Клетчатка в нашем рационе

Общие сведения

Главным структурным полисахаридом растений и основной частью оболочек растительных клеток является клетчатка. Синоним названия – пищевые волокна, растительные волокна, балластные вещества, не перевариваемые полисахариды, не усваиваемые углеводы. Клетчатка способствует разрыхлению пищи, чтобы с помощью пищеварительных соков организм быстрее её переварил. Избыток или недостаток клетчатки плохо влияет на процесс пищеварения. Микрофлора толстого кишечника частично трансформирует клетчатку в жидкость, после чего она всасывается в кровь.
 
В организме клетчатка практически не усваивается. Под воздействием кишечной микрофлоры она претерпевает некоторые изменения. Вследствие ферментации образуются пропионовая, масляная, уксусная кислоты, которые относятся к жирным кислотам.
 
Недостаточное содержание пищевых волокон в рационе сопровождается нарушением пищеварения и изменением метаболизма. Избыточное количество пищевых волокон снижает усваиваемость и перевариваемость пищи.
 
Растительные волокна в рационе не сможет заменить ни один продукт. Клетчатка представляет собой основную «пищу» для полезной микрофлоры кишечника. Бактерии, получив пищу, начинают синтезировать недостающие организму витамины, аминокислоты, гормоны. Без этой пищи микрофлора не сможет выполнять свои функции, и в итоге нарушатся процессы метаболизма.
 
Пищевые волокна при движении по кишечному тракту вычищают все, что оседает на стенках кишечника, выводят шлаки.
 
Продукты с богатым содержанием растительных волокон (бобовые, фрукты, овощи) содержат множество нужных для организма микроэлементов.
 
Воздействие пищевых волокон усиливается, если еда, богатая ними, содержит ещё и антиокислители (бета-каротин, витамины E и C). Антиокислители являются защитным фактором для стенок артерий. Растительные волокна замедляют усвоение жиров и углеводов, благодаря чему сводится на нет риск увеличения в крови содержания сахара.
 
Зачастую в нашем рационе пищевых волокон не хватает. Жирная пища, перекусы на ходу, фаст-фуд – значительное количество продуктов питания не содержат в себе растительных волокон. Из них мы берем 90% всех потребляемых калорий и только 10% клетчатки.
 
Пищевые волокна обеспечивают:

• Поддержание равновесия полезной флоры кишечника.
• Стимулирование моторики пищеварительного тракта.
• Стимулирование продвижения пищи по кишечнику и выведения неперевариваемых кусочков пищи из организма.

 
Являясь по своей природе сорбентом, клетчатка впитывает в себя нитраты, канцерогены, токсины, мутагены. Благодаря пищевым волокнам, в организме снижается уровень сахара, холестерина; нормализуется кишечная флора, формируется нормальный объём каловых масс; кал быстро продвигается по кишечнику.
 
Пищевые волокна в рационе являются одним из действенных средств профилактики многих болезней, в том числе диабета, ожирения, атеросклероза, дисбактериоза, гепатоза. А ещё пищевые волокна стимулируют образование полезных бактерий, аминокислот, витаминов.
 
Пищевые волокна состоят из целлюлозы, камеди, гемицеллюлозы, пектина, лигнина.
 

Целлюлоза

Целлюлоза является главной составляющей частью растений, её функция состоит в построении клеточных оболочек и придания ей жесткости. Именно от латинского названия «celulla», что обозначает «клетка», и пошло название целлюлозы. Без неё растения не имели бы собственного «скелета», поддерживающего их эластичность и прочность.
 
В волокнах хлопка содержится около 98% целлюлозы. Также ней богаты волокна конопли и льна. В древесных волокнах её содержится около 50%.
 
Из целлюлозы производственным методом изготавливается писчая бумага, вата, и хлопчатобумажная ткань. Вату изготавливают из очищенного хлопка. При выделении целлюлозы из природных материалов она представляет собой волокнистое твёрдое вещество, которое не растворяется в обычных растворителях (вода, слабые кислоты).
 
Как и крахмал, целлюлоза относится к природным полимерам, они имеют практически идентичную химическую формулу.
 
В природных волокнах молекулы целлюлозы ориентированы вдоль волоконной оси, то есть они располагаются в одном направлении. Образующиеся между ними водородные связи обеспечивают большую прочность этих волокон. При прядении льна или хлопка волоконца прочно соединяются в длинные нити. Это объясняется тем фактом, что молекулы в целлюлозе хоть и имеют линейную структуру, но могут менять свое упорядоченное расположение на более хаотичное.
 
Крахмал, так похожий на целлюлозу, в отличие от неё, является важным элементом питания человека. Причина невозможности употребления чистой целлюлозы в пищу состоит в том, что ферменты, которые способствуют гидролизу крахмала, не воздействуют на связи между молекулами целлюлозы.
 
Целлюлоза в значительных количествах содержится в молодом горохе, в пшеничной муке, отрубях, зеленых бобах, капусте, брюссельской капусте, брокколи, в болгарских перцах, моркови, яблоках, кожуре огурцов.
 

Камедь

Камедью называют высокомолекулярный углевод, который является основным компонентом выпотов (экссудатов флоэмного сока). Выпоты выделяются растениями при заболеваниях или механических повреждениях коры.
 
Камеди хорошо растворяются в воде или же набухают в ней. По своей природе это полимеры моносахаридов (арабинозы, глюкуроновых кислот, галактозы, глюкозы), или полисахариды микроорганизмов, которые накапливаются в культуральной жидкости. Самые распространённые разновидности камеди – агар-агар, декстраны, гуммиарабик, ксантан, гуаровая камедь, трагакант, камедь рожкового дерева.

 
Разновидности камеди применяют в бумажной, пищевой, и других отраслях промышленности в качестве стабилизаторов суспензий и эмульсий, клеев, в качестве растворов, обладающих высокой вязкостью. Камеди обладают свойствами изменения структуры пищевых продуктов благодаря своей вязкости. Из них создают желирующие средства и загустители.
 
В медицинской отрасли камеди используются как слизи, которые могут уменьшать раздражение кожи, вызываемое некоторыми медикаментозными веществами. Также они используются для приготовления эмульсий и пилюль.
 

Гемицеллюлозы

Эти вещества являются полисахаридами, выполняющими в клеточных стенках функцию цементирующего аморфного состава. Молекулы гемицеллюлозы имеют значительно меньшую молекулярную массу, чем молекулы целлюлозы. Гемицеллюлоза не только входит в состав клеточных стенок, она также накапливается в клетках и является питательным запасным веществом.


Гемицеллюлоза является структурной частью древесины, и именно она подвергается в процессе термообработки наибольшей деструкции. Когда температура процесса доходит до 120 градусов, то путём гидролиза из ацетилированной гемицеллюлозы синтезируется уксусная кислота. Если температура повышается дальше, то уксусная кислота становится катализатором расщепления гемицеллюлозы до растворимых сахаров (ксилозы, арбидозы, маннозы, галактозы). Эти сахара, благодаря своей растворимости в воде, легко выводятся из технологического процесса, не мешая ему.

Температура окончательного расщепления гемицеллюлозы варьируется в промежутке от 200 до 260 градусов, в зависимости от технологических условий процесса. При определённых условиях термической обработки древесины, только небольшая часть гемицеллюлозы остается в ней, но это уже несущественно для приобретения древесиной других качеств. Результат обработки – снижение чувствительности древесного материала к действию грибков, это существенно повышает показатели устойчивости.

 Гемицеллюлоза в большом количестве содержится в отрубях и злаковых.
 

Пектин

Это вещество относится к природным полимерам D-галактуроновой кислоты. Пектин входит в состав абсолютно всех зелёных растений нашей планеты. Более того, он является незаменимой частью рациона человека с древнейших времён. Столь долгое употребление обеспечивает человеческому организму отличную адаптацию к пектиновым продуктам.
Исследования учёных позволили определить всю многоплановость действия пектиновых веществ на организм человека.
 
Исследования установили следующие факты:

1. При попадании в желудочно-кишечный тракт, пектин синтезирует гелеобразные вещества, которые, продвигаясь по кишечной системе, защищают слизистые от раздражения токсичными веществами, а также захватывают и выводят эти токсичные вещества наружу. В процессе усвоения еды пектин соединяется с токсинами, радионуклидами, солями тяжелых металлов и образуют с ними нерастворимые и не всасывающиеся комплексы, которые не затрагивают слизистую оболочку пищеварительного тракта. Впоследствии эти комплексы выводятся из организма вместе с каловыми массами.
2. Пектин не только оказывает защитное действие, он вместе с остальными составляющими пищевых волокон улучшает перистальтику кишечника. Это способствует скорейшему выведению недоокисленных веществ и токсинов из организма.
3. При попадании в кишечник, пектин сдвигает pH кишечной среды в кислую сторону. Это оказывает на болезнетворные микроорганизмы бактерицидное действие.
4. Пектиновые вещества связывают желчные кислоты и обеспечивают гипохолестеринемический эффект.
5. Пектин во время своего прохождения по кишечному тракту не подвергается химическому разрушению.

 

Лигнин

Лигнин является аморфным полимером, связывающим фибриллы целлюлозы. Он придаёт прочность и жёсткость клеточным стенкам (если, к примеру, целлюлоза по своим характеристикам соответствует арматуре, то в сравнении можно сказать, что лигнин соответствует бетону, настолько у него высокая прочность на сжатие).
 
Лигнин не растворяется в органических растворителях или воде, он не участвует в обмене веществ и является устойчивым к действию ферментов.

При температуре до 200 градусов во время технологической обработки, происходит частичная деполимеризация вещества с синтезированием низкомолекулярных фрагментов, которые могут растворяться в таких органических растворителях как ацетон-вода, этанол-вода, диоксан-вода.
 
Повышение температурного режима усиливает степень разрушения углеводов древесины, количество лигнина в древесине возрастает.
 
Лигнин встречается в отрубях, злаковых, редисе, клубнике, горохе. В медицинском плане он важен тем, что снижает уровень холестерина в организме.
 

Физиологический эффект

Пищевые волокна контролируют многие процессы в нашем организме. При жевании, например, морковки, клетчатка стимулирует выработку слюны, которая способствует перевариванию углеводов. Чем более тщательно прожевывается пища, тем легче желудку переварить её.
 
Клетчатка всасывает в 4-6 раз больше воды, чем её собственный объем; разбухая, она образует в желудке похожую на губку мягкую массу. Она заполняет желудок и является механизмом, препятствующим перееданию.
 
Пищевые волокна также не дают глюкозе быстро всасываться в тонком кишечнике, защищая тем самым организм от сильных перепадов уровня сахара в крови.
 

Функции клетчатки

При разрушении клетчатки в кишечнике образуются несколько видов усвояемых углеводов (декстрины, сахара и др.), которые имеют большую энергетическую ценность. В разных фракциях фитомассы количественные соотношения всех компонентов углеводного комплекса могут существенно различаются. Эти компоненты играют немаловажную роль в углеводном питании, которое для организма является едва ли не главным источником энергии. Употребление пищевых волокон отражается на качестве пищеварения, метаболизме, усвоении питательных веществ.
 
Оптимизация баланса отдельных углеводов в рационе (в частности, сахара, крахмала, клетчатки) самым лучшим образом влияет на здоровье и самочувствие человека. Недостаток крахмала и сахара нарушает углеводно-жировой метаболизм, что приводит к ацидозу и другим болезням, а также к дисбалансу углеводно-протеинового соотношения.
 
Перевариваемость пищевых волокон напрямую связана со степенью её кристаллизации, а также с её лигнификацией (существует мнение, что только кристаллические участки целлюлозы покрыты лигнином). Чем выше кристаллизация, тем ниже перевариваемость клетчатки. В связи с данным фактором, к перевариваемой клетчатке относят только ту её часть, которая обладает аморфным строением.
 
В древесине также находятся фенолы и алкалоиды. Эти вещества ингибируют процесс перевариваемости составляющих фитомассы, в том числе и пищевых волокон.
 
Пищевую клетчатку разделяют на два главных подкласса – нерастворимую и растворимую.
 

Растворимая клетчатка

Водное содержимое ЖКТ может растворять определённую группу клетчаток, которые так и называются – растворимые. Этот вид клетчаток в ЖКТ образует жидкости вязкой консистенции (гели). Гели легко ферментируются в толстой кишке кишечными бактериями. Растворимые волокна играют важную роль в пищеварении, их влияние на организм обширно и значимо.
 
Углеводы, которые образуются при расщеплении пищевых волокон, ферментируются с выделением таких газов как водород, метан, углекислый газ. При ферментации также образуются жирные кислоты с короткими цепями (бутират, ацетат, пропионат) и молочная кислота. Все эти продукты расщепления могут всасываться в кровоток или вступать во взаимодействие с клетками толстого кишечника.
 
Жирные кислоты, полученные в результате ферментации, поступают в печень, где снижают синтез холестерина и влияют на метаболизм липидов и глюкозы. Растворимые волокна снижают содержание инсулина в сыворотке крови и дают ощущение насыщения после приёма пищи.
 

Нерастворимая клетчатка

Нерастворимые волокна не подвергаются растворению в водном содержимом кишечного тракта. В отличие от растворимых, они не обладают вязкостью и не ферментируются бактериями в толстом кишечнике. Их действие в желудочно-кишечном тракте является ограниченным и локальным.
 
Нерастворимые пищевые волокна увеличивают массу формируемых организмом фекалий, увеличивают частоту перистальтических сокращений кишечника и снижают время, необходимое для прохождения еды через пищеварительный тракт. Рацион, обогащённый нерастворимыми волокнами, уменьшает риск возникновения рака толстой и прямой кишки, а также снижает кровяное давление и уменьшает запоры.
 
Цельные зерна нерафинированного шелушенного риса, амаранта, пшеницы, являются первоклассными источниками нерастворимых пищевых волокон.
 

Снижение веса и поддержание его на одном уровне

Учёные считают, что пищевые волокна различным образом снижают общее потребляемое количество еды. Они дают ощущение сытости, заполняют желудок, высвобождают пептиды, которые регулируют аппетит, активизируют действие полипептида поджелудочной железы и холецистокинина. Продукция ферментации пищевых волокон также может влиять на подавление аппетита, наряду с чистой клетчаткой.

 
Чтобы организм получил достаточное количество пищевых волокон, надо в значительном количестве съедать свежие фрукты, овощи, бобовые; употреблять хлеб из непросеянной муки; варить каши из круп, в которых содержится большое количество растительных волокон (это перловка, овсянка, пшено). В отрубях овсянки количество растворимых и нерастворимых волокон находится в оптимальной пропорции – 1:1, при общем количестве 15 грамм пищевых волокон на 100 грамм отрубей.
 
При изучении таких полезных свойств пищевых волокон как быстрое чувство сытости при употреблении пищи и снижение количества откладываемых в организме углеводов и жиров, учёные задались вопросом о создании препарата для похудения на основе клетчатки. Набухающие вещества могут быстро заполнить желудок и оставить после себя чувство насыщения. К тому же пищевые волокна связывают и выводят желчные кислоты и тем самым способствуют снижению холестерина и выведению липопротеинов с низкой плотностью. Благодаря выведению желчных кислот, образование камней в желчном пузыре значительно снижается.
 
Однако, как выяснилось, клетчатка не является панацеей для похудения. Эффект сытости после пищевых волокон недолго держится, а постоянное их разбухание в желудке приводит к его растягиванию. После прекращения приёма пищевых волокон хочется кушать с удвоенной силой – большой растянутый желудок настойчиво посылает в мозг сигналы голода.
 
Принимать годами индифферентные пищевые волокна в качестве наполнителя для желудка – нельзя. При их долговременном приёме не сохраняются навыки правильного питания, и организм не может адекватно реагировать чувством насыщения на питательную ценность потребляемой еды.
 

Чем могут навредить пищевые волокна в большом количестве?

При употреблении пищевых волокон следует помнить:
 

• Пищевые волокна в большом количестве всасывают воду, и поэтому объём выпиваемой жидкости следует увеличить не менее чем на 30%. Если употреблять мало воды, то возникнет запор.
• От употребления большого количества отрубей может возникнуть метеоризм.
• Если в кишечнике и поджелудочной железе развиваются воспалительные процессы, то большое количество клетчатки может обострить воспаление.
• В клетчатке мало калорий, и она не заменит полноценный рацион. Если питаться одной клетчаткой в надежде похудеть, то недостаток витаминов и элементов приведет к возникновению авитаминоза.
• Лигнин, входящий в состав растительных волокон, влияет на половые гормоны и снижает активность тестостерона.
• При соблюдении вегетарианской диеты обязательно следует принимать кальций.

 

Недостаточное содержание клетчатки в нашем рационе

Последствия диеты с малым содержанием клетчатки – это такие заболевания как варикозное расширение вен, геморрой, колит, грыжа, поражение толстой кишки полипозом, раком, дивертикулёзом.
 
Следует вывод, что и малое, и большое количество растительных волокон в рационе ведут к дисбалансу пищеварительных процессов. Оптимальное количество съеденной клетчатки будет достигнуто, если Вы, хотя бы один раз в день, на завтрак, съедите тарелку овсяной каши. А если вместо сахара Вы в неё добавите немного изюма, то пользы будет вдвое больше, поскольку изюм богат витаминами и микроэлементами.
 
Известно, что пищевые волокна обладают свойством собирать на своей поверхности холестерин и быстро выводить его из организма. Тем самым понижается уровень холестерина. А чем он ниже, тем меньше вероятность развития атеросклероза – опасного заболевания, приводящего к многочисленным осложнениям. При атеросклерозе внутри просвета сосудов к сосудистым стенкам налипают бляшки из холестерина. Постепенно они ссужают свободный просвет, и кровоток замедляется. Кровоснабжение отдельных органов страдает. Все это может привести к тромбозу. Когда тромб отрывается, это означает моментальную смерть.
 
То есть дефицит в рационе клетчатки может значительно повлиять не только на функционирование сердечнососудистой системы, но и на состояние здоровья в целом.
 
Данные медицинских исследований демонстрируют прямую зависимость между количеством употребляемых растительных волокон и риском развития заболеваний сердца. Ежедневный приём 20 грамм клетчатки снижает риск сердечных заболеваний почти на 60%. Согласитесь, не так сложно избежать ситуации дефицита растительных волокон и тем самым уберечь свою сосудистую систему от нарушений и заболеваний.
 

Продукты, содержащие клетчатку

Больше всего растительных волокон содержится в миндале, отрубях, овсянке, цельной пшенице, молодом горохе, соевых бобах, изюме, арахисе, яблоках, капусте, моркови, апельсиновом соке. Главным образом, они содержатся в углеводах, имеющих низкие показатели содержания сахара. Все жирные продукты, мясо и рыба, сыр, молоко, сахар практически не содержат клетчатки. Очень часто она вступает во взаимодействие с другими питательными веществами.
 
Пищевые волокна относятся к таким питательным веществам, которые не обеспечивают наш организм энергией, но, тем не менее, играют важную роль в его жизнедеятельности (подобно минеральным солям и воде).
 
К растворимой клетчатке относится пектин, содержащийся во фруктах, гемицеллюлоза (в ячмене и овсе), альгиназа (находится в морских водорослях), смола (в бобовых растениях). Пектин полезен тем, что абсорбирует холестерин и желчные кислоты, предотвращая их проникновение в кровоток.
 

Содержание пищевых волокон в продуктах

Название продукта	Количество клетчатки в процентах
Отруби	44
Зеленый горошек	16
Миндаль	15
Цельная пшеница	10
Цельнозерновой хлеб	9,5
Кукуруза	9
Арахис	8,7
Бананы	7
Бобы	7
Изюм	7
Зелень	4,8
Чечевица	3,5
Брокколи	3,5
Редис	3
Морковь	3
Макароны	3
Грибы	2,8
Капуста	2,9
Яблоки	2,3
Клубника	2,1
Белый картофель	2
Белая мука	2
Грейпфрут	2
Белый рис	2

 

Промышленное выделение клетчатки

Фармацевтические компании давно наладили производство полезных для человека добавок, содержащих растительные волокна. Добавок в аптечном ассортименте представлено немало, поскольку растения, из которых можно выделить качественную клетчатку, растут в наших широтах в большом количестве. Чтобы увеличить количество употребляемой клетчатки, не нужно кушать большими порциями – достаточно принимать таблетки активированной клетчатки. Это так называемая легкодоступная клетчатка. Она незаменима при соблюдении сбалансированной программы белкового питания с небольшим содержанием углеводов.
 
Виды активированных клетчаток:

• Тыквенная (помогает при холециститах, хронических запорах, колитах, желчнокаменной болезни).
• Льняная (помогает нормализовать функцию сердца, предотвратить образование онкологических заболеваний, пиелонефрита).
• Овсяная (помогает снизить секрецию желудочных соков; уменьшает потребность в инсулине).
• Из зародышей пшеницы с добавлением яблочного пектина (понижает уровень холестерина, поддерживает деятельность нужной микрофлоры при диабете, атеросклерозе, дисбактериозе; яблочный пектин является естественным сорбентом, выводящим из организма холестерин).
• Из расторопши (благотворно влияет на функцию печени).

 

Клетчатка для крупного рогатого скота (применение в сельском хозяйстве)

Для жвачных животных в рационе необходимо присутствие растительных волокон. Солома является носителем растительных волокон. Она относится к так называемым изменённым кормам. Она образуется, после того как из урожая злаковых соберут зерна, или же после сбора семенников многолетней травы.

 
При уборке зерновой культуры вес соломы может составлять до 70 процентов всего растения (30% – это вес зерна). Особенность химического состава любого вида соломы состоит в том, что на 80 - 90 процентов её органическое вещество состоит из экстрактивных безазотистых веществ и клетчатки. Они крепко соединены между собой в лигниноцеллюлозный комплекс, который почти не поддаётся действию ферментов желудочно-кишечного тракта и микрофлоры животных, вследствие этого перевариваемость питательных веществ в соломе низкая.
 
В составе разных видов соломы находится разное процентное содержание пищевых волокон. Овсяная солома на 34,5% состоит из растительных волокон, пшеничная – на 34,1%, ячменная солома – на 33,5%.Повышенная питательность имеется в соломе ячменя, пшеницы, кукурузы, овса, проса; намного менее питательной является солома яровой и озимой пшеницы.
 
Экстрактивные безазотистые вещества разных видов соломы в своём составе больше всего содержат гемицеллюлозы, а лигнин, зольные и азотистые вещества находятся в соломе в небольших количествах.
 
Качество соломы зависит, как правило, от методов её заготовки и хранения. Когда солому убирают и складывают, она может быть для удобства заготовлена в нескольких видах – измельчённом, цельном, или прессованном.
 
Хорошая, качественная солома должна быть без примесей земли, ядовитых или вредных трав, без плесени и гнили, без постороннего запаха. Солома, в которой наблюдаются такие дефекты, непригодна для кормления скота без предварительной обработки.