Пищевые волокна и их роль в здоровье человека

Пищевые волокна или клетчатка – это компоненты пищи растительного происхождения, которые не перевариваются ферментами желудка и тонкого кишечника, но частично перевариваются в толстом кишечнике. Пищевые волокна оказывают существенное влияние на процессы усвоения пищи, ее эвакуации и сами являются пищей для кишечного микробиома. В 70-80 годах прошлого века они назывались термином "балластные вещества", но из-за важнейшей роли, которую пищевые волокна играют в питании, этот термин был признан некорректным.

Виды пищевых волокон

С точки зрения науки о питании пищевые волокна делятся на две группы – растворимые и нерастворимые, и обе группы имеют важное значение для организма:

Растворимые пищевые волокна (растворяются в воде) помогают снизить уровень сахара и регулировать артериальное давление. В большом количестве они присутствуют в овсяных хлопьях, семенах чиа, орехах и бобовых, яблоках и ягодах.

Нерастворимые пищевые волокна помогают пище продвигаться по кишечнику, обеспечивая регулярную перистальтику. Они встречаются в цельнозерновых продуктах, некоторых крупах (особенно в киноа и коричневом рисе), бобовых, зеленых листовых овощах и фруктах со съедобной кожурой, например в грушах и яблоках.

Помимо этого, можно услышать о ферментируемых и неферментируемых пищевых волокнах. Ферментируемые пищевые волокна, попадая в кишечник, частично усваиваются кишечными бактериями и служат им пищей. Неферментируемая клетчатка выводится из организма без изменений. Пищевые волокна этого типа поддерживают существование микробиома в кишечнике, помогают избежать резких скачков уровня сахара после еды и способствуют опорожнению кишечника.

Пищевые волокна могут быть натуральным компонентом растительной пищи, а могут вырабатываться из растений промышленным путем и затем использоваться самостоятельно.

К натуральным пищевым волокнам, компонентам растительной пищи относятся:

• Целлюлоза, гемицеллюлоза – нерастворимые волокна, присутствуют в крупах и клеточных стенках фруктов и овощей. Они абсорбируют воду и формируют кишечный стул, способствуя нормальной перистальтике.
• Лигнин – нерастворимое пищевое волокно, можно найти в пшенице и кукурузе, орехах, льняном семени, овощах и неспелых бананах. Лигнин запускает выработку кишечной слизи и также необходим для перистальтики.
• Бета-глюканы – растворимый ферментируемый вид клетчатки, встречается в освяной крупе и ячмене. Расщепляется и усваивается в тонком кишечнике, действует как пребиотик. Помогает нормализовать уровень сахара и холестерина в крови.
• Гуаровая камедь – растворимое ферментируемое пищевое волокно. Имеет структуру геля и широко используется в пищевой промышленности как загуститель. Усваивается в тонком кишечнике, также помогает выровнять уровень сахара и холестерина.
• Инулин, олигофруктоза, олигосахариды, фруктоолигосахариды – растворимые ферментируемые пищевые волокна, присутствуют в луке, цикории, спарже и артишоках. Имеют слабительный эффект, нормализуют уровень сахара в крови и обладают пребиотическими свойствами. У людей с синдромом раздраженного кишечника эта группа пищевых волокон может вызывать неприятные симптомы: вздутие живота и расстройство желудка.
• Пектины – растворимые ферментируемые пищевые волокна, встречаются в фруктах и ягодах. Практически полностью усваиваются организмом. Обладают желирующими свойствами, которые позволяют замедлить пищеварение (от чего дольше сохраняется ощущение сытости. Могут нормализовать уровень сахара в крови и холестерина.
• Устойчивый крахмал – растворимое ферментируемое пищевое волокно. Можно найти в бобовых, неспелых бананах, остывших вареных макаронах, картофеле. Действует как пребиотик, помогает регулировать уровень холестерина и сахара в крови.

Функциональные пищевые волокна, некоторые из которых вырабатываются из растительного сырья и модифицируются:

• Псиллиум – растворимое вязкое неферментируемое пищевое волокно, получаемое из семян подорожника. Хорошо удерживает воду. Благодаря слабительным свойствам используется как действующее вещество в лекарствах от запора. Регулирует уровень сахара и холестерина.
• Полидекстроза и полиолы – растворимые пищевые волокна, производные глюкозы и сорбитола. Имеют минимальный эффект на уровень холестерина и сахара. Используются в пищевой промышленности как подсластитель, придают пище текстуру и применяются для повышения уровня клетчатки в пищевых продуктах.
• Инулин, олигосахариды, пектины, крахмал и камедь – натуральные пищевые волокна в концентрированной форме. Используются как пищевые добавки.

Профилактика заболеваний

Пищевые волокна (клетчатка) снижают риск развития ряда заболеваний, включая сердечно-сосудистые, диабет, дивертикулез и запоры. Клетчатка благотворно влияет на состояние микробиома, имеет противовоспалительный эффект.

Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний

Благодаря свойству впитывать воду, растворимые пищевые волокна формируют слизь в кишечнике, которая замедляет процесс пищеварения. Это позволяет избежать скачков уровня сахара в крови и дольше сохранить чувство сытости. Контроль веса и уровня сахара играют большую роль в профилактике диабета 2 типа и сердечно-сосудистых заболеваний.

Также растворимое пищевое волокно снижает уровень холестерина в крови через процесс синтеза желчи. Холестерин используется для синтеза желчных кислот в печени. Растворимая клетчатка связывает желчь в кишечнике и выводит её из организма. Для воспроизводства новой желчи печень забирает холестерин из кровотока, и уровень холестерина падает. Анализ результатов 67 контролируемых исследований доказал роль клетчатки в снижении общего уровня холестерина и «плохого» холестерина низкой плотности в крови.

Эпидемиологические исследования показали: потребление пищевых волокон снижает риск заболеваемости и смертности от болезней органов кровообращения. Главными источниками пищевых волокон в исследовании было цельное зерно: хлеб из муки грубого помола, крупы, овсяные хлопья длительного приготовления.

Повышенное потребление клетчатки связывают со снижением риска метаболического синдрома. Метаболический синдром - это комплекс факторов, повышающих вероятность развития заболеваний сердца и диабета 2 типа, а именно: повышенное артериальное давление, повышенный уровень инсулина, лишний вес (особенно в области живота), высокий уровень триглицеридов и низкий – "хорошего" холестерина высокой плотности в крови.

Сахарный диабет 2 типа

Рацион, бедный пищевыми волокнами, в первую очередь нерастворимыми, повышает риск заболеваемости диабетом 2 типа. Масштабные исследования показали: недостаток клетчатки в сочетании с излишком продуктов с высоким гликемическим индексом вызывает резкие скачки уровня сахара в крови после приема пищи, что увеличивает риск развития диабета. Наиболее эффективны в профилактике диабета пищевые волокна из цельного зерна: неочищенных круп, хлеба из муки грубого помола. Роль клетчатки из фруктов и овощей не столь очевидна.

Рак груди

Проспективное когортное исследование более 90 000 женщин в предклимактерическом возрасте доказало: потребление клетчатки, как в молодом, так и в зрелом возрасте, снижает риск развития рака груди на 25%. Более поздний мета-анализ 17 наблюдательных исследований продемонстрировал, что клетчатка сохраняет защитную роль как до наступления климакса, так и после наступления климакса.

У подростков высокое потребление клетчатки снижает частоту появления доброкачественных опухолей груди, являющихся фактором риска развития рака груди в более зрелом возрасте.

Рак кишечника

Ранние эпидемиологические исследования влияния клетчатки на риск развития рака кишечника показали смешанные результаты: некоторые данные свидетельствуют, что клетчатка способствует снижению заболеваемости, итоги других исследований не выявили такой зависимости.

Одной из причин может быть разный эффект клетчатки на различные виды злокачественных опухолей кишечника. Мета-анализ проспективных когортных исследований показал, что все виды пищевых волокон помогают снизить риск рака кишечника, но наиболее эффективными в этом отношении оказались пищевые волокна из цельного зерна. В целом богатый клетчаткой рацион связан с пониженным риском развития раковых опухолей.

Запоры

Запор считается хроническим, если дефекация происходит 3 раза в неделю и реже, пациент испытывает болевые ощущения, стул твердый и небольшой. Единичные запоры случаются в жизни каждого человека, но переход в хроническую форму значительно снижает качество жизни, вызывает боли, вздутие живота, иногда тошноту. Хронический запор увеличивает риск дивертикулеза кишечника и геморроя. Главные пути профилактики запоров – есть больше клетчатки (фруктов и овощей, цельного зерна), пить достаточно воды и регулярно заниматься физкультурой.

Клетчатка помогает справиться с запорами по нескольким причинам. Некоторые типы растворимых пищевых волокон удерживают воду, формируя гель, который смягчает кишечный стул. Нерастворимые пищевые волокна массируют стенки кишечника, стимулируя выделение кишечной слизи и запуская перистальтику. Некоторые виды клетчатки являются пребиотиками – пищей для микробиома, которые ферментируют пищевые волокна с образованием короткоцепочных жирных кислот. Они увеличивают уровень воды в кишечнике и делают стул более мягким.

Поскольку для регулярного стула необходимы разные виды клетчатки, врачи рекомендуют разнообразить потребление пищевых продуктов: сочетать фрукты и овощи, бобовые и цельное зерно. Долю клетчатки в рационе следует повышать постепенно: резкое увеличение объемов клетчатки может вызвать рези и вздутие живота. Чтобы справиться с этими побочными эффектами, нужно пить больше жидкости.

Дивертикулез

Дивертикулез кишечника – это формирование маленьких грыж (дивертикулов) в нижних отделах кишечника. Это одно из наиболее распространенных кишечных заболеваний, чаще встречающееся в странах "западной диеты" – Европе и США. Главная причина заболевания – ослабление кишечной стенки, прогрессирующее с возрастом (более половины людей старше 60 лет страдает дивертикулезом). На первых порах заболевание проходит бессимптомно, пока грыжи не ущемляются или воспаляются – развивается дивертикулит. При нем появляются боли в кишечнике (как правило, в левой нижней части живота), тошнота, рвота, высокая температура. Методы лечения дивертикулита – отказ от еды (только жидкости) и прием антибиотиков. В особо тяжелых случаях требуется хирургическое вмешательство. Однако дивертикулит развивается только у 5% больных, страдающих дивертикулезом

Исследования подтверждают: главным фактором риска развития дивертикулеза является "западная диета" с низким содержанием клетчатки, избытком красного мяса и продуктов глубокой переработки. Такое пищевое поведение приводит к хроническим запорам, которые со временем ослабляют мышцы кишечника, одновременно увеличивая давление изнутри, при дефекации; на слабых местах начинают формироваться грыжи. Кроме того, при "западной диете" в кишечнике процветают патогенные бактерии, которые ведут к хроническому воспалению и увеличивают риск дивертикулеза.

Крупные когортные исследования показали: потребление клетчатки защищает от дивертикулеза. Наиболее полезны пищевые волокна из фруктов, круп и овощей. Большую роль в профилактике дивертикулеза играет целлюлоза. Это нерастворимое пищевое волокно встречается в кожуре фруктов, листовых овощах, корнеплодах, бобовых и пшеничных отрубях. Исследование здоровья медсестер, в котором приняло участие более 50 000 женщин, показало, что потребление 25 и более грамм клетчатки в день снижает риск дивертикулеза на 13%. Важно отметить, что клетчатка есть только в цельных фруктах и овощах, не в соках.

Другие факторы риска дивертикулеза – это пожилой возраст, курение, недостаток физической активности, прием некоторых лекарств (нестероидных противовоспалительных средств, стероидных гормонов, аспирина), генетическая предрасположенность и синдром раздраженного кишечника.

Рекомендации по потреблению

Европейская ассоциация кардиологов рекомендует потреблять пищевые волокна в объеме 35-40 грамм в день, преимущественно в виде цельнозерновых продуктов. Дополнительно она советует добавлять в рацион 200 грамм фруктов и 200 грамм овощей – по 2-3 порции того и другого. Порция - это один цельный фрукт, чашка листовых овощей, либо полстакана вареных или замороженных.

В Диетических рекомендациях для американцев на 2020-2025 годы (разрабатываются совместно Департаментом сельского хозяйства и Департаментом здравоохранения США и обновляются каждые 5 лет) дневная норма нутриентов зависит от пола и возраста. Взрослым женщинам рекомендуется получать не менее 20-25 граммов пищевых волокон в день, мужчинам – 30-35 грамм. Составители рекомендаций отмечают, что на сегодняшний день эту норму не соблюдает 90% женщин и 97% мужчин.

В России рекомендации по питанию разрабатывает Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи. Согласно наиболее свежим рекомендациям Центра, вышедшим в 2021 году, "Физиологическая потребность в пищевых волокнах для взрослого человека составляет 20—25 г/сутки или 10 г/1000 ккал, для детей старше 1 года – 10–22 г/сутки".

Как мы видим, международные и российские рекомендации по потреблению клетчатки значительно расходятся – почти в 2 раза. Тем не менее, все источники сходятся в том, что пищевые волокна жизненно необходимо человеку, и их потребление необходимо наращивать.

Повышение потребления пищевых волокон

Крупнейшие научно-медицинские организации мира, включая Всемирную организацию здравоохранения, утверждают: население Земли повсеместно не соблюдает рекомендованные нормы по потреблению клетчатки. В последние 50-70 лет произошел глобальный сдвиг пищевого поведения: от растительных продуктов к животным и продуктам глубокой переработки, многократно возрасло потребление красного мяса.

Стандартная "западная диета" не сбалансирована по макро-и микронутриентам и ведет к развитию хронических заболеваний. Чтобы обеспечить организм достаточным количеством пищевых веществ (в том числе клетчаткой), современному человеку нужно прилагать сознательные усилия и формировать рацион с учетом своих физиологических потребностей.

Рекомендации по повышению потребления клетчатки:

• Вместо соков ешьте цельные фрукты и овощи.
• Замените белый рис, хлеб и макароны из рафинированной муки цельным зерном: крупами в оболочке (гречка, коричневый рис), хлебом из муки грубого помола.
• Добавляйте продукты с высоким содержанием пищевых волокон в рацион, например, орехи и молотое льняное семя в каши и йогурты. Используйте овощи в качестве гарнира не реже 3 раз в неделю.
• Выбирайте овсяные хлопья длительного приготовления.
• Для перекуса используйте орехи или сырые овощи (сельдерей, морковные палочки) вместо чипсов и крекеров.
• 2-3 раза в неделю заменяйте мясные блюда на бобовые.
• При необходимости (и после консультации с врачом) используйте пищевые добавки с клетчаткой: псиллиум или порошок целлюлозы. Помните: пищевые добавки не заменят полноценные растительные продукты!

По материалам

1. Harvard school of public health. The nutrition source. Fiber. Доступен на https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/carbohydrates/fiber/ (дата обращения 12.05.2022).

2. Ma W, Nguyen LH, Song M, Jovani M, Liu PH, Cao Y, Tam I, Wu K, Giovannucci EL, Strate LL, Chan AT. Intake of dietary fiber, fruits, and vegetables, and risk of diverticulitis. The American journal of gastroenterology. 2019 Sep;114(9):1531. *Disclosure: Andrew T. Chan receives consulting fees from Janssen, Pfizer Inc., and Bayer Pharma AG for work unrelated to the topic of this manuscript.

3. McKeown NM, Meigs JB, Liu S, Wilson PW, Jacques PF. Whole-grain intake is favorably associated with metabolic risk factors for type 2 diabetes and cardiovascular disease in the Framingham Offspring Study. The American journal of clinical nutrition. 2002 Aug 1;76(2):390-8.

4. Hu Y, Ding M, Sampson L, Willett WC, Manson JE, Wang M, Rosner B, Hu FB, Sun Q. Intake of whole grain foods and risk of type 2 diabetes: results from three prospective cohort studies. BMJ. 2020 Jul 8;370.*Author disclosure: FBH reports grants from California Walnut Commission, personal fees from Metagenics, personal fees from Standard Process, and personal fees from Diet Quality Photo Navigation, outside the submitted work.

5. Bellini M, Tonarelli S, Barracca F, Rettura F, Pancetti A, Ceccarelli L, Ricchiuti A, Costa F, de Bortoli N, Marchi S, Rossi A. Chronic Constipation: Is a Nutritional Approach Reasonable?. Nutrients. 2021 Oct;13(10):3386

6. Fuchs CS, Giovannucci EL, Colditz GA, Hunter DJ, Stampfer MJ, Rosner B, Speizer FE, Willett WC. Dietary fiber and the risk of colorectal cancer and adenoma in women. New England Journal of Medicine. 1999 Jan 21;340(3):169-76

7. Berkey CS, Tamimi RM, Willett WC, Rosner B, Hickey M, Toriola AT, Frazier AL, Colditz GA. Adolescent alcohol, nuts, and fiber: Combined effects on benign breast disease risk in young women. NPJ breast cancer. 2020 Nov 23;6(1):1-5

8. Рекомендации Европейского общества кардиологов по кардио-васкулярной профилактике, 2021 год. Доступен на https://www.escardio.org/Guidelines/Clinical-Practice-Guidelines/2021-ESC-Guidelines-on-cardiovascular-disease-prevention-in-clinical-practice

9. Рекомендации по питанию для жителей США, 2020 – 2025гг. (https://www.dietaryguidelines.gov/sites/default/files/2020-Доступен на 12/Dietary_Guidelines_for_Americans_2020-2025.pdf)

10. Нормы физиологических потребностей для различных групп населения. Методические рекомендации ФИЦ питания 2021(http://www.ion.ru/)