+38(044) 497-95-45

03680, Украина, г.Киев,

ул. Радищева 3

kreoma1@ukr.net

Карта проезда

 

Новости

Первая помощь при пищевом отравлении Первая помощь помогает снизить скорость всасывания токсинов в кишечный тракт и замедляет их распространение с кровотоком по организм... Подробнее >>>

Разные виды пищевые волокна отличаются большим разнообразием структуры, состава Сахаров и функциональных групп, хотя подавляюще большинство из них являются полимерами полисахаридной природы. Даже близкие по своей структуре пищевые волокна, например, целлюлоза и ее производные или разные виды пектинов, могут иметь существенные различия в размере макромолекул, в составе Сахаров, числе и составе функциональных групп, что определяет различия их свойств.

Рассматривая физико-химические свойства пищевых волокон, следует выделить:

Растворимость в воде, что характерно для большинства пищевых волокон.

Гидрофильность и высокую водоудерживающую способность, которая очень сильно различается в зависимости от вида пищевые волокна.

Высокую сорбционную способность пищевых волокон в отношении очень широкого класса веществ.

Способность большинства пищевых волокон перевариваться с помощью бактериальных ферментов, что определяет их пребиотические свойства.

Природные пищевые волокна являются источником пищевых субстратов: белков, липидов, углеводов, макро- и микроэлементов. Отдельные виды пищевых волокон, например, отруби, являются важным источником витаминов.

РАСТВОРИМОСТЬ В ВОДЕ

Большинство пищевых волокон хорошо растворяются в воде, с которой они могут образовывать гели. Однако встречаются и нерастворимые пищевые волокна. По этой характеристике все пищевые волокна можно разделить на две группы:
РАСТВОРИМЫЕ — пектин, КМЦ, альгинаты, зостерин, каррагинан, камеди, мукополисахариды, олигофруктоза, инулин.
НЕРАСТВОРИМЫЕ — целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, альгиновая кислота.

ГИДРОФИЛЬНОСТЬ И ВОДОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Гидрофильность пищевые волокна определяет их способность связывать воду. Это свойство пищевых волокон приводит к тому, что они набухают в водных средах, увеличивая свой объем, что является раздражающим фактором для кишечной стенки, может усиливать моторику кишечника и сокращать время транзита по желудочно-кишечному тракту.

Большинство пищевых волокон характеризует высокая водоудерживающая способность. В среднем, один грамм пищевых волокон может связывать 3 мл воды, но это свойство очень сильно варьируется в зависимости от вида пищевых волокон.

Водорастворимые пищевые волокна (пектин, гемицеллюлоза, КМЦ, альгинаты, зостерин, каррагинан, камеди) в большей степени связывают воду, чем нерастворимые (целлюлоза, лигнин). Среди пектинов способность связывать и удерживать воду различается в 5-30 раз. В этом отношении все пищевые волокна можно разделить на три группы:

ВЫСОКО ГИДРОФИЛЬНЫЕ — МКЦ, гемицеллюлоза, пектин, камеди, альгинаты, каррагинан, зостерин, инулин, олигофруктоза, мукополисахариды

УМЕРЕННО ГИДРОФИЛЬНЫЕ — целлюлоза

ГИДРОФОБНЫЕ – лигнин

Различия в гидрофильности разных видов пищевы волокон определяют конечную водоудерживающую способность пищевых продуктов.

Несмотря на то, что водоудерживающая способность овощей существенно выше, чем у пшеничных или ржаных отрубей, однако лучше для этой цели все же использовать отруби. 100 г пшеничных отрубей по величине водоудерживающей способности эквивалентны почти 290 г яблок, 390 г моркови или 1170 г огурцов. В то же время, среди овощей и фруктов лидером по способности связывать воду является свекла (29,2 г воды/100 г), яблоки (20,2 г воды/100 г) и морковь (14,9 г воды/100 г).

СОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

Высокая сорбционная способность пищевы волокон является одним из важнейших их свойств. Благодаря этому свойству пищевые волокна могут связывать на своей поверхности не только молекулы воды, моносахариды, аминокислоты, холестерин, жирные кислоты, макро- и микроэлементы, витамины, но и более крупные пищевые субстраты (белки).

Пищевые волокна также активно связывают пищеварительные ферменты, желчные кислоты, фармпрепараты, ксенобиотики, тяжелые металлы, токсические вещества, энтеротоксины бактерий, канцерогены и многие другие вещества.

Помимо этого некоторые пищевые волокна могут связывать надмолекулярные комплексы, бактерии, вирусы и другие крупные частицы. Сорбционные свойства пищевы волокон, главным Образом, обусловлены присутствием в составе молекул Сахаров различных функциональных групп:

гидроксильных (R-OH),

метальных (R-CH3),

метоксильных (R-O-CH3),

ацетильных (R-COOH),

амидных (R-CO-NH2),

ацетиламинных (R—NH-CO-CH3).

карбоксиметильных (R—О—СН2—СООН),

сульфатных (R-O-SO3),

этиламиноэтильных (R—С2Н5О—NH — С2Н5) и др.

Наличие большинства указанных функциональных групп, например, метильных, ацетильных или карбоксиметильных, придает поверхности биополимера отрицательный заряд, что делает его эффективным катионообменником, способным связывать положительно заряженные ионы, например, катионы макро- и микроэлементов.

В то же время другие функциональные группы, например, гидроксильные или этиламиноэтильные, могут нести положительный заряд и связывать отрицательно заряженные ионы — анионы. Отдельные функциональные группы могут образовывать водородные связи с молекулами сорбатов. Однако связывающая способность разных видов пищевых волокон заметно различается.

В силу особенностей структуры, наличия в составе пищевых волокон разных функциональных групп разные виды пищевых волокон обладают далеко не одинаковой субстрат-связывающей способностью по отношению к разным веществам. Например, инулин in vitro связывает холестерин на 34-41%, триглицериды на 17-26%, глюкозу на 10% и совсем не связывает фолиевую кислоту (Беляков Н.А., 1989).

С другой стороны разные виды пищевые волокна обладают неодинаковой способностью связывать одни и те же вещества.

Сорбционная способность разных видов пищевых волокон и холестирамина связывать желчные кислоты in vitro (Cummings J.H., 1981).
Пищевое волокно  % связывания
Холестирамин               81,3

Лигнин                          29,2

Люцерна (Alfalfa)          15,9

Отруби                           9,0

Целлюлоза                      1,4

Из-за различий в содержании пищевых волокон, которые отличаются субстрат-связывающими свойствами, разные виды пищевых продуктов обладают неодинаковой способностью связывать отдельные вещества. Это можно продемонстрировать на примере связывания пищевыми волокнами одной из желчных кислот — холевой кислоты.

Сорбционная способность пищевых продуктов по отношению к холевой кислоте (Черно Н.К., 1989).

Пищевые продукты  мг холевой кислоты / г пищевые волокна

Морковь                                                       5,1

Клубника                                                     5,0

Ячменные отруби                                        5,0

Яблоки                                                         4,5

Овсяные отруби                                          4,0

Баклажаны                                                 3,5

Отруби пшеницы                                        3,0

Капуста                                                       2,2

С другой стороны, связывающая способность пищевых волокон зависит и от свойств самих сорбатов — веществ, которые сорбируются на поверхности пищевые волокна. Тем более, что связывание веществ на сорбционной матрице является процессом обратимым. Более сильный сорбат вытесняет с поверхности сорбента более слабый. Это хорошо изучено на примере связывания различных пищевых волокон с альгинатами.

Сорбционная способность элементов убывает в рядах слева направо:
свинец > медь > барий > стронций > кальций > кадмий > кобальт > никель
марганец > железо
барий > стронций > олово > кадмий > марганец > цинк > ртуть > кобальт > рубидии > стронций > цезий > кальций

То есть свинец будет вытеснять с поверхности сорбента медь, которая, в свою очередь, будет вытеснять стронций, кальций, кадмий и другие элементы. Для нас важно, что такие токсичные элементы, как свинец, стронций и цезий прочнее связывается на сорбционной матрице альгинатов, чем кальций, а ртуть — прочнее, чем кобальт.

Таким образом, сорбционные свойства и суммарный сорбционный потенциал пищевых волокон обусловлены целым рядом факторов:
* большими линейными размерами макромолекул пищевых волокон, как биополимеров,
* особенностями пространственной структуры некоторых из них,
* наличием на поверхности макромолекул пищевых волокон различных функциональных групп,
* общим количеством пищевых волокон в составе пищевого рациона.

Следует подчеркнуть, что сорбционный эффект пищевых волокон может существенным образом уменьшаться в связи с бактериальной ферментацией и разрушением пищевые волокна (пектинов, целлюлозы, гемицеллюлозы, камеди и др.).

Напротив, устойчивые к действию бактериальных ферментов пищевые волокна (лигнин, КМЦ и другие производные целлюлозы, зостерин, альгинаты) способны сохранить свой сорбционный потенциал на всем протяжении желудочно-кишечного тракта.

Но поскольку бактериальный гидролиз основной части пищевых волокон осуществляется в толстой кишке, именно в ней происходит массовая десорбция веществ с поверхности разрушаемых пищевых волокон. Но в этом случае увеличивается биомасса кишечных бактерий, клеточная стенка которых также обладает высокой сорбционной емкостью.

Поэтому часть десорбированных с поверхности пищевых волокон токсических веществ и метаболитов может сорбироваться на поверхности кишечных бактерий или фрагментах разрушенных стенок кишечных бактерий, завершивших свой жизненный цикл. Пептидогликаны клеточной стенки бактерий и полисахаридные цепочки гликокаликса клеточной поверхности живых бактерий по своей структуре и свойствам также можно отнести к пищевых волокон. Как и растительные волокна, они несут на своей поверхности заряженные функциональные группы и могут сорбировать широкий круг различных веществ.

Перевариваемость пищевых волокон также во многом зависит от состояния пищеварительной функции. Уменьшение пищеварительной функции желудка (снижение секреции соляной кислоты и пепсина при атрофических состояниях) нарушают начальные этапы деградации и гидролиза растительных и животных продуктов, затрудняя последующее бактериальное расщепление пищевых волокон. Важным фактором, определяющим перевариваемость пищевые волокна, является длина кишечника и скорость кишечного пассажа. Здесь решающую роль играет фактор времени, в течение которого происходит пищеварение.

Тем более что пищевые волокна ускоряют транзит пищи по кишечнику и уменьшают продолжительность пищеварения. У человека средняя скорость пассажа в норме составляет около 40 часов. У экспериментальных животных (крыс, кроликов и др.) относительная длина кишечника меньше, чем у человека, а скорость пассажа — выше. Это снижает перевариваемость пищевых волокон. У крыс, например, перевариваемость целлюлозы составляет всего лишь 15%, а гемицеллюлозы — 50%. У кроликов перевариваемость целлюлозы колеблется в пределах 17-23%, а гемицеллюлозы — 33-54%. Таким образом, уменьшение времени транзита пищи у экспериментальных животных заметно снижает перевариваемость пищевых волокон, поскольку сокращается время пищеварения.

На переваривание пищевые волокна оказывает влияние и микробиоценоз кишечника. Переваривание пищевых волокон зависит от общего количества и видового состава кишечных микроорганизмов.

У здоровых людей обычно переваривается около 78% целлюлозы и 96% гемицеллюлозы, причем в тонкой кишке может перевариваться более половины этих пищевых волокон, остальная часть приходится на долю толстой кишки. У мужчин в тонкой кишке переваривается около 65% гемицеллюлозы, а у женщин — 83%.

При назначении 14 г целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина в желудочно-кишечном тракте переваривалось 45-46% целлюлозы, 76-90% гемицеллюлозы и до 100% пектина. При изучении перевариваемости гуммиарабика и других, близких к нему камедей было установлено, что они практически на 100% перевариваются в желудочно-кишечном тракте. Разумеется, что % перевариваемости тех или иных пищевых волокон зависит от их абсолютного или относительного содержания в составе пищевого рациона.

ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА КАК ИСТОЧНИК ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ

До недавнего времени считали, что пищевые волокна являются «балластом» в питании, пищевая ценность которых ничтожно мала, поскольку они практически не перевариваются кишечными ферментами. Однако многие виды пищевых волокон перевариваются ферментами кишечных бактерий. В этом отношении пищевые волокна имеют вполне определенную пищевую и энергетическую ценность, поскольку в процессе их бактериального гидролиза образуются летучие жирные кислоты, витамины и другие пищевые субстраты, которые затем могут всасываться в кровь. Подсчитано, что энергетическая ценность 1 г пищевых волокон, ферментируемых в толстой кишке, в среднем составляет около 1,5 ккал.

Помимо этого при деградации и гидролизе пищевых волокон, из их состава освобождаются и всасываются макро- и микроэлементы, витамины, моносахариды и другие пищевые вещества, которые могут быть связаны на поверхности пищевых волокон или находиться в составе матрикса природных пищевых волокон.

Примерно половина перевариваемых бактериями пищевых волокон идет на образование короткоцепочечных или летучих жирных кислот.

Их 7: уксусная, масляная, пропионовая, изомасляная, валериановая, изовалериановая и капроновая кислоты.

Уксусная, масляная и пропионовая кислоты в совокупности составляют 92% всех жирных кислот (54,1 20,7 и 17,1 % I оответственно), образуемых при бактериальном гидролизе пищевых волокон. При микробном переваривании фруктоолигосахаридов на образование короткоцепочечных жирных кислот расходуется около 58% массы пищевых волокон. При том образуется 41% уксусной кислоты, 35% — пропионовой и 20% масляной.

Еще одним источником короткоцепочечных жирных кислот, образующихся в результате бактериального гидролиза в толстой кишке, являются эндогенные мукополисахариды, олигосахаридные фрагменты белков и сахара разрушенных эпителиальных и бактериальных клеток. В течение суток образуется 300-600 ммоль короткоцепочечных жирных кислот бактериального происхождения. Эти жирные кислоты модифицируют функции толстой кишки и закисляют ее содержимое. Они являются важными энергетическими субстратами и метаболитами для эпителиальных клеток тонкой и толстой кишки, клеток печени, почек и других органов.

Важную роль играют кишечные бактерии (в основном это бактероиды, пропионобактерии, клостридии, стрептококки и стафилококки) в отношении переваривания устойчивых к гидролизу белков, а также таких белков, которые попадают в толстую кишку. Эти белки под влиянием бактериальных протеаз расщепляются до аминокислот.

Вторая половина перевариваемых пищевых волокон используется кишечными бактериями для собственных пищевых нужд и вместе с другими пищевыми субстратами желудочно-кишечного тракта идет на обеспечение жизнедеятельности и наращивания биомассы бактерий.

Из них кишечные бактерии синтезируют необходимые им вещества -углеводы, аминокислоты, витамины и др. После гибели и переваривания бактерий многие из этих веществ могут всасываться в кровь и используются самим организмом как источник пищевых и биологически активных веществ.

Около 10% пищевых волокон метаболизирует в клетках бактерий до метана, водорода, углекислого газа и воды.

До настоящего времени остается неясным, в каких количествах происходит всасывание и использование организмом продуктов бактериального гидролиза пищевых волокон и пищевых субстратов, остающихся после гибели бактерий. В наибольшей степени эти вещества будут всасываться в тонкой кишке и в меньшей — в толстой, где образуется основная масса бактериальных метаболитов, витаминов, других биологически активных веществ, многие из которых оказываются в составе кала и выводятся из организма.

 

Дружинин П.В. РУДН. Новиков Л.Ф. РУДН. Лысиков Ю.А. НИИ Питания РАМН

Источник: http://on-line-wellness.com/view_post.php?id=124