През 70-те години на миналия век се случи промяна в парадигмата в медицинските и хранителни изследователски кръгове, които силно повлияха на съответните им научни общности до днес. Диетичните фибри вече не се считаха за неподхранващи и маловажни; Вместо това фибрите играят важна физиологична роля, тъй като простото намаляване на приема на мазнини е недостатъчно за една добре закръглена, здравословна диета.

сравняване

Бързо напред към днешния ден и ние знаем, че диетичните фибри са влакнестата, грубо текстурирана или смолиста несмилаема част от нашата храна, която влияе върху комфорта на храносмилателната ни система и състава на изхождането. Също така знаем, че диетичните фибри могат да помогнат да модулират нивото на глюкозата в кръвта и да забавят производството на инсулин за хора с диабет.

Здравият разум и десетилетия изследвания ни казват, че диетичните фибри са необходим компонент на балансираната, хранителна диета. Но от научна гледна точка е важно да се разберат методите за изследване и физиологичните ефекти на неразтворимите и разтворими диетични фибри.

6 Източници на неразтворими диетични фибри

Неразтворимите диетични фибри (IDF) съставляват около 66% от фибрите в храните. Това е „грубите фуражи“, намиращи се в пълнозърнестите зърнени храни и пълнозърнестите продукти, плодовете, ядките и зеленчуците - по-специално стъблата, семената и кожите, които хората не могат да усвоят. Най-очевидната полза от увеличения прием на IDF (особено пшеничните трици) е усещането за благополучие в резултат на увеличената отпуснатост.

IDF обикновено има висок капацитет за свързване с вода, което води до образуването на по-меки изпражнения, които преминават по-бързо през системата. По-меките изпражнения намаляват налягането, необходимо за елиминиране, като по този начин намаляват запека и намаляват честотата на болести като дивертикуларна болест, разширени вени, хемороиди, хернии, апендицит и флебит. По-бързото придвижване на фекалната маса през дебелото черво (намалено време за транзит) води до засилено „измиване“ в дебелото черво, намалявайки вероятността от стагнация и временен сепсис във всяко конкретно място.

1. Целулоза

Целулозата, основният компонент на IDF, е неразтворима в студена и гореща вода, разредена киселина и разредени алкали. Това е най-разпространеният въглехидратен структурен материал в природата, изграждащ клетъчните стени на повечето растителни материали, обикновено половината от масата на растението. Този линеен полимер на бета-D-глюкозни молекули, свързани в 1,4-позиции, е несмилаем в човешката система, тъй като хората нямат ензими, които хидролизират бета връзките.

За разлика от това, нишестето, основният източник на енергия за хората, също е чист глюкозен полимер с предимно 1,4-връзки (и понякога 1,6-връзки) и има алфа връзки. Нишестето е много смилаемо и неговите специфични връзки водят до молекулата на спирална конформация, вместо да бъде плоска и линейна. Това прави нишестето разтворимо във вода и взаимодейства с други молекули като свободни мастни киселини.

2. Хемицелулоза

Непознатите с фибри могат неправилно да предположат, че хемицелулозата е подобна на целулозата. Терминът хемицелулоза изглежда е историческа употреба, свързана със свойствата на разтворимост. Както целулозата, така и хемицелулозата са неразтворими в студена и гореща вода и разредена киселина, поради което вероятно се смята, че хемицелулозата е свързана с целулозата. Хемицелулозата се отличава от целулозата със своята разтворимост в разредени алкали.

Името хемицелулоза се прилага за различни хетерозахаридни полимери, които са склонни да бъдат малки (50-200 захаридни единици) с разклонение, което обикновено се състои от повече от две захари. Преобладаващите мономери са ксилоза, арабиноза, маноза, глюкоза и галактоза. Арабиноксиланите, открити в зърнените култури, са отличен пример за хемицелулоза. Част от хемицелулозата се определя количествено като IDF; част от него като SDF.

3. Устойчиво нишесте

Устойчивото нишесте, когато се яде от хората, преминава неразградено през тънките черва и в дебелото черво, където се ферментира или екскретира. Този ферментационен енергиен източник може да бъде от значение за поддържането на здравето на дебелото черво. Относителното количество неразградено нишесте може да варира от храна до храна и от човек на човек, но „устойчивото нишесте“, количествено определено с диетични фибри, използвайки официалните методи за фибри, е устойчиво във всички случаи.

4. Лигнин

Лигнинът се получава, когато полифункционалните феноли се полимеризират с етерни и естерни връзки по време на растежа на растенията, като се образуват и проникват в целулозата на клетъчните стени, което води до твърда, твърда матрица с огромна якост. При достатъчна концентрация на лигнин, растителните тъкани стават „лигнифицирани“ или „дървесни“ до степен да станат негодни за консумация (дървесина, силно лигнифицирана тъкан има якост, по-голяма от стоманата на база тегло).

Лигнинът е важен компонент на диетичните фибри, което прави влакната хидрофобни, устойчиви на ензимно разграждане в тънките черва и бактериално разграждане в дебелото черво. Почти напълно се възстановява във фекалиите. Lignified тъкан в храната предлага уникални текстурни свойства, въпреки че те не винаги се считат за желани.

5. Кутин

Този восъчен хидрофобен слой, изграден от силно хидрофобни дълговерижни хидрокси алифатни мастни киселини, полимеризирани от естерни връзки, е устойчив на храносмилане и може да бъде възстановен във фекален материал. Редица от мастните киселини имат трифункционалност, което води до полимерно омрежване и разклоняване. Естерните връзки също възникват между кутина и други полимери на клетъчната стена като хемицелулози. 1

6. Суберин

Kolattukudy посочва, че наличните оскъдни доказателства позволяват само предположения относно структурата на суберина като силно разклонена и омрежена (чрез естерни връзки) комбинация от полифункционални феноли и полифункционални хидроксикиселини и дикарбоксилни киселини. 2

Подобно на кутина, той е химически свързан с полимерите на въглехидратната клетъчна стена, особено чрез своите лигнин образуващи компоненти (р-кумарова и ферулова киселини). Като доказателство за интимното взаимодействие между суберин и други компоненти на диетичните фибри в лабораторията са получени само препарати, обогатени със суберин, а не чисти.

3 Източници на разтворими диетични фибри

Разтворимите диетични фибри (SDF), от друга страна, са меки, смолисти и силно абсорбиращи водата. Най-често срещаните хранителни източници от него включват боб, грах, ечемик, овес и авокадо. Въпреки че не е толкова ефективен, колкото IDF, за насърчаване на отслабването, SDF оказва положителен ефект чрез различен механизъм.

SDF се ферментира в дебелото черво, натрупва се значително количество бактериална маса, която е мека, обемиста и задържаща вода, което спомага за намаляване на времето за преминаване на червата и създава по-здравословна среда за структурата на дебелото черво. SDF ферментацията също генерира значителни количества газове, които упражняват дебелото черво по време на транзит.

Намаленият риск от коронарна болест на сърцето е свързан с увеличаване на консумацията на диетични фибри, обикновено SDF. Повишеният риск от коронарна болест на сърцето също е свързан със значителен брой други рискови фактори, които са намалени с диетични фибри, като диабет, висок серумен холестерол, високи нива на липопротеини с ниска плътност (LDL), свързани с холестерол, ниски и ниски нива на високо плътност липопротеини (HDL), свързани с холестерол, затлъстяване и евентуално хиперинсулинемия.

Повишеният прием на SDF, като гума от гуар, смола от рожкови, овесена смола и пектин, може значително да намали общия и LDL серумен холестерол, като същевременно поддържа или увеличава нивата на HDL холестерол. SDF увеличават ферментацията в дебелото черво, увеличавайки производството на късоверижни мастни киселини, помагайки за отстраняването на жлъчните соли от системата и потискайки производството на холестерол.

1. Пектини

Най-широко разпространените SDF в храните са пектините - или полигалактуроновите киселини - намиращи се в плодове, зеленчуци, бобови растения и корени (т.е. захарно цвекло и картофи) като полизахариди за съхранение. Търговският пектин се изолира или от ябълкова пемза, или от цитрусови кори - с нива, достигащи до 30% от препоръчителната дневна стойност на база сухо тегло. Функционалните групи на полимера присъстват или като свободни карбоксилни киселини, метилови естери или карбоксилатни аниони (т.е. натриеви, калиеви или калциеви соли).

Степента на естерификация е важна при определянето на свойствата на пектините. Но все още има някои различия в мненията по отношение на молекулярния състав на пектина.

DeVries и др. ал. предполагат, че уникалните свойства на пектина са резултат от гръбнака на дълги участъци от галактуронови киселини, прекъснати с участък от рамноза, имащ странични вериги от арабиноза, галактоза, глюкоза и ксилоза. Тези прекъсвания на веригата водят до по-скоро мека, водоразтворима молекула, отколкото линеен полимер с високо междумолекулно водородно свързване, който има свойства, подобни на целулозата. 3, 4

2. бета-глюкани

бета-глюканите са несмилаема смесена бета връзка - бета 1,3, пресечена с бета 1,4 - глюкозни полимери, по-малко известни от глюкозните полимери нишесте и целулоза. Добавянето на алтернативни позиционни връзки дава водоразтворими (предимно) хранителни смоли, които при хидратация с вода дават разтвори с висок вискозитет с относително малка устойчивост на срязване и опън в сравнение с целулозата. Целулозата е по същество неразтворима във вода и има огромна устойчивост на срязване и опън; всъщност е достатъчно здрав, здрав и достатъчно издръжлив, за да се използва за облекло и подслон.

В дебелото черво бета-глюканите претърпяват екстензивна ферментация, докато целулозата преминава по същество непроменена. Зърната са основният източник на бета-глюкани:

Таблица 1: Процент бета-глюкани в обикновените зърна
Ечемик2-9%, въпреки че обикновено 3-6%
Овес2,5-6,6%
Ръж1,9-2,9%
Пшеница0,5-1,5%
Тритикале0,3-1,2%
Сорго1%
Ориз0.6%
Царевица 0,1%

Ripsin et. ал. показа, че овесените продукти постоянно показват хипохолестеролемични ефекти при контролирани проучвания при хора. 6 Връзката между консумацията на овес и ефектите върху здравето на сърцето е достатъчно силна, че Американската администрация по храните и лекарствата (USFDA) позволява да се твърди за здравето на сърдечносъдовата система върху етикета на храни на основата на овес. Бета-глюканите може да играят важна роля в наблюдаваните ефекти и се предлагат като маркер за овес.

3. Галактоманан венци

Разтворимите галактомананови смоли са част от хемицелулозната фракция на храната, произхождаща от бобови растения като гуар и рожкови (известни също като рожков). Тези венци се състоят от манозен полимерен скелет, към който са прикрепени странични вериги от галактоза.

Неразтворими и разтворими диетични фибри върху хранителни етикети

Въпреки очевидните ползи от знанието кой тип диетични фибри се консумира, USDA и USFDA разработиха разпоредби за етикетиране само на „диетични фибри“, докато разкриването на IDF и SDF остава незадължително. Освен това, въпреки десетилетия данни от изследвания, разпоредбите на Закона за етикетиране на храните и образование (NLEA) остават предпазливи по отношение на здравните претенции относно консумацията на диетични фибри.

Има три конкретни твърдения, които могат да бъдат направени във връзка с подобрено здравословно състояние с повишена консумация на храни с високо съдържание на фибри. Всички претенции трябва да използват термините „може“ или „може“ да намалят риска, да се отнасят за храни, съдържащи зърнени продукти, плодове и зеленчуци (които съдържат фибри) и трябва да насърчават хранителни диети с ниско съдържание на мазнини и високо съдържание на фибри. Исковете са:

  • Съдържащи фибри зърнени продукти, плодове и зеленчуци и рак (храната трябва да се квалифицира като „добър източник“ (2,5 г/порция) от влакна без укрепване)
  • Плодове, зеленчуци и зърнени продукти, които съдържат фибри, особено SDF, и риск от коронарна болест на сърцето (храната трябва да съдържа поне 0,6 г/порция на SDF без укрепване)
  • Плодове и зеленчуци и рак - акцентът е върху антиоксидантните витамини, а не върху фибрите, но повечето плодове и зеленчуци съдържат значителни фибри (храната трябва да е „добър източник“ на витамин А, витамин С или диетични фибри)

Бъдещи усилия

Какво е бъдещето на изследванията на диетичните фибри и разработването на методи? Ще търсят ли учените по-нататъшно физиологично фракциониране на общите диетични фибри извън физиологичните ефекти, свързани с разтворимите и неразтворимите фибри? Ще бъдат ли открити допълнителни физиологични ефекти?

Физикохимичните характеристики, като молекулна структура, видове свързване, дължина на веригата, капацитет на йонообмен, капацитет за задържане на вода и ферментация, критично влияят върху физиологичното поведение на диетичните фибри. В бъдещите изследователски усилия ще бъде важно да се характеризират тези физикохимични/физиологични взаимоотношения. Това ще помогне на хранително-вкусовата промишленост и на обществеността да избират източници на диетични фибри с максимална потенциална полза за здравето при формулирането и консумацията на храни.