Волокна в питании. Роль пищевых волокон в питании. Что такое пищевые волокна

Пищевые волокна в питании человека имеют решающее значение для ускорения перистальтики кишечника. А чем быстрее будет происходить процесс эвакуации пищевого комка из пищеварительного тракта, тем более качественным будет усвоение питательных веществ без образования избыточных кишечных газов. Для чего нужны пищевые волокна в питании человека, однозначно сказать сложно, но этой теме посвящен данный материал.

Значение и функции пищевых волокон

Словосочетание «пищевые волокна» у всех на слуху, но знаем ли мы, что они собой представляют? Давайте разберемся, в чем заключаются функции пищевых волокон как отдельной группы компонентов пищевого комка.

Пищевые волокна - это большая группа различных химических веществ, источником которых служат растительные продукты. К данной группе относятся такие углеводы, как клетчатка (целлюлоза), гемицеллюлоза, пектины, различные виды камеди (гумми), слизь, а также лигнин, не являющийся углеводом.

Из целлюлозы и других волокнистых полисахаридов состоят стенки растительных клеток. А гемицеллюлоза, пектин и его производные - это межклеточные полисахариды. По своим физико-химическим свойствам пищевые волокна неоднородны. Так, их подразделяют на растворимые в воде (пектины, камедь, слизь) и нерастворимые (целлюлоза, лигнин, часть гемицеллюлозы).

Значение пищевых волокон заключается в том, что они не перевариваются в желудке и кишечнике, однако пектины, камедь и часть гемицеллюлозы подвергаются расщеплению кишечными микробами. В результате вырабатываются газы (водород, метан и др.), летучие жирные кислоты, необходимые для регуляции функции толстой кишки, и энергия. Впрочем, избыточного потребления пищевых волокон также нужно избегать: оно может привести к усиленному газообразованию в кишечнике, худшему усвоению белков, жиров, кальция, железа, цинка и других минеральных веществ и некоторых водорастворимых витаминов.

Роль пищевых волокон для похудения

Роль пищевых волокон в предотвращении многих заболеваний была выявлена достаточно давно. Было установлено, что увеличение частоты так называемых болезней цивилизации, к которым относятся атеросклероз, сахарный диабет, ожирение и др., вызвано, в том числе сниженным (19-24 грамма) содержанием пищевых волокон в рационе жителей экономически развитых стран. В то же время население большинства стран Африки, где перечисленные недуги встречаются гораздо реже, потребляет в сутки от 40 до 100 граммов растительных волокон. Кроме того, была выявлена непосредственная связь между количеством потребляемых с пищей волокон и возникновением таких заболеваний толстой кишки, как геморрой, полипоз и рак.

Пищевые волокна для похудения просто не заменимы, поскольку именно они задерживают усвоение жиров и препятствуют перееданию.

Польза пищеварительных волокон

Из-за кажущейся бесполезности клетчатка и пектин получили название балластных веществ. Но действительно ли балластные вещества не играют никакой роли в жизнедеятельности человека? Не совсем так! Несмотря на то, что балластные вещества не усваиваются организмом, все же в процессе пищеварения они выполняют важную роль. Польза пищеварительных волокон заключается в том, что благодаря им пищевые, а затем каловые массы приобретают необходимую консистенцию и объем; они раздражают нервные окончания кишечника и усиливают благодаря этому его движение (перистальтику), отчего пищевые массы продвигаются по кишечнику с необходимой скоростью. Установлено, что если пища бедна балластными веществами, у людей чаще возникают атонии кишечника и запоры. Таким образом, балластные вещества могут быть отнесены к регуляторам двигательной функции кишечника. Вот почему при запорах врачи часто рекомендуют «грубую» пищу, богатую клетчаткой».

В своих трудах академик Покровский не только неоднократно останавливался на достоинствах пищевых волокон, но и включил их в формулу сбалансированного питания, подчеркнув безусловную необходимость данных веществ для нормальной жизнедеятельности человека. Однако наиболее полно роль пищевых волокон в питании раскрылась в последние годы.

Пищевые волокна - (dietary fibre, roughage) - часть пищи, которая не может быть переварена и абсорбирована в организме человека и не используется в процессе выделения энергии. Функциональные свойства пищевых волокон связаны в основном с работой желудочно-кишечного тракта. Пища, богатая волокнами, оказывает положительное воздействие на процессы пищеварения и, следовательно, уменьшает риск возникновения заболеваний, обусловленных этими процессами, например, рак кишечника. Развитие рака - комплексный процесс с многочисленными факторами. Пищевые волокна увеличивают объем каловых масс посредством разбавления их содержимого.

Растворимые и нерастворимые волокна усиливают ощущение сытости, т. к. пища, обогащенная волокнами, требует более длительного времени для пережевывания и переваривания, тем самым вызывая большее выделение слюны и желудочного сока. Удовлетворение чувства голода предотвращает избыточное потребление пищи, связанное с ожирением.

Установлено, что растворимые волокна, особенно пектин, оказывают положительное действие на обмен холестерина в организме. Одним из возможных объяснений эффекта снижения уровня холестерина является то, что растворимые волокна способствуют экстрагированию желчных кислот и увеличивают их выделение из организма.

Волокна имеют большое практическое значение при профилактике такого заболевания, как сахарный диабет. Употребление жирной и сладкой пищи, что типично для нашего общества, ведет к повышению массы тела, предваряя развитие диабета.

Специфические области физиологического воздействия пищевых волокон представлены на рис.1.

Рис.1.

Пищевые волокна играют важную роль в питании и диете. Они представляют собой смесь большого числа органических соединений, имеют уникальную химическую структуру и физические свойства. Традиционно принято определять пищевые волокна как растительные полисахариды и лигнин, которые не могут быть метаболизированы пищеварительной системой человека. К основным представителям растворимых пищевых волокон относится пектин, нерастворимых - целлюлоза .

Волокна имеют большое практическое значение при профилактике такого заболевания как сахарный диабет. Употребление жирной и сладкой пищи, что типично для нашего общества, ведет к повышению массы тела, предваряя развитие диабета. Установлено, что повышение уровня сахара в крови связано с увеличенным потреблением углеводов и зависит от типа употребляемого продукта, показателем которого служит содержание волокон .

Употребление в пищу продуктов, содержащих волокна, положительно влияет на состояние зубов и полости рта. Более длительный процесс пережевывания такой пищи способствует удалению бактериального налета, имеющегося на зубах. Высоковолокнистая пища содержит меньшее количество сахаров, чем продукты, богатые углеводами и жирами, что также способствует уменьшению риска образования кариеса .

Пищевые волокна - комплекс биополимеров, включающий полисахариды (целлюлозу, гемицеллюлозу, пектиновые вещества), а также лигнин и связанные с ними белковые вещества, формирующие клеточные стенки растений.

Целлюлоза составляет в пищевых волокнах примерно одну треть. Ее содержание в растительной пище около 1 %, но она в значительной мере структурирует пищу. Целлюлоза практически не переваривается в кишечнике. Ее усвояемость, в большей степени, определяется происхождением, содержанием в пищевом рационе и характером предварительной обработки и колеблется в среднем от 6 до 23 % .

В пищеварительном тракте человека целлюлозу стимулирует деятельность кишечника, усиливая его перистальтику, нормализует деятельность кишечной микрофлоры, сорбирует стерины, препятствуя их всасыванию, способствует выделению холестерина .

Гемицеллюлозы составляют значительную часть пищевых волокон и представляют собой группу полисахаридов: арабинанов, ксиланов, галактанов. Каждая из групп подразделяется на подгруппы, принадлежность к которым определяется составом и строением разветвленной части молекулы.

Полисахариды гемицеллюлоз формируют разнообразное растительное сырье: злаковые и древесные растения, овощи, фрукты, ягоды и травы. Они образуют клеточные стенки различных микроорганизмов. Их содержание зависит от вида сырья и может достигать 38-39 % (пленки овса, кукурузные стержни), 18-19 % (древесина ели).

Роль гемицеллюлоз в питании многогранна. Они безвредны для человека и перевариваются в зависимости от строения на 69-95 %. Гемицеллюлозы служат источником энергии, влияют на липидный обмен, играют роль энтеросорбентов, снижают содержание холестерина, сорбируют микрофлору, соли тяжелых металлов.

Пектиновые вещества - полигалактурониды, входящие в состав клеточных стенок и межклеточных образований растений. В большинстве случаев пектиновые вещества-гетерополисахариды, сформированные из галактуронана, арабинана, галактана.

В пищевой промышленности используется свойство пектина связывать влагу, благодаря которому формируется консистенция продуктов, увеличиваются сроки хранения за счет снижения количества свободной влаги.

Лигнин формирует значительную часть пищевых волокон и представляет собой высокомолекулярное вещество-соединение нерегулярного строения, построенное из частично метилированных производных фенилпропана, содержащих различное количество гидроксильных, карбонильных, карбоксильных и фенольных групп.

Лечебный лигнин применяется при острых и хронических заболеваниях желудочно-кишечного тракта, диспепсических расстройствах, токсиногенных и послеоперационных парезах кишечника, острых воспалительных заболеваниях.

В настоящее время существует несколько классификаций пищевых волокон. По строению полимеров они делятся на гомогенные (целлюлоза, пектин, лигнин, альгиновая кислота) и гетерогенные (целлюлозолигнины, гемицеллюлозо-целлюлозолигнины).

Наряду с участием в регуляции деятельности кишечника, пищевые волокна, оказывают нормализующее влияние на моторную функцию желчевыводящих путей, стимулируя процессы выведения желчи, способствуют выведению из организма холестерина и токсичных соединений.

Недостаточное потребление пищевых волокон рассматривается как фактор риска развития болезней обмена веществ, злокачественных новообразований.

Кроме этого, пищевые волокна играют положительную роль в нормализации состава микрофлоры кишечника, в ингибировании гнилостных процессов.

Различными исследователями было установлено, что в принципе нормальная кишечная микрофлора, наряду с волокноподобными олигосахаридами, усваивает и полисахариды пищевых волокон - устойчивый крахмал, полисахариды растительных клеточных стенок, гемицеллюлозу, пектин, камеди, (водорослей, грибов) и высших растений (злаков, трав, древесных). По физико-химическим свойствам, медико-биологическим особенностям целесообразно различать на растворимые в воде (пектин, камеди, слизи, растворимые фракции гемицеллюлозы) и нерастворимые (целлюлоза, лигнин, части гемицеллюлоз, ксиланы), а также полисахариды, в свою очередь подразделяющиеся на структурированные (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин) и неструктурированные (слизи, камеди, искусственные полимеры) .

Пищевые волокна влияют на обмен липидов (пищевые волокна пшеничных отрубей, трав, виноградных выжимок, пектины, целлюлоза, лигнин), обмен углеводов (пищевые волокна трав, пектины), обмен аминокислот и белков (глюкоманнаны), обмен минеральных веществ (пищевые волокна пшеничных отрубей, свеклы).

Все компоненты пищевых волокон находятся в тесном межмолекулярном взаимодействии. Поэтому для пищевых волокон характерен ряд физико-химических свойств, в том числе водоудерживающая способность, ионообменные и другие особенности.

Роль пищевых волокон в питании многообразна. Она состоит не только в частичном снабжении организма человека энергией, выведения из его ряда метаболитов пищи и загрязняющих ее веществ, но и в регуляции физиологических, биохимических процессов в органах пищеварения.

Пищевые волокна взаимодействуют с белками, ферментами, гормонами, продуктами распада углеводов, пептидами и аминокислотами, жирными и другими кислотами в процессе пищеварения в желудочно-кишечном тракте человека.

Пища, богатая волокнами, оказывает положительное влияние на процессы пищеварения.

Дефицит пищевых волокон в питании человека ведет к замедлению кишечной перистальтики, развитию дискинезий. Наряду с участием в регуляции деятельности кишечника, пищевые волокна, оказывают нормализующее влияние на моторную функцию желчевыводящих путей, стимулируя процессы выведения желчи, способствуют выведению из организма холестерина и токсичных соединений.

До настоящего времени нет окончательных данных о механизме благоприятных и негативных эффектов пищевых волокон на организм человека и животных. Общепризнано, что пищевые волокна выполняют в организме человека функцию «метлы». При этом различные токсические продукты попадаемые извне, или образуемые в организме, сорбируются в кишечнике на неперевариваемые кишечными соками растительные структуры и выбрасываются из организма с фекалиями. В последние годы в литературе стали накапливаться данные о наличии в кишечном просвете определенных взаимоотношений между растительными волокнами и кишечной микрофлорой.

Согласно современным данным, механизм позитивного эффекта пищевых волокон (прежде всего растворимых типа пектинов, в-глюканов овса, ламаранов, фуканов, альгинатов, водорослей) на организм человека включает в себя несколько моментов: сорбция токсических субстанций экзогенного и эндогенного происхождения (соли тяжелых металлов, микотоксины и т.д.), изменение скорости продвижения кишечного содержимого, создание дополнительной площади для фиксации дружественных для макроорганизма кишечных микроорганизмов, микробная трансформация пищевых волокон в доступные для эпителиальных клеток источники углерода и энергии (олигосахариды, летучие жирные кислоты и др.), улучшение адсорбции из кишечника минеральных солей, органических кислот, витаминов, коррекция кишечно-печеночной рециркуляции холестерина, желчных кислот и других макромолекул, стимуляция иммунной защиты, предотвращение микробной транслокации, увеличение продукции гормонов и энзимов, антиоксидантный и антимикробный эффект .

Пищевые волокна – это компоненты пищи, не перевариваемые пищеварительными ферментами организма человека, но перерабатываемые полезной микрофлорой кишечника. Пищевые волокна в настоящее время признаны необходимым компонентом питания. Другими словами, питание человека нельзя признать полноценным, если оно не сбалансировано по количеству и составу пищевых волокон. Пищевые волокна содержатся только в растениях. Пищевые волокна отличаются по составу и по своим свойствам. Растворимые волокна лучше выводят тяжелые металлы, токсичные вещества, радиоизотопы, холестерин.

Нерастворимые волокна лучше удерживают воду, способствуя формированию мягкой эластичной массы в кишечнике и улучшая ее выведение. В растительных продуктах, как правило, содержатся пищевые волокна разных видов.
Роль пищевых волокон:

• Пищевые волокна способствуют выведению холестерина из организма, причем «вредной» фракции холестерина, что важно при нарушении жирового обмена, атеросклерозе, гипертонической болезни, ишемической болезни сердца,
• пищевые волокна способствуют выравниванию уровня глюкозы и инсулина в крови, что важно для больных сахарным диабетом 2 типа,
• пищевые волокна способствуют выведению тяжелых металлов, радионуклидов, токсических веществ,
• пищевые волокна, удерживая воду, способствуют улучшению опорожнения кишечника, естественному очищению организма,
• пищевые волокна используются полезными бактериями кишечника для своей жизнедеятельности; в результате этого увеличивается количество бактерий, что положительно сказывается на формировании каловой массы, и образуются необходимые для организма человека вещества (витамины, аминокислоты, особые жирные кислоты, которые используются клетками кишечника).

Различают следующие виды пищевых волокон:

§ Целлюлоза: зерно, фрукты, овощи

§ Лигнин: косточки фруктов, овощи, зерно

§ Пектин: фрукты (особенно яблоки), овощи

§ Альгинаты: Агар-агар

Целлюлоза и гемицеллюлоза впитывают воду, облегчая деятельность толстой кишки. В сущности, они «придают объем» отходам и быстрее продвигают их по толстому кишечнику. Это не только предотвращает возникновение запоров, но и защищает от дивертикулеза, спазматического колита, геморроя, рака толстой кишки и варикозного расширения вен.

Лигнин уменьшает усваиваемость других волокон. Кроме того, он связывается с желчными кислотами, способствуя снижению уровня холестерина, и ускоряет прохождение пищи через кишечник.

Камеди и пектин влияют на процессы всасывания в желудке и тонком кишечнике. Связываясь с желчными кислотами, они уменьшают всасывание жира и снижают уровень холестерина. Задерживают опорожнение желудка и, обволакивая кишечник, замедляют всасывание сахара после приема пищи, что полезно для диабетиков, так как снижает необходимую дозу инсулина.

И неперевариваемый крахмал объединяются в одну общую группу пищевых веществ, которые называются пищевые волокна.

Пищевые волокна - это съедобные ком­поненты пищи, в основном растительной природы, не перевариваемые и не усваиваемые в тонком кишечнике, но полностью или частично ферментирующиеся (расщепляющиеся) в толстом ки­шечнике. Э то один из важнейших компонентов пищи. В период развития теории сбалансированного питания пищевым волокнам отводилась роль балластного, ненужного вещества, на том лишь основании, что они практически не перевариваются и не усваиваются желудочно-кишечным трактом человека. Были и попытки очистить пищу от «ненужной» клетчатки, чтобы повысить пищевую ценность продуктов, и эта практика, как выяснилось позже, оказалась порочной.

В настоящее время важность наличия пищевых волокон в рационе человека абсолютно осознана.

Нерастворимые пищевые волокна

Нерастворимые пищевые волокна — целлюлоза и лигнин. Целлюлоза является полисахаридом, который

при полном гидролизе дает глюкозу, но в желудочно-кишечном тракте человека этого не происходит. Лигнин не является углеводом и имеет сложную химическую структуру и представляет собой смесь ароматических полимеров.

Нерастворимые пищевые волокна, поступающие с пищей, набухает в кислой среде желудка и является прекрасным адсорбентом, который выводит из организма желчные кислоты , аллергены и другие вредные вещества, находящиеся в пищеварительном тракте.

Целлюлоза служит средой обитания для микроорганизмов симбионтов – бактерий, которые обитают в кишечнике человека. Они участвуют в переваривании пищи, синтезируют некоторые группы В, препятствуют размножению патогенной и условно патогенной микрофлоры.

В результате ферментации пищевых волокон нормальной микрофлорой толстого кишечника образуются газы (водород, углекислый газ, метан) и некоторые (пропионовая, уксусная, масляная). Эти продукты, получившиеся в результате ферментации, участвуют в поддержании жизнедеятельности микрофлоры кишечника и участвуют в обмене веществ клеток слизистой оболочки толстого кишечника. Короткоцепочечные жирные кислоты усваиваются клетками слизистой оболочки и метаболизируются с выделением необходимой энергии (до 2 ккал из 1 г пищевых волокон). Кроме того, масляная кислота используется клетками слизистой оболочки толстого кишечника и играет роль в защите эпителия толстого кишечника от различных патологических процессов, в том числе и опухолевых.

Клетчатка, проходя по пищеварительному тракту, раздражает его стенки и стимулирует моторику кишечника, тем самым препятствует запорам и ускоряет выведение из толстого кишечника токсических веществ, поступивших с пищей и или выводящихся из организма с желчью.

Растворимые волокна

Растворимая клетчатка — пектин (из фруктов), смола (из бобовых растений), альгиназа (из разных морских водорослей) и гелицеллюлоза (из ячменя и овса). Как и целлюлоза, она является адсорбентом и в этом их роль идентичны. Пектин в присутствии воды превращается в желе и быстро заполняет желудок, способствуя тем самым скорому чувству насыщения, что в настоящее время активно используется диетологами.

Растворимая клетчатка, как и нерастворимая, создает благоприятную среду обитания для полезных микроорганизмов симбионтов.

Суточная потребность организма в клетчатке — не менее двадцати пяти граммов

Продукты богатые клетчаткой

1. Сырые фрукты: чернослив, яблоки, свежие сливы, груши, бананы, апельсины, лимоны, грепфруты, абрикосы (курага, урюк), все сухофрукты, изюм, клубника, персики.

2. Сырые овощи: горошек, зелень петрушки, укроп, кинза, капуста, кабачок, тыква, сельдерей, морковь, свекла, помидоры, огурцы.

3. Орехи: миндаль, лесной, грецкий, арахис, белые семечки и другие. Лучше всего они усваиваются с зелеными овощами.

4. Хлеб из цельного зерна, отрубей, проростков, овсяные хлопья, гречневая, кукурузная крупа, отруби.

Кабачки			Тыква			земляника садовая
капуста белокочанная			Дыня			клюква
капуста цветная			Арбуз			малина
картофель						крыжовник
горошек зеленый			Курага			смородина красная
лук зеленый			Урюк			смородина черная
лук-порей			Алыча			рябина садовая
лук репчатый			слива садовая			рябина черноплодная
Морковь			чернослив			терн
огурцы грунтовые			вишня			ежевика
огурцы парниковые			Груша			шиповник свежий
перец болгарский сладкий			персик			шиповник сушеный
петрушка (зелень)			черешня			томаты грунтовые
петрушка (корень)			яблоки			томаты парниковые
Свекла			апельсин			укроп
сельдерей (зелень)			грейпфрут			орехи
сельдерей (корень)			Лимон			крупа овсяная
(стручок)			мандарин			крупа гречневая
виноград			брусника			крупа перловая
						хлеб пшеничный отрубной
						грибы свежие
						грибы сушеные

Все пищевые волокна – это природные полимеры, то есть состоят из цепочки одинаковых веществ и соединений. Так, к примеру, звеном в цепочке целлюлозы есть известная всем глюкоза. В цепочке гемицеллюлозы звеньями являются ксилоза и галактоза, также сахара. Пектин, например, образовывается из галактуроновой кислоты, а из фенилпропана (природный полимер, получаемый из коры дерева) входит в состав лигнина.

Разнообразные пищевые волокна могут содержаться в биологически активных веществах организма – витаминах, в минеральных соединениях и некоторых других компонентах организма.

Как воздействуют пищевые волокна на организм?

Когда пищевые волокна попадают в организм, они незначительно перерабатываются и немного разрушаются микрофлорой кишечника. Если верить результатам исследований, то всего 38% целлюлозы, 35% лигнина и 56% гемицеллюлозы переваривается и усваивается организмом. То, насколько хорошо переварится продукт, зависит не только от химических свойств продукта, но и от степени его измельчения. Если употреблять в пищу отруби грубого помола, то они усвояться намного хуже, чем отруби более мелкого помола. Даже не смотря на помол, пищевые волокна не могут принести в организм слишком много энергии. Так, из 100 г такого продукта, организм может получить не больше 400 калорий.

Если регулярно потреблять в пищу продукты, богатые на пищевые волокна, то благодаря этому значительно увеличивается количество каловых масс и стимулируется работа кишечника. При недостатке же пищевых волокон в продуктах может привести к атонии кишечника и образованию запоров. Доказательством данного факта есть то, что у сельских жителей и вегетарианцев, которые потребляют много пищи растительного происхождения, каловые массы больше, чем у городских жителей и людей, часто потребляющих мясо.

Потребление пищевых волокон в мире

У жителей развитых стран потребление растительной пищи упало почти на 90%. Развитие пищевой промышленности и введение технологических новшеств сделали свое дело – сейчас появилось огромное количество рафинированных продуктов. Таким образом, при усовершенствовании технологий помола количество пищевых волокон в муке резко снизилось. Еще в прошлом веке человек потреблял в сутки не меньше 15-20 г пищевых волокон, то сейчас это число значительно упало: в Германии люди потребляют не больше 5 г, в Великобритании не более 4-8 г, с США около 8-11 г, в России же – 6-8 г пищевых волокон.

Чем нужно питаться, а чем нет?

Сейчас считается, что для того, чтобы кишечник мог нормально функционировать, человеку стоит употреблять не меньше 25г пищевых волокон. Но мы естественно предпочитаем выбрать уже очищенные, с разнообразными вкусовыми добавками и приправами, рафинированные продукты, чем полезные натуральные – овощи, фрукты, ржаной хлеб и хлеб грубого помола. Это становится причиной такой распространенной проблемы, как запоры, ведь нерациональное питание явно не идет на пользу.

Другие свойства пищевых волокон

Кроме того, что пищевые волокна предотвращают появление запоров и благоприятно влияют на кишечник, они имеет еще массу полезных свойств. Пищевые волокна способны улучшать обмен веществ в организме, благодаря воздействию на разные системы организма. Они очищают кишечник и выводят токсины, так как обладают сорбционными способностями. Пищевые волокна могут значительно снизить вероятность возникновения злокачественных образований в желудочно-кишечном тракте.

Если регулярно потреблять в пищу растительные продукты грубого помола, то можно уменьшить концентрацию глюкозы, холестерина и триглицеридов в крови, а также снизить вес. Именно по этой причине растительные продукты незаменимы в рационе людей, страдающих от диабета, ожирения, ишемической болезни сердца, атеросклероза и предрасположенности к этим заболеваниям.