Vissza a nyitólapra
KERES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Az élelmi rostokból származó zsírsavak élettani hatása

Összefoglalás

Az élelmi (diétás) rostok jótékony élettani szerepe ismert. A legújabb kutatási eredmények alapján fontosnak bizonyult a bélben végbemenő fermentációjukból származó rövid szénláncú zsírsavak (SCFA) táplálkozás-élettani szerepének tanulmányozása.
A rövid szénláncú zsírsavak (ecetsav, propionsav, vajsav, izovajsav, valeriánsav, izovaleriánsav) a rostok bélbaktériumok általi fermentációjának legfontosabb végtermékei, amelyek részt vesznek a szervezet anyagcsere-folyamataiban, s ennek következtében preventív szerepük van a vastagbélrák kialakulását illetően.
In vitro emésztési modellel tanulmányoztam olyan rostforrások fermentációja során keletkezett rövid szénláncú zsírsavak mennyiségét és összetételét, amelyek mindennapi étrendünkben gyakoriak (zöldségfélék, gyümölcsök, cereáliák). Az SCFA mennyiségét nagynyomású folyadékkromatográfiás (HPLC) módszerrel határoztam meg.
A zöldségekben és gyümölcsökben levő élelmi rostok fermentációjakor nagyobb mennyiségű rövid szénláncú zsírsav keletkezett, mint a cereáliák esetében. Valamennyi vizsgált mintában az ecetsav aránya 60-75% volt, ezt követte a propionsav (10-15%), a vajsav (8-11%) és a valeriánsav (1-3%). Az izovajsav és izovaleriánsav mennyisége elhanyagolható volt.


Bevezetés
Burkitt és Trowell a következőképpen definiálta az élelmi rostokat 1972-ben: "Azok a növényi sejtalkotó-komponensek, amelyek az emberi emésztőenzimek hidrolízisének ellenállnak". Ezt többnyire úgy értelmezték, hogy az élelmi rostok a szervezetből emésztetlenül, azaz változatlan állapotban távozva fejtik ki a már ismert jótékony élettani hatásukat. Az újabb kutatási eredmények szerint azonban a rostok a bélben a baktériumok szubsztrátjaivá válnak, s részleges, néha majdnem teljes fermentáción mennek át. A fermentáció végtermékei egyrészt gázok, másrészt rövid szénlánú zsírsavak (SCFA), amelyeket a szakirodalomban gyakran butirátoknak is neveznek.1

Mit "takar" a rövid szénláncú zsírsav fogalom?
Régebben "illózsírsavaknak" is nevezték ezeket a vegyületeket az analitikai kimutatási módszer alapján, amellyel savas közegben vízgőz-desztillációval határozták meg őket a béltartalomból. A vízgőz-desztillációt napjainkra felváltotta a gázkromatográfia és a folyadékkromatográfia, s teret nyert a rövid szénláncú zsírsav fogalom használata. Azonban ez a név is csak bizonyos fokig helytálló, mert a szerves kémia terminológiája szerint a természetes zsírok trigliceridjeiben csak hosszabb szénláncúak (pl. palmitinsav vagy sztearinsav) vannak jelen. A rövid szénláncú zsírsavak közül néhány nem alkotója a természetes zsíroknak, s vízoldhatók. Ha teljesen precízek akarunk lenni, akkor a rövid szénláncú zsírsavak két-öt szénatomos, telített, nyílt szénláncú monokarbonsavak. Az emésztőrendszerben más, kis moltömegű karbonsavak is vannak kisebb mennyiségben. Általános megállapodás, hogy pl. a dikarbonsavakat vagy a hidroxi-karbonsavakat, de még a hangyasavat sem sorolják a rövid szénláncú zsírsavak csoportjába. Rövid szénláncú zsírsavnak többnyire az ecetsavat, a propionsavat, a vajsavat, az izovajsavat, a valeriánsavat és az izovaleriánsavat tekintik, amelyek gyenge savak (pH 4,8). A semleges vagy enyhén lúgos kémhatású bélben többnyire negatív töltésű anionok formájában és nem szabad savként vannak jelen.

Minta

SCFA

C2

C3

C4

 

[mmol/g] az össz-SCFA %-ában

káposzta

49,8

62,3

18,0

16,1

sárgarépa

58,8

65,0

17,3

13,0

karfiol

49,8

61,0

17,2

16,3

uborka

59,0

66,5

16,5

12,3

zöldpaprika

54,4

64,0

16,5

12,5

zöldbab

51,4

63,1

15,8

15,0

karalábé

48,6

64,3

17,5

14,9

saláta

45,8

60,5

17,5

16,2

petrezselyem

58,9

65,0

17,4

11,8

retek

48,9

62,2

17,1

15,5

kelkáposzta

52,5

60,8

18,8

13,2

paradicsom

55,0

67,5

16,2

11,1

SCFA = rövid szénláncú zsírsavak
C2 = ecetsav
C3 = propionsav
C4 = vajsav

1. táblázat: az in vitro emésztés során keletkező SCFA mennyisége (mmol/g)
és %-os megoszlása zöldségek esetén 

Hogyan keletkeznek a rövid szénláncú zsírsavak?
Az élelmi rostok a definíció szerint változatlanul kerülnek a vastagbélbe, ahol a bélbaktériumok fő energiaforrásaivá (szubsztrátjaivá) válnak. A rostokkal együtt azonban egyéb, nem teljesen emésztett vagy abszorbeálatlan tápanyag (zsírok, szénhidrátok, pl. keményítő) is jut a bélbe, s az szintén anaerob bontáson megy át. A fermentáció, beleértve a rostokét is, függ az oldhatóságtól, a részecskenagyságtól, a fermentáció idejétől, valamint a bél mikroflórájától.3 Az élelmi rostok elveszítik a rájuk jellemző szerkezetüket és vízkötő kapacitásukat. A kationcserélő tulajdonságú rostok a megkötött fémionokat "szabadon bocsáthatják", s a fémionok abszorbeálódhatnak. A fermentáció végtermékei a rövid szénláncú zsírsavak és gázok (hidrogén, szén-dioxid, metán, kisebb mennyiségben kén-hidrogén). A szubsztrátok és a keletkezett végtermékek hatást gyakorolnak egymásra és a mikroflórára is.
A fermentáció végtermékei részben a széklettel ürülnek, részben abszorbeálódnak, egy részüket pedig a mikroorganizmusok hasznosítják energiaforrásként. Az abszorbeálódott végtermékeket egyrészt a mucosasejtek hasznosítják, másrészt a szervezet távolabbi részeibe kerülnek. A végtermékek mennyiségét a szubsztrát fizikai-kémiai tulajdonságai (pl. a vízoldhatóság), a részecskenagyság és az emészthetetlen komponensek (lignin, tanninok, polifenol-komponensek) nagymértékben befolyásolják.

Minta

SCFA

C2

C3

C4

 

 

[mmol/g] az össz-SCFA %-ában

 

 

alma

66,8

65,7

16,6

14,0

őszibarack

65,4

67,0

16,4

12,3

szilva

67,4

65,5

17,0

13,4

búzakorpa

35,6

62,2

19,0

15,5

búzacsíra

36,0

61,0

18,7

15,6

árpakorpa

47,2

60,0

19,3

16,3

zabkorpa

58,5

55,1

18,3

22,2

 
2. táblázat: az in vitro emésztés során keletkező SCFA mennyisége (mmol/g)
és %-os megoszlása gyümölcsök és cereáliák esetén

Miért fontosak, mi a táplálkozás-élettani hatásuk?
A rövid szénláncú zsírsavaknak szerepe van az epesavak metabolizmusában. Az elsődleges epesavak egy része az ileumba jutva abszorbeálódik, s visszajut a májba. Az abszorbeálatlan kólsav és dezoxikólsav a bélbe jutva dehidroxilálódik, s másodlagos epesavakká, dehidroxi-kólsavvá és litokólsavvá alakulnak, amelyek rákkeltők. A SCFA jelenléte csökkenti a béltartalom pH-ját. Kisebb pH-értéken csökken vagy teljesen megszűnik a másodlagos epesavak létrejötte, s ezzel megcsappan a rák eme rizikófaktorainak mennyisége.5
A SCFA-k növelik a bél motilitását, így a tranzitidő csökken. A rövidebb tranzitidő alatt kisebb a karcinogén vegyületek kialakulásának lehetősége, ezenfelül az obstipáció és a divertikulózis is elkerülhető. A hatásmechanizmus még nem teljesen tisztázott.6 Ezenkívül részt vesznek a sejtek szervetlen ionjainak, elsősorban a Na/H ionnak a transzportjában, s ezáltal befolyásolják a sejt sav-bázis egyensúlyát és az intracelluláris pH-t.7
Elsősorban a vajsavnak tulajdonítható a sejtszaporodás gátlása. Kísérletekkel igazolták, hogy a butirát meggátolja a daganatos sejtek osztódását, ráadásul morfológiai változást idéz elő bennük. A ráksejtekhez adva a sejtben dedifferenciálódás következik be, s a sejtek visszanyerik eredeti alakjukat.8
Táplálkozás-élettani szempontból fontos annak ismerete, hogy a mindennapi étrenddel elfogyasztott rostok révén milyen és mennyi rövid szénláncú zsírsav keletkezik a bélben lejátszódó fermentáció végtermékeként. A tudatosan összeállított élelmirost-tartalmú ételek fogyasztásával ugyanis néhány, táplálkozással összefüggő anyagcsere-betegség megelőzhető, illetve a kimenetelük pozitív irányban befolyásolható.9

Anyag és módszer
A rostoknak a bélben való fermentációját többnyire állatkísérletekkel vagy in vitro körülmények között tanulmányozzák. A keletkezett rövid szénláncú zsírsavak mennyiségének és összetételének meghatározása gázkromatográfiás és nagynyomású folyadékkromatográfiás (HPLC) eljárással történhet.
Munkámnak az volt a célja, hogy in vitro körülmények között meghatározzam a különbözó élelmirost-források - zöldségfélék, gyümölcsök, cereáliák - fermentációja során keletkező rövid szénláncú zsírsavak mennyiségét.10,11 In vitro emésztési modellel anaerob körülmények között tanulmányoztam az olyan rostokból keletkező butirátok mennyiségét és összetételét, amelyek gyakoriak a mindennapi étrendünkben.

Következtetések
1. Valamennyi minta pH-ja csökkent 24 órás fermentáció után; ez a rövid szénláncú zsírsavak keletkezésére utalt. A pH-értékek általában 4,5-6,2 között változtak. A főleg oldhatatlan komponenseket tartalmazó rostforrások (pl. cereáliák: búzakorpa, zabkorpa) fermentációja után azonban a pH-érték alig vagy csak nagyon kis mértékben csökkent, míg a több vízben oldódó rostot tartalmazó gyümölcsök és zöldségek esetében a csökkenés lényegesen nagyobb volt. Ez azt jelentette, hogy a vízoldékony rostok fermentációja során nagyobb mennyiségű rövid szénláncú zsírsav keletkezett.
2. A fermentációt minden esetben gázképződés kísérte. A gázok mennyisége általában jellemző volt a mintára. A legtöbb gáz azokból az élelmiszerekből keletkezett, amelyek puffasztó hatásúak. A gázok mennyisége 4 óra elteltével még nem volt számottevő, azonban 10 óra múlva már számottevően megnövekedett. A gázok térfogata 24 óra elteltével 30-70 ml között változott.
3. Valamennyi minta esetében az ecetsav aránya volt a legnagyobb (55-67%). A legtöbb ecetsavat (65-67%-ot) a gyümölcsök esetében mértem, mivel ezekben viszonylag sok vízoldható rost, feltehetően pektin van. A cereáliák fermentációja során több (18-19%) propionsav keletkezett, mint a többi minta esetén. A vajsav mennyisége 12-16% között változott. Kivétel volt a zabkorpa, amelynek esetén a vajsav mennyisége 22%-ot tett ki. A valeriánsav mennyisége független volt a minták jellegétől. Mennyiségük általában 1-5% közötti volt; ez igen alacsonynak tekinthető. Az izoszármazékok mennyisége elenyésző volt, 0 és 3% között változott (1. és 2. táblázat).

Irodalom
1 Cummings, J. H. Englyst, H. N.: Measurement of starch fermentation in the human large intestine. Canad. J. Physiol. Pharmacol., 69, 121-129, 1991.
2 Wrong, O. M.: Definition and history. In: Physiological and clinical aspects of short-chain fatty acids. Cummings, J. H., Rombeau J. L., Sakata, T., Cambridge University Press, 1-9, 1995.
3 Fukushima, M.: Chemistry of short-chain fatty acids. In: Physiological and clinical aspects of short-chain fatty acids. Cummings, J. H., Rombeau, J. L., Sakata, T., Cambridge University Press, 15-35, 1995.
4 Hespell, R. B., Smith, C. J.: In: Human intestinal flora in health and disease. 167-187.
5 Schrijver, R. de: Fermentation products in the large intestine - an owerview. In: COST Action 92. Dietary fibre and fermentation in the colon. 79-91, 1983.
6 Cherbut, C.: Effects of short chain fatty acids on gastrintestinal motility. In: Physiological and clinical aspects of short-chain fatty acids. Cummings, J. H., Rombeau, J. L., Sakata, T., Cambridge University Press, 191-207, 1995.
7 Engelhardt, W. von: Absorption of short chain fatty acids from the large intestine. In: Physiological and clinical aspects of short-chain fatty acids. Cummings, J. H., Rombeau, J. L., Sakata, T., Cambridge Univ. Press, 149-170, 1995.
8 Kruh, J., Defer, N., Tichonicky, L.: Effects on cell proliferation and gene expression. In: Physiological and clinical aspects of short-chain fatty acids. Cummings, J. H., Rombeau, J. L., Sakata, T., Cambridge University Press, 275-288, 1995.
9 Akanji, O., Hockaday, T. D. R.: Acetate tolerance and kinetics of acetate utilization in diabetic and non diabetic subjects. Am. J. Clin. Nutr., 4, 112, 1991.
10 Fardet, A., Guillon, F., Hoebler, C., Barry, J-L.: In vitro fermentation of beet fibre and barley bran, of their insoluble residues after digestion and of ileal effluents. J. Sci. Food and Agricult., 75, 315-325, 1997.
11 Kontraszti, M.: Determination of SCFA formed at fermentation of dietary fibre from Hungarian foods, an in vitro study. In: Proc. Eur. Food Chem., 2, 354-358, 1999.


Dr. Kontraszti Mariann
Fodor József Országos Közegészségügyi Központ
Országos Élelmezés- és Táplálkozástudományi Intézete




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Hungary License.