Файл: Основы функционального питания.pdf

58
Рисунок 3.8 – Нерастворимые пищевые волокна
Целлюлоза (с фр. cellulose от лат. cellula – «клетка»), или клетчатка, представляет собой длинные неразветвленные цепочки, состоящие из остатков
D-глюкозы, соединенных гликозидными связями.
Это полисахарид с формулой (C
6
H
10
O
5
)
n
, содержащий до 10 тысяч мономеров (рисунок 3.9). Разные виды целлюлозы обладают разными свойствами и различной растворимостью в воде.
Рисунок 3.9 – Целлюлоза
Целлюлоза широко распространена в растительных тканях. Она входит в состав клеточных оболочек и выполняет опорную функцию. Целлюлоза, так же как крахмал и гликоген, является полимером глюкозы. Однако вследствие различий в пространственном расположении кислородного «мостика», соединяющего остатки

59 глюкозы, крахмал легко расщепляется в кишечнике, тогда как целлюлоза не атакуется ферментом поджелудочной железы – амилазой. Целлюлоза принадлежит к числу чрезвычайно распространенных в природе соединений. На ее долю приходится до 50 % углерода всех органических соединений биосферы.
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 [7].
Гемицеллюлозы – полисахариды клеточной оболочки, весьма обширный и разнообразный класс растительных углеводов. Гемицеллюлоза способна удерживать воду и связывать катионы. Гемицеллюлоза преобладает в зерновых продуктах, а в большей части овощей и фруктов ее мало.
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.
Инулин – полисахарид, образованный остатками фруктозы. Это фруктан, содержащий от 2 до 60 моносахаридных единиц, преимущественно из фруктозиловых остатков. Присутствует в клетках многих растений (цикорий, артишок, корни одуванчика, клубни топинамбура, георгин, татарник колючий, петрушка, фасоль, тысячелистник и др.) в качестве запасного углевода (рисунок
3.10). Кроме того, пищевые волокна сахарного тростника, накапливающего эти фруктаны, создают дополнительные поверхности для адгезии и размножения дружественных для человека микроорганизмов. Корни одуванчика к осени также накапливают до 40 % инулина. Последний используется в пищевой

60 промышленности как заменитель крахмала и сахарозы при изготовлении продуктов для больных с сахарным диабетом. К пищевым волокнам также относят фитиновую кислоту – вещество, сходное по строению с целлюлозой. Фитин содержится в семенах растений [2].
Рисунок 3.10 – Содержание инулина в различных продуктах
Хитин – полисахарид, имеющий сходную с целлюлозой структуру, образованную остатками аминосахара ацетилглюкозамина. Является основным компонентом наружного скелета насекомых, ракообразных и других членистоногих.
У грибов заменяет целлюлозу, с которой сходен по химическим, физическим свойствам и биологической роли. Хитины в настоящее время выделяют из отходов переработки панцирьсодержащих морских животных (креветки, омары, крабы, криль и др.), а также из мицелиальной биомассы. На отечественном рынке эти полисахариды присутствуют в виде разнообразных пищевых добавок под коммерческим названием «ХИТОЗАН» и используются как самостоятельно, так и в комбинации с витаминами, органическими кислотами, микрокристаллической целлюлозой. Обладают антимикробной активностью в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов и одновременно способны стимулировать рост бифидобактерий и лактобацилл. Благодаря вышеуказанным свойствам, биологически активные добавки и продукты функционального питания на основе

61 специально подобранных по молекулярному весу и биологическим эффектам хитинов, используют для связывания и выведения из организма пищевых жиров, снижения уровня холестерина, нормализации обмена веществ, регуляции уровня сахара в крови, уменьшения опасности возникновения новообразований, укрепления сердечно-сосудистой системы и коррекции кишечной микрофлоры. В отличие от пищевых волокон растительного происхождения хитозан более чем в 10 раз активнее сорбирует пищевые жиры, холестерин и желчные кислоты.
Р а с т в о р и м ы е п и щ е в ы е в о л о к н а .
Растворимые пищевые волокна впитывают воду и формируют гель, понижают уровень холестерина и сахара в крови. К этим «мягким» волокнам относятся пектины, камеди, декстраны, слизи, некоторые фракции гемицеллюлозы (рисунок 3.11). Инулин также относится к растворимым пищевым волокнам.
Рисунок 3.11 – Растворимые пищевые волокна и их источники

62
Пектинами называют сложный комплекс коллоидных полисахаридов. Пектин представляет собой полигалактуроновую кислоту, в которой часть карбоксильных групп этерифицирована остатками метилового спирта.
Пектины – полисахариды, присутствующие практически во всех наземных растениях (особенно в плодах), а также в водорослях. В промышленных объемах пектины получают из яблочных выжимок, жома свеклы, из корзинок подсолнечника, из корок цитрусовых плодов, реже из другого растительного материала. В пищевой промышленности пектины, являясь универсальными, натуральными желирующими и стабилизирующими средствами, преимущественно используются для придачи определенным видам продуктов хороших реологических свойств. В последние годы установлено, что пектины, поступающие в толстый кишечник, являясь низкокалорийными углеводами и легкорастворимыми балластными веществами, становятся хорошим источником энергии для представителей нормальной кишечной микрофлоры. На этом основано все более широкое их применение в диетическом питании, пищевых добавках и в фармацевтике. Пектины рекомендуют использовать не только для лечения кишечных инфекций, но и для коррекции микробной экологии кишечника при ее дисбалансе различного происхождения [25].
Пектины – вещества, способные в присутствии органических кислот и сахара образовывать желе. Это свойство широко используется в кондитерской промышленности. Пектины входят в клеточный скелет ткани фруктов и зеленых частей растений. Важны сорбирующие свойства пектинов – способность связывать и выводить из организма холестерин, радионуклиды, тяжелые металлы (свинец, ртуть, стронций, кадмий и др.) и канцерогенные вещества. Пектиновые вещества в заметных количествах находятся в продуктах, из которых можно сварить желе. Это слива, черная смородина, яблоки и другие фрукты. В них содержится около 1 % пектина. Столько же пектина присутствует и в свекле [25].
Протопектины – это пектиновые вещества, группа высокомолекулярных соединений, входящих в состав клеточных стенок высших растений. Протопектины представляют собой особые нерастворимые комплексы пектина с клетчаткой, гемицеллюлозой, ионами металлов. При созревании фруктов и овощей, а также при

63 их тепловой обработке эти комплексы разрушаются с освобождением из протопектина свободного пектина, с чем связано происходящее при этом размягчение фруктов.
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 – это сложные смеси гетерополисахаридов, они представляют собой разветвленные сульфатированные арабиноксиланы. 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.
Альгинаты – соли альгиновых кислот, в большом количестве содержащихся в бурых водорослях, молекула которых представлена полимером полиуроновых кислот.

64
Биологическое действие пищевых волокон для здоровья человека поистине уникально (рисунок 3.12). 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.
Рисунок 3.12 – Действие пищевых волокон на организм человека
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, варикозное расширение вен и тромбоз вен нижних конечностей и др.
Велика роль пищевых волокон в профилактике и защите организм человека от рака прямой кишки. Впервые на эту взаимосвязь обратил внимание ирландский ученый, хирург Денис Беркитт, отметивший удивительный факт крайне низкой частоты рака прямой кишки у населения большинства стран Африки, где диета богата пищевыми волокнами и витаминами. В Лос-Анджелесе у непьющих и

65 некурящих 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 пищевых волокон, человек получил белоснежную муку, светлый рис, нежные тушеные овощи, сахар. Последствия оказались весьма катастрофическими [41].
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 кишечника, исключая застойные явления и связанные с ними токсикозы.
В целом антиканцерогенный эффект пищевых волокон связывают с:
- увеличением объема стула, тем самым снижением времени нахождения продуктов распада в кишечнике, то есть меньшим временем контакта с канцерогенами, их разбавлением;
- адсорбированием (поглощением) желчных кислот и других потенциальных канцерогенов;
- понижением кислотности кала, что способствует замедлению процесса бактериального разрушения компонентов пищи до канцерогенов и дезактивации желчных кислот;
- уменьшением количества вторичных желчных кислот;
- ферментативным разрушением жиров до короткоцепочечных соединений.
Помимо антиканцерогенного действия, пищевые волокна адсорбируют желчные кислоты, регулируя их распределение в кишечнике и обратное всасывание, что непосредственно связано с уровнем потерь стероидов с фекалиями и обменом

66 холестерина и регулирование обмена как желчных кислот, так и стероидных гормонов и холестерина. Эти соединения нормализуют среду обитания бактерий кишечника, благоприятствуя росту в первую очередь жизненно важных лакто- и бифидобактериий. Около 50 % пищевых волокон, поступающих с пищей, используется микрофлорой толстой кишки.
Высокие адсорбционные 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.
Так как пищевые волокна отличаются по составу и по своим свойствам, то и функции выполняют они соответственно разные:
- растворимые волокна преимущественно выводят тяжелые металлы, токсичные вещества, радиоизотопы, холестерин;
- нерастворимые волокна лучше удерживают воду, способствуя формированию мягкой эластичной массы в кишечнике и улучшая ее выведение;
- целлюлоза абсорбирует воду, помогает вывести из организма токсины и шлаки и регулировать уровень глюкозы;
- лигнин помогает удалять холестерин и желчные кислоты, находящиеся в желудочно-кишечном тракте;
- камедь и гуммиарабик растворяются в воде, создавая чувство сытости;
- пектин предотвращает попадание в кровь избыточного холестерина и желчных кислот.
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

67 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.
Пищевые волокна оказывают нормализующее влияние на моторную функцию желчевыводящих путей, стимулируя процессы выведения желчи и препятствуя развитию застойных явлений в желчном пузыре. В связи с этим больные с заболеваниями печени и желчных путей должны получать с пищей повышенные количества клеточных оболочек.
Пищевые волокна повышают связывание и выведение из организма желчных кислот, нейтральных стероидов, в том числе холестерина, уменьшают всасывание холестерина и жиров в тонкой кишке. Они снижают синтез холестерина, липопротеидов и жирных кислот в печени, ускоряют синтез в жировой ткани липазы
– фермента, под действием которого происходит распад жира, то есть положительно влияют на жировой обмен. Клетчатка способствует снижению уровня холестерина, а вместе с ним риска атеросклероза. Особенно выражено влияние на обмен холестерина у пектинов, в частности, яблочного и цитрусового.
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