Пищевые волокна

Введение

 В настоящее время  в нашей стране и за рубежом  уделяется большое внимание совершенствованию  технологических процессов и  расширению ассортимента диетических  продуктов питания. Создание пищевых  продуктов с заданными свойствами  удовлетворяющих потребность во  всех необходимых нутриентах  является приоритетным направлением  научных изысканий в перерабатывающих  отраслях АПК.

Медики утверждают, что такие заболевания как: избыточная масса тела, высокое кровяное давление, атеросклероз, сахарный диабет, подагра, болезни почек, печени, кишечника и треть всех раковых заболеваний связаны с нарушением сбалансированности питания.

 Питание - один из важнейших  факторов, определяющих здоровье  нации в целом и наше здоровье  в частности. Продукты питания  должны не только удовлетворять  физиологические потребности организма  человека в питательных веществах  и энергии, но и выполнять профилактические  и лечебные функции. Одним из выдающихся достижений конца ХХ века является создание концепции функционального питания, т. е. включение в ежедневный рацион человека разнообразных продуктов, которые при систематическом употреблении обеспечивают организм не только энергетическим и пластическим материалом, но и регулируют физиологические функции, биохимические реакции и психосоциальное поведение человека, а это немыслимо без применения пищевых и биологически активных добавок.

Включения в меню продуктов на основе растительного и мясного сырья может способствовать решению адекватного питания.

Особое место в рациональном питании человека отводится неусвояемым углеводам, т. е. структурным полисахаридам растительного происхождения — пищевым волокнам.

Компоненты пищи, относящиеся к пищевым волокнам:

 Целлюлоза.

 Целлюлоза представляет  собой неразветвленный полимер  глюкозы, содержащий до 10 тысяч мономеров. Разные виды целлюлозы обладают  разными свойствами и различной  растворимостью в воде.

 Целлюлоза широко распространена  в растительных тканях. Она входят  в состав клеточных оболочек  и выполняют опорную функцию.

 Целлюлоза, так же как  крахмал и гликоген, является  полимером глюкозы. Однако вследствие  различий в пространственном  расположении кислородного «мостика», соединяющего остатки 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.

 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.

 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.

 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.

 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.

 Пектин.

 Пектинами называют  сложный комплекс коллоидных  полисахаридов. Пектин представляет  собой полигалактуроновую кислоту, в которой часть карбоксильных  групп эстерифицирована с остатками метилового спирта.

 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, радионуклеиды, 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.

 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.

 Протопектины.

 Протопектины - это пектиновые  вещества, группа высокомолекулярных  соединений, входящих в состав  клеточных стенок и межуточного  вещества высших растений.

 Протопектины представляют  собой особые нерастворимые комплексы  пектина с клетчаткой, гемицеллюлозой, ионами металлов. При созревании  фруктов и овощей, а также при  их тепловой обработке эти  комплексы разрушаются с освобождением  из протопектина свободного пектина, с чем связано происходящее  при этом размягчение фруктов.

 Альгинаты.

 Альгинаты - соли альгиновых кислот, в большом количестве содержащихся в бурых водорослях, молекула которых представлена полимером полиуроновых кислот.

3.Свойства пищевых волокон

Пищевые волокна очень важны в питании. Они создают чувство насыщения и снижают потребление энергии; стимулируют двигательную функцию кишечника, желчеотделение; формируют и увеличивают каловые массы, разжижают кишечное содержимое; изменяют скорость всасывания глюкозы из кишечника, что нормализует уровень глюкозы в крови и соответственно снижает потребность в инсулине; уменьшают уровень холестерина в крови; положительно влияют на кишечную микрофлору. Пищевые волокна не перевариваются в желудке и кишечнике, однако пектины и гемицеллюлоза подвергаются расщеплению кишечными микробами, в результате чего образуются летучие жирные кислоты, нужные для регуляции функций толстой кишки, газы (водород, метан и др.) и энергия. Недостаток в питании пищевых волокон ведет к запорам, способствует возникновению дивертикулов, полипоза и рака толстой кишки, геморроя, является одним из факторов риска в развитии атеросклероза, сахарного диабета, желчно-каменной болезни. Избыточное потребление пищевых волокон приводит к брожению в толстой кишке, усиленному газообразованию с явлениями метеоризма (вздутие живота), ухудшению усвоения белков, жира, кальция, железа и других минеральных веществ.

В настоящее время уже не вызывает сомнений, что недостаток пищевых волокон в рационе является причиной запоров, геморроя, а также таких серьезных заболеваний, как полипы, опухоли кишечника, диафрагмальная грыжа и недостаточность желчевыводящих путей. Больше того, несбалансированная по содержанию пищевых волокон еда оказывается нередко одним из факторов риска развития сахарного диабета и атеросклероза с их грозными последствиями.

 

Тщательное пережевывание сырых моркови, репы, редиса, капусты, богатых грубыми пищевыми волокнами, само по себе способствует более ритмичной и сильной перистальтике желчного пузыря и тем самым нормальному желчевыделению.

Другое важное достоинство пищевых волокон заключается в том, что они уменьшают калорийность овощей. Если, к примеру, энергоемкость 100 г формового ржаного хлеба составляет 214 ккал, то 100 г баклажан — 24 ккал, кабачков — 23, моркови — в среднем 20, свежих огурцов — 12, сладкого перца — 25, редиса — 29, салата — 14 и томатов — в среднем 16 ккал. Не обладая высокой энергетической ценностью, большинство овощей из-за обилия в них клетчатки дают раннее и довольно стойкое чувство насыщения.

Наиболее полезны из них пектины, лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза пшеничных отрубей, которые при добавлении к еде увеличивают объем содержимого нижнего отдела кишечника до 130%. Пищевые волокна белокочанной капусты уступают им в этом отношении в среднем на 60 и моркови на 80%.

4. Классификация пищевых  волокон 

Пищевые волокна – сложные углеводы, полимеры моносахаридов и их производных, содержащиеся в растительной пище и не перевариваемые кишечником человека. Пища животного происхождения пищевых волокон не содержит.

По физико–химическим свойствам пищевые волокна подразделяют:

- растворимые пищевые  волокна - в водной среде эти  волокна сильно набухают, впитывая  воду, и превращаются в слизистую, студнеобразную массу. К растворимым  пищевым волокнам относят пектины, камеди, слизи, некоторые фракции  гемицеллюлозы;

- нерастворимые пищевые  волокна – в водной среде  сильно набухают, но сохраняют  при этом свою форму. К нерастворимым  пищевым волокнам относятся целлюлоза, лигнин, часть гемицеллюлозы.

Из нерастворимых пищевых волокон в продуктах чаще всего присутствует целлюлоза, или клетчатка (от латинского cellula – клетка). Она сходна по химическому строению с крахмалом, является полимером глюкозы. Однако из-за различий в строении молекулярной цепочки целлюлоза, в отличие от крахмала, не расщепляется в кишечнике человека. Целлюлоза является главной составной частью клеточных стенок растений, придает тканям растений прочность и эластичность Много клетчатки (целлюлозы) содержится в овощах – капусте, моркови, кабачках.

Гемицеллюлоза – полисахарид клеточной оболочки, состоящий из разветвленных полимеров глюкозы и гексозы. Гемицеллюлоза способна удерживать воду и связывать ионы тяжелых металлов. Она преобладает в зерновых продуктах, в семенах бобовых.

Лигнин – органическое полимерное соединение, состоящее из полимеров ароматических спиртов. Лигнины сообщают структурную жесткость оболочке растительной клетки, они обволакивают целлюлозу и гемицеллюлозу, вызывают одревеснение тканей растения. Лигнины способны ингибировать переваривание оболочки кишечными микроорганизмами, поэтому наиболее насыщенные лигнином продукты (отруби и др.) плохо перевариваются в кишечнике.

 

Сходную с целлюлозой структуру имеет хитин – полисахарид, из которого состоит скелет клеточных стенок грибов. Хитин также является основным компонентом наружного скелета (кутикулы) насекомых ракообразных и других членистоногих.

Пектины - сложный комплекс коллоидных полисахаридов. Пектинами богаты спелые фрукты, ягоды и некоторые овощи. Протопектины – это нерастворимые комплексы пектинов с целлюлозой и гемицеллюлозой, которые содержатся в незрелых фруктах и овощах. При созревании плодов или их тепловой кулинарной обработке эти комплексы разрушаются, протопектины переходят в пектины, что проявляется в размягчении фруктов, ягод и овощей. Пектины в присутствии органических кислот и сахара образуют желе, что используется при производстве джемов, мармеладов, пастилы. Особенно много пектинов в яблоках, сливах, черной и красной смородине, свекле. Пектины обладают свойствами сорбента – способностью связывать и выводить из организма холестерин, радионуклиды, соли тяжелых металлов (свинец, ртуть, стронций, кадмий и др.). Благодаря обволакивающим свойствам, пектины способствуют заживлению слизистой оболочки кишечника при ее повреждениях.

5. Польза пищевых волокон

 Функции пищевых волокон  в организме разнообразны и  многогранны. Пища, содержащая большое  количество клетчатки, в ротовой  полости подвергается более длительному  жеванию, что стимулирует нормальное  отделение слюны, желудочного сока, желчи, панкреатического сока. Кроме  того, такая пища ощутимо массирует  и укрепляет десны, механически  очищает зубы. Попадая в кишечник, пищевые волокна стимулируют  его сократительную активность, тем самым устраняя запоры  и образование каловых камней. Сокращается время нахождения  в кишечнике пищевых масс, что  устраняет возможность гнилостных  и бродильных процессов в толстом  кишечнике, снижает избыточное газообразование.

 Бедная пищевыми волокнами  пища может находиться в кишечнике  до 80 часов. Богатая клетчаткой пища  проходит весь желудочно-кишечный  тракт за 18–36 часов, что, несомненно, более физиологично и полезно  для здоровья. Количество клетчатки  в рационе можно примерно определить  по времени, проходящему между  актами дефекации: если это время  не превышает 24-36 часов, - то клетчатки  в рационе достаточно, и человеку  не грозит заболевание раком  толстой кишки.

 Пищевые волокна связывают  и выводят из кишечника излишки  желчных кислот, образующихся при  расщеплении пищевых жиров, а  также нейтральных стероидов, в  том числе холестерина. Благодаря  этому, снижается синтез холестерина, липопротеидов и жирных кислот  в печени, ускоряются процессы  жирового обмена в организме, падает риск ожирения.