Skrobie naturalnie oporne – właściwości i zastosowanie
Może nasuwać się pytanie, w jaki sposób niektóre frakcje skrobi nie są trawione w jelicie cienkim, z czego wynika ta naturalna oporność skrobi. Odpowiedź również w tym przypadku nie jest jednoznaczna. Niektóre rodzaje spożywanej skrobi nie są trawione ze względu na strukturę ziaren skrobi, inne – ze względu na właściwości fizyczne żywności, stopień przetworzenia lub obecność składników odżywczych i antyodżywczych. Ogólnie skrobie oporne dzieli się na pięć typów, w zależności od różnych mechanizmów odporności na trawienie w organizmie człowieka. Klasyfikacja opiera się na pochodzeniu i właściwościach fizycznych skrobi (które zwykle uważa się za „spożyte”, ponieważ większość procesów technologicznych, w tym podgrzewanie, może wpływać na zawartość skrobi opornych w żywności).
Typ I skrobi opornych (RS1) jest skrobią fizycznie niedostępną dla organizmu, znajdującą się w ścianach komórkowych całych lub częściowo rozdrobnionych roślin strączkowych i zbożowych oraz niektórych ziarnach zbóż, której nie można poddać procesowi trawienia enzymatycznego ze względu na efekt bariery ściany komórkowej występujący w roślinach. Rośliny strączkowe charakteryzują się grubymi ścianami komórkowymi, które mogą nie ulec uszkodzeniu podczas przygotowywania posiłku oraz w żołądku. Ziarna zbóż, gdy nie są drobno zmielone, mogą również pojawić się niestawione na końcu jelita cienkiego. Dlatego typ RS1 występuje w zbożowych produktach spożywczych (np. pieczywie z pełnego przemiału ziarna zbóż czy makaronie z niskoprzetworzonej pszenicy durum wytwarzanym metodą ekstruzji).
Skrobie oporne typu II (RS2) to natywne (surowe) granulki skrobi, które można znaleźć w surowych ziemniakach, niedojrzałych bananach, soczewicy, babce lancetowatej i miłorzębie japońskim. Nienaruszone granulki surowej skrobi nie mogą być trawione przez enzymy ze względu na zwartą strukturę. W 2018 r. amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) opublikowała przegląd dowodów naukowych dotyczących fizjologicznych właściwości niektórych niestrawnych węglowodanów i tym samym zakwalifikowała skrobię oporną typu RS2 do definicji błonnika pokarmowego. Do niedawna niektóre z takich skrobi były spożywane tylko w postaci strawialnej (tj. poddawanej obróbce termicznej). Okazuje się, że RS2 charakteryzują się strukturalnymi polimorfizmami B i C, co czyni je wysoce opornymi na hydrolizę enzymatyczną i na kleikowanie (do pełnego kleikowania skrobi o wysokiej zawartości amylozy potrzebne są temperatury powyżej 120°C). Dla porównania naturalna skrobia ziemniaczana jest również źródłem RS2, ale łatwo ulega kleikowaniu w obecności wody o temperaturze około 60°C.
Typ III skrobi opornych (RS3) to skrobia retrogradowana, która jest trudna do hydrolizy przez amylazę ze względu na proces jej krystalizacji zachodzący podczas chłodzenia i przechowywania skleikowanej formy skrobi. Retrogradacja zachodzi, gdy skrobie są kleikowane, a następnie schładzane i/lub przechowywane w temperaturze pokojowej, w temperaturze 4°C (np. w lodówce) lub -20°C (np. w zamrażarce) przez kilka godzin do kilku dni lub miesięcy. Klasycznym przykładem RS3 są gotowane i schłodzone ziemniaki (kilka cykli ogrzewania i chłodzenia takich ziemniaków następujących po sobie dodatkowo zwiększa ilość RS3). Retrogradacja jest reorganizacją liniowych łańcuchów skrobi zachodzącą po dekrystalizacji mającej miejsce w wyniku kleikowania. Po kleikowaniu skrobi proces retrogradacji może doprowadzić do rekrystalizacji niektórych pojedynczych łańcuchów, tworząc podwójne helisy poprzez wiązania wodorowe. Proces retrogradacji wymaga obecności minimum ilości wody i najpierw oddziałuje na amylozę, a następnie na liniowe frakcje amylopektyny. Retrogradacja może dotyczyć większości produktów bogatych w skrobię, które są gotowane, ale potem niespożywane natychmiast. Wydaje się, że optymalna temperatura dla retrogradacji wynosi ok. 4°C. Większość komercyjnych RS3 jest otrzymywana ze skrobi kukurydzianej o wysokiej zawartości amylozy, ale są także preparaty uzyskane przez retrogradację maltodekstryn z tapioki.
Skrobie oporne IV typu (RS4) są otrzymywane poprzez chemiczną modyfikację ich struktury przestrzennej na drodze substytucji, konwersji czy sieciowania (z modyfikacjami znacznie bardziej zaawansowanymi niż w zwykłych skrobiach modyfikowanych chemicznie stosowanych jako dodatki do żywności), co czyni je opornymi na działanie enzymów trawiennych. W tej postaci skrobie oporne mogą znaleźć zastosowanie jako dodatki funkcjonalne do żywności. Preparaty RS4 mogą być otrzymywane z różnych źródeł skrobiowych, różnymi metodami produkcji, a zatem mogą wykazywać odmienną zawartość skrobi opornych i inne właściwości funkcjonalne. Istnieją RS4 pochodzące ze skrobi ziemniaczanej, skrobi kukurydzianej, skrobi z tapioki, a także oporne maltodekstryny, czyli pochodne skrobi. Do tej pory RS4 nie były dopuszczone w Europie, chociaż znajdują już zastosowanie w Japonii.
Ostatni, V typ skrobi opornych (RS5), został rozpracowany całkiem niedawno. Są to kompleksy skrobia-lipid, takie jak skrobia-kwasy tłuszczowe i skrobia-monoglicerydy. W ślad za nimi takie kompleksy jak skrobia-glicerol, skrobia-aminokwasy, peptydy skrobiowe, białka skrobiowe, skrobia-lipidy-białko, skrobia-polifenole, skrobia-inne polisacharydy, które nie pasują dobrze do dotychczas przyjętej klasyfikacji żywieniowej skrobi opornych. Tworzenie kompleksów skrobiowo-lipidowych zachodzi poprzez samoorganizację. Warto nadmienić, że tworzenie takich kompleksów może również częściowo hamować retrogradację skrobi.
W dzisiejszych czasach skrobie oporne zyskały na znaczeniu dzięki swoim pozytywnym korzyściom dla zdrowia ludzkiego (jako prebiotyki, składniki przeczyszczające, hipocholesterolemiczne, hipoglikemiczne oraz zmniejszające ryzyko wrzodziejącego zapalenia jelita grubego i raka okrężnicy), a ponadto dzięki poprawie właściwości użytkowych żywności. Preparaty skrobi opornych mają małe rozmiary cząstek, biały wygląd i mdły smak. Mają niską zdolność do wiązania wody, zatem można je dodawać do produktów spożywczych w wysokim stężeniu (do 30%), kontrolując warunki przetwarzania takie jak wilgotność, pH, temperatura itp. Ostatnio skrobie oporne zostały uznane za nowe składniki do tworzenia żywności bogatej w błonnik. W porównaniu z innymi formami błonnika pokarmowego skrobie oporne mają wiele unikalnych właściwości fizykochemicznych, tj. nieinwazyjny smak, białą barwę i mniejszą zdolność do zatrzymywania wody, co sprawia, że znajdują zastosowanie do różnych produktów spożywczych jako składnik funkcjonalny. Jednak w porównaniu z tradycyjnymi produktami bogatymi w błonnik skrobie oporne mogą tworzyć produkty bogate w błonnik o małej masie, lepszej teksturze, wyglądzie i odczuciu pełności w ustach. Ze względu na swoje neutralne właściwości sensoryczne skrobie oporne mogą być składnikiem szerokiej gamy produktów spożywczych (jak nabiał) bez wpływu na właściwości przetwórcze, smak i wygląd produktów końcowych.
Wiele badań z zakresu technologii żywności wskazuje na szeroki potencjał wykorzystania różnych produktów spożywczych opartych na skrobi opornej jako dodatków funkcjonalnych w żywności wygodnej, w tym funkcjonalnych produktów mleczarskich. Skrobie oporne są ważnymi substratami do syntezy krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, zatem mogą wykazywać korzystny wpływ na zdrowie. Obecnie nie ma oficjalnych zaleceń dotyczących spożycia skrobi opornej. Ilość skrobi opornej, która będzie miała korzystny wpływ na zdrowie, jest różnie definiowana: jako co najmniej 14% skrobi ogółem, 6 g na posiłek lub 20 g dziennie. Niektóre badania sugerują, że spożycie 6-12 g skrobi opornych w posiłku może być korzystne dla poposiłkowych poziomów glukozy i insuliny, podczas gdy spożycie ok. 15-20 g skrobi opornych na dzień jest konieczne dla ogólnej poprawy zdrowia. Skrobie oporne nie są jednak dobrze przebadanym i udokumentowanym składnikiem diety, przez co są niedoceniane, a poziom ich spożycia nadal jest niski.
