Метаболические эффекты пищевых волокон

Физико-химические эффекты пищевых волокон

Важное свойство пищевых волокон состоит в том, что они устойчивы к действию амилазы и других ферментов и поэтому в тонкой кишке не всасываются.

Это свойство обеспечивает их своеобразное физико-химическое действие:

• При прохождении по кишечнику пищевые волокна формируют матрикс фиброзного или аморфного характера по типу “молекулярного сита”, физико-химические свойства которого обусловливают водоудерживающую способность, катионообменные и адсорбционные свойства, чувствительность к бактериальной ферментации в толстой кишке.
• Наличие у пищевых волокон гидроксильных и карбоксильных групп способствует, кроме гидратации, ионообменному набуханию.
• Способность к набуханию, то есть удержанию и последующему выведению воды из организма, в большей степени выражена у аморфных пищевых волокон.
• Это свойство пищевых волокон способоствует ускоренному кишечному транзиту, увеличению влажности и массы фекалий и снижению напряжения кишечной стенки (Gybney, 1986).
• В желудке под влиянием пищевых волокон замедляется эвакуация пищи, что создает более длительное чувство насыщения, ограничивает потребление высокоэнергезированной пищи и способствует снижению избыточной массы тела.

Превращение пищевых волокон

Деградация пищевых волокон происходит под воздействием микрофлоры макроорганизма. Местные и системные эффекты микрофлоры, оказываемые на макроорганизм представлены в таблице.

Локальные и системные функции микробиоты. (Бабин В.Н., Минушкин О.Н., Дубинин А.В. и др. 1998г)

Хотя пищевые волокна и резистентны к гидролизу пищеварительными ферментами, их компоненты не обнаруживаются в кале, т.к. подвергаются воздействию кишечных бактерий. Пектин и большая часть гемицеллюлоз, составляющих значительную часть пищевых волокон злаковых растений, разрушаются полностью. Только лигнин и в меньшей степени целлюлоза резистентны к бактериальному воздействию и переходят в фекалии. Преобладающие в толстой кишке анаэробные микроорганизмы (Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Bifidobacterium) являются сахаролитиками и способны переварить многие виды некрахмальных полисахаридов. При электронной сканирующей микроскопии отмечено, что волокна, обнаруженные в фекалиях, плотно окружены бактериями и вокруг последних имеются зоны разрушения клеточных стенок.

Во время ферментации в больших количествах вырабатывается водород, который экскретируется. У 30-40% людей продуцируется метан. Имеются три важнейших продукта ферментации: короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК), газы и энергия.

Метаболические эффекты

Всосавшись, КЖК доступны аэробному метаболизму в тканях организма, и как таковые являются источником энергии. При расчете энергетической ценности пищевого рациона следует иметь в виду, что некрахмальные полисахариды дают 70% энергии углеводов.

Газообразование со всеми его последствиями считают важнейшей причиной ограничения пищевых волокон в рационе большинства людей. Следует помнить, что источником газообразования в кишечнике могут быть не только ферментируемые микробами полисахариды, но и олигосахариды (рафиноза, стахиоза, вербаскоза), которые содержатся, например, в бобовых.

Третьим важным результатом анаэробной ферментации полисахаридов является энергия, поглощаемая толстокишечной микрофлорой для существования и роста. У человека присутствие ферментабельных полисахаридов в рационе приводит к увеличению роста микроорганизмов в толстой кишке. Увеличение экскреции азота, наблюдаемое при добавлении некрахмальных полисахаридов в диету, частично является результатом ассимиляции азота в белок бактерий, но могут быть и другие причины этого, например, нарушение гидролиза белка. Другие воздействия микрофлоры толстой кишки, например, на дегидроксилирование желчных кислот, гидролиз глюкуроновых конъюгатов и синтез витаминов, также могут изменяться.

Кроме энергетической ценности, КЖК и другие метаболиты оказывают ряд положительных местных и системных эффектов на макроорганизм: поставка субстратов липо- и глюконеогенеза, поддержание ионного обмена, осуществление антибактериального эффекта и блокировка адгезии патогенов, активация местного иммунитета, регуляция и дифференцировка эпителия и многие другие.