8.2 Классификация пищевых волокон.

Долгое время вещества, которые сейчас называются пищевыми [волокнами, считались балластом, не представляющим никакой ценности для человека. Теория адекватного питания, разработан­ная российским физиологом А. М. Угоревым в 80-е годы XX в., указала на важную роль балластных веществ в процессах пищева­рения и обмена веществ в целом, их влияния на рост и развитие нормальной кишечной микрофлоры.

' Пищевые волокна (ПВ). Это основные биополимеры однолетних и многолетних растений, трав, стеблей злаков и древесины и обя­зательная составная часть продуктов переработки пищевого сырья: зерна, овощей, фруктов, ягод — повседневной пищи человека.

Пищевые волокна (диетические, растительные, грубые, сырые волокна, балластные вещества) — комплекс биополимеров, вклю­чающий полисахариды, олигосахариды, а также лигнин, формиру­ющие клеточные стенки растений и ассоциированные раститель­ные вещества, устойчивые к перевариванию в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом ки­шечнике.

ПИЩИВЫЕ ВОЛОКНА

Некрахмальные полисахариды Лигнин

Целлюлоза Пектиновые вещества Слизи Камеди

Гемицеллюлозы Полисахариды запаса (типа инулина, гуара)

Растительное сырье содержит различное количество ПВ, что зависит от его ботанической принадлежности, морфологических и анатомических особенностей тканей.

ПВ, формирующие клеточные стенки различных растений, в основном содержат целлюлозу, гемицеллюлозы, пектиновые ве­щества, лигнин.

Целлюлоза. По молекулярному строению - это высокополи мерный линейный гомополисахарид растений, состоящий из остатков D-глюкозы, соединенных между собой В-1,4-гликозидны ми связями.

В среднем одна нить целлюлозы со­стоит из 6000-12 000 глюкозных остатков. Количество звеньев макроцепи в молекулах нативной целлюлозы, или степень полимеризации (СП), может состав­лять более 10 тыс. глюкозных единиц.

Молекулярное строение целлюлозы определяет ее надмолеку­лярную структуру, а также физико-химические и морфологические свойства.

Линейные гидрофильные молекулы целлюлозы объединяются в виде параллельных нитей в характерное образование, называе­мое фибриллами. Первичная фибрилла представляет собой наи-

В первичных фибриллах однородные высокоупорядоченные кристаллические зоны, или «кристаллиты», чередуются с неодно­родными и менее упорядоченными аморфными зонами.

Первичные фибриллы целлюлозы соединяются между собой с помощью водородных связей в микрофибриллы, которые и явля­ются основой строения волокон целлюлозы.

Лигнин и гемицеллюлозы заполняют пространство между эле­ментарными фибриллами целлюлозы. Таким образом, одревес­невшее вещество является полимерной структурой, состоящей из Целлюлозной арматуры, погруженной в лигноцеллюлозную мат­рицу, имеющую сетчатое строение.

Количество целлюлозы в пищевых волокнах примерно около 30 %, и хотя ее содержание в растительной пище около 1 %, она в значительной степени структурирует пищу. Ее усвояемость в кишечнике человека в большой степени определяется происхож­дением, содержанием в пищевом рационе и характером предвари­тельной обработки и колеблется в среднем от 6 до 23 %.

Роль целлюлозы в пищеварительном тракте человека заключа­ется в следующем: стимулирование деятельности кишечника, уси­ление его перистальтики, нормализация деятельности кишечной микрофлоры, сорбция стеринов (препятствует их всасыванию, что способствует выделению холестерина).

Гемицеллюлозы (ГМЦ). Это растительные гомо- и гетерополи-сахариды с меньшей, чем у целлюлозы, молекулярной массой (10000—40000), состоящие из остатков разных пентоз и гексоз. Основные компоненты гемицеллюлоз — глюканы, ксиланы, маннаны, галактаны, фруктозаны, арабиногалактаны и т.д. Больше всего в растениях содержится ксиланов. Много ГМЦ в семенах, косточках, соломе, подсолнечной лузге, шелухе семян хлопчат­ника, кукурузной кочерыжке. В среднем гемицеллюлозами пред­ставлено 25 % (по массе) органического вещества однолетних растений.

Полисахариды ГМЦ — обязательная составная часть клеточ­ных стенок растений, выполняют в основном конструктивные функции, инкрустируя целлюлозу. В ряде случаев наряду с крах­малом полисахариды ГМЦ являются запасными питательными веществами. Они входят в состав клеточных стенок различных микроорганизмов.

В отличие от целлюлозы ГМЦ относятся к легкогидролизуемым полисахаридам.

Арабинаны— полисахариды, сопутствующие пектиновым веществам в растительных тканях. Выделенные из различных ви­дов сырья (корней сахарной свеклы земляного ореха, яблок, цит­русовых). Они растворимы в воде, легко гидролизуются.

Ксиланы(ксиланы,арабиноксиланы,глюкуроноксиланы,арабиноглюкураноксиланы) — наиболее распространенные полисахариды, вхо­дящие в группу гемицеллюлоз. Их молекулярная масса порядка 30000—40000 Да. Как правило, макромолекулы этих соединений разветвлены.

Галактаны(галактаны, арабиногалактаны) — их количества колеблются от менее 1 до 15,8 %, они формируют клеточные стенки разнообразных растений. Стро­ение макромолекул галактанов зависит от вида растительного сырья.

Сульфированные галактаны, выделяемые из водорослей, обла­дают значительными желирующими свойствами и широко ис­пользуются в кондитерском производстве. Они делятся на две группы агар и каррагинан.

Маннаны(маннаны, глюкоманнаны) — формируют клеточные стенки хвойной древе­сины, дрожжей, водорослей и другого сырья. Они построены из остатков D-маннапираноз, соединенных 1 -> 4 или 1 -> 6 связями. К ним относятся галактоманнан, глюкоманнан, галактоглюкоман-

нан.

Фруктаны(фруктаны, глюкофруктаны) — содержатся в зерне пшеницы, ячменя и других покрытосеменных растениях, в топинамбуре, травах, бактериях.

Фруктаны построены из остатков фруктозы, соединенных по месту 2 -» 1 или 2 -» 6 углеродных атомов. К их числу относятся инулин, аспарагозин и другие вещества.

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

Пектин.

Это растительный полимер, представляющий собой частично этерифицированную метанолом полигалактуроновую кислоту с боковыми цепями из остатков D-галактозы, L-арабинозы D-ксилозы, L-рамнозы и других соединений. В небольшом коли честве пектину сопутствуют пектиновые вещества (ПВ) — полита лактурониды, содержащиеся как в наземных, так и в водных рас­тениях. Они входят в состав клеточных стенок и межклеточных образований.

Молекулярная масса пектина колеблется от 2000 до 50 000 Да в зависимости от вида исходного сырья.

Пектин используют в кондитерской промышленности как студнеобразующую добавку при производстве мармелада, желе; в консервной — при получении джемов, желе; в хлебопечении — при выпечке медленно черствеющих сортов хлеба; сыроварении — для увеличения водопоглотительной способности сыров, а также в ряде других производств.

Пектин является энтеросорбентом различных вредных ве­ществ: радионуклидов, солей тяжелых металлов, многих токсич­ных органических веществ — и способен выводить их из организ­ма. В промышленности пектин выделяют из яблочных выжимок,

Лигнин. Он формирует значительную часть пищевых волокон. Это инкрустирующий групповой полимер ароматического харак­тера, построен из фенилпропановых структурных звеньев трех ти­пов: конифериловый, синановый, n- кумаровый.

Содержание лигнина может колебаться от 6,8 % (оберточные листья кукурузы) до 30,5 % (сосна).

Считается, что 3/4 общего количества лигнина связано с угле­водами.

Камеди. Это растительные и микробные полисахариды (камедь гуара, камедь рожкового дерева, камедь ксантана и др.) или гликопротеиды (гуммиарабик), включающие глюкуроновую и галактуроновую кислоты, галактозу, ксилозу, арабинозу, маннозу в различных последовательностях и соотношениях, а также поли­пептидные фрагменты.