Пищевые волокна и методы их выделения

 

Содержание

Введение           3

1. Понятие пищевых волокон      5
2. Классификация пищевых волокон, их свойства   7
3. Методы выделения пищевых волокон              12

Заключение          18

Список литературы         19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

  В последние десятилетия бурное развитие получила проблема восполнения недостатка грубой растительной пищи в рационе питания человека. В связи с этим во многих странах ведутся исследования строения, состава, свойств, так называемых пищевых волокон, технологии их выделения из исходного растительного сырья, использования в качестве одного из компонентов при создании композиционных продуктов питания лечебного и профилактического действия.

На сегодняшний день уже  ни у кого не вызывает сомнения важность обеспечения достаточного содержания пищевых волокон в рационе человека. Достичь этого можно двумя путями: либо включением в диету овощей, фруктов, ягод, специальных сортов хлеба, либо изготовлением концентратов гомогенных и гетерогенных пищевых волокон и добавлением их в рецептуры различных изделий.

Необходимость включения  пищевых волокон (ПВ) в ежедневные рационы питания обоснована многими работами. Их недостаток приводит к развитию ряда заболеваний. Вот почему за последние годы вопросам оценки содержания ПВ в том или ином виде растительного пищевого сырья, их характеристике и влиянию на состояние здоровья уделяется значительное внимание.

Несмотря на большое число  исследований, нет единого мнения о термине «пищевые волокна». Наряду с комплексом, формирующим клеточные стенки одревесневших растений, состоящим из целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина, плохо растворимым в воде и медленно гидролизируем, к пищевым волокнам относят также пектиновые вещества и ряд водорастворимых полисахар идов.

Состояние потребления пищевых  волокон изучено во многих странах. Немецкие авторы рассчитали, что дети в возрасте от 2 до 5 лет потребляли 3,0-4,3 г, а школьники — 4,1 - 6,7 г грубых волокон в день, что соответствовало (во всех возрастных группах) примерно всего лишь 2,5 г на 1000 ккал рациона. По сообщению Комитета по питанию Американской педиатрической академии, дети в США потребляют пищевые волокна в весьма малых количествах. В Германии общее потребление пищевых волокон составляло (в г/сут): 22,0 — у рабочих; 24,8 — у студентов; 21,7 — у преподавателей; 17,6 — у служащих. Поступление с пищей пищевых волокон у всех групп, в особенности у рабочих, происходило за счет злаковых, а также овощей и фруктов. По данным единственного в нашей стране подобного исследования, суммарное содержание ПВ в суточных рационах питания населения Донбасса колебалось в среднем в пределах 24,0—26,3 г, в том числе клетчатки — в пределах 5,9—6,7, пектина — 2,0—2,7, гемицеллюлоз — 16,1 —16,9 г. Следовательно, заключают авторы, суточная потребность в клетчатке и пектине удовлетворялась на 1/3.

В соответствии с программой ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН, англ. Food and Agriculture Organization, FAO) — международная организация под патронатом ООН) была проведена оценка обеспечения ПВ (в пересчете на 1 чел.) в 38 странах всех регионов мира. Сравнивали как суммарное, так и потребление волокон из отдельных источников: овощей, фруктов, пшеницы, кукурузы, риса и зерновых в целом. Наибольшее количество ПВ поступало из продуктов зернового происхождения (преимущественно из пшеницы в Европе и кукурузы в Центральной Америке) и в меньшей степени — из овощных и фруктовых продуктов. Таким образом, по данным статистики, потребление ПВ в развитых странах ниже оптимума, который, видимо, колеблется в пределах 40—70 г/сут. Это определяет необходимость восполнения недостатка пищевых волокон в пище различными путями [3, с. 25].

1. Понятие пищевых волокон

 

 

В последние годы внимание стали привлекать энтеросорбенты, объединенные термином "пищевые волокна", к которым относятся неперевариваемые в тонком кишечнике некрахмальные полисахариды, такие как целлюлоза, гемицеллюлоза, хитин и хитозан, пектины, гумми, слизи и неуглеводное соединение лигнин. Ряд авторов к пищевым волокнам относят пентозаны, аминосахара грибов и ракообразных и неперевариваемые белки.

Пищевые волокна - это компоненты растительной пищи, неперевариваемые в желудочно-кишечном тракте и включающие в себя различные химические компоненты [3, с. 12].

В настоящее время термин "пищевые волокна" знаком практически всем. Однако многие люди не до конца понимают природу пищевых волокон и их роль в питании человека. Волокна состоят из различных веществ, большинство из которых представлено крупномолекулярными полисахаридами.

Важно помнить, что волокна  присутствуют только в растительной пище - фруктах, овощах, злаковых, бобовых. Животная пища волокон не содержит. Неочищенные злаковые содержат гораздо больше пищевых волокон, чем очищенные, потому что большинство волокон удаляются входе рафинизации. Как правило, содержание волокон в неочищенных злаковых, орехах, бобовых выше, чем в очищенных злаковых, фруктах и овощах. Продукты питания, изготовленные с помощью современных технологий, содержат чрезвычайно мало пищевых волокон, и соответственно возникает необходимость дополнительного введения их в рацион питания.

Несколько десятилетий назад  для обозначения компонентов  пищи, известных как пищевые волокна, использовали термин "балластные вещества". Балластные вещества рассматривались как необходимые только с позиции профилактики запоров.

В начале 1970-х некоторые  ученые стали говорить о многих других свойствах пищевых волокон, которые  могли бы быть полезны для здоровья. Одним из первых был доктор Denis Burkitt, английский врач, который провел много  лет, работая и проводя научные изыскания в Африке. Burkitt и его коллеги заметили, что количество заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца, диабет, желчекаменная болезнь, дивертикулы кишечника, аппендицит, геморрой, хронический запор и рак толстой кишки очень невелико. В то же время в Западных странах эти страдания широко распространены. Burkitt предположил, что высокое содержание пищевых волокон в традиционном пищевом рационе африканцев может обладать защитным действием против этих расстройств. С этой точки зрения низкое потребление волокон жителями Западных стран, вероятно, способствует многим нарушениям здоровья.

Некоторые из полезных для  здоровья свойств пищевых волокон  обусловлены влиянием витаминов, минеральных  веществ, микроэлементов, всегда присутствующих в растительной пище. Многие положительные эффекты пищевые волокон могут быть обусловлены заменой "нездоровой" пище на богатую волокнами пищу, сравнительно низким содержанием жира и калорий в такой пище, а также тем, что люди предпочитающие принимать "здоровую" пищу чаще ведут здоровый образ жизни. Кроме того, сравнение сделанное между двух больших групп людей (как было сделано в исследованиях доктора Burkitt) не может быть приемлемо для отдельных людей.

 

 

 

 

 

 

 

2. Классификация пищевых волокон, их свойства

 

Ученные различают два  типа пищевых волокон: "растворимые" и "нерастворимые". Такое разделение необходимо, потому что два типа волокон оказывают различные эффекты на человеческий организм. Большинство растений содержат оба типа пищевых волокон, при этом большинство из них представлено нерастворимыми, хотя точная пропорция варьрирует в зависимости от вида растения.

Растворимыми  пищевыми волокнами являются камеди (гумми), некоторые пектины и гемицеллюлоза. Значительное количество растворимых пищевых волокон содержат овес, ячмень, горох, некоторые овощи, например, картофель. Остальные злаковые, овощи и фрукты содержат меньшее количество растворимых пищевых волокон. Большинство растворимых волокон ферментизируются в толстом кишечнике ферментами, вырабатываемыми бактериями.

Нерастворимыми  волокнами являются лигнин, целлюлоза, некоторые виды гемицеллюлозы и пектинов. В отличие от растворимых волокон в пище всегда есть определенное количество нерастворимых пищевых волокон. Продуктами особенно богатыми нерастворимыми волокнами являются нерафинированные пшеница и отруби. Нерастворимые пищевые волокна устойчивы к действию бактериальных ферментов в толстом кишечнике. 
Среди пищевых волокон есть лекарственные препараты (например, полифепан) и биологически активные добавки к пище, такие как гумивит, полисорбовит (на основе пектинов), зостерин, детоксал (альгинаты кальция и натрия).

  Одной из причин трудности определения эффектов пищевых волокон является то, что волокна представляют собой комплекс веществ, а не единое химическое соединение. Различные типы пищевых волокон могут оказывать разные физиологические эффекты. Кроме того, волокна потребляются не изолировано. Пища, богатая пищевыми волокнами, содержит большое количество других веществ, некоторые из которых могут препятствовать развитию заболевания.

  Пищевые волокна классифицируются по химическому строению, по сырьевым источникам, по методам выделения из сырья, по степени микробной ферментации, по водорастворимости и основным медико-биологическим эффектам.

Важнейшими компонентами пищевых волокон являются целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, камеди, слизи, лигнин и связанные с ними белковые вещества, формирующие клеточные  стенки растений.

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

Гемицеллюлоза образована конденсацией пентозных и гексозных остатков, с которыми связаны остатки арабинозы, глюкуроновой кислоты и ее метилового эфира. Также как и целлюлоза, разные типы гемицеллюлозы обладают разлиными физико-химическими свойствами.

Гумми (камеди) являются разветвленными полимерами глюкуроновой и галактуроновой кислот, к которым присоединены остатки арабинозы, маннозы, ксилозы, а также соли магния и кальция.

Слизи представляют собой разветвленные сульфатированные арабиноксиланы.

Пектины - молекула представлена полимером галактуроновых и гулуроновых кислот. Пектиновые вещества - это группа высокомолекулярных соединений, входящих в состав клеточных стенок и межуточного вещества высших растений. Наиболее важным свойством пектина является его высокая поглощающая способность в отношении тяжелых металлов, желчных кислот и солей. Кроме того, пектин легко подвергается бактериальному расщеплению и практически полностью (в отличие от клетчатки) гидролизуется микрофлорой толстой кишки.

Лигнин является полимерным остатком древесины после ее перколяционного гидролиза, который проводится с целью выделения целлюлозы и гемицеллюлозы.

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

Недавно включены в класс  пищевых волокон неперевариваемые растительные белки, хитины грибов, связанные  минеральные вещества, воски и  другие субстанции. Содержание их в  растениях невелико, и потому они  не играют существенной роли в нашем  питании. 
Основное свойство перечисленных пищевых волокон - способность удержать воду (адсорбция). Уже при попадании в желудок пищевые волокна начинают активно впитывать воду, набухая и увеличиваясь в объеме (приблизительно в 5 раз).

Поскольку волокна работают как неизбирательный сорбент, то нетрудно предположить, что они способны связывать не только воду, но и другие, в первую очередь токсические, вещества: нитриты, нитраты, канцерогенные вещества, бактериальные токсины.

На волокнах могут фиксироваться  пищеварительные ферменты, а также  поступившие с пищей жиры, легко  расщепляемые углеводы. Это и определяет другое важнейшее свойство пищевых  волокон: быть матрицей для переваривания  питательных веществ, а в дальнейшем служить основой для формирования каловых масс.

Имея большой объем, пищевые  волокна создают эффект ложного  насыщения, оказывают обволакивающее действие на стенки желудка. Если содержание пищевых волокон достаточно высоко, то снижается аппетит, что может  быть весьма кстати при избыточном весе.Сорбционное действие волокон  не заканчивается в желудке. Проходя  через двенадцатиперстную кишку, где  пища подвергается воздействию желчи, пищевые волокна способны активно связывать вещества, входящие в ее состав (желчные кислоты, билирубин, холестерин), препятствуя тем самым образованию камней в желчном пузыре, благотворно влиять на липидный состав крови.

Присутствие пищевых волокон  в переваренной пище способствует разрыхлению  каловых масс и существенно ускоряет их продвижение по кишечнику. При этом слизистая оболочка кишечника меньшее время контактирует с токсичными продуктами расщепления пищи и канцерогенами, что заметно снижает риск поражения толстой кишки опухолевыми заболеваниями.

Не усвоенные нашим  организмом волокна служат прекрасным питанием для микрофлоры кишечника, способствуя увеличению количества полезных бактерий и помогая повысить сопротивляемость вредным, болезнетворным микроорганизмам.

Рассмотрим, каким же образом  волокна могут влиять на обмен  веществ в организме в целом. Они не расщепляются и не всасываются в кровь, т. е. не вмешиваются активно в обмен веществ. Зато препятствуют всасыванию поступающих с пищей или образующихся в процессе ее переваривания токсических веществ.

Пищевые волокна облегчают  работу органов, ответственных за поддержание "чистоты" нашей внутренней среды  и выведение шлаков (продуктов  жизнедеятельности) кишечника, печени и почек. 
Пища с большим количеством пищевых волокон быстрее вызывает чувство насыщения, и потому человек меньше потребляет энергоемких жиров и углеводов.

Известно, что избыточное количество холестерина и насыщенных жирных кислот является причиной формирования на стенках сосудов холестериновых бляшек, возникновения атеросклероза, ишемической болезни сердца и  других заболеваний.