Пищевые волокна - это компоненты пищи, не перевариваемые пищеварительными ферментами организма человека, но перерабатываемые полезной микрофлорой кишечника. Пищевые волокна определяются как сумма неперевариваемых полисахаридов и лигнина. Основные типы пищевых волокон: крахмал, лигнин, некрахмальные полисахариды, целлюлоза, нецеллюлозные полисахариды, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, камеди, слизи, запасные полисахариды, подобные инулину и гуару.
Классификация пищевых волокон
По химическому строению: полисахариды (целлюлоза и её дериваты, гемицеллюлоза, пектины, камеди, слизи, гуар и др.), неуглеводные пищевые волокна — лигнин.
По сырьевым источникам: традиционные (пищевые волокна злаковых, бобовых растений, овощей, корнеплодов, фруктов, ягод, цитрусовых, орехов, грибов, водорослей), нетрадиционные (пищевые волокна лиственной и хвойной древесины, стеблей злаков, тростника, трав).
По методам выделения из сырья: неочищенные пищевые волокна, пищевые волокна, очищенные в нейтральной среде; пищевые волокна, очищенные в кислой среде; пищевые волокна, очищенные в нейтральной и кислой средах; пищевые волокна, очищенные ферментами. По водорастворимости: водорастворимые (пектин, камеди, слизи, некоторые дериваты целлюлозы), водонерастворимые (целлюлоза, лигнин).
По степени микробной ферментации в толстой кишке: ферментируемые (пектин, камеди, слизи, гемицеллюлозы), частично ферментируемые (целлюлоза, гемицеллюлоза) и не ферментируемые (лигнин).
Использование пищевых волокон в питании одобрено организациями здравоохранения многих стран, такими как Комиссия по надзору за продовольствием и лекарственными средствами (FDA), Американская ассоциация кардиологов (AHA), Европейская комиссия по функциональным пищевым продуктам (FUFOSE), Министерство здравоохранения Японии. В Российской Федерации вопросами применения пищевых волокон занимается Роспотребнадзор. Количество пищевых волокон в продуктах питания значительно колеблется (табл. 1).
Как видно из данных табл. 1, пищевых волокон много в непросеянной муке и хлебе из неё, крупах с оболочками, бобовых, орехах. Пищевые волокна содержатся в крупах, картофеле, овощах и фруктах, ягодах. Меньше пищевых волокон в хлебе из муки тонкого помола, макаронах, в очищенных от оболочек крупах (рис, манная крупа и др.). Чем белее хлеб, то есть чем больше он очищен от отрубей, тем меньше в нем пищевых волокон. Очищенные от кожуры фрукты содержат меньше пищевых волокон, чем неочищенные.
Пища, богатая пищевыми волокнами, как правило, менее калорийна, содержит мало жира, много витаминов и минеральных веществ.
Рис, овсянку, фасоль, горох, кукурузу или сою можно употреблять несколько раз в неделю. По рекомендациям НИИ питания АМН РФ ежедневное потребление пищевых волокон должно составлять 25-35 г в сутки. Если учесть, что на долю клетчатки должно приходиться около половины общего количества пищевых волокон, то потребность в ней равна 13-15г/сутки. В рацион питания человека должны быть включены балластные вещества: клетчатка, гемицеллюлоза и пектин, которые являются физиологически важными компонентами пищи, предотвращающими многие болезни человека, в том числе, обусловленные ухудшением экологической обстановки, возрастанием числа стрессовых ситуаций, снижением иммунитета ко многим возбудителям заболеваний. Этот низкокалорийный полисахаридный комплекс – пищевые волокна, способствует также профилактике хронических интоксикаций, выводит из организма тяжелые и токсичные элементы, остаточные пестициды, радионуклиды, нитраты, нитриты и, таким образом, очищает организм, в том числе от холестерина, нормализует аппетит, предупреждает развитие рака толстой кишки.
На рисунке 2 приведено действие пищевых волокон на организм человека.
Краткая характеристика пищевых волокон
Целлюлоза (клетчатка). 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.
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 (рис. 3).
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 (рис. 4), 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.
Камеди – сложные высокомолекулярные углеводы, не входящие в состав клеточной оболочки растений. Хорошо растворимы в воде, обладают высокой вязкостью. В кишечнике они способны связывать соли тяжелых металлов и холестерин. Камеди содержатся в некоторых фруктах, а также в некоторых съедобных водорослях.
Слизи – это сложные смеси гликопротеидов, образующие вязкие водные растворы. Слизи содержатся в семенах многих растений (лен, подорожник, овес, ячмень, рис (рис. 5).
Клетчатка в смеси с гемицеллюлозой усиливает перистальтику кишечника, нормализуя продвижение пищи по тракту; стабилизирует холестериновый обмен, связывая жирные кислоты; улучшает микрофлору кишечника; восстанавливает функцию печени.
Растительные пищевые волокна относятся к группе органических высокомолекулярных веществ растительного происхождения, не перевариваемых соками пищеварительной системы, но имеющих большое значение для жизнедеятельности организма. Пищевые волокна, клетчатка, относятся к активным веществам, участвующим в процессе пищеварения. Пища, богатая пищевыми волокнами, как правило, менее калорийна, содержит мало жира, много витаминов и минеральных веществ (табл. 2).
Установлено, что потребность населения России в пищевых волокнах составляет примерно 1,5 млн. тонн в год, причем удовлетворяется она только на 30-35 % за счет муки грубого помола, зерна, овощей и фруктов. Поэтому использование пищевых волокон в производстве мясных продуктов функционального назначения – задача чрезвычайно актуальная.
