать.
Виды пищевых волокон, их биологические функции, механизмы действия, источники. В статье будут рассмотрены такие виды пищевых волокон как: целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлоза, лигнин, фитин, хитин, пектин, камеди и слизи.
03.06.2019 14:56:47 2019-06-03T14:56:47 6087 здоровье здоровое_питание
Пищевыми волокнами принято называть углеводы, которые не перевариваются в тонком кишечнике человека, а перерабатываются бактериальной флорой толстого кишечника.
Пищевые волокна часто называют балластными веществами, потому что они не являются источниками энергии для организма. Все пищевые волокна в той или иной степени (от 30 до 85%) расщепляются в толстом кишечнике под действием ферментов бактерий. Энергия, которая при этом выделяется, используется бактериальной флорой для своей жизнедеятельности. При расщеплении образуются простые углеводы и газы (водород, метан), которые необходимы для регуляции работы толстого кишечника. Простые углеводы под действием бактерий превращаются в летучие органические кислоты. Только 1 % питательных веществ, которые образуются при расщеплении пищевых волокон, всасывается через стенки кишечника и попадает в кровоток.
Их принято делить на две большие группы:
ГЛАВНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ
Растворимые волокна выводят из организма тяжелые металлы, токсичные вещества, радиоизотопы, избыток холестерина, нормализуют уровень глюкозы в крови.
Нерастворимые волокна лучше удерживают воду, способствуя формированию мягкой эластичной массы в кишечнике и улучшая ее выведение из организма.
Все пищевые волокна содержаться только в продуктах растительного происхождения
ВИДЫ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
— Улучшение работы желудочно-кишечного тракта
Механизм полезного действия пищевых волокон начинается уже в ротовой полости. Пищу, богатую волокнами, человек вынужден долго и тщательно пережевывать. При этом усиливается слюноотделение, которое способствует процессу переваривания углеводов. Кроме того, тщательное пережевывание пищи очищает и укрепляет зубы, стимулирует моторную функцию кишечника.
Раздражающее действие пищевых волокон на кишечные стенки также стимулирует их моторику. А способность пищевых волокон удерживать воду в количестве, в 5—30 раз превышающем собственную массу, значительно облегчает формирование каловых масс и ускоряет их выведение из организма.
Скорость эвакуации каловых масс из организма человека очень важна для здоровья. Сухие каловые массы, задерживаясь в кишечнике, способствуют накоплению и всасыванию через стенки кишечника токсинов и канцерогенных соединений, вызывающих постепенное отравление организма. Это может привести к развитию воспалений и злокачественных опухолей кишечника и других внутренних органов.
На пищевых волокнах развивается полезная кишечная микрофлора, использующая их для своей жизнедеятельности. Нормальная микрофлора кишечника способствует повышению иммунитета организма, синтезирует витамины группы В, аминокислоты и особые жирные кислоты, которые являются источником энергии для слизистой кишечника.
Пектины подавляют жизнедеятельность патогенной микрофлоры, которая усиливает процессы гниения и брожения в кишечнике.
Кишечные бактерии формируют слизь, защищающую стенки кишечника, способствуют лучшему усвоению витамина К и магния.
Таким образом, введение в рацион пищи, богатой растительными волокнами:
— Нормализация работы печени и желчевыводящих путей
Пищевые волокна в рационе стимулируют выведение желчи и препятствуют ее застою в желчных путях. Они также снижают возможность образования желчных камней и ускоряют процесс обновления желчи в желчном пузыре.
Пищевые волокна ускоряют выведение из организма желчных кислот, избытка холестерина и уменьшают количество «плохого» холестерина в крови. Они снижают синтез жирных кислот в печени, препятствуя тем самым жировому перерождению печени (циррозу).
— Улучшение процессов обмена веществ
Растительные волокна уменьшают всасывание жиров в тонком кишечнике и положительно влияют на синтез фермента липазы, под действием которого происходит распад жиров.
Наличие пищевых волокон в пище существенно замедляет процесс переваривания углеводов. Углеводы начинают усваиваться только после частичного разрушения пищевых волокон кишечными бактериями. Постепенное переваривание углеводов предохраняет организм от резкого повышения уровня сахара в крови, усиленного синтеза инсулина и благотворно влияет на работу поджелудочной железы.
Пищевые волокна увеличивают синтез кишечными бактериями витаминов В (В2, В6, РР, фолиевой кислоты.)
Таким образом, пищевые волокна нормализуют углеводный и жировой обмены в организме, способствуют нормальному обмену витаминов группы В.
— Оздоровление кровеносных сосудов
Клетчатка способствует снижению уровня «плохого» холестерина в крови и, следовательно, риска развития атеросклероза сосудов. Особенно влияют на обмен холестерина яблочные и цитрусовые пектины.
— Детоксикация организма
Растительные волокна способны удерживать и выводить из организма пищевые токсины, в том числе и канцерогенные. Вместе с пищевыми волокнами выводятся непереваренные остатки пищи, вызывающие процессы гниения в кишечнике, и продукты гниения (например, аммиак).
Пищевые волокна связывают и выводят из организма ионы тяжелых металлов (свинца, стронция).
— Нормализация работы почек
Из пищевых волокон организм получает большое количество калия — минерала, способствующего выводу лишней воды из организма.
Сегодня медицина абсолютно уверена в том, что недостаточное количество пищевых волокон в ежедневном рационе повышает риск развития застойных и воспалительных процессов в кишечнике, запоров, опухолей, желчекаменной болезни, атеросклероза, ожирения, сахарного диабета, варикозного расширения вен и некоторых других заболеваний.
— Потребность организма в пищевых волокнах Разные источники указывают разные нормы потребления пищевых волокон для человека. Эта цифра колеблется от 25 до 60 г.
Важно понимать, что избыток пищевых волокон может усилить процесс газообразования в кишечнике, вызвать болевые ощущения при усиленной кишечной перистальтике и воспалительных процессах в кишечнике. В этих случаях необходимо снизить количество продуктов, богатых пищевыми волокнами, не употреблять овощи и фрукты в сыром виде.
При этом следует помнить, что, хотя во многих овощах и фруктах содержится большое количество растительных волокон, однако эти продукты богаты углеводами и не способствуют снижению массы тела вопреки общепринятому мнению. Для нормализации массы тела следует употреблять продукты с минимальным количеством усваиваемых углеводов (например, отруби).
Следует также учитывать, что пищевые волокна уменьшают всасывание многих витаминов и минералов в кишечнике (железа, магния, кальция, цинка и др.). Поэтому не рекомендуется потреблять их более 60 г в сутки.
Отруби — это твердые оболочки зерен, которые удаляются при их обработке и производстве муки. Наиболее известны как пищевые продукты (пшеничные, овсяные, ячменные, ржаные, кукурузные, рисовые отруби).
ИСТОЧНИКИ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН
Поскольку пищевые волокна долгое время считались ненужным балластом в рационе человека, многие продукты питания подвергались дополнительной очистке (рафинированию).
В настоящее время необходимость употребления пищевых волокон признана всеми. Злоупотребление рафинированными продуктами (сахаром, кондитерскими изделиями, осветленными соками и т. д.) привело к росту заболеваний толстой кишки, сахарного диабета, атеросклероза и ожирения.
Низким содержанием клетчатки характеризуются картофель, томаты, кабачки, рис.
Тест с ответами: “Правильное питание”
1. Для чего организму нужно здоровое питание:
а) для роста и развития +
б) для плохого самочувствия
в) для развития болезней
2. Из чего состоит пища:
а) из грибков
б) из питательных веществ +
в) из бактерий
3. Строительный материал для нашего организма:
а) жиры
б) углеводы
в) белки +
4. Питательные вещества, которые дают организму энергию:
а) углеводы +
б) жиры
в) белки
5. Что полезно для здоровья:
а) долго ничего не есть
б) есть много сладостей
в) есть овощи и фрукты +
6. Что содержится в жирах:
а) минеральные соли
б) холестерин +
в) белки
7. В состав чего входит вещества целлюлоза и пектин:
а) Витамины
б) Минеральные соли
в) Пищевые волокна +
8. Структурным компонентом чего служат минеральные вещества в первую очередь:
а) костей +
б) ногтей
в) кожи
9. Структурным компонентом чего служат минеральные вещества в первую очередь:
а) ногтей
б) волос
в) зубов +
10. Носителем чего является рафинированный сахар:
а) витаминов
б) «Пустых» калорий +
в) холестерина
11. Фитонциды содержатся в:
а) хурме
б) лимонах +
в) помидорах
12. Клетчатка в организме:
а) создаёт условия для подавления развития полезных бактерий
б) растворяется в воде и полностью усваивается организмом
в) стимулирует перистальтику кишок +
13. Какие жиры из перечисленных имеют самую низкую усвояемость организмом человека:
а) рыбий жир
б) говяжий жир +
в) свиной жир
14. Пищевая ценность белка зависит от содержания в нём:
а) заменимых аминокислот
б) незаменимых аминокислот
в) и сбалансированности в нём незаменимых аминокислот +
15. Питательные вещества, потребность в которых у человека больше в 4-5 раз, чем во всех других веществах:
а) углеводы +
б) белки
в) жиры
16. Какой витамин называют еще «витамином роста»:
а) витамин В
б) витамин А +
в) витамин С
17. Фитонциды содержатся в:
а) хурме
б) лимонах +
в) помидорах
18. Выберите ошибку: С целью сохранения витамина С при кулинарной обработке овощи и плоды:
а) варить нужно при закрытой крышке, равномерном кипении, не допуская переваривания
б) следует варить в небольшом количестве воды или бульона +
в) следует чаще варить на пару
19. Магний влияет на нервную, мышечную, сердечную деятельность. Больше всего его содержится в:
а) хлебе +
б) рыбе
в) мясе
20. Важнейшая составная часть мяса рыбы:
а) углеводы
б) белки +
в) вода
21. Источником полноценных (содержащих все незаменимые аминокислоты) белков является:
а) молоко +
б) масло сливочное
в) макаронные изделия
22. Главная функция углеводов:
а) защита тела от ударов
б) обеспечение организма энергией +
в) участие в образовании биологически важных соединений
23. С точки зрения питания важнейшей составной частью пищи человека являются:
а) жиры
б) углеводы
в) белки +
24. Рыбий жир используется в детском и диетическом питании, так как он способствует:
а) повышению холестерина в крови
б) понижению холестерина в крови +
в) никак не влияет на холестерин
25. Наибольшее количество фосфора содержится в:
а) хлебе
б) икре
в) сыре +
26. Суть пищеварения в организме заключается в:
а) химическом расщеплении органических соединений на неорганические
б) ферментном расщеплении крупных органических соединений на более мелкие +
в) механическом раздроблении пищи на мелкие частички
27. Выберите ошибку: Усвояемости пищи способствует:
а) отсутствие режима питания +
б) внешний вид, вкус, запах
в) кулинарная обработка пищи
28. Основной обмен – это энергия, которая расходуется на:
а) физическую работу
б) рост и дыхание
в) работу внутренних органов и теплообмен +
29. Режим питания:
а) распределение пищи по времени, калорийности и объёму +
б) распределение пищи по калорийности и объёму
в) распределение пищи по времени и объёму
30. Обмен веществ и энергии – это процесс:
а) поступления веществ в организм
б) потребления, превращения, использования, накопления и потери веществ и энергии +
в) удаления из организма не переваренных остатков
Что такое пищевые волокна, разъясняют специалисты. Компания «Хэлсфуд»
О. В. Шуляковская, канд. хим. наук, зав. лабораторией химии пищевых продуктов
Н. И. Марусич, канд. хим. наук, зав. отделом физико-химических исследований ГУ «РНПЦ гигиены»
Н. В. Ковалева, директор ЧУП «ХЭЛСФУД»
В настоящее время в Республике Беларусь уделяется большое внимание функциональным продуктам питания. Функциональный продукт — это продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [1].
Физиологический функциональный пищевой ингредиент — вещество или комплекс веществ животного, растительного, микробиологического, минерального происхождения или идентичные натуральным, а также живые микроорганизмы, входящие в состав функционального пищевого продукта, обладающие способностью оказывать благоприятный эффект на одну или несколько физиологических функций, процессы обмена веществ в организме человека при систематическом употреблении в количествах, составляющих от 10 до 50 % от суточной физиологической потребности. Одним из таких ингредиентов являются пищевые волокна.
Пищевые волокна — это комплекс, состоящий из полисахаридов (пектиновых веществ, гемицеллюлоз, целлюлозы), а также лигнина и связанных с ними белковых веществ, формирующих клеточных стенок растений.
Пищевые волокна представляют собой сложный комплекс биополимеров линейной и разветвленной структуры с молекулярной массой значительной величины. Присутствие первичных и вторичных гидроксильных групп (целлюлоза, гемицеллюлозы), фенольных (лигнин), карбоксильных (гемицеллюлозы, пектиновые вещества) соединений обусловливает физико-химические свойства пищевых волокон. К ним относятся водоудерживающая способность, ионообменные и радиопротекторные свойства, сорбция желчных кислот. Физико-химические свойства пищевых волокон определяют их влияние на организм человека, его системы и отдельные органы, а также их функции [2].
Пищевые волокна — это скорее биологический термин, а не химический, поскольку объединяет вещества растительного происхождения, имеющие волокнистую структуру. Их часто называют балластными веществами, или пребиотиками.
Пищевые волокна разделяют на растворимые в воде (так называемые «мягкие» волокна) и нерастворимые («грубые» волокна).
К растворимым неусвояемым пищевым волокнам относят пектин, камеди (гумми), слизи, олигосахариды, низкомолекулярные гемицеллюлозы; к нерастворимым — целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы. Около 2/3 пищевых волокон, принимаемых в пищу, нерастворимые.
Нерастворимые пищевые волокна
Целлюлозу часто называют клетчаткой.
Гемицеллюлозы — это разветвленные полимеры пентоз (глюкоза) и гексоз. Наибольшее содержание гемицеллюлоз в отрубях злаковых культур, в кожуре и мякоти овощей и фруктов.
Лигнин (от лат. lignum — дерево) — это неуглеводное вещество. Лигнин — полимер ароматических спиртов, участвующий в одервенении клеточных стенок растений. Он придает структурную жесткость оболочке растительных клеток, защищает их от микробного переваривания. Наиболее насыщены лигнином отруби зерновых культур, а также некоторые овощи, фрукты и ягоды (баклажаны, зеленые бобы, горох, редис, груша, клубника).
Растворимые пищевые волокна
Инулин — это высокомолекулярный полисахарид, образованный 30–36 остатками фруктозы. Инулин легко гидролизуется в желудке на фруктозу и олигофруктозу. Фруктоза всасывается в тонком кишечнике, молекулы олигофруктозы в кишечнике служат питательной средой для размножения бифидобактерий. Инулин является запасным углеводом растений. Наибольшее содержание инулина в корне цикория, зеленом луке, тапинамбуре.
Пектин (от греч. pektos — свернувшийся) — сложный комплекс коллоидных полисахаридов, входящих в состав клеточных стенок растений. Пектин вместе с целлюлозой образует клеточный каркас плодов и фруктов, зеленых частей стебля и листьев. Пектин получают экстракцией, в основном из цитрусового, яблочного, свекловичного и подсолнечного жома. Его наиболее важным свойством является высокая поглощающая способность в отношении тяжелых и радиоактивных металлов, желчных кислот и солей.
Пектин легко подвергается расщеплению и, в отличие от клетчатки, практически полностью гидрализуется в толстом кишечнике. Пектин является гелеобразователем, загустителем, стабилизатором, влагоудерживающим агентом.
Камеди (гумми) — сложные неструктурированные полисахариды, не входящие в состав клеточной оболочки. Содержатся в основном в морских водорослях (альгинаты, каррагинаны), семенах и кожуре тропической флоры (гуар, камедь рожкового дерева и др).
Слизи — сложные смеси гетерополисахаридов, не входящие в состав клеточной оболочки. В наибольшем количестве содержатся в овсяной и перловой крупах, геркулесе, рисе. Много слизей в семенах льна и подорожника.
После краткого знакомства перейдем к главному: важности пищевых волокон для нашего организма. Заверения в том, что пищевые волокна не перевариваются желудочно-кишечным трактом человека, делают закономерным вопрос: «А затем тогда они нужны?».
Между тем эти неусваемые, неперевариваемые, «баластные» вещества просто необходимы и даже строго обязательны.
Большинство населения съедает в день менее 20 г пищевых волокон, из которых 8–10 г обычно поступают за счет хлеба и других продуктов из злаков, около 2–3 г — за счет картофеля, 5–6 г за счет овощей и лишь 1–2 г — дают фрукты и ягоды.
Постоянный недостаток пищевых волокон в суточном рационе современного человека, питание рафинированными продуктами привели к уменьшению сопротивляемости организма негативному воздействию окружающей среды и росту числа таких заболеваний, как сахарный диабет, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, заболевания кишечника, ожирение, различные злокачественные образования и многие другие.
Пищевые волокна участвуют в формировании объема кишечного содержимого, способствуют возникновению во время еды чувства сытости, выделению пищеварительных соков и повышению усвоения пищи, они также необходимы для нормального функционирования печени, желчного пузыря, поджелудочной железы, кишечника, для предупреждения запоров, участвуют в удалении из организма многих конечных продуктов обмена веществ.
Являясь своего рода «кормом» для полезных микроорганизмов кишечника, пищевые волокна поддерживают необходимый состав микрофлоры, без которой человеческий организм не может нормально существовать.
Пищевые волокна не несут энергетической ценности для человека. Под действием микроорганизмов (бифидо-, лактобактерий), например, целлюлоза расщепляется на 30–40 %, гемицеллюлоза — на 35 %, пектиновые вещества на — 60–80 %.
Практически всю высвобождающуюся энергию бактерии используют на собственные нужды, для собственного роста. Большая часть образующихся при разложении пищевых волокон моносахаридов превращаются в летучие кислоты (пропионовую, масляную, уксусную), необходимые для регуляции функции толстой кишки, и газы. Они могут частично всасываться через стенки кишечника, но в организм человека поступает лишь около 1 % питательных веществ, образующихся при расщеплении волокон. В энергетическом обмене их доля ничтожна и ею обычно пренебрегают.
Пищевые волокна замедляют доступ пищеварительных ферментов человека к углеводам. Они начинают усваиваться только после того, как микроорганизмы разрушат частично клеточные оболочки. За счет этого снижается скорость всасывания моно- и дисахаридов (глюкозы, сахарозы), а это предохраняет от резкого повышения глюкозы в крови и усиленного выделения инсулина, гормона, стимулирующего синтез и отложения жиров в организме. Пищевые волокна идеально подходят для питания людей, страдающих диабетом. Неспособность ферментной системы человека к гидролизу пищевых волокон до моносахаридов: глюкозы и фруктозы объясняет почему пищевые волокна никак не влияют на уровень глюкозы и инсулина в крови.
Пищевые волокна повышают связывание и выведение из организма желчных кислот, нейтральных стероидов, в том числе холестерина, уменьшают всасывание холестерина и жиров в тонком кишечнике. Они снижают синтез холестерина, липопротеинов и жирных кислот в печени, ускоряют синтез в жировой ткани липазы — фермента, под действием которого происходит распад жиров, то есть положительно влияют на жировой обмен.
Пектины в желудочно-кишечном тракте связывают тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий), в том числе радионуклиды. Они образуют с ним комплексы, которые выводятся из организма.
Физиологические свойства пищевых волокон — это связывание воды, влияние на количественный и видовой состав микрофлоры кишечника, связывание и выведение радионуклидов, желчных кислот, холестерина и ксенобиотиков, замедление гидролиза углеводов, нормализация прохождения химуса по кишечнику.
Если пищевые волокна решают так много проблем, почему же эти проблемы существуют?
Основная причина в том, что 90 % рациона питания современного человека составляют продукты, не содержащие пищевых волокон: мясо, молочные продукты, яйца, рыба и др. И лишь 10 % оставшихся дают шанс получить столько пищевых волокон, сколько нужно. Поэтому в настоящее время функциональным продуктам питания уделяется такое большое внимание.
Таким образом, пищевые волокна самостоятельно или совместно с другими веществами могут являться одним из важнейших ингредиентов пищевых продуктов, предназначенных для функционального питания.
Большое значение имеют и психофизические свойства пищевых волокон при производстве функциональных продуктов питания, такие как жироэмульгирующая способность, стабильность эмульсии, жиросвязывающая способность, пенообразующая способность, студнеобразующая способность. Эти свойства являются важнейшими при создании структуры того или иного продукта.
1. СТБ 1818-2007. Пищевые продукты функциональные. Термины и определения. — Введ. 01.07.08. — Минск: БелГИСС, 2008. — 5 с.
2. Ильина, О. Пищевые волокна — важнейший компонент хлебобулочных и кондитерских изделий / О. Ильина // Хлебопродукты. — 2002. — № 9. — С. 34–36.
3. Санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» утв. Постановление МЗ РБ № 63 от 09.06.2009.
4. Роль пищевых волокон в питании человека / Под ред. В. А. Тутельяна, А. В. Погожевой, В. Г. Высоцкого. — М.: фонд «Новое тысячелетие», 2008. — С. 15–50.
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