Bài giảng thực phẩm chức năng dietry fiber

1.3. Chất xơ tiêu hóa
(Chất xơ thực phẩm,
dietary fiber)
“Thực phẩm chức năng”; Bài giảng cho sinh viên ngành
CN Thực phẩm và CN Sinh học
ĐH Bách khoa Hà nội

1.3. Dietary fiber

1


Concept of dietary fiber
• 1953: Hispley described plant cell wall components of foods,
which he suggested to be protective against toxemia during
pregnancy

• 1970s: relationships between diet and incidence of chronic
disease, in particular the role of polysaccharides in the diet

• 1990s: beneficial effects of dietary fibre
•
•
•
•
•

regulation of the gastrointestinal motility
influence glucose and lipid metabolism, promote faecal ouput
stimulate bacterial metabolic activity,
detoxify the colon luminal

contents and contribute towards maintaining the equilibrium of the colon
ecosystem and integrity of intestinal mucosa

Khái niệm
• 1953: Hispley đưa ra khái niệm xơ tiêu hóa (gồm
thành tế bào thực vật) trong phòng ngừa nhiễm độc
máu thai nghén
• Những năm 1970: Vai trò của polysaccharide trong
tiêu hóa ngăn ngừa các bệnh mãn tính
• Những năm 1990: Vai trò của thành tế bào thực vật
•
•
•
•
•
•

điều hòa vận động ruột,
ảnh hưởng đến chuyển hóa lipid và glucose,
tăng lượng phân,
kích thích hoạt đọng trao đổi chất của vi khuẩn,
thải độc,
làm cân bằng hệ sinh thái đường ruột và bảo toàn niêm mạc
ruột

2


Different definitions of dietary fiber
Organisation or countries

COST (1994) European
Concerted Action for Cooperation on Science and
Technology

Definition and constituents of dietary fibre
Lignin, inositolphosphate, resistant starch,
oligosaccharides, plant cell-wall polysaccharides,
inulin,
polydextrose

CIAA (1992)
Confederation of the Food and
Drink Industries of the European
Union
CEEREAL (1993)
European Breakfast cereal
Association
Belgium (1993)

Organic constituents non-hydrolysed by human
digestive
enzymes
Indigestible polysaccharides + lignin

Indigestible oligo + indigestible polysaccharides +
lignin
Indigestible polysaccharides + lignin

Croatia, Germany, Norway and
Sweden (1993)

Scientific Committee for Foods Oligosaccharides and polysaccharides and hydrophilic
derivatives that are not digested and not absorbed in the
(1994)
upper gut of humans, including lignin

Definition of dietary fibre
AACC (1999)
• Dietary fibre is the remnants of the edible part of plants
and analogous carbohydrates that are resistant to digestion
and absorption in the human small intestine with complete
or partial fermentation in the human large intestine. It
includes polysaccharides, oligosaccharides, lignin and
associated plant substances.
• Dietary fibre exhibits one or more of either laxation (faecal
bulking and softening; increased frequency; and/or
regularity), blood cholesterol attenuation, and/or blood
glucose attenuation
AACC: the American Association of Cereal Chemists
DeVries, On defining dietary fibre, Proceedings of the Nutrition Society (2003), 62, 37–43

3


Một số định nghĩa và thành phần xơ thực phẩm
Tổ chức, nước
COST (1994)

Định nghĩa và thành phần xơ thực phẩm
Lignin, inositolphosphate, tinh bột bền “resistant starch”, oligosaccharide,
polysaccharide ở thành tế bào thực vật, inulin, polydextrose

CIAA (1992)

Thành phần chất hữu cơ không thủy phân được bởi các enzyme tiêu hóa
trong cơ thể người
Polysaccharide không tiêu hóa được + lignin
Oligo-, Polysaccharide không tiêu hóa được + lignin

CEEREAL (1993)
Bỉ (1993)
Croatia,Đức,Nauy, Thụy
Điển (1993)
Hội đồng khoa học thực
phẩm (1994)
AOAC Hiệp hội hóa
nông Mỹ (2000)

Polysaccharide không tiêu hóa được + lignin
Oligo-, Polysaccharide và các dẫn xuấtkhông tiêu hóa được và không bị
hấp thụ ở phần trên đường ruột bao gồm cả lignin
Phần còn lại của thực vật hoặc các chất tương tự carbohydrate bền trong
quá trình tiêu hóa và không được hấp thụ ở ruột non, bị lên men hoàn
toàn hoặc một phần ở ruột già. Bao gồm poly- , oligosaccharide, lignin và
các hợp chất liên quan. Xơ tiêu hóa có tác dụng nhuận tràng hoặc/và giảm
cholesterol máu, hoặc/và giảm gluco trong máu.

Classification and chemical characteristics
of the main dietary fibres (1)
Class

Components

Polysacchari Cellulose
Hemicellulose
des of cell
walls in
higher plants

Structure
β-D-glucan
Xyloglucan
Xylan
ArabinoxylanGlucuronoarabinoxylan

Mixed linkage -D-glucan (3and 4-linked)
Pectic
susbtances

Other
molecules

Lignin

Galacturonans and
rhamnogalacturonans
Arabinan(alpha-L-5 linked,
with attached side chains)
Arabinogalactan 1 (beta-D-4
linked galactan with attached
side chains)

Complex polyphenolic
polymer

Sources

No fractionated plant
material
Dicotyledons
Dicotyledons
Monocotyledons
Monocotyledons, more
abundant
in barley, oat grains
Dicotyledons

Mature plants

4


Classification and chemical
characteristics of the main dietary fibres

5


Phân loại chất xơ thực phẩm (1)
Loại
Thành phần
Polysaccharide từ Cellulose

thành tế bào thực Hemicellulose
vật bậc cao

Các hợp chất
pectin

Các phân tử khác

Lignin

Cấu trúc

Nguồn chính
Vật liệu thực vật
không phân đoạn
Cây hai lá mầm
Cây hai lá mầm
Cây một lá mầm

β-D-glucan
Xyloglucan
Xylan
ArabinoxylanGlucuronoarabinoxylan
Hỗn hợp liên kết β-D-glucan
(lien kết vị trí 3- và 4-)

Galacturonan và
rhamnogalacturonan
Arabinan (liên kết α-L-5 có chuỗi
gắn kèm)

Arabinogalactan 1 (β-D-4
galactan có chuỗi gắn kèm)
Poly mer polyphenol phức tạp

Một lá mầm,
nhiều trong đại
mạch, hạt yến
mạch
Cây hai lá mầm

Thực vật trưởng
thành

Phân loại chất xơ thực phẩm (2)
Loại
Thành phần
Hydrocolloid Carageenan
tách chiết từ
rong tảo biển
Alginate

Cấu trúc
Polymer suphat hóa của
galactose và anhydrogalactose

Nguồn chính
Tảo đỏ Chondrus crispus

Polymer của axit D Mannuronic
và L-guluronic

Rong nâu Laminaria
digitata, Laminaria
hyperborean,
Ascophylum nodosion,
Fucus serratus

Nguồn vi sinh Xanthan gum
vật

Giống cellulose có trisaccharide
gồm α-D-manose, axit Dglucuronic, β- D manose

Xanthomonas campestris

Mạch thẳng cấu tạo bởi 1,3beta-D-glucose, 1,4-beta-Dglucuronic acid, 1,4
beta-D-glucose and 1,4-alpha D
rhamnose

Pseudomonas elodea

Gellan gum

6


Phân loại chất xơ thực phẩm (3)
Loại
Nhựa cây

Thành phần
Gum arabic
Gum Karaya
Gum tragacanth

Chiết xuất từ
hạt

Guar gum

Gum carob
Psyllium

Cấu trúc
Cấu trúc gần giống arabinogalactan
loại II với chuỗi phức tạp hơn
Cấu trúc gần giống pectic, mạch
nhánh chứa glucuronic acid
Cấu trúc Pectic và arabinogalactan II

Nguồn chính
Các loài cây keo

Cây Trôm
(Sterculia)
Cây đậu ván dại
Astragalus
gummifer
Galactomannan, tỷ lệ D-galactose và Nội nhũ của các
D-mannose : 1 : 2

hạt họ đậu
Cyamopsis
teragonolobus
Galactomannan, tỷ lệ D-galactose và Cerotona siliqua
D-mannose : 1 : 4
Polysaccharide cấu tạo từ arabinose, Cây mã đề bọ chét
xylose và galacturonic acid
Plantago ovata

Phân loại chất xơ thực phẩm (4)
Loại
Chiết xuất từ rễ

Thành phần
Konjac

Cấu trúc
Acetylated glucomannan

Cellulose biến
tính và
pectins

Cellulose

Carboxymethyl cellulose
Methyl cellulose
Hydroxypropylmethyl
cellulose
Methyl ester hóa bậc thấp Bã táo, vỏ quả

hoặc cao,
cam chanh
Pectins amin hóa

Pectins

Nguồn chính
Cây nưa Konjac
(Amorphophall
us konjac)

7


Dietary fibre content of some foods
(g/100 g edible portion)

(FAO/WHO 1997)

Thành phần chất xơ trong một số
thực phẩm(g/100g phần ăn được)
Thực phẩm

Độ ẩm

Chuối
Đậu Pháp (đỗ quả)
Đậu xanh
Đậu lăng xanh
Khoai tây

Lúa mỳ
Ngô
Gạo
Yến mạch
(FAO/WHO 1997)

75,1
13,3
11,3
10,8
79,6
14,0
12,0
11,8
8,9

Thành phần xơ
Polysaccharide
Xơ tổng số
không phải tinh
bột
1,1
1,6
4,7
17,0
40,0
8,9
1,3
1,8
9,0

12,6
11,0
2,0
3,5
6,8
10,3

8


Dietary fibre and its effect on the
gastrointestinal tract

Tính chất hóa lý và hiệu quả sinh lý

•
•
•
•
•
•

Độ nhớt
Tính hút nước
Hấp thụ muối mật
Bã của quá trình lên men
Kích thước hạt
Khả năng giữ nước

•

•
•
•

Chuyển hóa Glucose và
lipid
Béo phì, tiểu đường, các
bệnh tim mạch
Vận chuyển phân
Sức khỏe ruột

9


Fermentation and its effects on colonic
physiology

Quá trình lên men và ảnh hưởng đến sinh lý
ruột

10


Recommended intake

Liều lượng khuyến cáo

11

Source of Dietary fiber
• Endogenous
• Concentrate
• Dried fruits
• Agricultural co-products and food byproducts
• Isolate from foods

Các dạng sử dụng
• Thành phần tự nhiên của thực phẩm
• Dạng cô đặc
• Hoa quả sấy
• Sản phẩm phụ của nông nghiệp và thực
phẩm
• Dạng tách chiết từ thực phẩm

12


Dietary fiber manufacturing
• Fiber in food production:
• Texture for food processing
• Functionality

• Physcochemical properties play important roles
•
•
•
•

Structure

Hydration
Lipid holding/releasing ability
Colour, taste

• Technology of secondary generation dietary fiber

Sản xuất xơ tiêu hóa
• Chất xơ trong sản xuất thực phẩm có vai trò kép:
• Chất tạo cấu trúc cho thực phẩm chế biến
• Biểu hiện tính chức năng

• Tính chất lý hóa của chất xơ đóng vai trò quan trọng
•
•
•
•

Cấu trúc không gian
Tính chất hút nước, lưu biến
Khả năng giữ/nhả chất béo
Màu sắc, hương vị

• Kỹ thuật sản xuất chất xơ “thế hệ thứ 2” nhằm tăng tính
chức năng

13


Dietary fiber manufacturing
• Grinding

• reduces particle size
• disrupt the crystalline order of cellulose
• Increase contacting surface  Increase absorbtion effect

• Heat treatment
• Thermo-mechanical treatment (extrusion, “instant
controlled depression”)
• Chemical treatments
• Enzyme treatment (pectinase, cellulase,…)

Sản xuất chất xơ tiêu hóa
• Nghiền (các loại bột cám)
• Giảm kích thước
• Phá vỡ cấu trúc tinh thể của cellulose
• Tăng diện tích tiếp xúc -> tăng khả năng hấp thụ

•
•
•
•

Các phương pháp xử lý nhiệt
Xử lý cơ nhiệt (ép đùn, “instant controlled depression”)
Xử lý hóa chất
Xử lý bằng enzyme (pectinase, cellulase,…)

14


Tài liệu tham khảo

• Gibson & Williams (Eds) (2000). Functional Food:
Concept to product. Woodhead Publishing Limited CRC
Press LLC

15