Futurum | Agrobiotechnologia | Biorafinacja
www.biorafinacja.com
Artykuł
Beta-Glukan z owsa – polisacharyd przyszłości

     Od zawsze porzekadła ludowe przemycały w sobie prawdy oparte na długoletnich obserwacjach. Do dziś mówi się na przykład: "zdrowy jak koń". Zdrowie konia, (jak i innych zwierząt i człowieka) w dużej mierze zależy od tego, czym zwierzę się żywi. A co koń lubi najbardziej? Otóż - od dawna wszyscy wiedzą, że konie lubią owies.

     Owies jest szczególnym rodzajem rośliny zbożowej, prawdziwym wybrykiem natury, gdyż w istotny sposób różni się od innych zbóż. Ma niepowtarzalny skład chemiczny, a kombinacja występujących w nim składników odżywczych stanowi o jego dużej przydatności w żywieniu zarówno zdrowego, jak i chorego człowieka. Owies zawiera 10 – 20 % więcej białka niż inne zboża, a cechą charakterystyczną białka owsianego jest duża zawartość aminokwasów egzogennych, czyli tych, których organizm nie jest w stanie wytworzyć i musi je czerpać z pożywienia. Aż 80 % białka owsianego stanowi najcenniejsza ze względu na wartości żywieniowe frakcja nazywana globuliną. Globuliny są odpowiedzialne za mechanizmy odpornościowe oraz wiążą tłuszcze i glukozę. W innych zbożach frakcja ta występuje tylko na poziomie 2-12 %.

     Białko owsa zawiera kilka razy mniej gliadyny niż inne zboża i dlatego jedynie produkty owsiane, z pośród produktów zbożowych mogą być brane pod uwagę w diecie stosowanej przy zespole chorobowym, zwanym chorobą trzewną lub celiakią.

     W porównaniu do innych zbóż owies także zawiera najwięcej tłuszczu, bo aż 7%. Ttłuszcz ten, ze względu na swój skład chemiczny, jest bardzo cenny, gdyż zawiera niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT), których organizm człowieka nie potrafi samodzielnie wytwarzać. Kwasy te zapobiegają powstawaniu zakrzepów oraz odgrywają dużą rolę w profilaktyce i w leczeniu miażdżycy. Według najnowszych badań kwas oleinowy, który także występuje we frakcji tłuszczowej owsa, chroni przed nowotworami.

     Owies zawiera około 10 % mniej skrobi niż inne zboża, występują w nim natomiast polisacharydy typu beta-glukany i fruktany o charakterze leczniczym.

     Fruktany są związkami o charakterze terapeutycznym i ich obecnością w owsie wyjaśnia się dzisiaj skuteczność kuracji owsianej, stosowanej już przed 100 laty w przypadku zaawansowanej cukrzycy. W badaniach na ludziach wykazano, że fruktany poprawiają gospodarkę lipidową organizmu, zapobiegają otyłości, korzystnie wpływają na wchłanianie wapnia w przewodzie pokarmowym, zapobiegają schorzeniom jelita grubego. Mają właściwości prebiotyczne. Przy ich rozkładzie powstaje wolna fruktoza, która jest łatwo przyswajalna przez organizm ludzki, bez udziału insuliny. Owies jest bogatszy niż inne zboża w składniki mineralne, zwłaszcza w fosfor, potas i magnez, oraz zawiera znaczne ilości mikroelementów. Jest poważnym źródłem witamin grupy B, zwłaszcza B1 oraz witaminy E.
Owies jest bogatym źródłem błonnika pokarmowego, a szczególnie jego frakcji rozpuszczalnej.

     Jako zboże, owies jest uprawiany od tysięcy lat i uważany za bardzo zdrowe. Współczesne badania naukowe potwierdziły, że owies jest cennym składnikiem diety, bo zawiera wyjątkowo dużo białka, nienasyconych kwasów tłuszczowych oraz przeciwutleniaczy. Jednak największym odkryciem ostatnich lat jest inny składnik owsa, rozpuszczalny błonnik, beta-glukan. Jest to polimer o unikalnych połączeniach molekuł glukozy w pozycjach C1-C3 i C1-C4, występujący w wielu roślinach. Znaczenie tego związku trudno przecenić. Jak wykazano przyczynia się do obniżenia poziomu cholesterolu we krwi, jest cennym dodatkiem do diety odchudzającej, ale jego najcenniejsze właściwości wiążą się z jego działaniem immunomodulacyjnym.

     Wśród wielu popularyzatorów produktów zbożowych, płatki owsiane oraz otręby owsiane są uważane za produkty XXI wieku. Są dobrze wszystkim znane, ale tak naprawdę wciąż zbyt mało przez ludzi doceniane i niezbyt chętnie spożywane. Uważa się, że około 95% zbiorów owsa przerabiane jest na karmę dla zwierząt, a tylko pozostała ilość - 5% wykorzystywana jest dla ludzi.

     Największą zaletą tych produktów jest fakt, że zawierają wszystkie podstawowe składniki pokarmowe: węglowodany, białko, tłuszcze, witaminy, błonnik i sole mineralne.

     W porównaniu z innymi zbożami, płatki i otręby owsiane zawierają najwięcej błonnika rozpuszczalnego, beta-glukanu, który obniża we krwi poziom złego cholesterolu LDL, a tym samym czyści żyły ze złogów cholesterolowych. Jest to ważna właściwość, ponieważ obniżenie cholesterolu o 1% zmniejsza o 2-3 krotnie ryzyko zachorowania na chorobę wieńcową.

     Otręby owsiane i płatki poleca się również osobom chorym na cukrzycę. Wpływają one bowiem na wyrównanie poziomu glukozy i insuliny we krwi, natomiast rozpuszczalny błonnik przeciwdziała szybkiemu wzrostowi poziomu glukozy we krwi.

     Kolejne dobroczynne działania płatków i otrąb owsianych na organizm człowieka to ochrona przewodu pokarmowego, dzięki zdolności tworzenia śluzu, który leczy podrażnienia błony śluzowej przewodu pokarmowego oraz przyspieszona przemiana materii, dzięki błonnikowi zawartemu w produktach owsianych. Głównym składnikiem błonnika odpowiedzialnym za tworzenie śluzów jest beta-glukan.

     Beta-glukan występuje, nie tylko w zbożach, ale również w ścianach komórkowych drobnoustrojów, grzybów i roślin. Już w średniowieczu uznany został pozytywny wpływ spożywania drożdży piwowarskich/piekarskich Saccharomyces cerevisiae na organizm człowieka. Obecnie wiadomo, że związane jest to nie tylko z obecnością witamin w tych organizmach, lecz również beta-glukanu.

     Kariera beta-glukanu ma swoje początki w latach 40-tych XX wieku. W trakcie badań nad szeroko stosowanym wtedy w Europie lekiem o nazwie Zymosan, ujawniono, że uaktywniał on odpowiedź immunologiczną bez względu na typ intruza (tzn. wirusa, bakterii, pasożytów lub nowotworu). W latach 60-tych na Uniwersytecie Tulane przeprowadzono dodatkowe badania, dzięki którym udało się odkryć aktywny składnik Zymosanu jakim był beta-glukan. Po raz pierwszy zidentyfikowano go jako uaktywniający system odpornościowy, składnik leku, którego stosowanie nie wykazuje żadnych efektów ubocznych. W trakcie badań uzyskiwano preparaty zawierające różne rodzaje beta-glukanu, jednak wszystkie wykazywały działanie pobudzające układ immunologiczny. Dowiedziono, że istotne znaczenie ma ich czystość, gdyż obecność substancji dodatkowych może powodować mniejszą skuteczność.

     Dokładny mechanizm działania beta-glukanu został odkryty przez na Uniwersytecie Harvarda przez dr Joyce Czop w latach 80-tych. Znalazła ona na powierzchni makrofagów miejsca receptorowe dla beta-glukanu o wiązaniu beta-(1-3). Makrofagi stanowią pierwszą linię obronną systemu odpornościowego, odgrywając zasadniczą rolę w uaktywnianiu całej odpowiedzi immunologicznej.

     Zbożowy beta-glukan jest liniowym homopolisacharydem reszt D-glukopiranozylowych, połączonych za pomocą dwóch wiązań β-(1-4) i β-(1-3). Odcinki reszt połączonych wiązaniami (1-4), czyli segmenty oligomerycznej celulozy, są oddzielone pojedynczymi wiązaniami (1-3) (rys. 1). Chociaż większość segmentów celulozowych jest trójmonomeryczna (zawierająca trzy identyczne monomery) i tetramonomeryczna, długie jednostki celulodekstryn także są obecne w łańcuchach polimerów. Zbożowy beta-glukan wykazuje znaczną różnorodność w budowie. Mimo podobieństw pomiędzy beta-glukanami z różnych rodzajów zbóż, beta-glukan z owsa, jęczmienia i pszenicy jest faktycznie strukturalnie odmienny, co pokazała analiza ilościowa HPLC oligosacharydów przy użyciu lichenazy. Enzym lichenaza, czyli (1-3)-(1-4)-β-D-4-glukanohydrolaza, szczególnie rozszczepia wiązania glikozydowe (1-4) na trzecim podstawniku reszty glukozy w beta-glukanie, poddając oligomery trzem stopniom polimeryzacji (DP). Główne produkty hydrolizy beta-glukanu ze zboża to 3-0-β-celulobiozylo-D-glukoza (DP3) i 3-0-β-celulotriozylo-D-glukoza (DP4), ale celulodekstryno-podobne oligosacharydy też są uwolnione w mniejszej ilości (~5-10%) z regionu polimeru, zawierającego więcej niż trzy kolejno ułożone reszty wiązań 4-O-glukozowych. Rozmieszczenie oligosacharydów wewnątrz tych samych rodzajów zbóż jest ogólnie podobne, z główną różnicą występującą jedynie pomiędzy beta-glukanami różnego botanicznego pochodzenia.


     Rys.1. Chemiczna struktura beta-glukanu.

     Względna ilość trisacharydów (DP3) w beta-glukanie zmniejsza się począwszy od pszenicy poprzez jęczmień do owsa, podczas gdy względna ilość tetrasacharydów (DP4) podąża w przeciwnym kierunku, bowiem zwiększa się od pszenicy przez jęczmień do owsa:

     Tabela 1. Zawartość trisacharydów[DP3] i tetrasacharydów [DP4] w beta-glukanie.

RODZAJ ZBOŻA

DP3 [%]

DP4 [%]

pszenica

67-72

21-24

jęczmień

52-69

25-33

owies

53-61

34-41



     Jednakże, połączone zawartości tri- i tetrasacharydów są podobne pomiędzy beta-glukanami z różnych rodzajów zbóż, dając podobną sumę celulozo-podobnych oligomerów z DP≥5. Zaobserwowane różnice w proporcjach między tri- i tetrasacharydami pomiędzy różnymi beta-glukanami z różnych źródeł są odzwierciedleniem w stosunku molowym jednostek celulotriozylowych i celulotetrazylowych (DP3:DP4), podążając za kolejnością, pszenica (3,0-4,5), jęczmień (1,8-3,5), żyto (1,9-3,0), owies (1,5-2,3). Ten stosunek jest istotny, ze względu na to, że ukazuje obraz struktury beta-glukanu ze zbóż.

     Dane z literatury wskazują, że pojawiają się również różnice pomiędzy stosunkami DP3:DP4 wewnątrz beta-glukanów tych samych rodzajów zbóż, co mogłoby by być przypisane genotypowi i parametrom środowiskowym. Beta-glukan z odmiany woskowej jęczmienia wskazuje wyższy stosunek DP3:DP4, w porównaniu do uprawy jęczmienia nie-woskowatego. Ponadto, stosunek tri- do tetrasacharydów w beta-glukanie z tkanki aleuronowej z jęczmienia i owsa jest wyższy, niż ten z tkanki skrobiowej endospermy.

     W trakcie badań odnotowano wartości mas cząsteczkowych beta-glukanów, które prezentuje poniższa tabela:

     Tabela 2. Ciężar cząsteczkowy dla beta-glukanu z owsa, jęczmienia, żyta i pszenicy.

RODZAJ ZBOŻA

CIĘŻAR CZĄSTECZKOWY

owies

65- 3100 x 103

jęczmień

31- 2700 x 103

żyto

21- 1100 x 103

pszenica

209- 487 x 103



     Przyczyny rozbieżności w określeniu masy cząsteczkowej beta-glukanu ze zboża mogą być zapoczątkowane przez różnice między poszczególnymi gatunkami, jak i przez czynniki środowiskowe (wzrostowe), a także przez różnice w metodach ekstrakcji (rozpuszczalnik, temperatura oddziaływująca na rozpuszczanie), oczyszczanie, zjawisko agregacji (zależne od cech strukturalnych i jakości rozpuszczalnika), zjawisko depolimeryzacji (przez endogenne lub mikrobiologiczne beta-glukanazy z zanieczyszczeń mikrobiologicznych), występujące podczas etapu ekstrakcji oraz metody analizy.

     Beta-glukan wykazuje wszystkie funkcjonalne właściwości lepkich i tworzących żel żywnościowych hydrokoloidów, połączone ze wszystkimi własnościami fizjologicznymi dietetycznego włókna. Za fizyczne właściwości beta-glukanu, takie jak rozpuszczalność i własności reologiczne w roztworze i stanie żelowym, odpowiedzialne są jego cechy molekularne, takie jak występowanie celulozowych oligomerów, wzór strukturalny, masa cząsteczkowa, jak również temperatura i stężenie.

     Funkcjonalność technologiczna i żywieniowa beta-glukanu jest często powiązana z jego własnościami reologiczymi. Włączenie beta-glukanów do różnych produktów (chleba, muffinów, makaronów, sosów do sałatek, napojów, zup, nabiału o zmniejszonej zawartości tłuszczu, produktów mięsnych) pokazało, że cechy, takie jak wydajność produkcji chleba, związanie wody, zdolność do stabilizacji emulsji, zdolność zagęszczania, struktura oraz wygląd, wydają się być związane ze stężeniem, masą cząsteczkową i budową polisacharydów. Korzyści zdrowotne beta-glukanu, takie jak redukcja cholesterolu w osoczu krwi, regulacja poziomu glukozy we krwi, są również powiązane z ilością i masą cząsteczkową rozpuszczonego beta-glukanu w obszarze żołądkowo-jelitowym.

     Fizjologiczne funkcje dietetycznego włókna są przypisywane ich fizyczno-chemicznym właściwościom: zdolności utrzymywania wody, zdolności powstrzymywania dyfuzji (przez powiększenie lepkości i tworzenie żeli), własności związujących oraz podatności lub odporności na bakteryjną degradację i fermentację.

     Mechanizmy, przez które rozpuszczalne włókna, jak beta-glukan, wywierają efekty hipocholesterolemiczne i hipoglikemiczne są nadal badane, ale najbardziej powszechna hipoteza opiera się na wzroście lepkości światła jelita. Wyniki badań sugerują, że zbożowy beta-glukan obniża absorpcję i wchłanianie zwrotne cholesterolu, kwasu żółciowego i ich metabolitów przez powiększenie zawartości obszaru żołądkowo-jelitowego, jak również opóźniając opróżnianie żołądka i absorpcję jelitową składników pokarmowych, takich jak przyswajalne węglowodany, tym samym zmniejszając poposiłkową hiperglikemię i wydzielanie insuliny. Ta ostatnia właściwość ma korzyści zdrowotne u chorych na cukrzycę typu drugiego, a także jest związana z obniżaniem ryzyka rozwijania cukrzycy i niewrażliwości na insulinę.

     Metabolizmy lipidów i węglowodanów są silnie powiązane, a insulina jest odpowiedzialna za zwiększenie wątrobowej syntezy cholesterolu. Dlatego, jeśli włókno zmniejsza absorpcję węglowodanu i wydzielanie insuliny, może także przyczynić się pośrednio do efektu hipocholesterolemicznego. Ponadto, zwiększona lepkość wywołana rozpuszczalnym dietetycznym włóknem wpływa na emulsyfikację tłuszczu poprzez zwiększenie rozmiaru kropelek emulsji, co może osłabić absorpcję tłuszczu.

     Jednakże stwierdzono w trakcie badań, że podawanie częstych posiłków z lub bez beta-glukanu, daje w rezultacie podobny metabolizm lipidów i węglowodanów, podczas, gdy spożycie pojedynczego posiłku, zawierającego beta-glukan obniża poposiłkowe stężenie glukozy. To może sugerować, że korzystne działanie beta-glukanu jest głównie spowodowane zmniejszoną absorpcją węglowodanów przez jelito i nie jest skutkiem działania metabolitów, produkowanych przez fermentację beta-glukanu w okrężnicy. Jest także prawdopodobne, że beta-glukan nie tylko obniża poposiłkową reakcję glukozy w związku z wysoką lepkością w obszarze żołądkowo-jelitowym, ale też zmniejsza trawienie skrobi przez α-amylazę.

     Jedno z badań wykazało, że włączenie frakcji bogatych w beta-glukan o stężeniu 5% do chleba wywołał znaczący spadek tempa uwalniania zredukowanych cukrów, następujący podczas trawienia chleba z użyciem pepsyny i α-amylazy.

     Podobnie, inne badanie wykazało, że zastąpienie 25% mąki pszennej w kluskach frakcjami bogatymi w włókno jęczmiennego beta-glukanu, znacząco obniżyły uwalnianie glukozy w warunkach sztucznych w porównaniu do klusek z 100% mąki pszennej. W obu przypadkach, spekulowano, że zmniejsza dostępność enzymów rozkładających skrobię do ich substratów przez tworzenie matrycy żelowej albo przez ograniczenie wody dostępnej dla hydratyzacji skrobi, a ten sposób dla żelowania skrobi.

     Obniżenie poziomu glukozy we krwi po posiłku z dodatkiem beta-glukanu korzystnie wpływa na metabolizm cukrów. Beta-glukan powinien stać się składnikiem diety osób z cukrzycą typu-2. Badania sugerują też, że beta-glukan z owsa przyczynia się do obniżenia ciśnienia krwi.

     Obniżenie poziomu LDL o 5-12%, a u osób z wysokim poziomem LDL nawet o 20%, jest korzystne dla prawidłowej pracy serca i układu krążenia. Wykonano badania z udziałem 100 osób o podwyższonym poziomie cholesterolu podając im napój z 5 lub 10 g beta-glukanu z owsa lub jęczmienia przez 5 tygodni. Kontrolowano poziom lipidów, lipoprotein, glukozy i insuliny we krwi. Okazało się, że konsumpcja 5 g beta-glukanu z owsa poprawiała metabolizm glukozy i lipidów, choć nie było znaczących efektów z przypadku preparatu jęczmienia. W innych badaniach beta-glukan z owsa (5 g) dodawano do owocowego napoju, taki koktail podawano przez 3 lub 5 tygodni zdrowym ochotnikom w USA kontrolując poziom lipidów, lipoprotein, steroli (fitosterolu i latosterolu) we krwi. Beta-glukan obniżał stężenie LDL i całkowitego cholesterolu. Prawdopodobny mechanizm to zmniejszenie absorpcji cholesterolu, nie obserwowano zmian w stężeniu antyoksydantów rozpuszczalnych w tłuszczach.

     Badania z udziałem osób chorych na ileostomię (ileostomia jest to stomia, czyli otwór wyłoniony na jelicie cienkim, który tworzy się w przypadku chorób jelita cienkiego lub grubego, przez co pokarm wydalany jest nie przez odbyt, ale za pośrednictwem stomii, tj. odcinka jelita cienkiego wyprowadzonego na powierzchnię brzucha i przyszytego do skóry) pokazały, że wydzielanie kwasów żółciowych wzrasta przeciętnie o 450% w diecie z chlebem z otrąb owsianych, porównując do innej diety, w której 70% beta-glukanu zostaje zdegradowane przez beta-glukanazy. To wskazuje, że wysoka masa cząsteczkowa beta-glukanu pośrednio zwiększa wydzielanie kwasów żółciowych: całe micele lub kwasy żółciowe mogą zostać wchłonięte albo ukryte w wysoce lepkiej sieci beta-glukanu, a potem wydalone z jelita cienkiego lub lepkiego środowiska, by zmniejszyć formułowanie mieszanych miceli w jelicie cienkim i/lub zmniejszyć wchłanianie zwrotne kwasów żółciowych w jelicie cienkim.

     Ponadto, zależność działania hipocholesterolemicznego na wydzielanie, lepkość, właściwości hydrodynamiczne, masę cząsteczkową beta-glukanu odkryto u szczurów, karmionych dietą, bazującą na różnych koncentratach z otrąb owsianych, wspomaganych mechanizmami, opartymi na zwiększonej lepkości wewnątrz jelita. Różnice w mechanizmach działania fizjologicznego także zanotowano między beta-glukanami zbożowymi o różnych własnościach cząsteczkowych. Badania dowiodły, że działalność obniżająca cholesterol u chomików przez beta-glukan z jęczmienia występuje w preparatach, zarówno o niskiej masie cząsteczkowej (175 kDa), jak i o dużej masie (1000 kDa). Jednakże, chociaż gromadzenie cholesterolu nie różniło się między różnymi masami cząsteczkowymi, duże znaczenie odegrała estryfikacja cholesterolu. W ten sposób, znacząco niższe nagromadzenie estru cholesterolu zauważono u chomików, karmionych beta-glukanem z jęczmienia o niskiej masie cząsteczkowej; pasmo stężeń estru cholesterolu jest rozpatrywane jako oznaka tworzenia się bruzd tłuszczu, połączonych z rozwojem aterogennym (miażdżycorodnym).

     Kilka innych badań nad suplementem diety u zwierząt, wykorzystującym włókno zbożowe lub frakcje pokazały, że zawartość beta-glukanu, a w szczególności rozpuszczalnego beta-glukanu, masa cząsteczkowa beta-glukanu i endogenne działanie beta-glukanu, okazało się być silnym mechanizmem wyprzedzającym reakcję serum na cholesterol. W kolejnym badaniu z wykorzystaniem beta-glukanu poddano testowi 25 klinicznych przypadków hiperlipidemiologicznych osób chorych na cukrzycę w wieku 26-61 lat. Badanym podawano dzienną dawkę rozpuszczalnego włókna owsianego w ilości między 2-10g, co spowodowało znaczną redukcję cholesterolu w całych lipoproteinach (-0,04 mmol/L/g włókna) i w tych o niskiej gęstości (LDL, -0,037 mmol/L/g włókna).

     Nadal trwają badania nad teorią, że działanie beta-glukanu obniżające cholesterol jest większe u osób poddanych badaniom z wysokim poziomem cholesterolu, jednak skutek reakcji na dawki nie jest zawsze jasny. Ogólnie, odkrycia z badań nad wieloma osobami ujawniły istotne różnice w reakcjach między różnymi przypadkami i osobami badanymi. W związku z różnicami w przestudiowanych klinicznych przypadkach (czyli liczbie i typie ludzi badanych, dziennej dawce i liczbie porcji, długości leczenia itp.), różnica jest także zauważalna w indywidualnych reakcjach fizjologicznych.

     Według niektórych badaczy, rozpuszczalne włókno może także powodować uczucie sytości i przez to prowadzić do utraty wagi z kilku powodów, m.in. wolniejszego tempa spożywania posiłków, opóźnieniu w wypróżnianiu, łagodzenia reakcji na poziomy glukozy w osoczu i wydzielania insuliny przez trzustkę (insulina pobudza uczucie głodu), podniesienia poziomu cholecystokininy (hormon jelita powiązany z wydłużoną sytością) i produkcji gazów oraz krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych przez fermentację włókna w okrężnicy. Ostatnio, ujawniono, że żelujący beta-glukan z jęczmienia (glukażel), może powodować kilka efektów na układ odpornościowy ssaków, w tym podwyższenia regulacji uwalniania cytokiny interleukiny 1β (IL-1β), przemiany w leczeniu ran, okaleczeń i powiększenie wydzielania mucyny jelita. Ponadto, wydzielanie IL-1β w warunkach sztucznych, co jest jedną z wcześniejszych odpowiedzi układu odpornościowego na infekcję, wzrasta wraz ze wzrostem dawki i masy cząsteczkowej beta-glukanu.

     Z technologicznego punktu widzenia, beta-glukan może być użyteczny jako alternatywny czynnik zagęszczający do potraw. Być może będzie możliwe również przygotowywanie zup i napojów, zawierających fizjologicznie efektywne ilości beta-glukanu z preparatów beta-glukanu o niskiej masie cząsteczkowej, ponieważ są łatwiejsze do przetwarzania niż ich odpowiedniki o dużej masie cząsteczkowej. Jednakże, związek między fizjologiczną funkcjonalnością, a masą cząsteczkową beta-glukanu musi zostać najpierw dobrze przemyślany i przebadany.

     Rozpatrywany jest też fakt, iż beta-glukan może odgrywać rolę w polepszaniu struktury miękiszu chleba, przez stabilizację pęcherzyków powietrza w cieście i zapobieganiu ich połączenia się ze sobą. Wykryto również związek między stężeniem beta-glukanu, a właściwościami kleikującymi w mące z owsa. Wzrost wartości maksymalnej kleistej lepkości, który zachodzi wraz ze wzrostem zawartości beta-glukanu w hodowanym owsie, został wytłumaczony przez wzrost zdolności do związania wody w mąkach. W związku z wielkością stężenia polisacharydów, masa cząsteczkowa beta-glukanu wydaje się także wpływać na przebieg produkcji chleba, jak przedstawiono w ostatnich badaniach, w których dwa wyizolowane beta-glukany z jęczmienia o różnej masie cząsteczkowej zostały dodane do chleba, wytwarzanego z dwóch rodzajów mąki pszennej o różnej jakości. Dodatek beta-glukanu o wysokiej masie cząsteczkowej wpłynął na zwiększenie rozmiaru bochenka, niż przy dodaniu beta-glukanu o niższej masie cząsteczkowej. Największy wzrost rozmiaru chleba zaobserwowano przy dodaniu mąki o niskiej jakości z zawartością beta-glukanu o stężeniu 6% w/w, niż przy dodaniu mąki o wysokiej jakości. Ponadto, zaobserwowano, że włączenie beta-glukanu o stężeniu do 5% do produktów wypiekanych, jak muffiny, nie wywołało korzystnego wpływu na te produkty.

     Dodatek frakcji bogatych w beta-glukan z jęczmienia do kaszy mannej lub do mąki pszennej do 20%, dał w rezultacie makarony i kluski o pożądanych właściwościach sensorycznych i jakości wypieku, jednak zaobserwowano również spadek ich połysku i odcienia żółtego oraz zwiększenia zaczerwienienia i powstawania plam na produktach.

     Beta-glukan o wysokiej masie cząsteczkowej (~ 110x103 D ) stabilizuje emulsje olej-w wodzie (o/w), głównie przez wzrost lepkości w fazie ciągłej, podczas gdy beta-glukan o niskiej masie cząsteczkowej (sięgając do ~40x103 D) ma wpływ na stabilność emulsji przez tworzenie sieci (układu) w fazie ciągłej. Co więcej, odkryto, że dodatek substancji żelowej z jęczmiennego beta-glukanu (czystość 76,2%) do kiełbasek śniadaniowych (o zredukowanej zawartości tłuszczu) w ilości 0,3-0,7% wagowych produktu, dało efekt większego związania wody, a dodatek jęczmiennego beta-glukanu w ilości 0,3% wagowych, nie wpłynął w żaden sposób na teksturę, zapach czy smak kiełbasek.

     Handlowe koncentraty beta-glukanu z owsa (22,2% zawartości beta-glukanu) zostały wykorzystane do produkcji odtłuszczonego sera pleśniowego z krowiego mleka, moczonego w solance (70% redukcji tłuszczu), w dwóch ilościach 0,7% i 1.4% w/w, co dało w rezultacie zwiększenie wydajności, lepszej proteolizy, zwiększenie ilości krótko-łańcuchowych kwasów tłuszczowych (kwas mleczny, octowy, masłowy), jak również poprawiło teksturę, porównując do odtłuszczonego odpowiednika sera pleśniowego bez dodatku beta-glukanu. Jednakże, przy użyciu większej ilości beta-glukanu, rezultat koloru, smaku i zapachu były znacznie gorsze od typowego sera pleśniowego.

     W ostatnich latach również pojawiły się na rynku substytuty mleka bez laktozy (napoje mleczno-owsiane, jogurtu, lody, śmietany z owsa, bite śmietany, maślanki). Te produkty zawierają zbożowy beta-glukan, który działa jako czynnik bioaktywny, stabilizator oraz składnik ulepszający teksturę tych produktów.

     Masa cząsteczkowa beta-glukanu nie tylko oddziałuje na lepkość jedzenia, ale także ma wpływ na odczuwalną (sensoryczną) gęstość produktów, jak to zauważono we wzorcowych produktach napojów i zup, zawierających 0,25-2% w/w beta-glukanu. To pokazuje znaczącą współzależność między cechami, związanymi z teksturą, a zmierzoną lepkością, jak również umiarkowanie silny związek między cechami smakowitości i lepkością zup.

     Zaproponowano także możliwość użycia beta-glukanu jako biodegradalnego, jadalnego materiału do pakowania jedzenia. Właściwości mechaniczne uszeregowanych warstw beta-glukanu o różnej masie cząsteczkowej zostały poddane działaniu pewnej ilości użytego współplastyfikatora (woda, alkohol wielowodorotlenowy). Woda jak również D-sorbitol, dodane w ilości 15% w/w jako współplastyfikator (substancja dodana w celu zwiększenia sprężystości) polepszyła rozciągliwość, ale osłabiła tym samym siłę mechaniczną warstw beta-glukanu. Co więcej, beta-glukan o dużej masie cząsteczkowej daje silniejsze i bardziej elastyczne warstwy, niż ten o niskiej masie cząsteczkowej.

     Stwierdzono również, że zastosowanie beta-glukanu ma duże znaczenie w przyspieszaniu procesu gojenia się ran. Opatrunek żelowy stosowano jako tymczasowe pokrycie ran wynikłych na skutek poparzeń. Opatrunek BGC łączy beta-glukan z kolagenem w siatkowej strukturze, beta-glukan występuje jako złożony polisacharyd i znany stymulant makrofagów, natomiast kolagen jako naturalny składnik skóry. Zaobserwowano, że jeżeli BGC dobrze przylegał do oczyszczonej rany pooparzeniowej, a nie występowały objawy infekcji, to mógł na niej pozostać i pełnić funkcję bariery. BGC znacznie redukował ból, polepszał gojenie i powodował lepsze zabliźnianie ran. Po nałożeniu opatrunku BGC na poparzonym obszarze ciała powstawała powłoka, pod którą w wielu badanych przypadkach, rana goiła się z doskonałymi efektami kosmetycznymi. Dodatkowo zaobserwowano minimalne zapotrzebowanie pacjentów na środki przeciwbólowe.

     Bardzo interesująca jest możliwość wykorzystania właściwości beta-glukanu w terapii przeciwnowotworowej. Badania in vitro pokazały, że wiąże się on z receptorami białek adhezyjnych: leptyny i integryny zmieniajšc przyczepność powierzchni guza, co powoduje 57-90% redukcję jego rozmiarów. Beta-glukan działa synergistycznie z ciałami monoklonalnymi (mAb); myszom z modelowymi nowotworami podawano beta-glukan z paszą lub bezpośrednio do żołądka obserwując zmniejszenie się zmian nowotworowych.

     Potencjalne możliwości zastosowania beta-glukanu jako preparatu przeciwmiażdżycowego i immunostymulującego prawdopodobnie wywołają większe zainteresowanie jego wytwarzaniem. Podsumowując można stwierdzić, że beta-glukan utrudnia też syntezę i przyswajanie cholesterolu i tłuszczy, zmniejsza ilość przyswojonej glukozy a także opóźnia moment pojawienia się piku cukrowego. Obniża efektywną kaloryczność oraz indeks glikemiczny posiłku. Bardzo cenną cechą beta-glukanu pochodzącego z owsa są jego właściwości prebiotyczne. ß-glucan jest pożywką dla bakterii probiotycznych, pod wpływem których ulega częściowemu rozpadowi w świetle jelita grubego. W procesie rozpadu powstają kwasy organiczne tj. octowy, butyrylowy (masłowy) oraz propionowy (etanokarboksylowy) mające bardzo istotne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania jelita grubego. Kwas propionowy ma właściwości przeciwzapalne, przeciwbólowe i pleśniobójcze (używany jest jako spożywczy środek konserwujący e-280), zaś kwas butyrylowy stymuluje układ odpornościowy jelita grubego oraz hamuje rozwój bakterii kancerogennych. Uzupełnienie diety, w beta glucan zmniejsza w organizmie ilość cholesterolu oraz glukozy zamienianej na substancje zapasowe.

     Współczesna medycyna stosuje od niedawna wiele różnych leków, a także preparatów pochodzenia naturalnego tak zmieniających niektóre składowe układu odpornościowego, że zdawałoby się już przegrana wojna z rakiem lub AIDS nabiera nowego wymiaru. Obie wymienione choroby są związane z upośledzeniem układu odpornościowego w obu stosuje się beta-glukan.

     Po dostępne już w Polsce preparaty tego związku powinni sięgnąć nie tylko ci, którzy się odchudzają, ale może nawet częściej ci, których genom jest pod stałym obciążeniem, szeroko pojętych, zanieczyszczeń środowiska. Osłaniając ludzkie DNA, beta-glukan może odgrywać ogromną rolę w zakresie prewencji wielu schorzeń nowotworowych a także wszędzie tam, gdzie występuje narażenie na mutagenny i kancerogenny wpływ środowiska. Do grupy takich ludzi należą między innymi palacze tytoniu, osoby leczone metotreksatem (szczególnie w młodym wieku), przepracowani, narażeni na stres a także kobiety stosujące zastępczą terapię hormonalną, gdyż wiadomo, że podawane estrogeny zwiększają szanse zachorowania na raka sutka. Ważną grupę stanowić powinni ludzie rodzinnie obciążeni zagrożeniem raka; raka żołądka, sutka, a zwłaszcza jelita grubego. Beta-glukan nie tylko odgrywa rolę w zapobieganiu nowotworom jelita grubego, lecz także jest skuteczny w leczeniu wrzodziejącego zapalenia jelit. Zaskakujące okazało się także to, że beta-glukan przeciwdziała zakrzepom.

     Ponieważ prac badawczych i poważnych doniesień naukowych na temat beta-glukanu są setki i w miarę poszerzania się zakresu wiedzy w tym temacie lista osób, które powinny sięgnąć po preparaty z beta - glukanem stale będzie się poszerzać.

dr inż. Joanna Harasym
Przedruk artykułów znajdujących się w serwisie za podaniem źródła! Copyright © 2008-2014 Futurum Sp. z o.o.
Futurum Sp. z o.o. :: ul. Nałkowskiej 3, 42-200 Częstochowa :: Tel.: +48 34 322 53 77 ::
NIP 573-030-20-87 :: KRS 0000216449 :: Sąd Rejonowy w Częstochowie XVII Wydziału Gospodarczego KRS :: Kapitał zakładowy 84.000,- PLN
Wykonanie strony: Brewka.pl