Tài liệu tham khảo
5.7. Chất xơ: định nghĩa và phân loại
R. Meier, R Havary, A Forbes Mac tiéu
—__ Hiểu khái niệm chất xơ.
~ Hiéu định nghĩa và phân loại chất xơ.
— __ Hiểu cơ sở của tác động sinh lý khác nhau của chất xơ,
—_ Hiểu khái niệm prebiotic.
5.7.1. Định nghĩa
Chất xơ trong chế độ ăn ('carbohydrate đối kháng) là những chất không tiêu hóa được trong ruột non hoặc hấp thu hoặc chuyển hóa kém”', Chất xơ trong chế độ ăn là thành phần nội sinh của thành tế bào thực vật hoặc tế bào thực vật (thành phần cấu trúc và chất nền) trong chế độ ăn, bén vững với các enzym được tiết ra trong ruột non. Chúng chứa phần lớn các polysaccharid không phải là tinh bột. Lignin va các thành phẩn không tiêu hóa khác (nhưng số lượng tối thiểu) có liên quan đến polysaccharide dạng xơ của chế độ ăn và có thể ảnh hưởng đến tính chất sinh lý cũng được xếp vào nhóm nà y#),
Tùy thuộc vào thành phần và vai trò trong thực ật, chất xơ có thể có hoặc không có cấu trúc polysaccharide ho polysaccharide không cấu trúc. Về mặt hóa học, thành phần của thực vật là polysacchatide và oligosaccharide không là tỉnh bột, và lignin (polyphenol)', Tinh bột đối kháng cũng bao gồm trong khái niệm carbohydrate không thể tiêu hóa vì có một lượng tỉnh bột đến ruột già và hoạt động như carbohydrate không thể tiêu hóa”,
Có những tiếp cận khác nhau trong việc xác định chất xơ-chế độ- ăn. Cáe-tiếp cận này nhấn mạnh đặc biệt đến các phương pháp phân tích, trong khi những cái khác sử dụng tiếp cận gần với sinh lý hơn. Hiện tại có mội sự đồng thuận tổng quát sử dụng các định nghĩa hóa học vì các khó khăn trong việc đo lường các đặc điểm sinh lý ở người. Để vượt qua các giới hạn khó khăn của định nghĩa trước đây đã sử dụng, Hội đồng Quốc tế để nghị ®';
—~__ Chất xơ chế độ ăn (trừ lignin) bao gdm các carbohydrate đa phân tử với mức
độ polymer hóa không thấp hơn 3. „
— Chất xơ chế độ ăn bao gồm carbohydrate không tiêu hóa và không hấp thu và lignin trong thực vật dạng nguyên vẹn.
282 Tá Các Khải niệm Cơ bản trong Dinh dưỡng Lâm sang 1¡ niệm Ci - Chất xơ chức năng bao gồm carbohydratc không tiêu hóa được chiết xuất có ấ =hức nã ồ
hiệu quả sinh lý có lợi ở người.
— Chat xo toàn phần là chất xơ chế độ ăn và chất xở thêm vào.
Định nghĩa này giải thích tác động sinh lý của chất xơ chế độ ăn.
Chất xơ chế độ ăn bao gồm một hoặc nhiều:
—. —_—_ — Carbohydrate da phân tử tự nhiên có a a ử i trong thực phẩm. i
Các chất sử dụng trong dinh dưỡng qua đường lĩnh mạch và dường. tiéu hoa 283 Bang
Loại chat xơ chế độ ăn
ăn theo cấu trúc hóa học và nguồn thức ăn Nguễn thực phẩm
Bột lủa mì nguyên, cám
5.7.1, Phân loại chất xơ chế đi
Polysaccharide khéng phai la tinh bột
— Carbohydrate đa phân tử chiết xuất từ nguyên liệu thức ăn tươi bằng các phương pháp vật lý, hóa học hoặc men.
— Carbohydrate da phan ti téng hdp.
Chat meee trong chế độ ăn có nhiễu tác động sinh lý có lợi bao gồm gây no, làm giảm nm ng d6 glucose va cholesterol trong máu và tác động có lợi chủ yếu trên
chức năng ruộf'“!?, xem thêm chương 2.11.
5.7.2. Phân loại
Có nhiều cách phân loại cho chất xơ. Những cách này dựa trên cấu trúc hóa học.
tính fan trong nước, mức độ thủ sắc tí ất lý hó A
thác g c, mức độ thủy phân, các tính chất lý hóa và tác động sinh lý
Phân loại theo cấu trúc hóa học
ơ trỳc húa học của chất xơ được xỏc định bởi loại monomer, mức độ polyrer hóa và loại liên kết (alpha hoặc beta)'”, Trong phân loại này, carbohydrate chế độ ăn được chia thành ba nhóm:
Đường (mite dé polymer héa 1-2).
Oligosaccharide (mức độ oxi hóa, 3-9).
Polysaccharide (mức độ polymer hóa > L0).
Ngày nay, một oligosaccharide, polysaccharide không phải tinh bột (NSP), tỉnh bột kháng tiêu hóa và lignin được chấp nhận như chất xơ chế độ ăn : "
- Cấu trúc hóa học của chất xơ chế độ ăn rấi đa dạng. Carbohydrate khéng tié hóa được hình thành từ một hay nhiều đơn vị monosuccharide (loại 6 carbon ID.
D-fructose, D-galactosel, loại 5 carbon [arabinose]). Polysaccharide chế ộ : các mono: ccharide kết hợp thành chuỗi thẳng dài hoặc phân nhánh. Các hóa trị liên kết các monosaccharde để hình thành 5 >
“ae a , ; oligosaccharide và
polysaccharide quyết định tính chất lý hóa của hợp chất hình thành. Nếu các nhân vee liên kết bởi alpha (I,4)-glycosidie, hoạt chất được tiêu hóa ở ruột non
nhưng nếu nó : Hiên kết bởi . :
hóc Ninn nó được liên kết bởi beta (1;4)-glycosidie, hoạt chất không thể được tiêu húa bởi men ở người, Chất xơ cú cấu trỳc húa học khỏc nhau cú trong thức ọ a (xe
Bing 571) 0 g thife an (xem
Nét
Cellulose Rau củ, ngũ cốc nguyên
Hemicellulose Táo, chanh
Pectin Yén mach, rau củ, guar, la mạch
Gume Thực vật khác
Mucilage . Lignin
ô — Oligesaccharide Rau củ chớn, hạt ăn được
a-glucans Non a-glucans Rafflnose Stachyose
Verbaecose Rau củ
Fructo-ollgosaccharides Galactose-oligosaccharides e Inutln
Tinh bột kháng tiêu hóa
Hành, rau diếp xoăn, artlehoke, chuối
Sữa (bê/người)
Hanh, artichoke
Khoai tay, bay đặc trưng của các sợi đặc biệt trong chế độ ăn
Celfulose: cellulose là polysaccharide gồm các chuối thẳng beta (1,4) — gốm các đơn vị glucopyranoside liên kết lại. Cellulose là thành phần cấu trúc chính của thành tế bào thực vật. Cellulose không thể tiêu hóa ở ruột non.
Hemicellulose: hemicelluloses là nhóm của polysaccharide có trong thành tế bào thực vật, bao quanh các sợi cellulose. Cac cao phân tử này có thể có mạch thắng hoặc phân nhánh, gồm glucose, arabinose, mantosc, xylose và galacturonic acid, Hemicellulose có thể tiêu hóa một phần ở ruột non.
Pectin: pectin cd trong thành tế bào thực vật và mô nội bào của nhiều loại trái cây và quả mọng. No gém galacturonic acid trong, chuỗi thẳng và rhamnose name rải rác. Nó có thể được tiêu hóa một phần ở ruột non.
Gưm: Gum báo gồm một nhóm đa dạng các polysaccharides tan (rong nước thường được chiết xuất từ hạt.
Chất nhầy: chất nhây là sản phẩm tế bào thực vật dầy, nhớt; khái niệm này dùng để chỉ gum thực vật.
Lignin: Lignin là polymer có mức độ phân nhánh cao. Nó bao gồm các đơn vị phenylpropanơid và được tìm thấy trọng tế bào gỖ. Lignin cd thể liên kết với polysaccharide sợi. Lignin ia | polyphenol, khong phải là carbohydrate.
Oligosaccharide: Oligosaccharide chứa 2-10 monosaccharide của cùng hoặc khác loại đường, chuỗi liên kết thẳng hoặc phân nhánh. Stachyose, raffinose, và verbacose có thé fim thấy trong các loại rau. Fructo-oligosacharide 1a sản phẩm thủy phân của inulin và gồm 3-5 đơn vị fructose va 1 ddn vi glucose 6 cuéi. Fructo-oligosacharide có thé thấy trong hành củ, rau diếp xoăn và chuối, và một vài loại rau xanh khác. Galacto-oligosaccharide là các oligosaccharide không thể tiêu hóa gồm các đơn vị galactose. Galactose-oligosaccharide Om thấy trong sữa động vật và người. Chúng cũng có thể được san xual tir lactose bằng việc sử dung beta-galactosidase.
284 Các Khải niệm Cơ bản trong Dinh dưỡng Lâm sảng
— Inulin: Inulin không phù hợp với các định nghĩa của sợi như polysaccharide không tỉnh bột và oligosaccharide. Inulin được thấy ở dạng phân tử khác nhau gồm từ 2 — 200 đơn vị fructose. Nó có nối beia (2, 1) liên kết các dơn vị Íructose polymer và thường kết thúc với đơn vị glucose. Inulin dude thay trong tự nhiên ở thực vật như hành và artisô.
— Tỉnh bột đối kháng: một vài mảnh nhỏ của tỉnh bột có thể thoát khỏi việc bị tiêu hóa ở ruột non. Tình bột kháng tiêu hóa và sản phẩm thủy phân của nó di vào ruột già cung cấp chất nên cho sự lên men. Tỉnh bột đối kháng sau đó có cùng các đặc tính giống polysaccharide không tỉnh bột. Có bến loại sau:
© RST:tinh bột không tác động sinh lý (trong ngũ cốc nguyên hạt).
ôâ RS II: Phõn tứ tỉnh bột đối khỏng (chuối chưa nấu hoặc khoai tõy).
ôâ RSIII: tỉnh bột thoỏi giỏng (khoai tõy đó nấu và làm lạnh).
ôâ _RSIV: tỉnh bột thay đổi.
Phân loại dựa vào tính chất hóa lý của sợi
Đặc tính hóa lý chính được xem xét bao gdm: tinh tan trong nước, sự lên men, khả nang ngậm nước và tính dính.
Tính tan trong nước được sử dụng để phân biệt các carbohydrate chế độ ăn thành loại có tác dụng hấp thu glucose va lipid trong ruột non (“xơ tan’) và loại cần đi đến ruột già để tác động vào chức năng của ruột (*xd không tan”). Nói chung, xơ không tan íL bị lên men và dùng để tăng thể tích phân trong ruột già. Xo tan là cơ chất tốt cho sự lên men bởi các vì khuẩn trực tràng. Sắn phẩm cuối cùng của sự lên men là các acid béo chuỗi ngắn (SCFAs) (butyratc, propionate, acetate) vi khi (hydrogen,
methane)““°, SGFAs quyết định cho chức năng bình thường của ruột, và đặc biệt byturate là dưỡng chất quan trọng cho biểu mô trực tràng”. Bảng 5.7.2 tổng kết mối quan hệ giữa các sợi khác nhau tùy vào khổ năng tan và lên men của chúng.
Bảng 5.7.2. Phần loại sợi chế độ ăn theo đặc tính sinh hóa
“Xơ trong chế độ ăn" Tínhtan Khả năng lên men Chuyển hóa tại ruột già
ằ Polysaccharide cõu trỳc
Cellulo Khéng <50% Trung bình
Hemicellulo A Tốt 70% Trung bình
Hemlesllulo B Xấu 30% Trung binh
ô Phi polysaccharide’: cdu trúc
Ugnin Khéng 5% Khéng
e Polysaccharide phi. cau
rue P Rat tot 100% Mở rộng
Pectin Rất tốt 100% Mở rộng
Gôm (Gum)
Chất nhày (Mucilage) Tốt 100% Mỡ rộng
© Ollgosaccharide :
Inulln 7 Tét 100% Mờ rộng
Fructo-ollgosaccharide (FOS) Tét 100% Mỡ rộng
Galactỏ-ollgasaccharide (GOS) Tắt 100% Mở rộng
Tinh bột kháng tiêu hóa: Kém 100% Trung binh:
Các chất sử dụng trong dinh dưỡng qua đường lĩnh mạch và đuờng tiêu hóa 285
Trong thực hành, sự phân biệt giữa tan và không tan là khó vì mnột vài xơ không tan cũng được lên men, và bởi vì không phải tất cả xơ tan đều ảnh hưởng đến hấp thu glucose va lipid ©. Da cé nhiing di liệu đáng tin cậy, tuy nhiên, việc bổ sung nguồn xơ hình thành chất gel dính ảnh hưởng thuận lợi đến néng d6 glucose va cholesterol trong máu. Xơ trong chế độ ăn được lên men chậm, không hoàn toàn hoặc không cẩn thiết trong ruột già để tăng khối phân và do đó có thể tối ưu hóa chức năng ruột già”, Ngày nay, xơ trong chế độ ăn nên được nhận biết không chỉ trong khái niệm “tan” hoặc “không tan" mà còn ở đặc tính lý hóa như tính nhớt và khả năng lên men,
Cac carbohydrate không tiêu hóa khác nhau ở khả năng hình thành chất gel dính.
Các carbohydrate không tiêu hóa tan hoặc có độ nhớt, được tìm thấy nhiều ở yến mạch, lúa mạch, đậu nành và quả họ chanh, trong khi các carbohydrate không tiêu hóa không tan, không nhớt được tim thấy trong lúa mì nguyên hạt và rau qua. Pectin, gum, va beta-giucan thay đổi tính nhớt của khối chứa trong ruột với những hệ quả quan trọng. Các carbohydrate không tiêu hóa có tính nhớt (Ví dụ beta — glucan trong yến mạch) tác động có lợi cho chuyển hóa thông qua việc giảm tỈ lệ hấp thu carbohydrate, Yéu 16 lién quan bao gồm tính để kháng với sự khuyếch tán chất xơ, do làm tăng độ nhớt của khối chứa trong ruột, và tăng tính để kháng của lớp nước không bị khuấy động. Tác động có lợi bao gồm việc giảm cholesterol huyết thanh, glucose trong máu sau ăn và đáp ứng insulin. Loại carbohydrate không tiêu hóa tan và không tan đều được lên men bởi vỉ khuẩn ruột non nhưng ở rmmức độ khác nhau, Các xơ tan thường lên men nhiễu hơn. Sự lên men quyết định sự tạo thành các acid béo chuỗi ngắn (SCFA) cần thiết cho sức khỏe. Các chất xơ không thể lên men (không tan) có lợi cho sức khỏe chủ yếu bổi khả năng ngậm nước và dẫn đến giảm thời gian đi qua ruột già”*'”, Nói chung, các xơ không tan ít bị lên men và giữ nước nhiều hơn các xơ lan. Do đó, các xơ không tan có ảnh hưởng lớn trực tiếp lên khối phân hơn xơ tan. Sự tiêu hóa của xơ lên men, tuy nhiên, kích thích sự phát triển của vỉ khuẩn và góp phần làm tăng thể tích khối phân.
Có những loại carbohydrate không tiêu hóa chuyên biệt có lợi cho người dùng bằng cách kích thích chọn lọc sự phát triển và/hoặc hoạt động của một (hoặc một số giới hạn) của nhiễu loại vi khuẩn trong ruột già. Hiệu quả này và lợi ích cộng thêm cho sức khổe người dùng hình thành “khái niệm probiotic'0®'Đ, Các carbohydrate không tiêu hóa có tính chất prebiotic bao gỗm các oligosaccharide, pectin, va cd bela-glucan.
Nói chung, chúng có trong trái cây, rau quả, ngũ cốc và sữa. Các prebiotic quan (rọng
nhất là galacto-
oligosaccharide. Inulin lam tăng trưởng lactobacilli cé Idi va bifido-bacteria trong ruột, và giảm gánh nặng vi sinh vat c6 kha năng gây bệnh, với Íructo- và galacto-
a 5 inulin, frueto- và
Bảng 5.7.3. Dưỡng chất đặc biệt với hoạt tinhprebletJe nulin ucto- và
Inulin, Fructo-oligosaccharide Lactitol
Lactulose
Isomalto-oligosaccharide
Lactosucrose oligosaccharide. Bên cạnh các sợi có tính
Oligosaccharide đậu nành chất của prebiotics, nhiều chất nền khác Transgalacto-oligosaccharide cũng có hoạt động prebiotic (Bắng 5.7.3).
286 Các Khái niệm Cơ bản trong Dinh dung Lam sang
Phân loại sợi theo tác động sinh lý
Cung cấp các carbohydrate không tiêu hóa có thể tăng nhiễu hiệu quả sinh lý Nhiều loại carbohydrate không tiêu hóa làm tăng cảm giác no bing cach wi hoãn quá trình làm trống da dày và làm giẩm sự ngon miệng. Điều này có lợi trong việc điều hòa cung cấp năng lượng và giúp kiểm soát trọng lượng của cơ thể.
Loại carbohydrate không tiêu hóa có độ nhới, tạo gel có thể làm giảm cholesterol và lipoprotein tÍ trọng thấp, và làm giảm néng độ glucose máu và đáp ứng insulin sau bifa an. Điều này có thể ảnh hưởng đến việc xuất hiện bệnh lý tim mạch và biến chứng đài hạn ở bệnh nhân đái tháo đường.
Loại carbohydrate không tiêu hóa, không lên men có tác động chính trên việc hình thành phân và giẩm thời gian đi qua ruột già. Thời gian đi qua ruột non và hình thành khối phân có tương quan nghịch. Các phần tử kích thước lớn tăng mạnh khối phân và giảm mạnh thời gian đi qua ruột già hơn các phần tử nhỏ. Tác động ngăn ngừa chống táo bón, viêm ruột thừa và có lẽ ung thư đại tràng của các loại carbohydrate không tiêu hóa này đã được mô tả.
Tóm lại
Định nghĩa và phân loại chất xơ trong chế độ ăn đã được thay đổi nhiễu lẫn, Các carbohydrate chế độ ăn có lẽ nên được phân loại tốt nhất theo cấu trúc hớa học.
Tuy nhiên, tác động sinh lý và trên sức khỏe của các loại carbohydrate chế độ ăn không tiêu hóa này phụ thuộc không chỉ vào cấu Irúc hóa học của chúng mà còn vào đặc tính vật lý, bao gồm tính tan trong nước, sự lên men và sự hình thành gel dính. Vẫn còn những thách thức trong việc tìm kiếm ngôn ngữ mô tẢ các carbohydrate không tiên hóa này (xơ chế độ ăn) và đặc tính sinh lý của nó một cách chính xác và liên kết.
Tài liệu tham khảo
(. EnglysL KN, Liu 5, Hnglyst HN, Nutritional characterization and measurement of dictary
carbohydrates. Eur J Clin Nutr 2007; 61: $19-S39
2, British Nutrition Foundation. Complex Carbohydrates in Koods: Report of the British Nutrition
Foundation’s Task Force. London; Chapman and Hall 1990.
3. Englyst KN, Cummings JH. Resistant starch, a “new” food component: a cla
(20)
sification of starch for
nutritional purposes, In: Morton [D (ed). Cereals in a Buropean Context. Chichester: Ellis Horwood 1987, pp. 221-223.
4, Dietary reference intak
s proposed definition of dietary fiber. A report of the panel on the
Definition of Dictary Fiber und the Standing Commitice on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board. Washington: National Academy Press 2001, /Available a: www.nap.cdu/catalogue/10161.hunl/
5. Cummings J, Stephen AM. Carbohydrate terminology and classification, Bur J Clin Nutr 2007;
61 (suppl 1): S5-S18
6. Asp NG, Bjorck 1, Nyman M. Physiologicul effets of cereals dietary fibre. Carbohydr Polym 1993;
21: [R3-182
Lilleberg H, Grunfeldt Y, Bjorek 1. Metabolic responses (o starch in bread containing intact eernels versus milled flour, Bur J Clin Nutr 1992; 46: 561-575,
Granfeldt Y, Liljcberg I, Drews A et al. Glucose and insulin responses to barley products; influence of food structure and amylase-amylopectin ratio. Am J Chin Nutr 1994; 59: 1075-1082.
9, Cumming JH, Non-starch pol dietary fibre) including bulk laxative tipation, In; Kamm MA, Lennard-Jones JE (eds). Constipation, Petersfield: Wrightson Biomedical Publishing 1994; pp. 307-314.
Các chải vử dụng trong định dưỡng qua đường tĩnh mạch và đường tiêu hóa 287 1Ó. Berger M, Venhaus A. Dietary fibre in the prevention and treatment of diabetes mellitus. In:
Schweizer TP, Edwards CA (eds). Dictary Fibre - A Compoacat of Food, London: Springer 1992 pp. 279-293,
Wolever TMS, Jenkins DJA. Effects of dictary fibre and food on carbohydrate metabolism. In: Spiller GA (ed). CRC Handbook of Dietary Fibre in Uuman Nutrition. Floridar CRC Press 1993: 99. (11-152.
Bosaeus [. Fibre effects on intestinal function diarrhea, constipation and irritable bowel syndrome).
Clin Nutr 2004; I(suppl): 33-38.
13. ‘Theander O, Chemistry of dictary fibre componenis, Scand J GasIroenterol 1987; 129(suppl): 215-88.
14 Macfarlane GT, Cummings. JH_Lhe-colomie-Bor: >
In; Philips §, Pemberton JH and Shorter RG (eds). ‘The Large Intestine: Physiology, Pathophysiology and Disease. New York: Raven Press 1991: pp. S1-88.
15. Rombeau JL. Investigations for short-chain fatty acids in humans. Clin Nutr Suppl 2004; L: (9-23.
16. Jenkins DIA, Marchie A, Augustin LS et al. Viscous diclary fibre and metabolic effects, Clin Nutr Suppl 2004; 1: 39-49,
17. Cummings JH. Constipation, dictary fibre and the coutrol of large bowel function. Postgrad Med 3 1984; 60: BII-R19.
18, Gibson GR, Roberfroid MB. Dielury modulation of the human colonic micrabiola: introducing the concepl of prebiotics. J Nutr 1995; 125: 1401-1412.
19. Gibson GR, Fuller R. Aspects of in vitro and in vive research approaches directed toward identifying probiotics and prebiotics for human use. J Nutr 2600; 130(suppl 28): 3918-3958.
20. Meier R, Gassull MA. Effects and benefits of fibre in clinical practice, Clin Nutr Suppl 2004; suppl): 1-3.