Чистые углеводы и клетчатка: действительно ли все волокна являются кетогенными?

Мы все видели это на этикетках продуктов питания: «Только 2 грамма чистых углеводов» или «Низкие чистые углеводы». Но что это действительно означает? Что такое чистые углеводы и почему это важно? Все ли чистые углеводы одинаковы, или мы слишком растягиваем эти критерии? Прочитав эту статью, я думаю, вы согласитесь, что существует настоятельная необходимость в  точном определении количества чистых углеводов и в объяснении, что именно представляют собой истинные волокна. Эта тема очень личная для меня. У меня есть члены семьи с избыточным весом, некоторые из которых страдают диабетом, а другие имеют дело с множеством аутоиммунных заболеваний. Единственное, что огорчает меня больше, чем вводит в заблуждение, факты о добавках (другая статья) — это вводящая в заблуждение информация, размещаемая на этикетках продуктов питания, которая часто может не дать потребителю информацию о метаболическом ответе, который пища фактически оказывает на организм. Цель этой статьи — помочь компаниям и потребителям рассказать о том, что точно представляет собой чистые углеводы и как различные источники клетчатки влияют на критические биологические реакции, на уровни глюкозы и инсулина.

Низкоуглеводные Продукты

Что Такое клетчатка?

Пищевая клетчатка относится к питательным веществам, которые не перевариваются желудочно-кишечными ферментами. Хотя истинные волокна перевариваются, они не перевариваются в тонкой кишке, как нормальные углеводы, а перевариваются (ферментируются) бактериями в толстой кишке. Истинные волокна должны перевариваться бактериями в толстой кишке. Возвращаясь к предыдущему примеру, касающемуся воздействия на физическую форму, вы, безусловно, можете «унюхать» и часто ощущать, какие батончики с высоким содержанием клетчатки содержат «истинное» волокно, которое используется в процессе брожения при пищеварении.

Существует две основные категории пищевых волокон: растворимые и нерастворимые. Волокнистые продукты обычно содержат растворимые и нерастворимые волокна. Как группа людей, мы осознаем важность клетчатки, включая преимущества, связанные с уменьшением жировых отложений, снижением распространенности диабета, повышением чувствительности к инсулину, снижением риска сердечных заболеваний и повышением сытости, а также важность полезных бактерий в нашей пищеварительной системе. ^[1]. К сожалению, менее 5% американцев на самом деле соблюдают рекомендованное потребление 30 г в день. Чтобы помочь увеличить потребление клетчатки, все большее число компаний разработало множество вкусных лакомств с низким содержанием углеводов и высоким содержанием клетчатки. Несмотря на это, важно понимать, как организм обрабатывают два наиболее распространенных «волокна» на рынке, которые используются в этих продуктах: изомальтоолигосахариды (ИМО) и растворимые кукурузные волокна (СКФ).

Изомальтоолигосахариды (ИМО) (IMOs) : настоящее волокно?

В большинстве случаев, если вы случайно возьмете пакетик еды с низким содержанием углеводов с полки продуктового магазина и посмотрите на этикетку, увидите в общим профиле питательных веществ, что там содержится около 20 граммов углеводов, но, возможно, 15 из этих граммов отнесены к «клетчатке». В результат это пять граммов чистых углеводов, верно? Не так быстро. Если диабетик типа I употребляет этот батончик, печенье или пирожное с пятью граммами чистых углеводов, то не должно быть необходимости в инсулине, поскольку теоретически в систему поступает минимальное количество глюкозы из этих пяти грамм чистых углеводов, это количество углеводов, которое не должны вызывать инсулиновой реакции.

К сожалению, теория и результат на практике не всегда совпадают. IМО можно сделать несколькими способами, но они в основном получены из сахара, называемого мальтозой. IMO продвигается как пребиотик, пищевая клетчатка с легким сладким вкусом. Его функциональные свойства (то есть удержание влаги, низкая вязкость) делают его подходящим для батончиков, печенья, конфет и тому подобного. Чтобы полностью понять IМО и то, как организм перерабатывает их, нам сначала нужно понять, как крахмалы перевариваются в организме. Крахмалы, также известные как полисахариды, представляют собой длинные и иногда разветвленные цепи молекул глюкозы. Первоначально, переваривание крахмала начинается в тонкой кишке с фермента, называемого амилазой. Амилаза расщепляет эти длинные глюкозные цепи на гораздо более короткие цепи, называемые олигосахаридами, которые состоят из двух или примерно 10 единиц глюкозы. После этого специфические ферменты ворсинок тонкой кишки еще больше разлагают эти олигосахариды на отдельные единицы глюкозы (моносахариды), которые затем абсорбируются.

Одним из наиболее распространенных дисахаридов (два моносахарида, соединенных вместе) является мальтоза. Мальтоза генерируется, когда две молекулы глюкозы связаны друг с другом посредством химической связи α-1,4 (1-й углерод связан с 4-м углеродом, что делает его легко усваиваемым). Тип связи, участвующей в сахаридной связи, имеет решающее значение, поскольку он определяет ее способность гидролизоваться ферментами, которые мы описали выше. Как таковая, α-1,4 химическая связь, как указано в приведенном выше примере (мальтоза), обладает способностью гидролизоваться (разрушаться). Близким родственником мальтозы является молекула, известная как изомальтоза (обычно встречающаяся в таких продуктах, как пиво и мед). Самое большое различие между мальтозой и изомальтозой состоит в том, что изомальтоза соединена вместе химической связью α-1,6, а не химической связью α-1,4.

Ученые предполагают, что, добавляя определенный фермент (трансглюкозидазу) к высоко-мальтозному сиропу, они могут изменить связи с α-1,4 на α-1,6, тем самым делая его более устойчивым к разрушению ферментами, как описано выше, по сравнению с мальтозой. Опять же, хотя это звучит превосходно в теории, это не обязательно то, что происходит в на практике наших телах. Фактически, изомальтоза (и, следовательно, сиропы IMO, используемые в некоторых из этих продуктов) расщепляется определенными ферментами на границе ворсинок тонкой кишки ^[2]. Хотя связь α-1,6 разрушается медленнее, чем связь α-1,4, эти сиропы IMO, которые часто используют смесь ди- и олигосахаридов, в конечном итоге метаболизируются в небольшие количества глюкозы и мальтозы^[2] и, таким образом, этот продукт следует рассматривать как медленный углевод, а не как клетчатку.

Итак, мы установили, что такое IМО и как их структура может отличаться в отношении его углеродных связей. Реальный вопрос: «Каковы метаболические реакции на продукты, которые содержат эти IМО?» Гликемический индекс ИМО очень низок ^[3], однако было показано, что он IМО почти полностью переваривается (83% или более) ферментами на границе ворсинок тонкого кишечника ^[3]. Таким образом, IМО не обязательно должны классифицироваться как истинное волокно, а скорее как низко-гликемический углевод, такой как овсяная каша из порубленных зерен овса, в количестве около 3,3 калорий на грамм.

В одном из первых исследований сиропов IMO ^[2] шесть пациентов потребляли 25 граммов сиропа IMO. Эти исследователи обнаружили, что уровень глюкозы увеличился с 109 мг / дл до приема внутрь до пика в 136 мг / дл через 30 мин после приема. Кроме того, уровень инсулина повышался до почти параллельных уровней с уровнем глюкозы от 4,8 мкЕ / мл до приема пищи до почти 32 мкЕ / мл через 30 минут после приема пищи. Эти значения ясно указывают на то, что происходит некоторое пищеварение. Кроме того, эти исследователи обнаружили, что IMO был примерно на 83% усваиваемым, как мальтоза в условиях покоя, и примерно на 69% усваиваемым после периода упражнений. Взятые вместе, эти данные говорят о том, что большая часть углеводов в сиропе IMO, на самом деле, переваривалась, поглощалась и метаболизировалась.

Наконец, одним из рекламируемых преимуществ IMO является возможная пребиотическая активность. Пребиотики имеют важное значение, поскольку они питают полезные бактерии в нашей пищеварительной системе, особенно в толстой кишке. У этих бактерий есть несколько удивительных функций, таких как снижение жира в организме, повышение чувствительности к инсулину и снижение депрессии. Два пребиотика, считающиеся «золотым стандартом» в индустрии — это инулин и фруктоолигосахариды (ФОС). Инулин и ФОС — это неперевариваемые углеводы, которые значительно увеличивают количество полезных бактерий. Проблема, однако, заключается в том, что как инулин, так и ФОС из-за их быстрой усвояемости кишечными бактериями приводят к низкой толерантности их желудком и, в конечном итоге, к желудочному дистрессу. Кроме того, инулин и ФОС при добавлении в белковые батончики или другие товары со временем могут разлагаться на отдельные сахарна. Несмотря на это, одно исследование, сравнивающее инулин с IМО, показало, что пребиотическая активность в инулине в 14 раз выше, чем у IМО ^[4].. Это логично, поскольку, как вы помните из вышеизложенного, примерно 70-90% IМО перевариваются. Таким образом, только небольшая часть этих пребиотических волокон попадает в толстую кишку, в которых два из трех исследований показали, что эта небольшая часть действительно может иметь некоторые пребиотические эффекты.

Явлается ли Растворимая Кукурузная Клетчатка (Soluble Corn Fiber (SCF)) Настоящей Клетчаткой ?

Повышенная осведомленность о важности клетчатки в дополнение к ее различным метаболическим эффектам привела к росту числа компаний, переходящих на альтернативные волокна, известные как растворимые кукурузные волокна (SCF). Интересно, что SCF доступен на рынке США с 2007 года и используется в продуктах питания и напитках в Северной и Южной Америке, Европе и Юго-Восточной Азии. SCF вырабатывается в результате интенсивного процесса: кукурузный сироп подвергается воздействию ряда ферментов в течение не менее 48 часов, некоторые из этих ферментов находятся на ворсинках вашей тонкой кишки, а также в поджелудочной железе ^[5]. Примечательно, что большая часть кукурузного сиропа содержит легкоусвояемые углеводы; однако небольшая часть на самом деле не усваивается. В конце этого ферментативного воздействия остается некоторое количество устойчивых к пищеварению углеводов, которые затем несколько раз фильтруются. Полученный продукт представляет собой «истинное волокно», которое содержит смесь глюкозидных связей α-1,6, α-1,4, α-1,2 и α-1,3, которые, как упоминалось выше, способствуют его низкой усвояемости.

Как исследования на животных, так и на людях показали, что SCF сопротивляется пищеварению в тонкой кишке и проходит в толстую кишку, где подвергается ферментации ^[3,5]. Гликемический индекс для SCF составляет приблизительно 25, что является очень низким ^[3].

Одно исследование сравнивало гликемический ответ SCF с гликемическим ответом глюкозы у 12 здоровых взрослых людей во время рандомизированного контролируемого перекрестного исследования ^[6]. Результаты этого исследования показали, что SCF обеспечивал значительно меньший инкрементальный ответ на глюкозу и инсулин, чем у контрольной группы, на уровни глюкозы. Кроме того, в другом исследовании наблюдалось значительное снижение уровня глюкозы и инсулина в крови после приема пищи (во время или после еды) (что совпадает с увеличением окисления жиров) при потреблении 55 граммов SCF у 18 взрослых с избыточной массой тела при сравнении с контрольной группой с полным контролем калорийности.

Взятые вместе, вышеупомянутые исследования вызывают вопрос: какова пребиотическая активность SCF? Если это истинное волокно, согласно нашим определениям выше, то SCF должен оказывать благотворное влияние на кишечные бактерии. В исследовании, проведенном на 24 подростках, было отмечено увеличение количества полезных бактерий (например, бактероидов, бутирикококка, осциллибактера и диализатора). Кроме того, это коррелировало с увеличением поглощения кальция при потреблении 12 г SCF в день в течение трех недель ^[7,8]. Дополнительное исследование, в котором вводили 8, 14 и 21 г SCF в течение 14 дней, показало, что количество полезных бактерий (например, Bifidobacteria) увеличивается и достигает пика в 8 г в день. Эта величина почти идентична инулину, который считается «золотым стандартом». Несмотря на то, что он почти параллелен действию инулина в дозе 8 грамм / день, исследования показали, что SCF в 3-4 раза более переносим, ​​чем инулин, из-за его более низкой скорости перевариваемость кишечными бактериями. На самом деле, 26 граммов SCF едва усиливали симптомы GI по сравнению с плацебо!

How Do SCF and IMOs Compare to One Another?

 На сегодняшний день ни одно исследование не сравнивало напрямую SCF и IMO. К счастью, здесь, в Институте прикладной науки и производительности (ASPI), наша страсть — проверить эти идеи на месте и сообщить о наших результатах непосредственно вам в режиме реального времени! Чтобы решить этот вопрос, мы провели экспериментальное исследование в нашей лаборатории.

Ниже приведены три ключевые переменные, которые мы рассмотрели:     

1. Реакция глюкозы в крови на SCF и IМО.     
2. Инсулиновый ответ SCF против IMO.   
3. Реакция дыхания на водород * как SCF, так и IMO.

Дыхательный водород — это анализ, который в режиме реального времени показывает, перерабатывается ли конкретное питательное вещество. При употреблении стандартного углевода (например, риса) вы можете увидеть, что он расщепляется в тонкой кишке и, как следствие, повышается уровень глюкозы в крови. Если углеводы не перевариваются в тонкой кишке, они попадают в толстую кишку. Это указывает на то, что это «истиннaq клетчатка». В толстой кишке бактерии переваривают клетчатку посредством процесса, называемого «ферментация». При этом бактерии вырабатывают ионы водорода (H +), которые циркулируют в кровоток через наши легкие и затем выдыхается наружу. Мы наблюдали за субъектом, потребляющим IMO или SCF соответственно, и затем отслеживали переменные, перечисленные выше, в течение 150 минут после потребления.

Вывод.  O Чистых Углеводах и Клетчатке

References:

1. 1. Slavin, J. (2013). Fiber and prebiotics: mechanisms and health benefits. Nutrients, 5(4), 1417-1435.
2. 2. Kohmoto, T., Tsuji, K., Kaneko, T., Shiota, M., Fukui, F., Takaku, H., … & Kobayash, S. (1992). Metabolism of 13C-isomaltooligosaccharides in healthy men. Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 56(6), 937-940.
3. 3. Kendall, C. W., Josse, A. R., Potter, S. M., Hoffman, A. J., & Jenkins, D. J. (2007). Effect of novel maize-based dietary fibers on postprandial glycemia.
4. 4. Oku, T., & Nakamura, S. (2003). Comparison of digestibility and breath hydrogen gas excretion of fructo-oligosaccharide, galactosyl-sucrose, and isomalto-oligosaccharide in healthy human subjects. European journal of clinical nutrition, 57(9), 1150.
5. 5. Cervantes-Pahm, S. K., Kim, B. G., & Stein, H. H. (2009). Digestible energy in resistant starch and dietary fiber sources fed to pigs. J. Anim. Sci, 87, 547.
6. 6. Kohmoto, T., Tsuji, K., Kaneko, T., Shiota, M., Fukui, F., Takaku, H., … & Kobayash, S. (1992). Metabolism of 13C-isomaltooligosaccharides in healthy men. Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 56(6), 937-940.
7. 7. Bouhnik, Y., Raskine, L., Simoneau, G., Vicaut, E., Neut, C., Flourié, B., … & Bornet, F. R. (2004). The capacity of nondigestible carbohydrates to stimulate fecal bifidobacteria in healthy humans: a double-blind, randomized, placebo-controlled, parallel-group, dose-response relation study. The American journal of clinical nutrition, 80(6), 1658-1664.
8. 8. Kaneko, T., Kohmoto, T., Kikuchi, H., Shiota, M., Iino, H., & Mitsuoka, T. (1994). Effects of isomaltooligosaccharides with different degrees of polymerization on human fecal bifidobacteria. Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 58(12), 2288-2290.
9. 9. Lowery, R. P., Wilson, J. M., Barninger, A., Sharp, M. H., Irvin, C., Stefan, M., … & Wagner, R. (2018). The effects of soluble corn fibre and isomaltooligosacharides on blood glucose, insulin, digestion and fermentation in healthy young males and females. Journal of Insulin Resistance, 3(1), 1-6.