Oldhatatlan és oldható étrendi rostok fiziokémiai jellemzőinek feltárása

Az 1970-es években paradigmaváltás következett be az orvosi és táplálkozási kutatási körökben, amely a mai napig mélyen befolyásolta tudományos közösségüket. Az élelmi rostokat már nem tekintették nem táplálónak és nem fontosnak; ehelyett a rostnak jelentős élettani szerepe volt, mivel a zsírbevitel egyszerű csökkentése nem volt elegendő a jól átfogó, egészséges étrendhez.

Gyors előrelépés a mai napra, és tudjuk, hogy az élelmi rost az ételünk rostos, durva textúrájú vagy nyúlós emészthetetlen része, amely befolyásolja az emésztőrendszerünk kényelmét és a bélkimenetünk sminkjét. Azt is tudjuk, hogy az élelmi rostok segíthetnek a vér glükózszintjének modulálásában és lassíthatják az inzulin termelését cukorbetegeknél.

A józan ész és a több évtizedes kutatás szerint az élelmi rostok a kiegyensúlyozott, tápláló étrend szükséges elemei. De tudományos szempontból fontos megérteni az oldhatatlan és oldható étkezési rost kutatási módszereit és fiziológiai hatásait.

6 Oldhatatlan étrendi rostok

Az oldhatatlan élelmi rost (IDF) az élelmiszerek rostjainak körülbelül 66% -át teszi ki. A teljes gabonafélékben és teljes kiőrlésű termékekben, gyümölcsökben, diófélékben és zöldségekben található „durva takarmány”, különösen a szár, a mag és a bőr, amelyet az emberek nem tudnak megemészteni. Az IDF (különösen a búzakorpa) megnövekedett bevitelének legkézenfekvőbb előnye a fokozott laxus okozta jólét érzése.

Az IDF jellemzően magas vízmegkötő képességgel rendelkezik, ami lágyabb széklet kialakulását eredményezi, amely gyorsabban áthalad a rendszeren. A lágyabb széklet csökkenti az eliminációhoz szükséges nyomást, így kevesebb székrekedés és alacsonyabb rosszindulatú megbetegedések, például divertikuláris betegség, visszér, aranyér, sérv, vakbélgyulladás és phlebitis előfordulása. A széklet tömegének gyorsabb mozgása a vastagbélen (csökkentett tranzitidő) megnövekedett „súroló hatást” eredményez a vastagbélen belül, ami csökkenti a stagnálás és az átmeneti szepszis bekövetkezésének valószínűségét bármely adott helyen.

1. Cellulóz

A cellulóz, az IDF elsődleges komponense, oldhatatlan hideg és meleg vízben, híg savban és híg lúgban. Ez a természetben a leggyakoribb szénhidrát szerkezeti anyag, amely a legtöbb növényi anyag sejtfalát alkotja, jellemzően a növény tömegének felét. Az 1,4-helyzetben összekapcsolt béta-D-glükóz molekuláknak ez a lineáris polimerje emészthetetlen az emberi rendszerben, mivel az embereknek nincsenek olyan enzimek, amelyek hidrolizálják a béta kötéseket.

Ezzel szemben a keményítő, az emberi fő energiaforrás, szintén tiszta glükózpolimer, többnyire 1,4-kötésekkel (és esetenként 1,6-kötésekkel) és alfa-kötésekkel. A keményítő nagyon emészthető, és sajátos kapcsolatai a spirális konformáció molekuláját eredményezik, szemben azzal, hogy lapos és lineáris. Ezáltal a keményítő vízben oldhatóvá és interaktívvá válik más molekulákkal, például a szabad zsírsavakkal.

2. Hemicellulóz

Akik nem ismerik a rostokat, tévesen feltételezhetik, hogy a hemicellulóz hasonló a cellulózhoz. A hemicellulóz kifejezés az oldhatósági tulajdonságokkal kapcsolatos történeti felhasználásnak tűnik. A cellulóz és a hemicellulóz egyaránt oldhatatlan hideg és forró vízben, valamint híg savban, ezért valószínűleg úgy gondolták, hogy a hemicellulóz rokon a cellulózzal. A hemicellulóz híg lúgban való oldhatósága különbözteti meg a cellulóztól.

A hemicellulóz elnevezés különféle heteroszacharid-polimerekre vonatkozik, amelyek általában kicsiek (50-200 szacharidegység), elágazóak, és általában kettőnél több cukorból állnak. Az uralkodó monomerek a xilóz, az arabinóz, a mannóz, a glükóz és a galaktóz. A gabonamagvakban található arabinoxilánok kiváló példája a hemicellulóznak. A hemicellulóz egy részét IDF-ként számszerűsítjük; része SDF-ként.

3. Ellenálló keményítő

A rezisztens keményítő, ha az ember megemeli, emésztetlenül jut át a vékonybélen és a vastagbélen, ahol erjed vagy kiürül. Ez a fermentációs energiaforrás jelentős lehet a vastagbél egészségének megőrzésében. Az emésztetlen keményítő relatív mennyisége ételenként és személyenként változhat, azonban az élelmi rostokkal a hivatalos rostos módszerekkel számszerűsített „rezisztens keményítő” minden esetben ellenáll.

4. Lignin

A lignin azt eredményezi, hogy a polifunkciós fenolokat éter- és észterkötésekkel polimerizálják a növény növekedése során, alaposan képződve a sejtfalak cellulózával és beszivárogva ezzel egy hatalmas, kemény, merev, óriási erősségű mátrixot. Megfelelő ligninkoncentráció esetén a növényi szövetek „lignifikálttá” vagy „fássá” válnak, ehetetlenek (fa, az erősen ligifikált szövet súlya nagyobb, mint az acél).

A lignin az élelmi rostok fontos alkotóeleme, így a rost hidrofób, ellenáll a vékonybél enzimatikus lebomlásának és a vastagbél bakteriális lebomlásának. Szinte teljesen helyreáll a székletben. Az élelmiszerek lignifikált szövete egyedülálló texturális tulajdonságokkal rendelkezik, bár ezeket nem mindig tartják kívánatosnak.

5. Cutin

Ez az erősen hidrofób hosszú láncú hidroxi-alifás zsírsavakból álló viaszos hidrofób réteg, amelyet észterkötésekkel polimerizálnak, ellenáll az emésztésnek, és székletben visszanyerhető. Számos zsírsav trifunkcionális, ami polimer térhálósodást és elágazást eredményez. Észter kapcsolatok is előfordulnak a kutin és más sejtfal polimerek, például hemicellulózok között. 1

6. Suberin

Kolattukudy szerint a rendelkezésre álló kevés bizonyíték csak sejtetni engedi a szuberin szerkezetét, mint a polifunkciós fenolok, a polifunkcionális hidroxisavak és dikarbonsavak erősen elágazó és térhálósított (észterkötésekkel történő) szerkezetét. 2

A kutinhoz hasonlóan kémiailag kapcsolódik a sejtfal szénhidrát polimereihez, főleg a lignint képző komponensei (p-kumarinsav és ferulinsavak) révén. A suberin és más élelmi rost-összetevők intim kölcsönhatásának bizonyítékaként a laboratóriumban csak szuberinnel dúsított készítményeket nyertek, nem pedig tiszta anyagokat.

3 Az oldható étkezési rost forrásai

Az oldható étkezési rost (SDF) viszont puha, nyúlós és erősen nedvszívó. A leggyakoribb táplálkozási források közé tartozik a bab, a borsó, az árpa, a zab és az avokádó. Noha nem olyan hatékony, mint az IDF a laxáció elősegítésében, az SDF egy másik mechanizmus révén pozitív hatást fejt ki.

Az SDF a vastagbélben fermentálódik, jelentős mennyiségű baktériumtömeg halmozódik fel, amely puha, terjedelmes és vízvisszatartó, ami segít csökkenteni a bél tranzitidejét és egészségesebb környezetet hoz létre a vastagbélszerkezet számára. Az SDF-fermentáció jelentős mennyiségű gázt is generál, amelyek a vastagbelet gyakorolják a szállítás során.

A szívkoszorúér-betegség kockázatának csökkenése összefüggésben van az élelmi rostok, jellemzően az SDF-fogyasztás növekedésével. A szívkoszorúér-betegség megnövekedett kockázata jelentős számú egyéb kockázati tényezővel is összefügg, amelyeket az étkezési rostok csökkentenek, mint például a cukorbetegség, a magas szérum koleszterinszint, a magas sűrűségű alacsony sűrűségű lipoproteinhez (LDL) társított koleszterin, az alacsony és az alacsony magas sűrűségű lipoproteinhez (HDL) kapcsolódó koleszterin, elhízás és esetleg hiperinsulinémia.

Az olyan SDF-ek megnövekedett bevitele, mint a guargumi, a sáska babgumi, a zabgumi és a pektin, jelentősen csökkentheti a teljes és az LDL szérum koleszterinszintjét, miközben fenntartja vagy növeli a HDL koleszterinszintet. Az SDF-ek fokozzák a vastagbél fermentációját, növelve a rövid láncú zsírsavak termelését, segítenek eltávolítani az epesókat a rendszerből és csökkentik a koleszterin termelést.

1. Pektinek

Az élelmiszerekben a legelterjedtebb SDF-ek a pektinek - vagy poligalakturonsavak -, amelyek gyümölcsökben, zöldségekben, hüvelyesekben és gyökerekben (azaz cukorrépában és burgonyában) találhatók, mint tároló poliszacharidok. A kereskedelmi forgalomban kapható pektint almakőből vagy citrus héjából izolálják - a szint szárazanyagra számítva eléri a napi ajánlott érték 30% -át. A polimer funkcionális csoportjai vagy szabad karbonsavak, metil-észterek vagy karboxilát-anionok formájában vannak jelen (azaz nátrium-, kálium- vagy kalcium-sók).

Az észterezés mértéke jelentős a pektinek tulajdonságainak meghatározásában. De még mindig vannak véleménykülönbségek a pektin molekuláris összetételét illetően.

DeVries et. al. javasolják, hogy a pektin egyedülálló tulajdonságai a galakturonsavak hosszú szakaszainak gerincéből származnak, megszakítva egy arabinóz, galaktóz, glükóz és xilóz oldalláncú ramnózszakasszal. Ezek a láncmegszakítások egy lágy, vízben oldódó molekulát eredményeznek, nem pedig egy lineáris polimert, magas molekulák közötti hidrogénkötéssel, amelynek tulajdonságai hasonlóak a cellulózhoz. 3, 4

2. béta-glükánok

a béta-glükánok emészthetetlen vegyes béta-kötés - a béta 1,3 béta 1,4-vel tarkított - glükózpolimerek kevésbé ismertek, mint a keményítő és a cellulóz glükózpolimerei. Az alternatív helyzetkapcsolatok hozzáadása vízoldható (többnyire) élelmiszer-ínyeket eredményez, amelyek vízzel történő hidratáláskor nagy viszkozitású oldatokat eredményeznek, viszonylag kis nyíró- és szakítószilárdsággal a cellulózhoz képest. A cellulóz lényegében vízben oldhatatlan, óriási nyíró- és húzóállóságú; valójában elég erős, masszív és tartós ahhoz, hogy ruházathoz és menedékhez használható legyen.

A vastagbélben a béta-glükánok kiterjedt fermentáción mennek keresztül, míg a cellulóz lényegében változatlanul halad át. A béta-glükánok elsődleges forrása a szemek:

1. táblázat: A béta-glükánok százalékos aránya a közönséges szemekben
Árpa	2-9%, bár általában 3-6%
Zab	2,5–6,6%
Rozs	1,9–2,9%
Búza	0,5–1,5%
Tritikálé	0,3–1,2%
Cirok	1%
Rizs	0,6%
Kukorica	0,1%

Ripsin et. al. kimutatta, hogy a zabtermékek kontrollált humán vizsgálatokban következetesen hipokoleszterinémiás hatást mutatnak. 6 A zabfogyasztás és a szív egészségi hatásai közötti kapcsolat elég erős ahhoz, hogy az Egyesült Államok Élelmezési és Gyógyszerügyi Hivatala (USFDA) engedélyezze a szív- és érrendszeri egészségre vonatkozó állítást a zabalapú élelmiszerek címkéjén. A béta-glükánok jelentős szerepet játszhatnak a megfigyelt hatásokban, és javasolják őket a zab marker entitásaként.

3. Galaktomannán íny

Az oldható galaktomannán íny az étel hemicellulóz-frakciójának része, hüvelyes növényekből származik, például guar és szentjánoskenyér (más néven szentjánoskenyér). Ezek az ínyek mannózpolimer gerincből állnak, amelyhez galaktóz oldalláncok kapcsolódnak.

Oldhatatlan és oldható étrend a táplálkozási címkéken

Annak ellenére, hogy egyértelmű az előnye annak, hogy tudjuk, melyik élelmi rostot fogyasztjuk, az USDA és az USFDA szabályozásokat dolgozott ki csak az „élelmi rostok” címkézésére, míg az IDF és az SDF nyilvánosságra hozatala továbbra is választható. Ezenkívül évtizedes kutatási adatok ellenére a táplálkozási címkézésről és az oktatási törvényről (NLEA) szóló előírások továbbra is óvatosak az étkezési rostfogyasztással kapcsolatos egészségre vonatkozó állításokkal kapcsolatban.

Három konkrét állítás tehető az egészségi állapot javulásával kapcsolatban a magas rosttartalmú ételek fokozott fogyasztásával. Minden állításnak a „lehet” vagy a „csökkenthet” kifejezést kell használnia, csökkentenie kell a gabonatermékeket, gyümölcsöket és zöldségeket tartalmazó ételeket (amelyek rostot tartalmaznak), és támogatnia kell az alacsony zsírtartalmú/magas rosttartalmú étrendet. A követelések a következők:

Rosttartalmú gabonatermékek, gyümölcsök, zöldségek és rák (az ételnek „jó forrásnak” kell lennie (2,5 g/adagszál erősítés nélkül)
Rostot tartalmazó gyümölcsök, zöldségek és gabonatermékek, különösen az SDF, valamint a szívkoszorúér-betegség kockázata (az ételnek tartalmaznia kell legalább 0,6 g/adag erődítmény nélküli SDF)
Gyümölcsök és zöldségek és a rák - az antioxidáns vitaminokra helyezik a hangsúlyt, nem pedig a rostokra, de a legtöbb gyümölcs és zöldség jelentős rostot tartalmaz (az ételnek A-vitamin, C-vitamin vagy élelmi rost „jó forrásának” kell lennie)

Jövőbeli erőfeszítések

Mi az élelmi rostkutatás és a módszerfejlesztés jövője? A tudósok a teljes élelmi rost további fiziológiai frakcionálását fogják-e keresni az oldható és oldhatatlan rostok fiziológiai hatásain túl? Felfedeznek-e további élettani hatásokat?

A fizikai-kémiai jellemzők, például a molekulaszerkezet, a kötés típusai, a lánc hossza, az ioncserélő képesség, a víztartó képesség és az erjedhetőség kritikusan befolyásolják az élelmi rostok fiziológiai viselkedését. A jövőbeni kutatási erőfeszítések során fontos lesz ezeknek a fizikai-kémiai/fiziológiai összefüggéseknek a jellemzése. Ez segíteni fogja az élelmiszeripart és a lakosságot az élelmi rostforrások kiválasztásában, amelyek maximális egészségügyi előnyökkel járnak az élelmiszer-készítés és -fogyasztás szempontjából.