Autor: dipl. ing. Danica Radosavljević
.

.
Dijetetska vlakna (DV) su heterogena grupa jedinjenja sa različitim funkcionalnim osobinama. DV su poznata više od 2000 godina, a tek u poslednjih 25 godina dobijaju naučni značaj koji zaslužuju. Sredinom 20-og veka Hispley prvi put koristi termin DV i definiše ih kao materije koje grade ćelijske zidove, ne hidrolizuju se u humanom digestivnom traktu i povećavaju masu fecesa.

Generalno prihvaćena definicija DV predložena od strane Trowell-a i saradnika (1976) glasi: DV se sastoje od biljnih jestivih polisaharida, lignina i srodnih supstanci rezistentnih na varenje osnovnim enzimima ljudskog digestivnog trakta. DV obuhvataju sve nesvarljive polisaharide, kao i voskove i lignin. Prema Food and Agricultural Organisation (FAO) DV se sastoje od supstanci bilo biljnog ili životinjskog porekla koje su rezistentne na hidrolizu u tankom crevu čoveka.

Uz nova saznanja i proširenu listu DV, odbor naučnika American Association of Cereal Chemist (AACC) dozvolio je novu definiciju DV. Definicija uključuje nekoliko komponenata, koje prema AOAC metodi ne pripadaju DV, a koje pokazuju slične fiziološke efekte. Dozvoljena AACC definicija glasi: DV su jestivi delovi biljaka ili analogni ugljeni hidrati koji su rezistentni na varenje i apsorpciju u tankom crevu čoveka, sa komplektnom ili delimičnom fermentacijom u debelom crevu. DV obuhvataju polisaharide, oligosaharide, lignin i srodne biljne supstance.

DV pokazuju pozitivna fiziološka dejstva kao što su laksacija, i/ili smanjenje holesterola u krvi, i/ili smanjenje glukoze u krvi. Komponente koje su definisane ovom definicijom su celuloza, hemiceluloza, lignin, inulin, gume, modifikovana celuloza, sluzi, oligosaharidi, pektini, voskovi, kutin i suberin (McClery, Prosky, 2001).

DV se dele na (www.wikipedia.com):
• rastvorljiva DV,
• nerastvorljiva DV,
• rezistentni skrob.
Sva ova vlakna zajedno čine ukupna DV.
Sadržaj dijetetskih vlakana nalazi se u tabeli 7.

Tabela 7. Sadržaj dijetetskih vlakana u cvekli (Vollendorf & Marlett, 1993)

Komponenta	[g/100g]
SM	12,3
Ukupna dijetetska vlakna (AOAC)	2,5
Ukupna dijetetska vlakna (Uppsala)	2,1
Nerastvorljiva dijetetska vlakna (Uppsala)	1,4
Rastvorljiva dijetetska vlakna (Uppsala)	0,7
Rastvorljiva dijetetska vlakna
Hemiceluloza	2,3
Pektin	3,6
Nerastvorljiva dijetetska vlakna
Hemoceluloza	4,2
Celuloza	5,7
Pektin	1,5
Lignin	0,2

Celuloza je strukturni element ćelijskih zidova i predstavlja jednu od komponenata nerastvorljivih prehrambenih vlakana (Gray, 2003). Molekuli celuloze su sačinjeni od ostataka D-glukoze u piranoznom obliku, pri čemu je jedan molekul glukoze stupio u reakciju preko svoje poluacetalne OH grupe sa alkoholnom OH grupom na četvrtom C atomu drugog molekula glukoze.

Celuloza se ne rastvara ni u vodi ni u organskim rastvaračima (Piletić i sar., 1993). Celulozu ne razgrađuju ni enzimi humanog digestivnog trakta (Gray, 2003). Enzimi koji katališu razgradnju celuloze su celulaze koje su rasprostranjene kod mikroorganizama, kod životinja su vrlo retke, a kod ljudi ih uopšte nema. Celuloza se može iskoristiti smo uz sudelovanje mikroorganizama, na primer u buragu preživara (Karlson, 1988).

Namirnice bogate celulozom su: žitarice, kupus, pasulj, grašak, brokoli, krastavac, jabuka, mrkva, zelena paprika (de Almeida Costa, 2006).

Analitičke metode za određivanje celuloze su zasnovane na nerastvorljivosti celuloze u vodi i njenoj otpornosti na dejstvo razblaženih kiselina i baza. Pošto i pratioci celiloze, hemiceluloza i lignin, imaju iste osobine, nije moguće dobiti čistu celulozu, već se u praksi ovi sastojci određuju kao sirova celuloza, odnosno sirova vlakna (Vračar, 2001).

Celuloza se može modifikovati na razne načine, pri čemu se teži da se dobiju materijali sa specifičnim osobinama za razne ciljeve. Od mnogobrojnih derivata celuloze najznačajniji su nitrati i acetati, koji su našli primenu u medicini i raznim industrijama (Piletić i sar., 1993). Sadržaj celuloze u cvekli iznosi 5,7 g/100g sirovog uzorka (Vollendorf & Marlett, 1993).

Hemiceluloze spadaju u heteropolisaharide, jer su sastavljene od različitih monosaharida. Hemiceluloze kod biljaka prate celulozu. Izgrađene su pretežno od ksiloze, arabinoze, a često i od galaktoze (Piletić i sar.,1993).

Lanci hemiceluloze imaju uvijenu strukturu. Dva ili tri lanca su obavijena jedan oko drugog, a strukturu održavaju vodonične veze između hidroksilnih grupa (Karlson, 1988). Hemiceluloza je u većoj meri zastupljena u mekinjama, prokelju i cvekli (www.americandietaryfibre.com).

Skrob je polisaharid koji je veoma rasprostranjen u prirodi. Skrob je rezervni ugljeni hidrat biljaka i nagomilava se u nekim njenim delovima, kao što su koren, list, stablo i seme. Granule skroba sadrže osim polisaharida i izvesnu količinu proteina, lipida, masnih kiselina, mineralnih soli.

Skroba najviše ima u zrnu pirinča oko 80%, pasulja 60-80%, pšenice 75%, kukuruza 72%, itd. (Pribiš, 1999).

Skrob se javlja u obliku belog amorfnog praha koji se ne rastvara u hladnoj vodi. Pri zagrevanju u vodi bubri uz nastajanje koloidne suspenzije koja se može razdvojiti na dve komponente, amilozu i amilopektin (Piletić i sar., 1993).

Amiloza čini 20-30% nativnog skroba i sastoji se od oko 250-300 molekula glukoze, koji su međusobno povezani α-1,4- glikozidnom vezom. Osnovna jedinica je maltoza, a između maltoznih jedinica je opet α-1,4-glikozidna veza. Zbog α-glikozidne veze molekul nije izdužen, već je lanac u obliku uvojnice. Amiloza je rastvorljiva u toploj vodi.

Amilopektin je izgrađen od α-glikozidno povezanih glukoza, ali je molekul razgranat. Na glavnom lancu su razmešteni bočni lanci povezani α-1,6-vezama, na koje se ponovo mogu nadovezivati bočni lanci. Lanac se grana u proseku nakon svakih 25 jedinica glukoze.

Visokomolekularni skrob se hidrolitičkim cepanjem prvo razgrađuje na manje delove, a oni se dalje razgrađuju do glukoze. Poznato je nekoliko vrsta enzima koji hidrolizuju α-1,4-veze, i to su α-, β-, γ-amilaza. α-amilaza je najvažniji probavni enzim, nalazi se u pljuvački i tankom crevu (Karlson, 1988). Skrob se hidrolizuje postepeno pod dejstvom amilaze u pljuvački, ali pošto HCI u želucu razara amilaze to se varenje skroba nastavlja tek u crevima, gde se HCl neutrališe i gde enzimi iz pankreasa dovrše hidrolizu skroba do maltoze, a zatim i do glukoze (Piletć i sar., 1993).

Do skoro se mislilo da se skrob potpuno svari u tankom crevu. Međutim postoji deo skroba, rezistentni skrob, koji se ne svari u tankom crevu, već prelazi u debelo crevo gde i fermentiše (McCleary, 2001).

Lignin je komponenta koja spaja celulozu i hemicelulozu u ćelijama biljaka. Lignin je polimer aromatičnih ugljovodonika nastao kondenzacijom fenilpropana i/ili vanilina i etilvanilina, veoma je složene strukture. Ima manju sposobnost hidratacije, što utiče na ukupnu sposobnost vezivanja vode dijetetskih vlakana (Stauffer, 1993; Jalili, 2001).

Lignin se rastvara u vodi, kiselinama i bazama. Izvori lignina su mekinje, zrelo povrće (zrenjem se povećava sadržaj lignina), boranija, jagoda, kruška i rotkvice. Lignin smanjuje svarljivost biljnih vlakana (www.foodnavigator.com).

Inulin u nekim biljkama predstavlja glavnu rezervu energije, a u glavnom se nalazi u korenu. Većina biljaka koje sintetišu i skladište inulin, ne sadrže druge, slične materije, kao što je skrob (www.wikipedia.com). Molekul inulina je linearan i sastoji se od oko 30 D-fruktofuranoznih jedinki povezanih β-glikozidnom vezom. Jedan molekul D-fruktoze je povezan preko svoje poluacetalne OH grupe koja se nalazi na drugom C atomu sa alkoholnom OH grupom koja se nalazi na prvom C atomu drugog molekula D-fruktoze. Inulin se javlja u obliku bezbojnog praha koji se rastvara u vrućoj vodi i lako hidrolizuje (Piletić i sar., 1993). Zato se inulin ubraja u grupu ugljenih hidrata poznatih kao fruktoze jer je izgrađen od jedinica fruktofuranoze povezanih 2,1-vezom, a lanac se završava glukozom (Karlson, 1988).

Kako su fruktani dobro rastvorni u 80%-tnom rastvoru etanola, ne mere se osnovnim metodama koje se primenjuju za određivanje dijetetskih vlakana. Postoji nekoliko specifičnih metoda za određivanje fruktana koje se zasnivaju na potpunoj hidrolizi oligofruktoza i inulina do fruktoze i glukoze, koje se zatim određuju instrumentalno ili hemijski (McClary, 2001).

Voskovi su estri viših masnih kiselina i viših alkohola sa 20-70 C atoma u molekulu. Kod biljaka su 80% svih lipida voskovi koji stvaraju zaštitni sloj na površini biljaka i štite je od isparavanja vode (Piletić i sar., 1993).

Suberin je materija koja se nalazi u specifičnim tkivima i tipovima ćelija kao što su ćelije plute. Suberinska pluta je slična ligninu sa estarski vezanim masnim kiselinama (McCleary, 2001).

Kutin je glavna supstanca u kutikuli. Kutin je nerastvorljiv polimer izgrađen od esterifikovanih C16 i C18 hidroksi i epoksi masnih kiselina (McCleary, 2001).

Mucilages (guar, karagenan) su dijetetska vlakna koja formiraju gelove, a građena su od galaktoze, manoze i drugih monosaharida (McCleary, 2001).

Produkti Maillard-ove reakcije nastaju na temperaturama iznad 100°C pri reakciji redukujućih šećera sa slobodnim aminokiselinama i takva jedinjenja nazivaju se melanoidi. Nerastvorljivi melanoidi čine veoma mali deo nerastvorljivih dijetetskih vlakana (Stauffer, 1993; Jalili, 2001).
.

Rastvorljiva dijetetska vlakna

Rastvorljiva dijetetska vlakna su dugi polisaharidni lanci sa bočnim granama sastavljenim od monosaharida ili oligosaharida. Od monosaharida su najzastupljenije heksoze (D-glukoza, D-manoza i D-galaktoza) i pentoze (L-arabinoza, D-ksiloza i L-ramoza). Ova vlakna se često nazivaju i sluzima, a razlikuju se sluzi egzogenog i endogenog porekla.

Egzogene sluzi su hidrokoloidi, pod kojima su obuhvaćene gume i sluzi dobijene ekstrakcijom morskih trava, ekstrudata biljaka i semenki, i to su guar- i lokus guma, gumiarabika, karaja agar, algininska kiselina, karagenan itd.

Namirnice bogate ovim komponentama su proizvodi od ovsenog brašna, suvi pasulj, geršla itd. Egzogene sluzi se u prehrambenim proizvodima koriste u manjim količinama kao sredstva za ugušćivanje, želiranje, stabilizaciju i emulgovanje. Endogene sluzi su β-glukan i pektini. β-glukan je makromolekul kod koga su glukozni ostaci povezani β-1,4 i β-1,3 vezama, a broj ovih veza je različit. Sadržaj rastvorljivih dijetetskih vlakana u cvekli iznosi 0,7 g/100g sirovog uzorka (Vollendorf & Marlett, 1993).
.

Pektinske materije

Termin pektin potiče od grčke reči “pectin”, što znači galerta ili pihtija. Pod ovim pojmom se krije i najvažnija osobina pektina, sposobnost želiranja tj. stvaranja gela.

Izraz pektini ili pektinske materije, nije tačno definisan zbog heterogenosti njihovog sastava. Polisaharidne su prirode, široko rasprostranjeni u voću i povrću.

U biljkama se pektinske materije nalaze u središnjoj lameli biljnih ćelija i u ćelijskom zidu u manjoj meri. Prava građa pektinskih materija u ćelijama, odnosno protopektina, još uvek nije sasvim razjašnjena. Smatra se da je protopektin jedinjenje sastavljeno od polimerizovanih pektininskih kiselina, vezanih za celulozu, hemicelulozu, lignin i šećere (Vračar, 2001).

Protopektin je kompleksna materija biljnih ćelija, koja spada u neceluloznu frakciju primarnog ćelijskog zida, odnosno središnjih lamela biljnih ćelija.

U ćeliji su pektinski polisaharidi (ramnogalakturonski lanac, povezan bočnim vezama sa arabanima, odnosno galaktanima, zavisno od biljke) povezani na ksiloglukane, arabinogalaktane i proteinske ostatke ćelijskog zida. Hemicelulozna frakcija ćelijskog zida (ksilani, arabinoksilani, manani, arabinogalaktani, glukomanani i galaktomani) povezuje pektinski polisaharid sa celulozom ćelijskog zida (Vračar, 2001).

Delovanjem enzimatskih kompleksa, tokom sazrevanja biljaka pektinski polisaharid prelazi u rastvorljivi oblik-pektininsku kiselinu. Dolazi do cepanja α-1,4 glukozidne veze pektinskih materija i ostalih komponenti ćelijskog zida i tako zidovi ćelije postaju tanji. Rastvorljive pektinske materije bubre sa vodom i daju voću i povrću odgovarajuću konzistenciju. Tokom sazrevanja dolazi i do prelaska rastvorljive pektininske kiseline u nerastvornu pektinsku kiselinu. Sve ove činjenice ukazuju na kompleksnost strukture pektinskih materija, koje imaju veliku ulogu pri proizvodnji bistrih i kašastih koncentrata (Vračar, 2001).
.

Značaj dijetetskih vlakana u ishrani

Danas se pod pravilnom ishranom podrazumeva pravilan izbor namirnica, njihove kombinacije i odgovarajuća učestalost obroka. Pravilna ishrana je strogo individualizovana i zavisi od starosti osobe, njene psihofizičke konstitucije, zdravstvenog stanja, vrste i obima posla kojim se bavi, godišnjeg doba, klimatskih faktora i drugih unutrašnjih i spoljašnjih faktora.

Hrana u organizmu čoveka ima fiziološku i lekovitu ulogu i daje osećaj uživanja. Navedene uloge su uslovljene postojanjem šest glavnih komponenata hrane: proteina, ugljenih hidrata, lipida, vitamina, mineralnih materija i vode. Svaki deficit ili suficit pojedinih sastojaka hrane oštećuje zdravlje i dovodi do pojave specifičnih oboljenja ljudi (Pribiš, 1999).

Dijetetska vlakna (DV) su komponente hrane koje su potrebne za normalno funkcionisanje organizma. Do danas nije dokazano do kakvih bi poremećaja u organizmu došlo, usled deficita DV u ishrani, ali je poznato pozitivno delovanje DV u prevenciji masovnih nezaraznih bolesti, kao što su gojaznost, kardiovaskularne bolesti, dijabetes, neke maligne bolesti, itd.

Konzumiranjem namirnica bogatih nerastvorljivim i rastvorljivim DV, mogu se postići višestruki pozitivni efekti na ljudski organizam.

Celuloza i hemiceluloza, u crevima bubre, i vezujući vodu povećavaju ukupnu količimu fekalnih masa, a istovremeno skraćuju i vreme zadržavanja hrane u organima za varenje. Lignin smanjuje svarljivost biljnih vlakana, vezuje se za žučne kiseline, i na taj način sprečava apsorpciju holesterola (www.foodnavigator.com).

Inulin se sve više upotrebljava u ishrani čoveka, zbog velikog nutritivnog i fiziološkog značaja. Inulin ima prijatan, veoma blag, sladak ukus i može se koristiti kao zamena za šećer. Inulin potpomaže apsorpciju kalcijuma i magnezijuma iz hrane i obezbeđuje povoljne uslove za rast i razvoj bakterija crevne mikroflore.

Vezjući se sa žučnim kiselinama, rastvorljiva DV, smanjuju apsorpciju masti i holesterola, naročito LDL-holesterola (lošeg), dok koncentracija zaštitnog HDL-holesterola ostaje nepromenjena (www.food navigator.com).

Rastvorljiva DV sa vodom obrazuju gel ili viskozne rastvore koji fermentišu pod dejstvom crevnih bakterija. Njihovom fermentacijom nastaju masne kiseline kratkih lanaca koje snižavaju koncentraciju slobodnog amonijaka (sniženjem pH crevnog sadržaja). Na taj način se skraćuje vremenski period i intenzitet izlaganja crevne sluznice slobodnom amonijaku (www.foodnavigator.com).

Pektin u crevima formira gel koji prekriva sluzokožu creva vezujući žučne kiseline i soli, za koje je inače vezan holesterol, i na taj način se povećava njegovo izlučivanje iz organizma.

Konzumiranjem hrane bogate DV, pored navedenih, mogu se postići i sledeći pozitivni efekti (www.wikipedia.com):
• jačaju se mišići za žvakanje, i tako se utiče na prevenciju pojave karijesa,
• bakterije debelog creva delimično fermentišu DV pri čemu nastaju gasovi i masne kiseline kratkih lanaca, koje zaštitno deluju na epitel debelog creva i tako imaju ulogu u prevenciji malignih oboljenja,
• DV se nalaze u biljnoj hrani, pa se konzumiranjem hrane bogate DV istovremeno u organizam unose i znatne količine vitamina i mineralnih materija, koji su neophodni za normalno funkcionisanje organizma,
• DV utiču na rastezanje želuca, i pri konzumiranju hrane bogate DV stiče se osećaj sitosti i povećava se vremenski period između obroka; ova osobina DV se koristi pri lečenju gojaznih osoba, ali je povoljna i pri održavanju normalne telesne težine zdravih osoba,
• DV predstavljaju jednu vrstu zaštite od delovanja toksina, smanjuju rizik pojave čira na želucu i žučnog kamena.
Pozitivna dejstva DV na ljudski organizam praćena su i odgovarajućim nepozeljnim efektima kao što su smanjena apsorpcija minerala i mogući gastro-intestinalni problemi, ako je unos DV prevelik i neuravnotežen.

Nakon svega nabrojanog, moze se zaključiti da je uloga DV u organizmu veoma velika (www.foodnavigator.com):
• održavaju dobro zdravlje,
• preventivno deluju na pojavu srčanih oboljenja,
• snižavaju holesterol,
• snižavaju i stabilišu šećer u krvi,
• sprečavaju opstipaciju,
• sprečavaju karcinom debelog creva, dojke,
• preventivno deluju na pojavu gojaznosti, i učestvuju u njenom lečenju,
• deluju kao antioksidansi.

.

Literatura

Spisak korišćene literature možete naći u Literatura – Hemija hrane.