Skrobie naturalnie oporne – właściwości i zastosowanie

Skrobia jest najważniejszym polisacharydem roślin, który służy do magazynowania energii w owocach, nasionach, korzeniach, bulwach, liściach, rdzeniu łodygi i kłączach. Jest również głównym węglowodanowym składnikiem diety człowieka. Z chemicznego punktu widzenia skrobia jest polimerem α-D-glukozy, która znajduje się w nasionach, ziarnach i bulwach w postaci granulek. Składa się z dwóch polimerów: amylozy i amylopektyny, które różnią się strukturą przestrzenną i rozmieszczeniem w granulce. Amyloza jest liniowym polimerem α-D-glukozy, którego cząsteczki są połączone wiązaniami α-(1-4)-glikozydowymi, z kolei amylopektyna jest rozgałęzionym związkiem składającym się z krótkich, prostych łańcuchów wielu jednostek glukozy połączonych wiązaniami α-(1-4)-glikozydowymi i α-(1-6)-glikozydowymi. Skrobie pochodzące z różnych surowców można rozróżnić na podstawie ich cech fizycznych (np. świecenia w świetle spolaryzowanym, za co odpowiedzialna jest amylopektyna) i chemicznych. Na podstawie tych cech skrobie dzieli się na typy: A, B i C oraz V.

Kiedyś uważano, że skrobia jest składnikiem pokarmowym, który jest całkowicie trawiony w ludzkim jelicie cienkim. Jednakże badania prowadzone w warunkach in vitro wykazały, że część skrobi nie jest hydrolizowana przez enzymy, nie jest wchłaniana w przewodzie pokarmowym, dociera do okrężnicy w niezmienionej lub nieznacznie zmienionej postaci i dlatego jest uważana za błonnik pokarmowy.

Do opisu strawności skrobi stosuje się klasyfikację zaproponowaną przez Englysta i jego współpracowników. Badacze ci opracowali warunki hydrolizy skrobi w różnych pokarmach i porównali je z warunkami uzyskanymi metodami in vivo, co pozwoliło sklasyfikować produkty na bazie skrobi pod kątem uwalniania i wchłaniania glukozy w przewodzie pokarmowym. Z tych badań wynika, że skrobie można podzielić na trzy kategorie zależnie od szybkości i stopnia trawienia. Skrobie w żywności można sklasyfikować jako skrobie wolno trawione (SDS), skrobie szybko trawione (RDS) lub skrobie oporne (RS). Szybko strawne skrobie (RDS) są trawione przez enzymy i wchłonięte do krwioobiegu w ciągu 20 minut od rozpoczęcia procesu trawienia w warunkach in vitro. Wolno trawione skrobie (SDS) mogą zostać całkowicie strawione w przedziale czasu od 20 do 120 minut od rozpoczęcia procesu trawienia w warunkach in vitro. Skrobie oporne nie mogą być strawione w jelicie cienkim w ciągu 120 minut i dlatego przechodzą do jelita grubego, gdzie mogą pełnić rolę substratu w procesach fermentacji jelitowej (skrobie oporne fermentują tylko w jelicie grubym).

Termin „skrobie oporne” został użyty po raz pierwszy przez Englysta w latach 80. XX wieku. Englyst zdefiniował skrobie oporne jako „niewielką frakcję skrobi, która była oporna na hydrolizę w wyniku wyczerpującej obróbki amylazą i pullulanazą w warunkach in vitro”. Pierwsze prace na temat RS zostały opublikowane w połowie lat 80. XX wieku, chociaż skrobie o wysokim poziomie amylozy badano wcześniej pod kątem ich właściwości funkcjonalnych (np. dotyczących metabolizmu cholesterolu i kwasów żółciowych).

Jako składnik żywności skrobie oporne są zaliczane do błonnika pokarmowego. Błonnik pokarmowy ogółem składa się z kilku różnych frakcji, w tym błonnika rozpuszczalnego, błonnika nierozpuszczalnego i skrobi opornych. Błonnik pokarmowy został uznany przez instytucje naukowe na całym świecie za niezbędny składnik odżywczy. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca zapewniać odpowiednią dzienną podaż błonnika pokarmowego poprzez spożywanie od 20 do 40 g lub pięciu porcji warzyw i owoców dziennie. W związku z tym wzrasta również znaczenie skrobi opornych jako istotnych form błonnika pokarmowego. Ponieważ skrobie oporne nie są trawione w jelicie cienkim, przedostają się do okrężnicy w postaci niezmienionej, a tam ulegają fermentacji przez obecne mikroorganizmy (fermentacja skrobi opornych w ludzkiej okrężnicy jest dobrze udokumentowana), w wyniku czego powstają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), co może wiązać się z pewnymi korzystnymi efektami metabolicznymi, w tym regulacją gospodarki glukozowo-lipidowej, równowagą glikemiczną, właściwościami prebiotycznymi, poprawą ogólnego stanu jelit, uczuciem sytości i redukcją masy ciała. 

Ponieważ skrobie oporne są błonnikiem pokarmowym, mogą być stosowane w żywności do zastąpienia skrobi strawnej z jednoczesnym uzyskaniem prozdrowotnych efektów. Przeprowadzono w tym zakresie wiele badań. Okazuje się, że krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe uwalniane w czasie fermentacji skrobi opornych w okrężnicy mają związek z szeregiem korzyści zdrowotnych takich jak redukcja pH treści jelitowej, co z kolei wiąże się z hamowaniem wzrostu organizmów potencjalnie chorobotwórczych i zmniejszeniem wchłaniania związków toksycznych. Wykazano również, że fermentacja skrobi opornych prowadzi do stosunkowo wysokiego poziomu maślanu (jednego z krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych), co wiąże się ze zmniejszaniem ryzyka raka okrężnicy. Fermentacja skrobi opornych została również powiązana z korzyściami w zmniejszaniu ryzyka IBD (ang. Inflammatory Bowel Disease, choroba zapalna jelit określana również mianem nieswoistego zapalenia jelit) poprzez wzmocnienie bariery jelitowej i intensyfikację produkcji mucyny wyścielającej wnętrze jelit. Wykazano, że skrobie oporne zwiększają objętość kału, co jest ważne w łagodzeniu zaparć i zapobieganiu uchyłkowatości, a także innym schorzeniom (np. hemoroidom). Ponadto spożywanie skrobi opornych (i/lub opornej maltodekstryny) może stymulować wzrost określonych bakterii, które zapewniają korzystne skutki zdrowotne (tj. bifidobakterii i pałeczek kwasu mlekowego).

W 2011 r. EFSA zaakceptowała wniosek dotyczący zmniejszonej odpowiedzi poziomu glukozy we krwi przy stosowaniu skrobi opornych jako zastępników strawnych węglowodanów. Chociaż wpływ skrobi opornych na glikemię i insulinemię jest mniej jasny, a badania dotychczas prowadzone nie dały jednoznacznych rezultatów, wydaje się, że ich spożycie rzeczywiście prowadzi do niewielkiego spadku glikemii poposiłkowej i bardziej znaczącego osłabienia insulinemii poposiłkowej, co może mieć istotne implikacje metaboliczne, gdyż obie wpływają na rozwój insulinooporności (co z kolei ma związek z chorobami znanymi jako zespół metaboliczny, w tym cukrzycą typu 2, otyłością, chorobą niedokrwienną serca, nadciśnieniem i dyslipidemią).

Badania wykazały także, że skrobie oporne mają znaczący wpływ na stężenie triglicerydów i cholesterolu w serum krwi. Wydaje się on zależeć od kombinacji efektu zwiększenia wydzielania kwasów żółciowych, znacznej redukcji wchłaniania cholesterolu i jednoczesnego zwiększenia ekspresji receptorów LDL w wątrobie. Wysoki poziom zarówno lipidów, jak i cholesterolu we krwi, jest związany z chorobą niedokrwienną serca, a zatem skutki spożycia skrobi opornych mogą mieć istotne konsekwencje zdrowotne.

Oddziaływanie spożycia skrobi opornych na uczucie sytości i redukcję masy ciała nie jest jednoznaczne. Ponieważ skrobie oporne są rodzajem błonnika pokarmowego, uzasadnione było oczekiwanie pewnego pozytywnego ich wpływu na uczucie sytości i/lub całkowite spożycie energii, w przypadku gdy skrobie oporne są stosowane w celu zastąpienia skrobi strawnych w diecie. Z tego zakresu przeprowadzono tylko kilka badań na ludziach, a wyniki są niejednoznaczne. Jednakże istnieją przesłania, że jest jakiś słaby związek między spożyciem skrobi opornych i redukcją uczucia sytości, chociaż konieczne jest przeprowadzenie badań długoterminowych na ludziach z realistycznym poziomem skrobi opornych.