On-line-Wellness.com

Введение в Велнес

Наше Здоровье

Нутрициология - наука о питании

Как Похудеть?

Основы Нутрициологии (Книги)

Об авторе сайта

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЙ КОНВЕЙЕР ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА

Современная классификация и характеристика пищеварительных ферментов.

Что такое ферменты? Роль ферментов в организме человека.

История применения ферментных препаратов

От авторов


Пользовательского поиска

Основные виды пищевых волокон. Их структура и свойства

Автор: Дружинин П.В. РУДН. Новиков Л.Ф. РУДН. Лысиков Ю.А. НИИ Питания РАМН

Дата: 2010-09-11

К ПВ можно отнести очень широкий круг олиго- и полисахаридов, подавляющее большинство которых являются структурными полисахаридами - опорными элементами в стенках клеток высших растений, грибов и одноклеточных микроорганизмов, а также располагаются на внешней поверхности эпителиальных клеток животных и входят в состав матрикса соединительной ткани. Рассмотрим строение и свойства наиболее важных из них.

ЦЕЛЛЮЛОЗА (клетчатка) - наиболее широко распространенный структурный полисахарид растительного мира. Целлюлоза является линейным неразветвленным полимером D-глюкозы, молекулярная масса которой обычно варьирует от 50 ООО до 500 ООО, но может достигать 1,5 млн., что соответствует 300-3000 и более остаткам глюкозы. Молекулы глюкозы связаны друг с другом (1-4) гликозидными связями, как и в молекуле крахмала, но в отличие от него эта связь имеет B-конфигурацию, которая определяет линейную структуру полимера и невозможность его расщепления б-амилазой поджелудочной железы.

По строению целлюлозу относят к аморфно-кристаллическим полимерам фибриллярного типа, которые могут быть связаны в пучки. Как правило, в составе природной целлюлозы могут находиться сопутствующие компоненты белковой природы, другие виды полисахаридов, лигнин и иные вещества, количество которых может превышать 10-12%. Сорбционная способность целлюлозы сравнительно невелика. Она плохо связывает воду и относится к нерастворимым ПВ.

Микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) - это продукт модификации природной целлюлозы, который получают путем ее гидролитического расщепления до более мелких палочковидных частиц, размером от нескольких десятых долей до нескольких сотен мкм. МКЦ, также как и природная целлюлоза имеет кристаллическую структуру, что и определило ее название — «микрокристаллическая».

МКЦ представляет собой порошок белого цвета. В водной среде она может образовывать дисперсию с формированием геля, что становится возможным за счет способности связывать и удерживать значительное количество воды (до 320%). МКЦ обладает высокой сорбционной способностью. Основным недостатком МКЦ является то, что ее мелкие частицы способны проникать через слизистую оболочку тонкой кишки и накапливаться во внутренней среде организма, поскольку она обладает устойчивостью к действию амилазы сыворотки крови.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - синтетическое производное целлюлозы, анионный полисахарид, полученный путем карбоксиметилирования одной или двух гидроксильных (R-OH) групп в молекуле глюкозы, в которые включают карбоксиметильные (R-0-CH2-COO- Na+) группы. Это замещение делает КМЦ растворимой в воде, в отличие от чистой целлюлозы, и придает ей свойство сорбента-катионообменника.

КМЦ может применяться как пищевая добавка (Е-466), она используется в качестве загустителя и дает прозрачные и стабильные растворы.

Метилцеллюлоза (МЦ) — синтетическое производное целлюлозы, полисахарид, полученный путем метилирования гидроксильных групп в молекуле глюкозы, в которые включают метальные группы (R-CH3). Обладает высокой водоудерживающей способностью и стойкостью к действию бактериальных ферментов. Стимулирует двигательную активность кишечника, замедляет всасывание глюкозы.

МЦ применяют в качестве пищевой добавки (Е-465) — структурообразователя, загустителя, эмульгатора, стабилизатора, пенообразователя.

Этилцеллюлоза, гидроксиэтилметилцеллюлоза, гидроксипропилцел-люлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, этилгидроксиэтилцеллюлоза,

как и метилцеллюлоза, относятся к простым эфирам целлюлозы, практически не перевариваются в желудочно-кишечном тракте и выделяются из него без изменения. По этой причине они считаются совершенно безвредными и широко применяются в качестве пищевых добавок при изготовлении соусов, рыбных паштетов, мороженого, кондитерских изделий.

Диэтиламиноэтилцеллюлоза (ДЭАЭЦ) - синтетическое производное целлюлозы, катионный полисахарид, полученный путем замещения гидроксильных групп в молекуле глюкозы на этиламиноэтильные (R—С2Н5О—NH+—С2Н5) группы. Это замещение также делает КМЦ растворимой в воде и придает ей свойство сорбента-анионообменника.

ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗА — является главным компонентом внеклеточного матрикса растений и представляет собой семейство разветвленных полисахаридов, имеющих разный состав моносахаров. К гемицеллюлозам относятся ксиланы, галактаны и маннаны. Гемицеллюлоза растительных культур и лиственной древесины является в основном полимером D-ксилозы. Молекулы ксилозы соединены S (1-4) связями, а роль боковых цепей играют остатки арабинозы, глюкуроновой кислоты, галактозы и некоторых других моносахаров.

Присутствие в гемицеллюлозе различных ксиланов оказывает влияние на их физико-химические свойства и физиологическое действие. Арабиноксиланы, содержащиеся в эндосперме пшеницы и ржи, гораздо лучше растворяются в воде и удерживают влагу. Сорбционные свойства гемицеллюлоз во многом обусловлены присутствием глюкуроновой кислоты и арабинозы, которые несут карбоксильные (R-COOH) группы.

ЛИГНИН - не является полисахаридом и представляет собой полимер фенилпропана, который представлен тремя разновидностями ароматических спиртов (кониферилового, синапового и п-кумарового) и их производных, а также различается количеством метоксильных (R—О-СН3) групп. Лигнины, полученные из хвойных пород дерева, содержат производные кониферилового спирта, лигнины из лиственных пород -производные синапового спирта, лигнины из травянистых растений -производные кумарового спирта. Полимеры лигнина содержат большое количество свободных функциональных групп — гидроксильных (R-OH), метоксильных (R-O-CH3), карбоксильных (R-COOH).

Лигнины составляют внеклеточный матрикс растительных тканей и определяют их прочность, образуя лигнин-целлюлозный и лигниг-гемицеллюлозный комплексы. Растения содержат от 10 до 30 % лигнина. Наиболее богаты лигнином древесина хвойных и лиственных пород, гречишные и пшеничные отруби, яблоки, комплекс пищевых волокон которых может содержать до 26% лигнина.

Лигнин не растворим в воде, считают, что он не переваривается в кишечнике даже с помощью бактериальных ферментов. Однако установлено, что в процессе пищеварения некоторые изменения в его структуре могут происходить, например, потеря гидроксильных и метоксильных групп, отщепление феруловой и п-кумаровой кислоты. В то же время установлено, что лигнин способен снижать переваривание пищи и входящих в ее состав ПВ (отрубей). Лигнины отличаются высокой сорбционной способностью, благодаря наличию большого числа функциональных групп на поверхности макромолекул. За счет наличия в структуре лигнина большого числа гидроксильных и эфирных групп он может образовывать хелатные соединения с микроэлементами.

Первый лечебный препарат на основе лигнина был создан в Германии в 1943 году Шоллером Г. и Меслером Л. В нашей стране в конце 60-х годов на основе лигнина был создан препарат, получивший название «медицинский лигнин», который позже был переименован в «полифепан». Высокие сорбционные свойства полифепана обусловлены не только присутствием функциональных групп, но и наличием развитой пористой структуры, что связано с технологией переработки лигнина.

«Полифепан» - полимер природного происхождения, который получают при гидролизе растительного сырья. Состоит в основном из лигнина (около 80%), в его составе может находиться около 20% целлюлозы. Он представляет собой аморфный порошок темно-коричневого цвета, нерастворимый в воде. Примерно таким же путем из природного лигнина был получен еще целый ряд препаратов, обладающих одинаковыми свойствами, которые проходят под разными названиями: «энтегнин», «полифан», «фильтруй» и др.

ПЕКТИНЫ - являются линейными полисахаридами с высокой молекулярной массой - от 50 000 до 150 000 и степенью полимеризации от нескольких сотен до 1 000 единиц. Они присутствуют во внеклеточном матриксе всех растений, главным образом в виде первичного пектина (протопектина) - плотного, нерастворимого в воде вещества. Пектин является природным полимером галактуроновой кислоты, молекулы которой соединены а-1,4 гликозидными связями. Молекулы галактуроновой кислоты содержат карбоксильные (R-COOH) и метоксильные (R-COO-CH3) группы.

Функциональные свойства пектина во многом обусловлены степенью этерификации галактуроновой кислоты метальными (R-CH3) группами, что определяет различия в сорбционной и водоудерживающей способности различных видов пектина, которая может различаться в несколько раз. Высокая сорбционная способность пектинов в отношении различных катионов и, в частности, катионов тяжелых металлов, обусловлена присутствием на поверхности макромолекул большого числа карбоксильных (R-COOH) групп. В результате взаимодействия катионов тяжелых металлов с пектином, образуются пектинаты поливалентных и других элементов, таких как свинец, ртуть, стронций, кобальт и др.

Количество и состав пектинов из разных растительных источников значительно отличается. За рубежом при производстве коммерческого пектина в основном используют цитрусовые и яблоки. Содержание пектинов колеблется в зависимости от сорта, степени зрелости и продолжительности тепловой обработки. В овощах и фруктах пектиновые вещества представлены в виде пропектина и пектина. Разрушение пропектина с образованием пектина происходит под влиянием растительного фермента пропектиназы, а также при тепловой обработке. Жесткость незрелых плодов объясняется высоким содержанием в них пропектина, в процессе созревания пропектин разрушается и плоды становятся мягче. При нагревании плодов пропектин также разрушается с образованием пектина, поэтому запеченные плоды богаче пектином, чем сырые. Пектин и пектиновые вещества широко применяются в медицине. Известны гемостатические, антацидные и антисептические свойства пектина, которые основаны на связывании соляной кислоты, бактерий и бактериальных токсинов с молекулой пектина. Особый интерес представляет   способность   пектина   образовывать   нерастворимые комплексные соединения с поливалентными металлами. Установлено, что 1 г пектина, полученного из подсолнечника, может связать 160-420 мг стронция. При взаимодействии 1 г кобальта со 100 г пектина более 89% кобальта может быть связано с образованием нерастворимого комплекса. Пектин эффективно снижает содержание холестерина в сыворотке крови, при этом наибольшую активность проявляет высокометоксилированный пектин. Пектин — стимулирует микробный синтез витаминов — тиамина, рибофлавина и ниацина.

Благодаря своим свойствам пектины также нашли применение в пищевой промышленности, где используются в качестве пищевых добавок (Е-440). Пектины получают из выжимок фруктов и овощей путем кислой или щелочной экстракции или методом ферментирования. При этом карбоксильные группы в молекулах Сахаров частично этерифицируют метанолом. В зависимости от степени этерификации различают высоко- и низко метоксилированные пектины.

Высокометоксилированные пектины - пектины, содержащие большое число метоксильных групп (R-COO-CH3), имеющие степень этерификации 50% и более (до 75%). Они способны образовывать гели в водных системах с высоким содержанием растворимых сухих веществ и применяются при производстве мармеладов, желе, фруктовых соков, майонезов, рыбных консервов, соусов и др.

Низкометоксилированные пектины — пектины со степенью этерификации менее 50%. Этот вид пектина применяют при производстве овощных желе, паштетов, молочных пудингов и др.

Амидированные пектины - пектины, содержащие в составе Сахаров амидные группы (R-CONH2).

ЗОСТЕРИН - разветвленный полисахарид, получаемый из морских водорослей семейства Zosteraceae, близкий по химической структуре к пектину. Как и пектин, этот полисахарид представляет собой полимер из остатков галактуроновой кислоты. Поскольку в состав боковых олигосахаридных цепей помимо обычных нейтральных Сахаров входит апиоза, в структуре зостерина образуется крупномолекулярный фрагмент - апигалактуронан, который обуславливает его значительную устойчивость к действию бактериальных ферментов. Если обычные виды пектинов полностью гидролизуются бактериальными ферментами в толстой кишке, то зостерин на 80% остается в полимерном состоянии, сохраняя высокую сорбционную способность.

АЛЬГИНОВАЯ КИСЛОТА — линейный полисахарид, состоящий из цепочек a-L-гулуроновой и B -D-мануроновой кислот, связанных B (1-4) связями, что делает ее устойчивой к гидролизу кишечными ферментами. Установлено, что альгиновые кислоты не расщепляются под действием амилазы, бактериальной целлюлазы и галактоманнаназы. В зависимости от вида водоросли изменяется соотношение в ее составе гулуроновой или мануроновой кислот. В этой связи альгинаты подразделяют на два вида: высоко G или высоко-М. Степень полимеризации альгинатов может достигать 1800, что соответствует молекулярной массе 400 000. Благодаря наличию в составе альгинатов гидроксильных (R-OH) и карбоксильных (R-COOH) групп, они обладают высокой сорбционной способностью в отношении различных катионов, в частности тяжелых металлов. Альгиновая кислота очень хорошо связывают воду, но сама в воде не растворяется. Ее соли — альгинаты натрия, калия и кальция, напротив, хорошо растворимы в воде.

Альгинаты производят из морских бурых водорослей преимущественно семейства Laminaria. Впервые альгиновая кислота была получена Крейфлингом (Kreifling) еще в 1896 году. В настоящее время в различных областях пищевой промышленности и медицины широко применяют альгиновую кислоту (Е-400) или ее соли альгинаты натрия (Е-401), калия (Е-403), кальция (Е-404) и др. Их используя в качестве стабилизаторов, эмульгаторов, загустителей при производстве фруктовых желе, мармелада, пудингов, конфет, осветления соков и вин.

Альгинаты — оказывают слабое ингибирующее действие на некоторые пищеварительные ферменты тонкой кишки. Влияние на всасывание глюкозы и мальтозы несущественное. Подобно другим гидроколлоидам, альгинаты увеличивают объем и уменьшают время транзита пищи в тонкой кишке, оказывая мягкое послабляющее действие. Альгинаты весьма эффективно связывают тяжелые металлы и радионуклиды, выводя их из организма, а также связывают и выводят из организма токсические вещества. Помимо этого они могут уменьшать потребление пищи и снижать утилизацию белка.

КАРРАГИНАНлинейный полисахарид, который состоит из сульфатных эфиров галактозы, чередующихся с молекулами 3,6-ангидрогалактозы. Его получают из красных морских водорослей Rhodophycae, которые образуют три вида каррагинана: каппа-каррагинан, лямбда-каррагинан и йота-каррагинан. На поверхности макромолекул каррагинана присутствуют гидроксильные (R-OH), сульфатные     (R-0-S03-)     и    метильные     (R-CH3)     группы. Высокомолекулярный каррагинан не усваивается в желудочно-кишечном тракте и безвреден для организма. Однако его мелкие фрагменты могут вызвать повреждение слизистой оболочки кишечника с образованием абсцессов (Fabian R.R., 1973). Каррагинаны образуют вязкие растворы и применяются в качестве пищевой добавки (Е-407), обладая свойствам загустителя и желирующего агента, а также хорошо связывают воду. Применяется при производстве мясных и рыбных студней, желе, пудингов. При изготовлении мороженного предотвращает образование кристаллов льда.

Фурцелларан - полисахарид аналогичный каррагинану. Его извлекают из морских водорослей Fuscellaria fastigiata.

АГАР - извлекается из морских красных водорослей Gelidium japon-icum , Gracilaria и их разновидностей. Представляет собой полимер агарозы и агаропектина. Используется в качестве пищевой добавки (Е-406), обладает очень высокой желирующей способностью и применяется при производстве мармелада, кондитерских изделий, пудинга, мороженого.

КАМЕДЬ РОЖКОВОГО ДЕРЕВА - линейный полисахарид -галактоманнан, состоящий из галактозы и маннозы. Он состоит из цепочки моносахарида маннозы с ответвлениями из отдельных молекул галактозы. На поверхности макромолекул присутствуют лишь одни гидроксильные (R-OH) группы. Ее получают из семян (бобов) рожкового дерева (Ceratonia siliqua). Применяют в качестве пищевой добавки -загустителя и эмульгатора (Е-410).

ГУАРОВАЯ КАМЕДЬ (гуаран) - как и камедь рожкового дерева, относится к галактоманнанам, но в ней цепочка маннозы имеет более частые ответвления молекул галактозы. Гуаровая камедь, которую получают из семян индийского растения Cyamopsis tetragonolobus, также обладает очень сильными водосвязывающими свойствами. Используется в качестве пищевой добавки - загустителя (Е-412).

ТРАГАКАНТ - полисахарид, состоящий из нейтральных и кислых Сахаров - арабинозы, ксилозы, галактозы и галактуроновой кислоты. Его получают из растений вида Astragalus gummifer, произрастающего на Ближнем Востоке. Применяется в качестве загустителя и связывающего вещества (Е-413).

ГУММИАРАБИК (Аравийская камедь) — полисахарид, в состав которого входит галактоза, арабиноза, рамноза и глюкуроновая кислота. Его извлекают из семян африканских и азиатских акаций (Acacia senegalica или Acacia Arabica). Он традиционно применяется в пищу — до 25 г в день.

Гуммиарабик в количестве 25 г — увеличивает время транзита пищи через кишечник в среднем на 26 часов, при этом вес фекалий, содержание в нем жира и желчных кислот меняется незначительно. Гуммиарабик не оказывает влияния на всасывание глюкозы и уровень инсулина в крови, но значительно снижает содержание холестерина (на 0,39 ммоль/л). При назначении других видов камеди - увеличивается экскреция жира, уменьшается содержание холестерина и триглицеридов в сыворотке крови, увеличивается время транзита пищи в тонкой кишке. При назначении гуаровой камеди существенно уменьшается всасывание жира, снижается переваривание белка и других составляющих химуса.

К другим видам камеди можно отнести карайч, а также овсяную камедь, ксантановую камедь, камедь тары, камедь гхатти, геллановую камедь.

ХИТИН - линейный полисахарид, состоящий из N-ацетил-D-глюкозамина, близкий по структуре к целлюлозе, с той разницей, что одна из гидроксильных групп в молекуле глюкозы заменена на ацетиламиногруппу (R-NH-CO-CH3). Молекулы ацетилглюкозамина в хитине соединены в (1-4) связями, что делает хитин устойчивым к действию кишечных ферментов, он также более устойчив к действию бактериальных ферментов, чем целлюлоза. Благодаря наличию гидроксильных и аминогрупп хитин является катионным пол и эл е ктрол и то м.

Хитин является главным структурным элементом твердого наружного скелета насекомых и ракообразных, а также входит в состав клеточной оболочки грибов. Хитин и его многочисленные производные - хитозаны обладают высокой связывающей способностью и широко применяются в медицине и косметике. На основе сорбционной матрицы хитина созданы пролонгированные формы целого ряда лекарственных препаратов.

ПЕПТИДОГЛИКАНЫ клеточных стенок бактерий, состоят из длинных параллельно расположенных полисахаридных цепей, связанных между собой через определенные интервалы поперечными сшивками из коротких пептидных цепочек. Полисахаридные цепи состоят из чередующихся молекул моносахаридов N-ацетил-D-глюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных друг с другом в (1 -4) связями, что придает им устойчивость к действию кишечных ферментов. Как и хитин, пептидогликаны бактерий содержат гидроксильные (R-OH), метальные (R-CH3), и ацетиламиногруппы (R-NH-CO-CH3), что увеличивает их сорбционную способность.

Пептидогликаны клеточной стенки бактерий и макромолекулы полисахаридов гликокаликса плазматической мембраны бактерий также могут быть отнесены к ПВ бактериального происхождения.

Гликозаминогликаны (кислые мукополисахариды) тканей животных - обычно они присоединяются к белкам, образуя протеогликаны, где на долю полисахаридов приходится 95%. Их основу составляют повторяющиеся остатки Сахаров — глюкозамина или галактозамина. Один из двух Сахаров обычно несет кислотную группу, имеющую отрицательный заряд при нейтральном рН. Как правило, это карбоксильная (R-COOH) или сульфатная (R-O-S04), группа, а также содержат ацетиламиногруппу (R-NH-CO-CH3). Кислые мукополисахариды связывают большое количество воды, сильно гидратированы и представляют собой желеподобные вещества. Структура и свойства кислых мукополисахаридов, их поведение в желудочно-кишечном тракте в процессе пищеварения позволяет отнести их к классу ПВ животных тканей.

Гиалуроновая кислота - гликозаминогликан межклеточного основного вещества, является линейным полимером, состоит из многократно чередующихся остатков D-глюкуроиовой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, соединенных в (1-3) связью. Дисахаридные единицы соединены в (1-4) связью. Ее карбоксильные группы полностью ионизированы и несут отрицательный заряд. Секретируемый некоторыми бактериями фермент гиалуронидаза способен разрушать гликозидные связи гиалуроновой кислоты.

Хондроитин - основной полисахарид протеогликанов хряща, содержит чередующиеся остатки D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-галактозамина, соединенных в (1-3) связью. Дисахаридные единицы соединены в (1-4) связью.

Дерматинсульфат - основной полисахарид протеогликанов кожи, содержит чередующиеся остатки двух разных Сахаров — идуроновой кислоты и N-ацетил-D-галактозаминсульфата, соединенных & (1-3) связью. Дисахаридные единицы соединены в (1-4) связью.

Кератинсульфат - основной полисахарид протеогликанов кожи, содержит чередующиеся остатки двух разных Сахаров — галактозы и N-ацетил-Б-галактозаминсульфата, соединенных в (1-4) связью. Дисахаридные единицы соединены в (1-3) связью.

ИНУЛИН - представляет собой полидисперстный в (2-1) фруктан, смесь олигомеров и полимеров глюкозы и фруктозы. Степень полимеризации инулина, полученного из цикория, варьирует от 2 до 60.

ОЛИГОФРУКТОЗА (фруктоолигосахарид) - в (2-1) фруктан, является смесью олигомеров фруктозы. Степень полимеризации олигофруктозы варьирует от 2 до 10. Инулин и олигофруктоза является пищевыми компонентами, которые содержатся преимущественно, в корневой части многих растениях — лук, чеснок, пшеница, тапинамбур, цикорий и др.

Обладают выраженным бифидогенным эффектом, увеличивая численность бифидобактерий в 5-10 раз. Применение инулина и олигофруктозы приводит к увеличению массы и частоты стула, снижению рН содержимого толстой кишки, уменьшению содержания липидов в сыворотке крови. 40% инулина и олигофруктозы расходуется на прирост биомассы бифидобактерий, 50% идет на биосинтез летучих жирных кислот и 10% метаболизируется до конечных продуктов — водорода, метана и углекислого газа.

РЕЗИСТЕНТНЫЕ КРАХМАЛЫ (амиломаисовый крахмал и др.) -обладают устойчивостью к гидролизу ферментами желудочно-кишечного тракта, в том или ином количестве достигают толстой кишки, где активно перевариваются бактериальными ферментами. Проявляют похожее физиологическое действие, как и перевариваемые ПВ.

ОТРУБИ — представляет собой оболочку зерна злаков. Их получают при размоле и просеивании зерна. Отруби содержат комплекс разных ПВ (около 50%): целлюлозу, гемицеллюлозу, лигнин, пектины, а также белки (около 15%), жиры (4%), микроэлементы, витамины.

Отруби - увеличивают вес стула и количество твердых веществ в фекалиях, увеличивают выделение азота, жиров, богатых энергией углеводов, натрия, фосфора, железа, магния, а также сокращает время транзита в кишечнике.

ЛАКТУЛОЗА — дисахарид, состоящий из молекул галактозы и фруктозы. Формально не относится к категории П В, поскольку не является полимером, Однако проявляет многие свойства, характерные для ПВ: устойчивость к действию кишечных ферментов, способность перевариваться кишечными бактериями в толстой кишке в основном до молочной кислоты. Она уменьшает рН содержимого толстой кишки и увеличивает массу слепой кишки. Угнетает образование и всасывание азотсодержащих токсических веществ.

Просмотров: 12286

Комментарии к этой заметке:

Добавить ваш комментарий:

Введите сумму чисел с картинки

Copyright © 2010 On-line-Wellness.com
использование материалов с сайта возможно только при ссылке на On-line-Wellness.com