Пищевые волокна и резистентные углеводы

Пищевые волокна и резистентные углеводы — это полимеры углеводов в пище, которые избегают переваривания и всасывания в тонком кишечнике человека и вместо этого достигают толстого кишечника, где они могут ферментироваться кишечной микробиотой или проходить в значительной степени нетронутыми. Эта область объединяет химию, классификацию и физиологические эффекты этих неперевариваемых углеводов в рамках биохимии питания.

Definition

Пищевые волокна включают неперевариваемые полимеры углеводов (и аналогичные соединения, такие как лигнин), которые не гидролизуются пищеварительными ферментами человека в тонком кишечнике; резистентные углеводы дополнительно включают фракции крахмала и олигосахариды, которые устойчивы к перевариванию в тонком кишечнике и становятся субстратами для ферментации в толстом кишечнике.

Scope

Эта область знакомит читателя с волокнами и резистентными углеводами как классом: как они определяются и классифицируются (растворимые против нерастворимых, вязкие против невязких, ферментируемые против неферментируемых), как микробиота толстого кишечника ферментирует их в короткоцепочечные жирные кислоты, особые случаи резистентного крахмала и пребиотиков, а также как эти соединения модулируют гликемический ответ и функцию толстого кишечника. Это биохимический и физиологический обзор, а не клиническое руководство.

Sub-topics

• Клетчатка, гликемический ответ и влияние на толстую кишку
• Ферментация микробиотой клетчатки и продукция короткоцепочечных жирных кислот
• Резистентный крахмал и пребиотики
• Классификации растворимых и нерастворимых волокон

Core questions

• Какие химические и физические свойства отличают различные классы пищевых волокон и резистентных углеводов?
• Как микробиота толстого кишечника ферментирует неперевариваемые углеводы и какие метаболиты образуются?
• Посредством каких механизмов эти углеводы влияют на гликемический ответ, объем стула и физиологию толстого кишечника?

Key concepts

• Неперевариваемые углеводы
• Растворимость и вязкость
• Ферментируемость
• Резистентный крахмал
• Пребиотический субстрат
• Короткоцепочечные жирные кислоты
• Гликемический ответ
• Увеличение объема стула

Mechanisms

Поскольку человеческие слюнные и панкреатические амилазы, а также ферменты щеточной каймы не могут гидролизовать их гликозидные связи, пищевые волокна и резистентные углеводы проходят через тонкий кишечник и достигают толстой кишки. Там их физико-химические свойства определяют две основные судьбы: растворимые и вязкие волокна замедляют опорожнение желудка и всасывание питательных веществ и легко ферментируются, в то время как нерастворимые волокна увеличивают объем стула и ускоряют транзит с меньшей ферментацией. Ферментируемые субстраты метаболизируются анаэробными бактериями в короткоцепочечные жирные кислоты (ацетат, пропионат, бутират) и газы, снабжая энергией колоноциты и влияя на метаболизм хозяина; резистентный крахмал и признанные пребиотики являются особенно ферментируемыми субстратами, которые формируют микробный состав.

Clinical relevance

Потребление пищевых волокон изучается в связи с рядом исходов для здоровья, и понимание биохимии неперевариваемых углеводов лежит в основе того, как наука о питании интерпретирует эти данные. Эта область описывает механизмы и ассоциации на уровне популяции для образовательных целей; она не предоставляет индивидуальных диетических предписаний или рекомендаций по лечению.

Epidemiology

Более высокое потребление пищевых волокон и цельнозерновых углеводов ассоциируется в систематических обзорах и метаанализах с более низким риском развития нескольких хронических состояний, хотя большая часть этих доказательств является наблюдательной, и эффекты частично приписываются волокнам, а частично — сопутствующим компонентам пищевой матрицы.

Evidence & guidelines

Синтез рандомизированных и проспективных данных о качестве углеводов, включая волокна, был собран в крупных систематических обзорах и метаанализах, заказанных для информирования о диетических рекомендациях; они суммируют ассоциации и эффекты по многим исследованиям, а не устанавливают индивидуальные рекомендации.

History

Признание того, что неперевариваемый растительный материал имеет физиологическую ценность, перешло от раннего представления об инертном балласте к более глубокому биохимическому пониманию на протяжении двадцатого века, по мере того как характеризовалась ферментативная роль микробиоты толстого кишечника и производство короткоцепочечных жирных кислот. Определения пищевых волокон постепенно расширялись, чтобы охватить резистентный крахмал и олигосахариды по мере развития аналитического и физиологического понимания.

Debates

Как следует определять и измерять пищевые волокна?

Определения менялись между чисто аналитическими (что обнаруживает данный лабораторный метод) и физиологическими (что устойчиво к перевариванию в тонком кишечнике и достигает толстой кишки), влияя на то, считаются ли резистентный крахмал и синтетические олигосахариды волокнами.

Key figures

• Joanne Slavin
• Andrew Reynolds
• Gijs den Besten

Seminal works

• slavin-2013
• reynolds-2019
• den-besten-2013

Frequently asked questions

В чем разница между пищевыми волокнами и резистентными углеводами?

Пищевые волокна относятся к неперевариваемым полимерам углеводов (и лигнину), присущим растительным продуктам; резистентные углеводы — это более широкая функциональная группа, которая также включает резистентный крахмал и неперевариваемые олигосахариды, которые избегают переваривания в тонком кишечнике и достигают толстой кишки.

Почему эти углеводы достигают толстого кишечника непереваренными?

Пищеварительные ферменты человека не могут расщеплять их специфические гликозидные связи, поэтому они не всасываются в тонком кишечнике и вместо этого становятся субстратами для микробиоты толстого кишечника или увеличивают объем стула.