Гуарова камедь та подібні розчинні волокна в регуляції обміну холестерину Струм

Todd C Rideout

1 Центр функціональних продуктів харчування та нутрицевтиків Річардсона, Університет Манітоби, Вінніпег, Манітоба, Канада;

Скотт Гардінг

Пітер Дж. Джонс

Ming Z Fan

2 Центр моделювання харчування, Департамент тваринництва та птахівництва, Університет Гельфа, Гельф, Онтаріо, Канада

Анотація

Вступ

Коротка історія харчових волокон

У середині 1970-х років, коли суперечка навколо ролі холестерину в атеросклерозі досягла незрівнянних суперечок у медичному співтоваристві (Steinberg 2004, 2005), гіпотеза про харчові волокна виникла як нова парадигма харчування в охороні здоров'я людей та профілактиці захворювань. Хоча сучасне харчування з харчовими волокнами випливало із спостережних та епідеміологічних досліджень у 1970-х роках, гіпотеза про те, що споживання грубих продуктів рослинного походження може модулювати здоров’я людини, не була абсолютно новою концепцією. Ще в 430 р. До н. Е. Гіппократ зрозумів зв’язок між харчовими волокнами та „хворобами, які трапляються на людину”, і визнав, що „для людського організму велике значення має чи то хліб, чи тонкий, чи грубий; пшениці з корпусом або без нього ”(Адамс 1939). Дійсно, успіхи в аналізі (McCance et al. 1936) та енергетичної цінності (Atwater 1900) цих "неперетравлюваних вуглеводів" вже були досягнуті до 1930-х років. Однак протягом першої половини 20 століття опублікованих звітів про функціональність харчових волокон було небагато, і думка про те, що група неперетравних рослинних вуглеводів може полегшити профілактику захворювань, не отримувала особливої уваги з боку дієтологів.

У 1970-х рр. Кілька дослідників, зокрема Беркітт (1972), Троуелл (1972а), Пейнтер (1973) і Уокер (1974), припустили, що низька поширеність серцево-судинних захворювань у країнах, що розвиваються, в основному зумовлена споживанням дієти, багатої на клітковину . Після цих первинних спостережень кілька ранніх епідеміологічних досліджень підтвердили зворотну залежність між споживанням харчових волокон та частотою ішемічної хвороби серця (Morris et al 1977; Yano et al 1978; Kromhout et al 1982).

Одним з перших дослідників, який навів експериментальні докази на підтвердження захисної ролі харчових волокон проти ішемічної хвороби серця, був Девід Кричевський. Кричевський був зацікавлений тим, що годування насиченими жирами викликало атеросклероз у кроликів, яких годували напівочищеними дієтами, але не у кроликів, що годували чау. Кричевський висунув гіпотезу, що така розбіжність, ймовірно, зумовлена кардіопротекторними ефектами, пов'язаними з компонентами харчових волокон у комерційних дієтах чау (Кричевський, 1964). Результати подальших експериментів Кричевського підтвердили його початкову гіпотезу про кардіопротекторну дію харчових волокон (Кричевський та Теппер 1965, 1968).

Незважаючи на те, що гіпотеза з харчовими волокнами отримала визнання, необхідне було всебічне визначення харчових волокон, щоб ефективно вивчити епідеміологічні, фізіологічні та аналітичні аспекти цих неперетравлюваних харчових компонентів. Однак розробка всебічного визначення харчових волокон, яке задовольняло б окремі міркування дієтологів, харчових технологів та харчових хіміків, стало предметом великих дискусій. У 1972 р. Троуелл спочатку визначав харчові волокна як „скелетні залишки рослинних клітин, стійких до гідролізу ферментів людини” (Trowell 1972b). Це визначення обмежувалось компонентами клітинної стінки рослин, включаючи целюлозу, геміцелюлозу, лігнін та інші незначні компоненти, такі як віск та кутін. Згодом це визначення було змінено, включаючи полісахариди для зберігання рослин, такі як камеді та пектини, які мають подібні біологічні ефекти традиційних компонентів клітинної стінки, але не походять з інших структур, крім клітинної стінки (Trowell 1976).

З досягненнями аналітичних технологій та кращим розумінням фізіологічних наслідків харчових волокон, Американська асоціація хіміків зернових (2001) запропонувала наступне вичерпне визначення: „харчові волокна - це їстівні частини рослин або аналогічні вуглеводи, стійкі до травлення та всмоктування в тонкому кишечнику людини з повним або частковим бродінням у товстому кишечнику. Харчові волокна включають полісахариди, олігосахариди, лігнін та супутні рослинні речовини. Харчові волокна сприяють сприятливим фізіологічним ефектам, включаючи розслаблення та/або ослаблення холестерину в крові та/або ослаблення глюкози в крові. Ха та його колеги (2000) критикували визначення фізіологічних властивостей клітковини, які підкреслюють бродіння товстої кишки, не включаючи можливу взаємодію харчових волокон з іншими харчовими компонентами у верхніх відділах шлунково-кишкового тракту.

Зовсім недавно Спільна консультація експертів ФАО/ВООЗ з питань вуглеводів у харчуванні людини (Mann et al 2007) визнала, що переоцінка визначення клітковини є виправданою, і запропонувала визначити харчові волокна як „властиві полісахариди клітинної стінки рослин”.

Сучасне розуміння харчування клітковини

Класифікація харчових волокон

Багаторічні дослідження, що підтверджують гіполіпідемічні ефекти та кардіопротекторні переваги, пов’язані із споживанням клітковини, обґрунтовують рекомендації щодо збільшення споживання клітковини від органів охорони здоров’я у всьому світі (Heart and Stroke Foundation, Канада, 2003; Lichtenstein et al, 2006). Однак також очевидно, що фактичне споживання клітковини в Північній Америці набагато нижче, ніж рекомендовано в даний час (James et al 2003). Ця розбіжність може бути пов’язана з плутаниною, спричиненою широким спектром речовин, які класифікуються під парасолькою „харчових волокон”, та відсутністю знань щодо впливу різних клітковин на здоров’я людини (Shamliyan et al, 2006). Харчові волокна, як правило, класифікуються за різними фізико-хімічними та фізіологічними критеріями, включаючи розчинність, в'язкість та ферментацію (James et al 2003). Як правило, розчинні волокна, такі як гуарова камедь (GG), пектин та псиліум, є дуже в'язкими і легко ферментуються до коротколанцюгових жирних кислот (SCFA) у товстій кишці порівняно з нерозчинними волокнами, такими як целюлоза (James et al 2003) . Крім того, розчинні волокна викликають набагато більш виражену гіполіпідемічну та гіпоглікемічну реакцію, ніж їх нерозчинні аналоги (Fernandez 2001).

Змінна гіпохолестеринемічна реакція на споживання розчинної клітковини

Вживання водорозчинних в’язких волокон, таких як GG, пектин та псиліум, постійно демонструє зниження рівня холестерину в плазмі крові у людей (Brown et al 1999; Knopp et al 1999; Schneeman 1999; Butt et al 2007). Ступінь зниження рівня холестерину у відповідь на споживання клітковини змінюється залежно від ряду факторів, включаючи характер фонової дієти, тип харчових волокон, тривалість періоду адаптації та кількість споживаної клітковини. Крім того, вважається, що більша частина цієї мінливості змін ліпідів у плазмі крові, повідомлених у відповідь на споживання харчових волокон, має генетичну основу (Cara et al 1992).

Найбільші гіполіпідемічні ефекти у відповідь на споживання розчинної клітковини спостерігаються при дослідженнях на тваринних моделях, де експериментальні умови дозволяють споживання клітковини перевищувати те, що зазвичай спостерігається у людей. Фернандес та його колеги повідомляють про зниження загального холестерину в плазмі до 43% у морських свинок, які харчуються дієтою з високим рівнем холестерину (0,25%), доповненою 12,5% ГГ (Shen et al 1998). Цікаво, що знижуючий рівень холестерину ефект ГГ є більш вираженим при споживанні з високим вмістом холестерину дієти порівняно з дієтою без холестерину. У щурів, яких годували 7,5% ГГ, Moundras та його колеги (1997) повідомляли про загальне зниження рівня холестерину в плазмі крові на 14 та 32% при дієтах, що не містять холестерину або збагачені холестерином (0,3%). Подібним чином, морські свинки, яких годували дієтами, доповненими 12,5% ГГ, відповіли зниженням загального холестерину в плазмі на 22% на дієті з низьким вмістом холестерину (0,04%), але продемонстрували зниження загального холестерину в плазмі на дієті з високим вмістом холестерину (0,25 %) (Фернандес 1995).