Vlaknine so neprebavljive snovi iz hrane, ki so jim včasih rekli balast. Vendar pa te snovi še zdaleč niso nekoristne, kot bi lahko narobe sklepali iz tega imena. Prehranske vlaknine imajo precej fizioloških učinkov. Najpomembnejši so urejanje prebave, upočasnjevanje prehajanja hranil iz črevesja v kri, zaviranje nastanka raka in zmanjševanje koncentracije holesterola v krvi.
Zgradba
Vlaknine so po kemijski zgradbi večinoma polisaharidi (verige iz sladkornih enot), sestavljeni iz 10 ali več sladkornih enot. Nekatere vlaknine, kot na primer inulin, so lahko sestavljene tudi iz manjšega števila sladkorjev in jim rečemo oligosaharidi. Polisaharide lahko razvrščamo na več načinov. Poznamo homopolisaharide, ki so sestavljeni iz enakih monomerov (npr. škrob in celuloza) in heteropolisaharide, ki so sestavljeni iz različnih sladkornih enot (npr. pektin, agar in hemiceluloza). Nekateri polisaharidi so razvejani (npr. amilopektin), drugi pa linearni (amiloza). Glede na vlogo v rastlinah lahko polisaharide razdelimo na sestavine celične stene (celuloza, hemiceluloza, pektin), rezervne polisaharide (škrob, inulin) in polisaharide z drugimi funkcijami (sluzi, gumiji). V hrani je tudi nekaj vlaknin, ki po kemijski zgradbi niso polisaharidi (niti oligosaharidi). Tak je npr. lignin (lesovina) in suberin (plutovina).
Kaj se zgodi v črevesju
Polisaharide lahko razdelimo v dve prehransko zelo različni skupini. V prvi skupini, ki jo imenujemo prebavljivi polisaharidi, so polisaharidi, ki se v tankem črevesu razgradijo na posamezne sladkorne enote, te pa se absorbirajo v kri. V to skupino spada skorajda izključno škrob. V drugi skupini so polisaharidi, ki pridejo v debelo črevo nerazgrajeni ali pa le deloma razgrajeni. Polisaharide iz te skupine uvrščamo med vlaknine. Fiziološki učinek vlaknin je odvisen od njihove topnosti oziroma nabrekljivosti in s tem povezane viskoznosti ter od tega, ali jih črevesna flora lahko uporabi kot svoj vir hrane za fermentacijo ali ne. Pri fermentaciji (bakterijski obdelavi) vlaknin v debelem črevesu nastajajo kratkoverižne kisline, kot so ocetna, propionska in maslena. Ocetna in propionska kislina se lahko absorbirata v kri in vplivata na presnovo lipidov, maslena kislina pa je lahko energetski vir za epitelijske celice debelega črevesa.
Urejanje prebave
Že dolgo je poznan odvajalni učinek lanenega semena (Lini semen) in semen indijskega trpotca (Psyli semen). Ti rastlini uporabljamo v prehrani in tudi kot zdravilni rastlini. Vsebujeta neprebavljive sluzi (polisaharide), ki v vodi dobro nabrekajo. Podoben, zaradi slabšega nabrekanja pa malo manj izražen učinek so dokazali tudi za mnoge druge vlaknine in za vlaknine, ki jih najdemo v hrani. Vlaknine pogosto urejajo prebavo v obe smeri: če smo zaprti, delujejo odvajalno, če pa imamo drisko, delujejo antidiaroično (naredijo čvrstejše blato).
Vlaknine pomagajo urejati prebavo tudi, ker upočasnijo prehajanje hranil iz črevesja v kri. To je posebej koristno pri sladkornih bolnikih, ki tako lažje nadzorujejo koncentracijo sladkorja v krvi. S počasnejšo prebavo se tudi podaljša občutek sitosti in tako lažje preprečujemo debelost.
Zmanjševanje količine krvnih lipidov
Vpliv prehranskih vlaknin na tveganje za srčno-žilne bolezni so raziskali v prospektivni epidemiološki raziskavi na populaciji 88 757 udeleženk, na kateri so izvedli tudi raziskavo varovalnega učinka vlaknin pred rakom (glej spodaj). Ugotovili so, da je tveganje za srčno-žilne bolezni pri ljudeh, ki po količini zaužitih vlaknin spadajo v zgornjo petino populacije (22,9 g/dan), kar za 50 % manjše kot pri ljudeh, ki so v spodnji petini (11,5 g/dan). Za celotni učinek niso zaslužne le vlaknine, saj so tisti, ki so zaužili več vlaknin, tudi sicer bolj zdravo živeli. V skupini, ki je zaužila več vlaknin, je bilo le 14 % kadilcev, zaužili pa so 4,4 g alkohola na dan, medtem ko je bilo v skupini z manj vlakninami 38,6 % kadilcev, zaužili pa so 11,8 g alkohola na dan. Slabost epidemioloških študij je ravno v tem, da se udeleženci prehranjujejo in obnašajo, kot želijo, ne pa po navodilih raziskovalcev. Z upoštevanjem teh dejavnikov so ugotovili, da se tveganje zaradi zaužitih vlaknin med obema skupinama razlikuje za 23 %. Primerjava učinka različnih vrst vlaknin je pokazala, da statistično značilno delujejo le vlaknine iz žit, ne pa tudi vlaknine iz sadja in zelenjave. Za 5 g/dan povečan vnos vlaknin iz žit zmanjša tveganje kar za 37 %. Raziskovalci domnevajo, da tolikšnega učinka vlaknine ne morejo povzročiti le prek znižanja ravni holesterola. Druga verjetna mehanizma sta podaljšan čas prebave hranil ter znižana raven trigliceridov.
Neposreden vpliv vlaknin na raven holesterola so raziskali tudi v več kontroliranih kliničnih raziskavah. Odmerki od 5 do 40 g/dan so povzročili znižanje ravni holesterola za 5 do 17 %. V eni od dvojno slepih randomiziranih raziskav so 51 prostovoljcem z rahlo povišanim holesterolom (200–260 mg/dl) dajali 15 g zmesi različnih topnih vlaknin (psyllium, pektin, guar – gumij iz semen Cyamopsis sp.), lokust (gumij iz semen Ceratonia) oziroma placebo. Že po dveh mesecih zdravljenja se je v testni skupini povprečna raven celotnega in LDL-holesterola značilno znižala za 7 oziroma 10 %. Raven holesterola je ostala tako znižana še nadaljnje štiri mesece, kolikor je trajala raziskava. Raven HDL-holesterola in trigliceridov ter telesna masa se nista značilno spremenili. Prav tako ni bilo nobenih značilnih sprememb v placebo skupini.
V drugi raziskavi so ugotovili, da arabski gumi (iz vrste Acacia sp.), ki je prav tako topna vlaknina, ne vpliva na količino holesterola v krvi.
Zaviranje nastanka raka
Varovalni učinek vlaknin pred nastankom raka (posebno na črevesju) je bil dokazan že leta 1969 in le malokdo je dvomil vanj. Leta 1999 pa so bili objavljeni rezultati prospektivne epidemiološke raziskave z 88 757 udeleženkami, ki kažejo, da vlaknine ne varujejo pred rakom. Tudi rezultati raziskav na živalih se zelo razhajajo. Vzrok je verjetno v tem, da med vlaknine prištevamo veliko število zelo različnih snovi. Poskusi na živalih s posameznimi z vlakninami bogatimi živili so pokazali, da nekatera zavirajo karcinogenezo, druga nimajo učinka, tretja pa jo celo pospešujejo. Poenostavljeno lahko rečemo, da bolj varovalno delujejo netopne vlaknine (npr. iz pšeničnih otrobov), spodbudne rezultate pa je dal tudi inulin, ki je zaviral celo rast tumorja, ki so ga transplantirali miši v stegno.
Možna sta dva mehanizma, po katerih bi vlaknine lahko ščitile pred nastankom raka. Po prvem mehanizmu naj bi vlaknine vezale rakotvorne (karcinogene) snovi iz hrane in tako preprečevale njihov prehod v telo. Po drugem mehanizmu naj bi bila za protitumorni učinek zaslužna maslena kislina, ki nastaja pri fermentaciji vlaknin v debelem črevesu. Maslena kislina deluje protitumorno tudi v laboratorijskih poskusih.
Možnih je tudi več mehanizmov, po katerih vlaknine pospešujejo karcinogenezo. Vlaknine naj bi preprečevale prehajanje žolčnih kislin v iz črevesja v kri. Žolčne kisline se v debelem črevesu pod vplivom bakterij s fermentacijo pretvorijo v njihove karcinogene derivate. Vlaknine bi lahko z mehanskim abrazivnim delovanjem na epitelijske celice tudi pospeševale njihovo nastajanje. Pri povečani hitrosti celične delitve imajo celični mehanizmi manj časa za popravljanje napak na DNK, zato se mutacije hitreje kopičijo.
Opravljenih je bilo veliko epidemioloških raziskav vpliva vlaknin na pojavnost raka, učinek pa je bil večinoma neprepričljiv ali pa ga ni bilo. Zanimivo pa je, da so za razliko od epidemioloških vse tri kontrolirane raziskave pokazale dober učinek vlaknin (v dveh od njih so uporabili pšenične otrobe).
Vlaknine pri Slovencih
Priporočena količina je 20 do 35 g vlaknin na dan, Slovenci pa smo v povprečju z 20 g ravno na spodnji meji. Zanimivo je, kako velike so razlike med regijami. Največ vlaknin zaužijejo v murskosoboški regiji (25 g), najmanj pa v kraški regiji (le 12,9 g).
Podatki o nekaterih vlakninah
Neprebavljivi škrob
Škrob je glavni prebavljivi polisaharid, kar pa ne pomeni, da je celoten škrob prebavljiv. Poznamo hitro prebavljivi škrob (definiran kot tisti del škroba, ki se razgradi v 20 minutah), počasi prebavljivi škrob (ki se razgradi v 100 minutah) in neprebavljivi škrob (ki se v 100 minutah ne razgradi). Neprebavljivi škrob (ang. resistant starch – RS) delimo na več skupin, glede na vzroke, zakaj ga prebavni encimi ne morejo razgraditi. Tako poznamo:
RS1 – neprebavljiv zaradi fizične nedostopnosti encimom (zaprtost v neprebavljiv ovoj);
RS2 – negelatiziran škrob (škrob v škrobnih zrnih je popolnoma izsušen in takega encimi amilaze ne morejo cepiti);
RS3 – retrogradiran škrob (škrob, ki po kuhanju med ohlajanjem tvori kristale, v katerih so deli verige zviti v strukturo dvojne vijačnice, te pa so zložene v kristalno mrežo);
RS4 – kemijsko modificiran škrob.
RS1 se z mletjem in žvečenjem, RS2 pa s kuhanjem pretvorita v prebavljivi škrob. RS4 se nahaja samo v industrijsko predelani hrani. RS3 ali retrogradirani škrob je torej fiziološko najpomembnejši neprebavljivi škrob. Količina retrogradiranega škroba v hrani je odvisna od načina priprave hrane (segrevanja in ohlajanja) ter od vsebnosti amiloze v živilu. V nekaterih primerih je lahko v hrani tudi več kot 20 % retrogradiranega (in s tem neprebavljivega) škroba. S fiziološkega stališča je neprebavljivi škrob topna vlaknina, ki jo črevesne bakterije dobro fermentirajo, zato so tudi njegovi učinki podobni učinkom drugih tovrstnih vlaknin.
Prebavljivi škrob pa tudi ni ves enak. Analitiki poznajo hitro in počasi prebavljivi škrob, vendar fiziološko med njima ni ostre meje. Obstaja namreč spekter različno hitro prebavljivih vrst škroba. Njihovo prebavljivost najbolje opiše krivulja koncentracije glukoze v krvi po zaužitju škrobnega živila. Pri počasi prebavljivem škrobu je krivulja daljša in nižja. To lastnost lahko s pridom izkoriščajo bolniki s sladkorno boleznijo tipa II (od inzulina neodvisno sladkorno boleznijo), pri katerih bi lahko obrok hitro prebavljivega škroba povzročil nevarno velike koncentracije glukoze v krvi. Hitrost prebave škroba opisuje glikemični indeks.
Inulin
Inulin je polisaharid, sestavljen iz okoli deset enot fruktoz. Po številu sladkornih enot je torej ravno na meji med oligosaharidi in polisaharidi. Rastline iz reda košarnic (Asterales) nalagajo inulin v korenini kot rezervno hrano. Encimi v človeških prebavilih inulina ne morejo razgraditi, zato se tudi ne more absorbirati v kri. Ko nerazgrajen inulin pride do debelega črevesa, ga za hrano porabijo tam prisotne bakterije. Te nato izločajo t.i. nižje maščobne kisline in druge razgradne produkte inulina, ki pa se lahko absorbirajo v kri.
Inulin tako kljub nerazgradljivosti v tankem črevesu ni povsem brez kalorične vrednosti. Ocenjujejo, da je njegova kalorična vrednost približno štirikrat manjša od škroba. Študije so pokazale, da inulin uspešno uravnava prebavo in zmanjšuje koncentracijo holesterola v krvi. Najnovejše raziskave so pokazale, da inulin pomaga uravnavati črevesno floro ter da je koristen za sladkorne bolnike.
Naj na tem mestu opozorimo, da ne smemo zamenjevati izrazov inulin in inzulin. Inulin je kot rečeno neprebavljiv polisahrid v prehrani. Inzulin pa je človeški hormon, ki je zelo občutljiv na razgradnjo in nekateri bolniki si ga morajo injicirati. Inulin upočasni razgradnjo ogljikovih hidratov v črevesju in tako upočasni prehajanje sladkorja v kri. Bolniki s sladkorno boleznijo tipa II so še sposobni tvoriti hormon inzulin, vendar pa njegov učinek ni zadosten. Zmanjšano delovanje inzulina ne more opraviti svoje vloge po normalno obilnem obroku hrane, po katerem bi koncentracija sladkorja v krvi močno narasla. Lažje pa jo opravi, kadar inulin upočasni prehod sladkorja v kri.
Pektin
Pektin je sestavina celične stene v vseh rastlinskih tkivih, torej tudi v vseh živilih rastlinskega izvora. Posebej veliko ga je v nezrelih jabolkih in pomarančah. V živilski industriji ga uporabljajo za tvorbo gelov. V sadnih sokovih je nezaželen, ker se sčasoma obori, tako da sok postane moten. Odstranimo ga lahko z dodatkom pektinaz.
Pektin je razvejan polisaharid z molekulsko maso od 20 000 do 400 000 (torej je sestavljen iz 100 do 2000 sladkornih enot). Osrednja veriga je sestavljena iz enot D-galakturonske kisline in nekaj L-ramnoze, v stranskih verigah pa so D-galaktoza, L‑arabinoza, D-ksiloza in L-fukoza.
Pektin se obratno kot druge vlaknine uporablja kot antidiaroik. Od vseh učinkov pektina je najbolj raziskan njegov antilipemični učinek. Tako je npr. mešanica guara, jabolčnega pektina in jabolčne pulpe v raziskavi povzročila zmanjšanje serumske koncentracije celotnega holesterola za 12 % in trigliceridola za 17 %. Količina HDL-holesterola se ni spremenila.
