TÌM HIỂU về CHẤT xơ KHÔNG TAN và CHẤT xơ hòa TAN

Theo điều tra nghiên cứu của Viện Dinh Dưõng, thói quen ăn uống của người Việt Nam trong 20 năm gần đây đã diễn biến theo chiều hướng bất lợi cho sức khoẻ. Đó là khuynh hướng ăn nhiều thịt, chất béo động vật và quá ít rau, quả, củ. Trong khi đó Rau quả là nguồn thực phẩm cung cấp những chất xơ, sinh tố, khoáng chất bao gồm cả những chất chống oxy hoá quan trọng. Những vi chất này cần thiết cho nhu cầu chuyển hoá, cho hệ miễn dịch, có tác dụng giải độc, bảo vệ thành mạch máu và làm chậm quá trình lão hoá. Chính vì vậy việc tìm hiểu những kiến thức về chất xơ trong thực phẩm là cần thiết. Từ những hiểu biết đó có thể xây một thực đơn bổ dưỡng và hợp lí đem lại sức khỏe tốt.

TÌM HIỂU VỀ CHẤT XƠ KHÔNG TAN VÀ CHẤT XƠ HÒA TAN:

TÍNH CHẤT, NGUỒN THỰC PHẨM VÀ VAI TRÒ SINH HỌC TRONG DINH DƯỠ

Ngày 22, tháng 10, năm 2014

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, thời đại công nghiệp ngày càng phát triển dẫn đến

nhiều sản phẩm thực phẩm đồ hộp, thức ăn nhanh ngày càng nhiều Điều đó đã góp phầnlàm gia tăng những căn bệnh nguy hiểm của thời đại: những bệnh về chuyển hoá như béophì, tiểu đường, áp huyết cao, tim mạch Chính vì vậy nhiều nhà khoa học đã và đang đặtmối quan tâm đến việc cần điều chỉnh lại lối sống, bắt đầu từ việc xem lại cơ cấu bữa ănhàng ngày

Theo điều tra nghiên cứu của Viện Dinh Dưõng, thói quen ăn uống của người ViệtNam trong 20 năm gần đây đã diễn biến theo chiều hướng bất lợi cho sức khoẻ Đó làkhuynh hướng ăn nhiều thịt, chất béo động vật và quá ít rau, quả, củ Trong khi đó Rauquả là nguồn thực phẩm cung cấp những chất xơ, sinh tố, khoáng chất bao gồm cả nhữngchất chống oxy hoá quan trọng Những vi chất này cần thiết cho nhu cầu chuyển hoá,cho hệ miễn dịch, có tác dụng giải độc, bảo vệ thành mạch máu và làm chậm quá trìnhlão hoá Chính vì vậy việc tìm hiểu những kiến thức về chất xơ trong thực phẩm là cầnthiết Từ những hiểu biết đó có thể xây một thực đơn bổ dưỡng và hợp lí đem lại sứckhỏe tốt

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

PHẦN 1 CHẤT XƠ 4

I Khái niệm về chất xơ: 4

II Phân loại 4

III Nhu cầu khuyến nghị 7

IV Những dấu hiệu khi thiếu chất xơ: 7

PHẦN 2 CHẤT XƠ HÒA TAN 8

I Các loại chất xơ hòa tan 8

1 Pectin: 8

2 Carboxylmethyl cellulose(CMC) 10

II Nguồn gốc của chất xơ hòa tan: 11

III Vai trò của chất xơ hòa tan đối với sức khỏe con người: 11

PHẦN 3 CHẤT XƠ KHÔNG HÒA TAN 13

I Các loại chất xơ không hòa tan 13

1 Cellulose 13

Tính chất vật lý 14

Tính chất hóa học 14

Phản ứng thủy phân 14

Tác dụng với một số tác nhân bazơ 14

Phản ứng với một số axit hoặc anhiđrit axit tạo thành este: 15

2 Lignin: 16

II Nguồn chất xơ không hòa tan: 19

III Lợi ích của chất xơ không tan: 19

PHẦN 1 CHẤT XƠ

I Khái niệm về chất xơ:

Từ fiber (bắc Mỹ) cũng có thể được viết là fibre (Anh) Nó bắt nguồn từ tiếng La tinh fibra,

có nghĩa là sợi Theo từ điển y khoa Medilexicon, thức ăn chứa chất xơ có nghĩa là “chất dinh dưỡng trong bữa ăn mà không được tiêu hóa bởi men dạ dày ruột”

Chất xơ được xem là thức ăn thô Nó là phần không tiêu hóa được của thực phẩm từ thực vật mà được đẩy đi ngang qua hệ tiêu hóa của chúng ta, hấp thu nước khi di chuyển qua đường ruột Chất xơ được xem là các polysaccharides không phải tinh bột, như cellulose, dextrin, inulin, lignin, chitin, pectin, beta-glucan, sáp và oligosaccharide (Thanh Tuyền, St )

Chất xơ là chất bã của thức ăn còn lại sau khi tiêu hóa, gồm các chất tạo thành vách tế bào(cellulose, hemicellulose, pectin, cutin, glucoprotein) và các chất dự trữ, bài tiết bên trong tế bào(gụm, chất nhầy)

(PGS TS Phạm Văn Hoan, ThS BS Nguyễn Đức Minh)

II Phân loại

 Dựa vào khả năng phân tán trong nước (ngậm nước giữ nước) gồm 2 loại:

Chất xơ hòa tan phân tán mạnh trong nước : pectin, gums, nhầy và vài loại hemicellulose

“Tính tán” của chất xơ chủ yếu là do phân tán trong nước, nhưng thực sự hòa tan về mặt hóahọc

Chất xơ không tan ít phân tán trong nước :cellulose, lignin, một số hemicellulose

Chất xơ trong rau có khả năng ngậm nước kém hơn xơ hòa tan nhưng mạnh hơn xơ khôngtan

 Dựa vào cấu trúc hòa học:

a) Chủ yếu là các Polysaccharide không phải tinh bột: cellulose, các hemicellulose, cácpectin và các loại gums Các polysaccharide khác nhau ở đường đơn (glucose,galactose,arabinose và các monomer của acid uronic); các mối nối hóa học giữa chúng với nhau.Cellulose: có trong vách tế bào của tất cả các loài thực vật

Hemicellulose: gồm các nhóm polysaccharide khác nhau tùy mức độ phân nhánh được phânloại theo đường đơn có trong dây chính (xylan,galactan, mannan ) và trong các nhánh bên(arabinose, galactose)

Pectin: dây chính chứa acid galactuonic, rhamnose, nhánh bên chứa galactose, arabinose.Gums : có cấu trúc khác nhau tùy theo nguồn gốc, thường là polysaccharide thứ yếu tronghầu hết loại thức ăn

Psyllium (lớp màng biểu bì và dưới biểu bì của hạt chin khô cây Plantago ovate, có cấu trúcchuỗi polymer lớn phân tử gồm nhiều nhóm bao gồm d-galactose, d-glucose, lignin, 1-rhamnose,d-xylose,1-arabinose, d-mannose với những chuỗi bên uronic acid)

b) Thành phần không phải polysaccharide là lignin chứa các hỗn hợp phenolic có cấu trúcphân tử không gian ba chiều rất phức tạp Lignin có trong thành phần gỗ cứng, khó phân rã củahầu hết các loại thức ăn từ cây cỏ Dù số lượng ít nhưng lignin lại ảnh hưởng lớn đến khả năngtiêu hóa

c) Thức ăn thực vật còn chứa lượng nhỏ (5-10%) các chất không phải là carbohydrate khác,

có khả năng tạo khối phân như các chất ức chế men tiêu hóa, các glycoprotein vách tế bào, cácester phenolic và các sản phẩm cho phản ứng Maillard

Bảng : Các loại và nguồn chất xơ cơ bản dùng trong thực phẩm:

(Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)

Dinh dưỡng thực phẩmPhụ gia Sự xuất hiện / Sự chuẩn bị

Các chất xơ không tan trong nước

β-glucans (một vài trong số đó là hòa tan trong nước)

Cellulose E 460 vật nói chung)các loại ngũ cốc, quả, rau (trong tất cả các thực

Chitin — trùng and động vật giáp xáctrong nấm, bộ khung ngoài của côn

Hemicellulose các loại ngũ cốc, các loại cám, gỗ, các loại đậu

bean), các loại ngũ cốc

Xanthan E 415 chất nền đường (trong hộp kính thí nghiệm)sản phẩm với Xanthomonas-vi khuẩn từ các

Các chất xơ tan trong nước

Fructans lệ tinh bột như lưu trữ carbohydratethay thế hoặc bổ sung trong một số thực vật tỉ

Inulin — trong các thực vật khác nhau, vd: cúc

Polydextrose E 1200 synthetic polymer, ca 1kcal/g

III Nhu cầu khuyến nghị

• Nhu cầu chất xơ tuỳ thuộc vào tuổi tác, giới tính, thói quen ăn uống của từng quốc

IV Những dấu hiệu khi thiếu chất xơ:

Đi cầu không thường xuyên

Nếu bạn thay đổi thói quen đi cầu, không thường xuyên đi cầu ít nhất một lần một ngày đểlàm sạch ruột như trước đây thì rất có thể đây là một dấu hiệu cho thấy bạn thiếu chất xơ

Hầu hết mọi người nghĩ rằng táo bón là một dấu hiệu ban đâu của sự thiếu chất xơ Nhưngtrên thực tế, khi bị táo bón tức là bạn đã bị thiếu chất xơ trầm trọng

Lượng cholesterol cao

Lượng cholesterol và chất xơ có liên quan với nhau Nhờ tác dụng đốt cháy chất béo màchất xơ có thể giúp giảm lượng cholesterol Thiếuchất xơ có thể làm cho lượng cholesterol tănglên

Chất xơ giúp tiêu hóa và đào thải cholesterol ra khỏi cơ thể Ít chất xơ có nghĩa là nhiềucholesterol tích tụ trong cơ thể Như vậy, nếu lượng cholesterol trong cơ thể bạn tăng cao, rất cóthể bạn đang bị thiếu chất xơ

Bạn cảm thấy đói nhanh hơn

Chất xơ được tiêu hóa lâu hơn trong cơ thể, vì vậy nó giúp bạn no lâu hơn Nếu bạn cảmthấy đói ngay 45 phút đến một giờ sau khi ăn, rất có thể là cơ thể bạn thiếu chất xơ Điều nàycũng có nghĩa là chế độ ăn uống của bạn có chứa rất ít chất xơ

Vì vậy, bạn nên ăn một chế độ ăn uống cân bằng giàu chất xơ và chất dinh dưỡng khác.

Chất xơ rất quan trọng đối với sức khoẻ, vì thế bạn nên lưu ý để bổ sung đủ chất xơ cho cơthể theo những cách sau đây:

- Ăn nhiều thực phẩm giàu chất xơ như trái cây, rau cải, rau đậu tươi và ngũ cốc

- Tránh uống nhiều nước ngọt, hãy uống nước mát và tránh thức ăn đã được chế biến vì córất ít chất xơ

- Tránh ăn những loại thịt có mỡ, thức ăn ngọt

- Uống đủ nước hàng ngày, ngay cả khi bạn không cảm thấy khát

PHẦN 2 CHẤT XƠ HÒA TAN

I Các loại chất xơ hòa tan

1 Pectin:

a) Nguồn gốc và cấu tạo

Pectin là một polysaccharide tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham gia xâydựng cấu trúc tế bào thực vật Ở thực vật pectin tồn tại chủ yếu ở 2 dạng là pectin hòa tan vàprotopectin không hòa tan Dưới tác dụng của acid, enzyme protopectinaza hoặc khi gia nhiệt thìprotopectin chuyển thành pectin

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là galactoronic và rượumetylic Trọng lượng phân tử từ 20.000 - 200.000 đvC Hàm lượng pectin 1% trong dung dịch

có độ nhớt cao, nếu bổ sung 60 % đường và điều chỉnh pH môi trường từ 3,1-3,4 sản phẩm sẽtạo đông

Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn suất của acid pectic, acid pectic là một polymer củaacid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glycozide

Hợp chất pectin được đặc trưng bởi 2 chỉ số quan trọng là chỉ số methoxyl “MI” biểuhiện cho phần trăm khối lượng nhóm methoxyl –OCH3 có trong phân tử pectin và chỉ số este hóa

“DE” thể hiện mức độ este hóa của các phân tử acid galactoronic trong phân tử pectin

Dựa trên mức độ methoxy hóa và este hóa, trong thương mại chia pectin thành 2 loại:pectin có độ methoxyl hóa cao và pectin có độ methoxyl hóa thấp

Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin – HMP): DE >50 % hay MI > 7% Chấtnày có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm Muốn tạo đông cần phải có điều kiện pH = 3,1 – 3,4

và nồng độ đường trên 60 %

Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin – LMP): DE < 50 % hay MI < 7%.Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin Pectin methoxy thấp có thể

tạo đông trong môi trường không có đường Chúng thường được dùng làm màng bao bọc cácsản phẩm.

b) Tính chất tạo gel:

Tính chất tạo gel của pectin phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của chuỗi pectin

Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợi pectin xích lại gần nhau vàtương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong

Tùy thuộc vào chỉ số metoxy (>7%) hoặc thấp (3-5%) ở phân tử pectin mà các kiểu kếthợp giữa chúng sẽ khác nhau trong việc tạo gel Khi pectin có chỉ số metoxy cao (mức quảnghiền, nước quả đông, ) mức độ hydrat hóa có thể giảm thấp nhờ thêm đường còn độ tích điện

sẽ hạ đi nhờ thêm ion H+ hoặc đôi khi chính nhờ độ axit của quả chế biến Trong trường hợp nàyliên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl Kiểuliên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di động của các phân tử trongkhối gel, loại gel khác với gel thạch hoặc gelatin

Khi chỉ số metoxy của pectin thấp, cũng có nghĩa là tỷ lệ các nhóm –COO- cao thì cácliên kết giữa các phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị 2 đặc biệt là Ca2+ Có thể tạogel khi dùng một lượng canxi dưới 0.1% miễn là chiều dài phân tử pectin phải đạt mức độ nhấtđịnh Khi đó gel được hình thành khi không thêm đường và axit

Trong quá trình bảo quản có thể bị tách nước hoặc lão hóa Quá trình tạo đông phụ thuộcvào nhiều yếu tố: nguồn pectin, mức độ methoxy hóa càng cao thì khả năng tạo đông càng cao.Khi sử dụng cần phải hòa tan pectin vào nước, khi pectin hút đủ nước thì mới sử dụng ở côngđoạn cuối chế biến

Các pectin đều là những chất keo háo nước nên có khả năng hydrat hóa cao nhờ sự gắncác phân tử nước vào nhóm hydroxyl của chuỗi polymethyl galacturonic Ngoài ra, trong phân

tử pectin có mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau có khả năng làm giãn mạch

và làm tăng độ nhớt của dung dịch Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợipectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng

ở bên trong

2 Carboxylmethyl cellulose(CMC)

a) Cấu tạo

CMC là một dẫn xuất của cellulose, có khả năng hòa tan thực sự về mặt hóa học

Rcell(OH)3 + ClCH2COONa + NaOH  Rcell(OH)2OCH2COONa + NaCl +H2O

Hóa nâu ở nhiệt độ 180-2200C

Hóa than ở nhiệt độ 210-250 0C

Khả năng hòa tan của CMC phụ thuộc rất lớn vào DS:

DS>1.2:tan trong dung môi hữu cơ

DS từ 0.4-1.2: tan trong nước

DS<0.4: tan trong kiềm

Độ tụ hợp : biểu thị độ dài của mạch cellulose

Độ tụ hợp cao: dung dich 1% 2,000cp

Độ tụ hợp vừa: dung dich 2% 300-600cp

Độ tụ hợp thấp: dung dich 2% 25-50cp

Tính acid: CMC là một acid yếu, tính acid do có các nhóm –COOH

II Nguồn gốc của chất xơ hòa tan:

Chất xơ có nhiều trong rau quả tươi: 100g chuối cung cấp 3,7g chất xơ, 100g cà rốt cho 3,4g chất

xơ, 100g gạo trắng cũng cung cấp 3g chất xơ Con số này còn có thể lên đên 13g đối với 100g quả hạnh nhân Ngoài ra chất xơ còn có mặt trong rau quả khô và các sản phẩm ngũ cốc,…

III Vai trò của chất xơ hòa tan đối với sức khỏe con người:

 Giá trị tiêu hóa về ý nghĩa của chất xơ

Trong thức ăn ngoài các thành phần dinh dưỡng như carbohydrate, lipid, protein, vitamin

và các chất vô cơ còn có thành phần chất xơ với một lượng nhất định ( chủ yếu là cellulose,hemicellulose, lignin, pectin, )

Thành phần chất xơ trong thức ăn khác nhau, tùy loài thực vật mà thành phần chất xơ dothực vật mà thành phần chất xơ do thực phẩm đó cung cấp là khác nhau

Cơ thể người không sản xuất các enzim cellulose phân giải cellulose cũng như các chất xơnói chung, nhưng một số vi khuẩn đường ruột có thể phân hóa và đồng hóa, do đó mức độ nhấtđịnh các chất này có giá trị về dinh dưỡng

 Chức năng dinh dưỡng của chất xơ:

Với ruột già: chất xơ có tác dụng chống táo bón nhờ khả năng giữ nước làm phân mềm

và tăng khối lượng phân làm kích thích nhu động ruột Ngoài ra, chất xơ ở ruột già có tác dụngtăng khả năng lên men của vi khuẩn ruột già với polysaccharides, sinh ra các acid chuỗi ngắn lànguồn năng lượng cho tế bào niêm mạc già

Với cholesterol máu: chất xơ có tác dụng làm giảm cholesterol máu do làm giảm hấp thụcholesterol vào máu nhờ tác dụng gắn với acid mật trong ruột làm giảm nhũ tương hóa chất béocủa thức ăn Đồng thời chất xơ làm tăng thải acid mật nên lại kích thích tạo acid mật từcholesterol, do đó giảm cholesterol trong cơ thể (acid mật được tạo từ cholesterol)

Với đường máu: chất xơ làm giảm đáp ứng đường máu sau khi ăn nhờ tính nhầy và thềtích phân tử lớn Chất xơ bao quanh thức ăn ở ruột làm men tiêu hóa khó tiếp xúc với thức ăn, vàthức ăn không được tiêu hóa khó được hấp thụ Đồng thời chất xơ lưu lại trong dạ dày lâu tạocảm giác no làm cho ăn ít đi

Với sự điều chỉnh cân nặng: chất xơ có tác dụng giảm cân nhờ những tính chất trên: giảmhấp thụ chất béo, tạo cảm giác no lâu giúp ta ít thèm ăn và ức chế men tiêu hóa thức ăn

 Vai trò của chất xơ hòa tan:

Một số tính chất vật lý của chất xơ tiêu hóa là khả năng giữ nước, tao chất nhớt (viscosity):Tạo điều kiện dễ dàng cho sư lên mentrong quá trình tiêu hóa ở dạ dày, ruột ức chế khảnăng tiêu hóa của enzim tuyến tụy tiêu hóa glucid, lipid, protein; quét và đưa nhanh xuống ruộtgià toàn bộ các chất độc hại và thực phẩm bi biến chất được cơ thể hấp thụ

Tăng khả năng liên kết với acid mật và trao đổi cation trong hệ thống tiêu hóa ruột, dạ dày.Tác động làm giảm thành phần cholesterol trong huyết tương, điều hòa sự đáp ứng glucosehuyết và kích thích tăng cường khả năng hoạt động của ruột già

Chất xơ hòa tan còn có tác dụng giúp giảm nguy cơ xơ vữa động mạch nhờ sự chuyển hóachất béo, chất đạm béo và đường đơn

Qua nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, việc bổ sung 2 - 10g chất xơ hòa tan mỗi ngày sẽgóp phần giảm 2% cholesterol toàn phần và cholesterol xấu (LDL) Dựa trên 40 thử nghiệm lâmsàng, Cơ quan Quản lý Dược phẩm và Thực phẩm của Mỹ (FDA) khuyến cáo: Sử dụng cám hạtngũ cốc là một phần của chế độ ăn giúp giảm nguy cơ mắc bệnh mạch vành Chất xơ cũng làmgia tăng sự nhạy cảm của insulin, giảm Triglyceride và góp phần kiểm soát trọng lượng cơ thể.Những thực phẩm có nhiều chất xơ giúp làm chậm sự tăng đường trong máu (hay gọi là đườnghuyết) sau khi ăn Điều này được ứng dụng trong việc lựa chọn thực phẩm cho bệnh nhân tiểuđường dạng 2 hoặc người bị tăng đường huyết, giúp ổn định lượng đường trong máu, dự phòngđược các biến chứng của bệnh

Khi kết hợp với nước, chất xơ hút nước và to ra làm cho phân mềm và khối phân to rahơn trước Khi đó, thành ruột càng bị kích thích mạnh, làm tăng nhu động ruột, giúp cho việc bàitiết phân được dễ dàng, giảm nguy cơ ung thư đại trực tràng Ngoài ra, chất xơ còn có tác dụnglàm tăng khả năng miễn dịch của hệ thống tiêu hóa nhờ phát triển hệ vi khuẩn có ích trong