Pod pojęciem błonnik najczęściej rozumie się składniki organiczne błon komórkowych i tkanki podporowej roślinnej pozostałe po usunięciu z nich białek, węglowodanów i tłuszczów. Istnieją różne rodzaje błonnika, gdyż występuje on w różnych komórkach roślinnych.
Błonnik pokarmowy to część żywności pochodzenia roślinnego oporna na hydrolityczne działanie enzymów przewodu pokarmowego człowieka.
Pod względem budowy chemicznej błonnik jest niejednorodną strukturą w której można wyróżnić składniki zbudowane z elementów cukrowych, do których należą:
# frakcja celulozy ( w skład której wchodzi tylko glukoza)
# frakcja hemiceluloz (zbudowana z ksylozy, arabinozy, kwasu glukuronowego)
# frakcja pektyn ( na którą składają się galaktoza, arabinoza, kwas galakturonowy)
oraz elementów nie należących chemicznie do cukrów czyli
# frakcji niewęglowodanowych (reprezentowane są one głównie przez ligninę ale także zawierające gumy, śluzy i woski)
Coraz częściej także w skład błonnika włącza się tak zwaną skrobię oporną czyli tę część skrobi która nie jest trawiona przez enzymy.
Jednak to rola fizjologiczna jest najczęściej stosowanym kryterium podziału błonnika zawartego w pokarmach. Na tej podstawie wyróżnia się:
# błonnik rozpuszczalny, tworzący w wodzie żel, na który składają się pektyny, gumy i śluzy i niektóre hemicelulozy oraz
# błonnik nierozpuszczalny, który w przewodzie pokarmowym ulega jedynie nieznacznym przemianom. W jego skład wchodzą: lignina, celuloza i hemicelulozy dające się ekstrahować z kwaśnych roztworów.
Mocno uogólniając można przyjąć że nierozpuszczalny błonnik jest frakcją dominującą w ziarnach zbóż, natomiast w owocach i warzywach więcej jest frakcji rozpuszczalnych. Jednak należy także pamiętać że warzywa, szczególnie korzeniowe zawierają nieraz znaczne ilości celulozy lub hemiceluloz, a w ziarnach niektórych zbóż jest sporo rozpuszczalnych składników błonnika, przeważnie gum.
Celuloza jest oporna na działanie enzymów przewodu pokarmowego, nierozpuszczalna w wodzie, posiada właściwości adsorpcyjne (łatwo wiąże wodę), przez co zwiększa masę kałową i przyspiesza pasaż resztek pokarmowych przez jelita
Hemiceluloza występuje we włóknie i zdrewniałych częściach roślin łącznie z pozostałymi składnikami tworzy podstawowy szkielet ścian komórkowych. Jest rozkładana przez bakterie okrężnicy w 60 - 90 % a produkty rozkładu mogą być wchłaniane w przewodzie pokarmowym i stanowić składnik energetyczny. Hemiceluloza ma zdolność wiązania wody lecz jest trawiona i nie zwiększa masy stolca.
Pektyny stanowią 1 - 4% masy ściany komórkowej, rozkładane są przez bakterie jelitowe na gazy H2, CO2, CH4 i krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, mają zdolności odtruwające (wiążą substancje toksyczne np. metale ciężkie), uważa się że obniżają też poziom cholesterolu, trojglicerydów i lipidów we krwi. Opóźniają również wchłanianie glukozy, regulując w ten sposób poziom cukru. Jako składnik rozpuszczalny, tworzą żele i zwiększają objętość spożytego pokarmy, co powoduje szybsze powstanie uczucia sytości. Pektyny zwalniają pasaż jelitowy , co ma znaczenie w zapobieganiu biegunkom.
Lignina, niecukrowy składnik włókna pokarmowego, odpowiada za wytrzymałość i twardość ścian komórkowych i jest bardzo oporna na działanie enzymów. Wpływa drażniąco na błonę śluzową żołądka i jelit, co pobudza ich perystaltykę i przyspiesza pasaż masy kałowej.
Fizjologiczna rola błonnika jest wielokierunkowa, na co wpływa specyfika jego budowy chemicznej i składników wchodzących w jego skład. Błonnik jako składnik pożywienia rozpatrywany bywa zazwyczaj całościowo, jednak bardzo ważne jest uświadomienie sobie że poszczególne jego składniki pełnią różne funkcje w przewodzie pokarmowym.
Jako że błonnik nie jest trawiony przez enzymy, nie ma więc znaczenia jako składnik odżywczy, jednak ze względu na rolę jaką pełni w organizmie ludzkim jest ważnym składnikiem diety.
pozytywne funkcje:
* zwiększenie objętości i masy kału - błonnik posiada zdolności dużego wiązania wody i tworzy podłoże dla rozwoju korzystnej mikroflory a także posiada właściwości gazotwórcze. Ułatwia to szybsze usunięcie resztek pokarmowych z ustroju i zapobiega zaparciom
* regulowanie perystaltyki jelit - frakcje rozpuszczalne tworząc żele zwalniają przechodzenie treści pokarmowej z żołądka do jelit. Natomiast frakcje nierozpuszczalne działają niejako antagonistycznie wpływając na skrócenie czasu pasażu jelitowego, co wynika głównie z ich właściwości do wiązania wody oraz z mechanicznego drażnienia ścian jelita. Czas przechodzenia pokarmy przez jelito cienkie zależy od typu spożywanego włókna , uważa się że najkrócej przechodzi błonnik pochodzący z otrąb.
* działanie przeciwmiażdżycowe - pektynom przypisuje się zdolność wiązania cholesterolu, trójglicerydów, lipidów i kwasów żółciowych, co wpływa na obniżenie wchłaniania tych składników a tym samym na zmniejszenie ich poziomu we krwi.
* właściwości odtruwające - pektyny mają zdolność wiązania substancji toksycznych w tym metali ciężkich, które następnie są usuwane wraz z niestrawionymi resztkami pokarmowymi z organizmu
* stymulowanie rozwoju korzystnej mikroflory jelitowej, która wypiera bakterie gnilne z dolnych odcinków przewodu pokarmowego. Rozpuszczalne frakcje są rozkładane w okrężnicy w znacznie większym stopniu niż składniki nierozpuszczalne włókna, powstają wtedy aktywne metabolity m.in. krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe które prawdopodobnie są pewnym źródłem energii oraz składników odżywczych dla śluzówki tego odcinka przewodu pokarmowego.
* wpływ na metabolizm węglowodanów - błonnik tworząc trudnoprzepuszczalną błonę wyścielającą przewód pokarmowy, spowalnia wchłanianie cukrów czym przyczynia się do powolniejszego wzrostu stężenia glukozy we krwi co może mieć niebagatelne znaczenie dla osób z cukrzycą. Jednocześnie włókno pokarmowe zmniejsza też wydzielanie insuliny przez trzustkę podczas spożywania posiłku.
* zdolności buforujące - błonnik wiąże w żołądku nadmiar kwasu solnego oraz wpływa na wydzielanie hormonów przewodu pokarmowego ( gastryna, GIP)
* hamowanie łaknienia - włókno wiąże wodę i pęcznieje przez co wywołuje szybsze uczucie sytości a nie dostarcza sam energii
negatywne funkcje:
* według niektórych danych błonnik może ograniczać wchłanianie i wykorzystanie niektórych substancji odżywczych, głównie składników mineralnych: magnezu, wapnia, miedzi, cynku. Jednakże ten efekt nie jest do końca potwierdzony i prawdopodobnie zależy od szeregu czynników np. struktury danego błonnika i jego ilości. Wynika to z jego zdolności do wymiany jonów, tworzenia kompleksów, wpływu na czas przemieszczania się treści pokarmowej oraz wpływu na mikroflorę jelitową.
* podaje się także że włókno pokarmowe wpływa ujemnie na trawienie i wchłanianie niektórych witamin.
Ilość błonnika w żywności.
Włókno pokarmowe występuje tylko w produktach roślinnych. Suche ziarna zbóż są naturalnie najbardziej skoncentrowanym naturalnym źródłem włókna pokarmowego i zawierają go około 10 - 12%. Jednak w procesie przemiału ziarna na mąkę zostają odrzucone zewnętrzne części ziarna, które są właśnie najlepszym źródłem błonnika. Stąd za najbogatsze w błonnik uważa się produkty w których składzie zostały zachowane te zewnętrzne części ziarna, należą do nich: otręby, płatki zbóż, pieczywo razowe i grube kasze. Głównym źródłem błonnika w naszej diecie są więc przetwory zbożowe, które dostarczają około 65% ogólnie spożywanej ilości tego składnika, następne w kolejności są warzywa łacznie ze strączkowymi ( około 20%) a także owoce (ok. 13%).
Oprócz pieczywa i grubych kasz, cennym źródłem błonnika w polskiej diecie są produkty śniadaniowe (różne rodzaje preparowanych płatków i ziaren zbóż, musli często z dodatkiem suszonych owoców) i na nie warto szczególnie zwrócić uwagę, gdyż dostarczją oprócz włókna także wielu innych cennych składników. Owoce i warzywa zawierające duże ilości wody posiadają znacznie mniej substancji balastowych. Te owoce, które są spożywane w całości wraz z drobnymi nasionkami (truskawki, winogrona) zawierają go relatywnie więcej niż inne. Często niedocenianym, a ważnym w naszej diecie źródłem są warzywa strączkowe zawierajace pokaźne ilości włókna.
Duża dawka błonnika może zmniejszyć skuteczność innych leków, np. doustnych środków antykoncepcyjnych i leków zmniejszających stężenie cholesterolu. Powinno zachować się 2 godzinny odstęp między posiłkiem a podaniem lekarstwa.
Połykanie dużych ilości tabletek lub kapsułek zawierających błonnik może być niebezpieczne. Po zbyt małym nasyceniu wodą zwiększają one swą objętość i mogą utkwić w gardle lub w jelitach.
Rozpuszczalne składniki błonnika mogą ograniczać wchłanianie składników pokarmowych tj. żelazo, cynk i wapń.
Błonnik w jelicie grubym wchłania wodę. Jeżeli nie ma wystarczającej ilości wody, stolec będzie twardy i gęsty, może też powodować zaparcia. Aby maksymalizować efekty błonnika i optymalizować eliminacją produktów ubocznych przemiany materii, powinno dostarczać się przynajmniej 2 litry wody dziennie.
Nagłe dostarczenie organizmowi dużej dawki błonnika może wywołać wzdęcia i bóle brzucha. Dotyczy to zwłaszcza roślin strączkowych. U niektórych osób produkty zawierające dużo błonnika, szczególnie pszenne, mogą podrażnić żołądek.
Indeks glikemiczny produktów spożywczych
Tradycyjna klasyfikacja węglowodanów opiera się na stopniu polimeryzacji łańcucha węglowodorowego dzieląc je na proste i złożone. W 1981 r.u David Jenkins i jego współpracownicy z uniwersytetu w Toronto, zaproponowali klasyfikację produktów węglowodanowych na podstawie ich zdolności do podwyższania poziomu glukozy we krwi nazywając ją indeksem glikemicznym.
Obecnie indeks glikemiczny definiowany jest jako pole powierzchni pod dwugodzinną krzywą glikemii po spożyciu 50 g dostępnych węglowodanów z produktu badanego w stosunku do pola pod krzywą odpowiedzi glikemicznej po spożyciu ekwiwalentnej ilości węglowodanów z produktu standardowego (glukozy lub białego pieczywa). Wartość indeksu glikemicznego produktów spożywczych otrzymana z zastosowaniem jako standardu białego chleba jest około 40% większa od wartości obliczanej wobec glukozy.
W celu obliczenia wartości indeksu glikemicznego posiłku, czy jadłospisu należy wyliczyć, jaki udział stanowią w ogólnej puli węglowodanów w posiłku, węglowodany pochodzące z porcji produktów, które go tworzą. Wartość ta pomnożona przez IG produktów po zsumowaniu da nam IG posiłku
Zjedzenie produktu o wysokim IG prowadzi do gwałtownego wzrostu poziomu glukozy we krwi wywołującego w odpowiedzi u osób z prawidłowo funkcjonującą trzustką duży wyrzut insuliny. Poziom glukozy we krwi szybko ulega wtedy obniżeniu często nie tylko do wartości wyjściowej, lecz znacznie poniżej niej, prowadząc do hipoglikemii. Objawem hipoglikemii jest uczucie głodu, a chęć jego zaspokojenia jest powodem niekontrolowanego pojadania. Produkty o wysokim IG przyspieszają również zależny od insuliny proces odkładania się tłuszczu w komórkach tłuszczowych. Spożycie produktów o niskim indeksie glikemicznym powoduje powolny i relatywnie niewielki wzrost poziomu glukozy, a co za tym idzie niewielki wyrzut insuliny.
Obecnie najpełniejszy spis wartości indeksu glikemicznego został opublikowany przez Foster-Powell'a i wsp. w 2002 roku i zawiera ponad 750 produktów spożywczych.
Ładunek glikemiczny (ŁD)
Wartości IG nie dają informacji jak dużo węglowodanów jest w określonym rodzaju pożywienia, a zarówno ilość, jak i jakość węglowodanów wpływa na odpowiedź glikemiczną organizmu. Dlatego naukowcy z Harvard University wprowadzili pojęcie ładunku glikemicznego (ŁG), który jest miarą zarówno ilości, jak i jakości węglowodanów w produkcie.
ŁG = ilość węglowodanów w porcji produktu (g) * IG / 100
Jeżeli produkt ma wysoki IG (np. gotowana marchew) i niski ŁG, po spożyciu standardowej porcji takiego produktu wzrost glikemii nie powinien być wysoki. Ładunek glikemiczny np. gotowanej marchwi wskazuje, że standardowa porcja tego produktu zawiera mało węglowodanów przyswajalnych i mimo wysokiego IG nieznacznie podnosi stężenie glukozy we krwi. Natomiast produkty węglowodanowe o wysokim ŁG i wysokim IG (np. ziemniaki, biały chleb) powodują wysoki wzrost glikemii nawet po spożyciu niewielkiej porcji tego produktu. Podobnie wysoki wzrost glikemii może być oczekiwany po spożyciu dużych ilości produktu o wysokim ŁG i niskim IG (np. owoce suszone, soki owocowe).
Co wpływa na wartość IG produktów?
Odpowiedź glikemiczna jest cechą indywidualną dla każdego człowieka. Zależy m. in. od wrażliwości komórek na insulinę, funkcjonowania trzustki, czynności trawiennej przewodu pokarmowego, aktywności fizycznej. Zdolność regulacji metabolizmu glukozy zmienia się nawet u zdrowych osób, a u osób z cukrzycą jest szczególnie osłabiona. Poziom glikemii poposiłkowej zależy również od tempa opróżniania żołądkowego, trawienia i wchłaniania węglowodanów.
Szybko trawione i wchłaniane węglowodany (łatwo przyswajalne) mają wysoki IG. Natomiast wolno trawione i wchłaniane węglowodany mają niski IG, a stężenie glukozy we krwi po ich spożyciu wzrasta powoli.
Powszechnie sądzi się, że cukier spożywczy (sacharoza) znacznie podwyższa stężenie glukozy we krwi. Jednak wartość IG sacharozy, zbudowanej z glukozy i fruktozy, jest średnia − 68% i zbliżona do IG np. białego pieczywa - 70%.
Produkty zawierające znaczne ilości fruktozy (IG = 19%) lub laktozy (IG = 46%) charakteryzują się niższym indeksem glikemicznym, co może tłumaczyć niski IG większości owoców i produktów mlecznych. Fruktoza nie przekształca się w całości w glukozę, natomiast galaktoza jest wolniej wchłaniana z przewodu pokarmowego i dopiero w wątrobie przekształcana do glukozy.
Im wyższa wartość IG danego produktu, tym wyższy poziom cukru we krwi, po spożyciu tego produktu. Zjedzenie węglowodanu o wysokim IG doprowadza do gwałtownego skoku poziomu cukru wywołującego w odpowiedzi duży wyrzut insuliny. Poziom cukru szybko ulega obniżeniu i podobnie do wahadła, które znacznie wychyliło się w jedną stronę i musi to podobnie uczynić w przeciwną - poziom cukru nie spada do wartości wyjściowej lecz znacznie niższej, źle już tolerowanej przez organizm a nazywanej hipoglikemią. Poza różnymi niemiłymi doznaniami - objawem hipoglikemii jest głód. Produkty o wysokim IG sprzyjają tyciu w dwojaki sposób: wywołują głód, co sprzyja częstszemu jedzeniu i działają anabolicznie dzięki powodowaniu dużych skoków poziomu insuliny. Insulina reguluje poziom cukru ale też powoduje aktywacje procesów przyswajania, składowania określanych mianem anabolizmu, co w praktyce przekłada się na tycie. Insulina aktywuje procesy liponeogenezy - tworzenia tłuszczy - głównie z dostarczanych węglowodanów. W tej też formie następuje składowanie. Ponadto insulina ułatwia deponowanie tłuszczy krążących w surowicy krwi do komórek tłuszczowych. Jest więc ona tzw. hormonem anabolicznym.
Wysoki poziom insuliny sprzyja tyciu. Ów wysoki poziom związany jest zaś z konsumpcją pewnej grupy węglowodanów, które w sposób gwałtowny i znaczny podnoszą chwilowy poziom glukozy w surowicy krwi, czyli mają tzw. wysoki indeks glikemiczny (wyższy lub równy 70). Natomiast spożycie produktu o niskim indeksie glikemicznym powoduje powolny i relatywnie niewielki wzrost poziomu cukru i co za tym idzie - niewielki wyrzut insuliny. Produkty takie nie są więc sprzymierzeńcem tycia. Warto pamiętać, że przetwarzanie produktów żywnościowych (obróbka termiczna, czas obróbki termicznej) podwyższa ich indeks glikemiczny.