Zastosowanie hydrokoloidów w dietetyce – kiedy mogą być pomocne?

Hydrokoloidy to długołańcuchowe polimery głównie polisacharydów, ale także białek, wykazujące zdolność formowania w wodzie lepkich zawiesin oraz żeli. Stanowią ważną grupę związków dodawanych do produktów spożywczych i żywności specjalnego przeznaczenia medycznego m.in. preparatów zagęszczających dla osób z dysfagią. Używane są także do przygotowywania potraw, szczególnie w restauracjach serwujących dania z kuchni molekularnej. Spełniają szereg licznych funkcji, przez co stały się obiektem zainteresowań nauki o żywieniu. Jakie jest zastosowanie hydrokoloidów w dietetyce? [1,2]

Zastosowanie hydrokoloidów w dietetyce jako źródło błonnika

Z żywieniowego punktu widzenia, hydrokoloidy stanowią źródło błonnika pokarmowego, zarówno frakcji rozpuszczalnej, jak i nierozpuszczalnej. Kays i wsp. zbadali, że całkowita zawartość błonnika w gumie guar wynosiła 52-58%, w tym 26-32% stanowił błonnik rozpuszczalny. Hartemink i wsp. wykazali, że guma guar uległa kompletnemu rozkładowi w jelicie grubym przez bakterie Clostridium butyricum [3,4].

W małych dawkach zauważono jej pozytywny wpływ na zdrowie. W pracy Yamatoya i wsp. prowadzono badania nad wpływem zhydrolizowanej gumy guar na metabolizm lipidów i stężenie glukozy we krwi. Grupa badana (dorośli ze stężeniem cholesterolu całkowitego 190 mg/dl i więcej) została podzielona na trzy grupy. Jedna przyjmowała codziennie przez dwa tygodnie 5g zhydrolizowanej gumy guar. Druga 15 g, a trzecią grupę stanowiła próba kontrolna. W grupach dostających gumę guar zaobserwowano spadek stężenia cholesterolu całkowitego, wolnych kwasów tłuszczowych i glukozy. Stężenia triglicerydów oraz fosfolipidów zmieniły się tylko nieznacznie [5].

Natomiast w randomizowanym badaniu klinicznym Dall’Alby i wsp. wykazano, że dodanie 10 g/d zhydrolizowanej gumy guar do diety pacjentów chorych na cukrzycę typu 2 pozwoliło znacznie obniżyć stężenie hemoglobiny glikowanej, obwód talii, stężenie kwasów tłuszczowych trans oraz albuminy w moczu. Zaś stężenie glukozy na czczo w osoczu, cholesterolu całkowitego, LDL, HDL, białka C-reaktywnego, endoteliny-1 oraz ciśnienie krwi nie uległy zmianie [6].

Zwiększenie uczucia sytości

Hydrokoloidy mają także wpływ na odczuwanie sytości po spożytym posiłku. W badaniu Arshad i wsp. porównywano wpływ karagenu, gumy guar oraz alginianu sodu na stężenie glikemii poposiłkowej i uczucia sytości. Trzydzieści kobiet zostało podzielonych na 4 grupy. Pierwsza miała wypić 250 ml mleka 2% tłuszczu z dodatkiem 2,5 g karagenu, druga z 2,5 g gumy guar, trzecia z 2,5 g alginianu sodu, a  czwarta, kontrolna, mleko bez dodatków. Po dwóch godzinach badani dostawali pizzę. Ci, którzy spożyli mleko z alginianem lub gumą guar, mieli później mniejszy apetyt na pizzę i odczuwali większą sytość. Zaobserwowano u nich także niższą glikemię poposiłkową [7].

Salleh i wsp. opracowali meta-analizę 15 badań, z której wywnioskowano, iż dodatek gumy guar, a także alginianu sodu do potraw stałych i płynnych powodował zmniejszenie ilości przyjmowanej energii i szybsze poczucie sytości. Zastosowanie hydrokoloidów w dietetyce może pomóc w ograniczeniu przyjmowania energii i być bardzo pomocne przy układaniu jadłospisów dla pacjentów z nadwagą i otyłością [8].

Zastosowanie w gastroenterologii

Hydrokoloidy mogą pomagać w trawieniu i hamować przykre objawy ze strony przewodu pokarmowego. Jednym z najlepiej przebadanych w tym kierunku związków jest guma guar. Jako źródło błonnika pokarmowego pomaga zarówno przy biegunce, jak i zaparciach, zmniejsza objawy zespołu jelita drażliwego oraz wykazuje potencjalne działanie prebiotyczne. Wszystkie efekty są zauważalne przy spożyciu 5-6 g gumy guar dziennie [9].

Nakamura i wsp. badali wpływ zhydrolizowanej gumy guar na występowanie biegunki indukowanej maltitolem oraz laktitolem. Dodatek 10 g zhydrolizowanej gumy guar zmniejszał o 82,1% częstość występowania biegunek [10].

W prospektywnym randomizowanym badaniu klinicznym Niv i wsp. z podwójnie ślepą próbą badano wpływ gumy guar na występowanie objawów zespołu jelita drażliwego. Grupę badawczą stanowiło 108 pacjentów, z których 49 dostawało 6 g zhydrolizowanej gumy guar dziennie, a 59 placebo. Po dwunastu tygodniach zanotowano istotne zmniejszenie częstotliwości wzdęć i gazów u pacjentów, którym podawano gumę guar w porównaniu z grupą placebo [11].

W pracy Parisi i wsp. porównywano dodatek do diety zhydrolizowanej gumy guar (5 g/d) oraz otrąb pszennych (30 g/d) u pacjentów z zespołem jelita drażliwego. Przez 12 tygodni oceniano występowanie bólu brzucha, zmiany wypróżnień i ogólne samopoczucie 188 pacjentów. Poprawa nastąpiła zarówno w grupie z gumą guar, jak i z otrębami pszennymi, jednak większe korzyści odnieśli pacjenci przyjmujący gumę guar [12].

Pozytywny wpływ na mikrobiotę

Hydrokoloidy działają jako prebiotyki, stanowiące pożywkę dla dobroczynnych bakterii jelitowych. W badaniu Mudgil i wsp. ukazano zdolność gumy guar do pobudzania wzrostu bakterii probiotycznych, głównie Streptococcus thermophilus [13].

W pracy Calame i wsp. pokazano, że konsumpcja 10 g gumy arabskiej dziennie przez 4 tygodnie zwiększała liczbę bakterii probiotycznych, takich jak Bifidobacterium, Lactobacilli oraz Bacteroides [14].

Zeng i wsp. wykazali, że glukomannany konjac sprzyjają rozwojowi prawidłowej mikroflory jelitowej oraz produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych w jelicie grubym. Z kolei Mao i wsp. ukazali działanie ochronne glukomannanu konjac na mikrobiotę i zaproponowali, aby stanowił on preparat osłonowy podczas kuracji antybiotykowej. Również pektyny promują rozwój bakterii o właściwościach przeciwzapalnych (m.in. Eubacterium eligens, Lactobacillus paracasei LPC-37 oraz Bifidobacterium bifidum ATCC 29521) w okrężnicy [15-18].

Środki zagęszczające dla osób z dysfagią

Zastosowanie hydrokoloidów w dietetyce może być związane również z leczeniem pacjentów cierpiących na dysfagię. Zmniejszają bowiem ryzyko aspiracji i zalegania treści pokarmowej, znacznie zwiększając bezpieczeństwo przyjmowania pokarmów. Zwykle stosuje się preparaty z gumą ksantanową, która jest amylazo-oporna, czyli nie rozpuszcza się w jamie ustnej pod wpływem enzymów, takich jak amylaza ślinowa, ani nie tworzy agregatów z mucyną.

Zagęszczanie posiłków

W pracy Abu Zarim i wsp. porównywano różne środki zagęszczające m.in. karboksymetylocelulozę i gumę ksantanową pod względem ich właściwości reologicznych. Studiom poddano potrawę o nazwie rendang (curry z kurczakiem) o zmienionej konsystencji. Według Australijskiego standardu dotyczącego dań o zmodyfikowanej teksturze była to konsystencja C, czyli gładkie puree. Karboksymetyloceluloza w stężeniu 30% okazała się najlepszym środkiem zagęszczającym [19].

Natomiast w pracy Viraldell i wsp. badano zastosowanie skrobi modyfikowanej i gumy ksantanowej jako środków zagęszczających dla pacjentów z dysfagią po udarze. Oba związki znacznie zwiększyły bezpieczeństwo związane z połykaniem kęsów, jednak guma ksantanowa okazała się lepsza, gdyż dodatkowo zmniejszała zaleganie pokarmu w jamie ustnej i gardle. Dodatkowo rozpuszcza się i zwiększa lepkość roztworów zarówno w zimnej, jak i ciepłej wodzie, co czyni ją bardzo łatwą w użytkowaniu [20].

Zagęszczanie napojów

Guma ksantanowa mogłaby służyć także do zagęszczania napojów dla pacjentów mających problemy z połykaniem. Płyny zagęszczone gumą ksantanową nie powodują zakrztuszeń, a dodatkowo nawadniają organizm podobnie, jak napoje o nie zmienionej konsystencji. Cho i Yoo pokazali, że dodawanie preparatu zagęszczającego z gumą ksantanową do napojów, takich jak soki czy mleko znacznie zmniejsza ryzyko aspiracji u osób z dysfagią, zwiększając bezpieczeństwo połykania. [21,22].

W pracy Rofes i wsp. również udowodniono, że preparat zawierający gumę ksantanową zmniejszał aspiracje i zaleganie treści pokarmowej w jamie ustnej. Podobne właściwości wykazuje skleroglukan. Skleroglukan jest dużym polisacharydem, wytwarzanym przez grzyby Sclerotium rolfsii. W pracy Li i wsp. wykazano, że skleroglukan nie wchodził w interakcje z mucyną i nie tworzył z nią agregatów, tak jak niektóre inne polisacharydy, dlatego może być warty rozważenia jako alternatywy dla gumy ksantanowej w leczeniu pacjentów z dysfagią ustno-gardłową [23,24].

Zastosowanie hydrokoloidów w dietetyce

Zastosowanie hydrokoloidów w dietetyce może mieć znaczenie w przypadku zapobiegania i wspomagania leczenia wielu chorób. Z żywieniowego punktu widzenia, hydrokoloidy polisacharydowe stanowią źródło błonnika pokarmowego, zarówno frakcji rozpuszczalnej, jak i nierozpuszczalnej. Dodanie do diety gumy guar może się wiązać się z korzystnymi zmianami w lipidogramie oraz obniżeniem hemoglobiny glikowanej. U osób z zespołem jelita drażliwego, zhydrolizowana guma guar zmniejsza częstotliwość biegunek, wzdęć i gazów. Niektóre hydrokoloidy wpływają na szybsze odczuwanie sytości, co może być pomocne przy komponowaniu diety dla pacjentów z nadwagą i otyłością. Karboksymetyloceluloza, guma ksantanowa i skleroglukan są stosowane jako środki zagęszczające diety dla pacjentów z dysfagią, zmniejszające ryzyko aspiracji i zalegania pokarmu w jamie ustnej oraz gardle.

Przypisy i źródła

1. Milani, J., Maleki, G. (2012). Hydrocolloids in food industry. [W:] B. Valdnez (red.), Food Industrial Processes – Methods and Equipment (s.17-38). London: InTech
2. Myhrvold, N. (2011). Modernist Cuisine: The Art and Science of Cooking. Volume 4: Ingredients and Preparations. London: Phaidon
3. Kays, S., Morris, J., Kim, Y. (2006). Total and soluble dietary fiber variation in Cyapomsis Tetragonoloba (L.) Taub. (Guar)genotypes. Journal of Food Quality 29, 383-391
4. Hartemink, R., Schoustra,S.E., Rombouts, F.M. (1999). Degradation of guar gum by intestinal bacteria. Bioscience Microflora 18:17–25
5. Yamatoya, K., Kuwano, K., Suzuki, J. (1997). Effects of hydrolyzed guar gum on cholesterol and glucose in humans. Food Hydrocolloids 11: 239-242
6. Dall’Alba, V., Silva, F.M., Antonio, J.P., Steemburgo, T., Royer, C.P., Almeida, J.C., Gross, J.L., Azevedo, J.M. (2013). Improvement of the metabolic syndrome profile by soluble fibre- guar gum- in patients with type 2 diabetes: a randomised clinical trial. British Journal of Nutrition 110: 1601-1610
7. Arshad, M.U., Ishtiaq, S., Anjum, F.M., Saeed, F., Chatha, S.A., Imran, A. (2016). Acute effects of different dietary polysaccharides added in milk on food intake, postprandial appetite and glycemic responses in healthy young females. Inernational Journal of Food Sciences and Nutrition 67: 715-722
8. Salleh, S.N., Fairus, A.A.H., Zahary, M.N., Bhaskar, N., Mhd-Jalil, A.M. (2019). Unravelling the Effects of Soluble Dietary Fibre Supplementation on Energy Intake and Perceived Satiety in Healthy Adults: Evidence from Systematic Review and Meta-Analysis of Randomised-Controlled Trials. Foods 6: 8-30
9. Rao, T.P., Quartarone, G. (2019). Role of guar fiber in improving digestive health and function. Nutrition 59: 158-169
10. Nakamura, S., Hongo, R., Moji, K., Oku, T. (2007). Suppressive effect of partially hydrolyzed guar gum on transitory diarrhea induced by ingestion of maltitol and lactitol in healthy humans. European Journal of Clinical Nutrition 61: 1086–1093
11. Niv, E., Halak, A., Tiommny, E., Yanai, H., Strul, H., Naftali, T., Vaisman, N. (2016). Randomized clinical study: Partially hydrolyzed guar gum (PHGG) versus placebo in the treatment of patients with irritable bowel syndrome. Nutrition & Metabolism 13: 10-17
12. Parisi, G.C., Zilli, M., Miani, M.P., Carrara, M., Bottona, E., Verdianelli, G., Battaglia, G., Desideri, S., Faedo, A., Marzolino, C., Tonon, A., Ermani, M., Leandro, G. (2002). High-fiber diet supplementation in patients with irritable bowel syndrome (IBS): a multicenter, randomized, open trial comparison between wheat bran diet and partially hydrolyzed guar gum (PHGG). Digestive Diseases and Sciences 47: 1697-1707
13. Mudgil, D., Barak, S., Patel, A., Shah, N. (2018). Partially hydrolyzed guar gum as a potential prebiotic source. International Journal of Biological Macromolecules 112: 207-210
14. Calame, W., Weseler, A.R., Viebke, C., Flynn, C., Siemensma, A.D. (2008). Gum arabic establishes prebiotic functionality in healthy human volunteers in a dose-dependent manner. British Journal of Nutrition 100: 1269-1275
15. Zeng, Y., Zhang, J., Zhang, Y., Men, Y., Zhang, B., Sun, Y. (2018). Prebiotic, Immunomodulating, and Antifatigue Effects of Konjac Oligosaccharide. Journal of Food Science 83: 3110-3117
16. Mao, Y.H., Song, A.X., Yao, Z.P., Wu, J.Y. (2018). Protective effects of natural and partially degraded konjac glucomannan on Bifidobacteria against antibiotic damage. Carbohydrate Polymers 181: 368-375
17. Chung, W., Meijerink, M., Zeuner, B., Holck, J., Louis, P., Meyer, A.S., Wells, J.M., Flint, H.J., Duncan, S.H. (2017). Prebiotic potential of pectin and pectic oligosaccharides to promote anti-inflammatory commensal bacteria in the human colon. FEMS Microbiology Ecology 93: 11-19
18. Zhang, S., Hu, H., Wang, L., Liu, F., Pan, S. (2018) Preparation and prebiotic potential of pectin oligosaccharides obtained from citrus peel pectin. Food Chemistry 244: 232-237
19. Li, X., Lu, Y., Adams, G. G., Zobel, H., Ballance, S., Wolf, B., & Harding, S. E. (2020). Characterisation of the molecular properties of scleroglucan as an alternative rigid rod molecule to xanthan gum for oropharyngeal dysphagia. Food hydrocolloids, 101, 105446.
20. Abu-Zarim, N., Zainul-Abidin, S., Ariffin, F. (2018). Rheological studies on the effect of different thickeners in texture-modified chicken rendang for individuals with dysphagia. Journal of Food Science and Technology 55: 4522-4529
21. Vilardell, N., Rofes, L., Arreola, V., Speyer, R., Clave, P. (2016). A Comparative Study Between Modified Starch and Xanthan Gum Thickeners in Post-Stroke Oropharyngeal Dysphagia. Dysphagia 31: 169-179
22. Sezgin, B., Durusoy, D., Demirci, M.S., Ozturk, K., Kaya, I., Eyigor, S., Gode, S. (2018). The effect of „xanthan gum-based fluid thickener” on hydration, swallowing functions and nutritional status in total maxillectomy patients. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology 275: 2997-3005
23. Cho, H., Yoo, B. (2015) Rheological characteristics of cold thickened beverages containing xanthan gum-based food thickeners used for dysphagia diets. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics 115: 106-111
24. Li, X., Lu, Y., Adams, G. (2020). Characterisation of the molecular properties of scleroglucan as an alternative rigid rod molecule to xanthan gum for oropharyngeal dysphagia. Food Hydrocoll. 101:105446