Beta-glukan

Beta-glukany (β-glukany) jsou heterogenní skupinou látek, které se skládají z molekul glukózy vzájemně spojených β-glykosidovými vazbami. Nejčastěji se tímto pojmem označuje skupina neškrobových a necelulózových polysacharidů. Tyto látky tvoří součást buněčných stěn bakterií, kvasinek, hub, řas a vyšších rostlin. Beta-glukanům je připisováno mnoho účinků na organismus, které se liší v závislosti na struktuře těchto látek. Beta-glukanům obilovin je připisován pozitivní účinek na hladinu cholesterolu a glukózy v krvi, beta-glukany kvasinek a hub mohou působit jako imunomodulátory.[1]

Struktura

Struktura beta-glukanů, konkrétně typ vazeb v molekule, délka a větvení řetězce, se odlišují v závislosti na zdroji. V buněčných stěnách mořských řas jsou přítomny lineární β-(1→3)-glukany (např. laminarin). U kvasinek a hub se setkáme s beta-glukany, které obsahují vazby β-(1→3) a β-(1→6). Beta-glukany obilovin se odlišují obsahem β-(1→4) glykosidových vazeb.[2][3] Obecně lze beta-glukany dělit do dvou skupin:[3]

  • Rozpustné, tvořící ve vodě gel, které se dále dělí na:
  1. vysokomolekulární větvené beta-glukany (např. grifolan, schizophyllan, scleroglucan)
  2. lineární beta-glukany (např. laminaran, curdlan)
  3. chemicky modifikované beta-glukany (např. karboxymethylované, fosforylované, sulfonované)

Na výslednou strukturu beta-glukanů má kromě jejich původu vliv také metoda jejich zpracování, tedy procesy extrakce, izolace a přečištění. Stejně tak může použitá metoda ovlivnit vlastnosti jako je rozpustnost ve vodě. Tyto procesy se tedy projeví na biologické aktivitě beta-glukanů.[2][4] Použití vhodné chemické modifikace by tak mohlo pozitivně ovlivnit jejich vlastnosti (např. karboxymethylací nerozpustného beta-glukanu dojde ke změně na rozpustný), čímž se mění i biologická aktivita.[5]

Historie

Pravděpodobně již pravěcí lidé využívali některé houby pro jejich fyziologické účinky.[6] Nicméně k odhalení příčiny efektu došlo až ve 20. století. Výzkum beta-glukanů začal intenzivněji v 60. a 70. letech. V USA a Evropě vycházeli z poznatků o látce zvané zymosan. Byla tak nazvána složka buněčných stěn kvasinek, které se přikládala schopnost stimulovat nespecifickou imunitní odpověď. Při detailnějším studiu se podařilo jako hlavní látku s tímto efektem vypozorovat beta-glukan kvasinek. V Japonsku k objevu beta-glukanů dospěli díky výzkumu biologické aktivity léčivých hub (shiitake, maitake, reishi), které se tradičně v asijské medicíně využívají.[3] Od 90. let až dosud je zkoumán mechanismus, jakým beta-glukany působí.[6]

Zdravotní účinky, mechanismus

Možné účinky beta-glukanů na organismus jsou velmi rozmanité. Beta-glukany obilovin příznivě působí na hladinu cholesterolu a glukózy v krvi. Mohou také fungovat jako prebiotikum.[2] Naopak beta-glukanům kvasinek a hub se připisuje vliv na imunitní funkce organismu, fungují jako tzv. imunomodulátory.[1][3][6] S tím souvisí jejich další účinky jako je protinádorová aktivita, protizánětlivý a antioxidační efekt, podpora hojení ran nebo zvyšování odolnosti vůči některým infekcím.[1][2]

Biologickou aktivitu beta-glukanu ovlivňuje jeho struktura, molekulová hmotnost, konformace a rozpustnost.[4] Např. β-1,4-glukany přítomné v obilovinách nevykazují žádné imunostimulační účinky, více účinné jsou potom β-1,6-glukany a nejvíce účinné jsou β-1,3-glukany s větvením 1,6.[6]

Udržení normální hladiny cholesterolu v krvi

K beta-glukanům ovsa a ječmene se dle nařízení Komise (EU) č. 432/2012 váže schválené zdravotní tvrzení, a to, že "přispívají k udržení normální hladiny cholesterolu v krvi“. Konzumace ovsa, ječmene nebo výrobků s jejich obsahem pozitivně ovlivňuje hladinu LDL- a celkového cholesterolu. Minimální množství pro dosažení tohoto účinku je stanoveno na 3 g ovesného či ječného beta-glukanu za den. Této dávky by mělo být dosaženo konzumací přiměřeného množství potravin či pokrmů s použitím ovsa, ovesných otrub, ječmene nebo ječných otrub.[7][8] Působení beta-glukanů obilovin spočívá v omezeném vstřebání, což je výsledkem jejich schopnosti tvořit gel a zvyšovat viskozitu v GIT.[1]

Snížení hladiny cholesterolu v krvi

Beta-glukanů ovsa a ječmene se týká další schválené zdravotní tvrzení, a to, že "snižují hladinu cholesterolu v krvi". Vysoká hladina cholesterolu je rizikovým faktorem vzniku ischemické choroby srdeční.[9][10] Beta-glukany ovsa a ječmeny tedy vlivem snížení LDL a non-HDL cholesterolu redukují kardiovaskulární riziko.[11][12]

Omezení nárůstu hladiny glukózy v krvi po jídle

Dalším účinkem připisovaným beta-glukanům ovsa a ječmena je snížení nárůstu glykemie po jídle a také se jedná o schválené zdravotní tvrzení. Účinku má být dosaženo při konzumaci nejméně 4 g beta-glukanů z ovsa nebo ječmene na každých 30 g využitelných sacharidů v jednom jídle.[13] Působení beta-glukanů spočívá v omezeném vstřebávání glukózy z tenkého střeva vlivem zvýšení viskozity tráveniny.[14]

Imunomodulační účinek

Beta-glukany kvasinek a hub mají schopnost modulovat imunitní systém. Protože představují součást potenciálních patogenních organismů (tzv. PAMP), v těle jsou označovány za nevlastní, cizorodé látky.[6] Účinek β-glukanů se nejvíce projevuje zvětšením činnosti fagocytů, mezi které patří makrofágy, dendritické buňky, neutrofilní granulocyty a monocyty.[3] Výsledkem reakce je produkce antimikrobiálních peptidů chránících proti infekci.[15]

Avšak pro beta-glukany hub, kvasinek a řas zatím nebylo schváleno žádné zdravotní tvrzení.[1] Panel EFSA zamítl tvrzení týkající se beta-glukanu kvasinek Sacharomyces cerevisiae, konkrétně, že "má imunomodulační účinky a podporuje přirozenou obranyschopnost".[16] U přípravku Yestimun® s obsahem(1,3)-(1,6)-beta-D-glukanu z buněčných stěn kvasinek Sacharomyces cerevisiae byla zamítnuta tvrzení, že "pomáhá zvyšovat obranyschopnost organismu během období nachlazení" a že "denní užívání výrobku pomáhá udržovat obranyschopnost organismu vůči patogenům".[17][18]

Použití, význam

Jedním z odvětví, kde mají beta-glukany možnost uplatnění, je potravinářský průmysl. Vzhledem ke schopnostem beta-glukanů obilovin vytvářet ve vodě gely a zvyšovat viskozitu se nabízí jejich použití jakožto látek upravujících texturu potravin. Mohou být využívány jako plnidla, zahušťovadla nebo stabilizátory. Do výrobků by mohly být přidány i za účelem náhrady tuku a ke snižování energetické hodnoty produktu. Nejvíce se k těmto účelům nabízí použití ječmene a ovsa, které mají ze všech obilovin nejvyšší obsah beta-glukanů.[1][5] Obsah také závisí na konkrétní odrůdě a na klimatických podmínkách.[2]

Beta-glukany kvasinek a hub nacházejí uplatnění v podobě součástí doplňků stravy, z toho nejvíce se v západních zemích využívá pekařské droždí, kvasinky Saccharomyces cereviciae. Dle výsledků některých klinických studií by orálně podané beta-glukany kvasinkového původu mohly snižovat incidenci infekcí horních cest dýchacích u predisponovaných jedinců.[4] Nicméně vzhledem k nedostatkům dosud provedených studií nelze stanovit jasný závěr a je potřeba problematiku dále zkoumat. Dalším významným faktorem, který doposud nebyl dostatečně objasněn, je mechanismus dosažení systémové cirkulace orálně podaných beta-glukanů. I v tomto ohledu je potřeba provést další výzkum. Dle výsledků studií prováděných na zvířatech lze předpokládat, že dostupnost do systémové cirkulace je nízká.[4] Značnou komplikací výzkumu v této oblasti je zejména heterogenita přípravků. Příčinou různorodosti je jednak odlišný původ beta-glukanů (tedy různé zdroje), polymerní charakter, ale i podmínky zpracování.[3] S tím přímo souvisí čistota a biologická aktivita preparátu. U doplňku stravy je navíc čistota izolovaného beta-glukanu limitována cenou produktu.[1]

Další oblastí, kde mohou beta-glukany najít uplatnění, je medicína. V úvahu připadá využití polymembrán s obsahem beta-glukanů pro podporu hojení ran či použití cyklických beta-glukanů jako obvazového krycího materiálu. Jejich schopnost pozitivně ovlivňovat imunitní odpověď by mohla být zúročena také při vývoji vakcín.[5] Potenciálně by mohly najít využití i v nádorové terapii vzhledem k jejich imunomodulačním účinkům. V Japonsku jsou již od 80. let 20. století povoleny beta-glukany lentinan a schizofylan k podpůrné léčbě některých novotvarů.[6]

Možný potenciál mají i v kosmetickém průmyslu nebo zemědělství jakožto součást krmiva zvířat podporující jejich imunitu.[1][6][5]

Bezpečnost

Dle FDA patří beta-glukany mezi látky bezpečné pro použití do potravin a náleží jim označení GRAS.[4][6] Panel EFSA publikoval konkrétní vyjádření k extraktu z houby shiitake. Tento extrakt byl shledán za stanovených podmínek použití jako bezpečný. U extraktu bylo hodnoceno také riziko alergií, a to jako srovnatelné s konzumací samotné houby.[19] Obdobně byly hodnoceny beta-glukany kvasinek Saccharomyces cerevisiae.[20]

Reference

  1. ↑ a b c d e f g h WIEGE, Iva; SLUKOVÁ, Marcela; VACULOVÁ, Kateřina, SKŘIVAN Pavel. Není beta-glukan jako beta-glukan. Výživa a potraviny. 2018, roč. 73, čís. 1, s. 22–26. 
  2. ↑ a b c d e SLUKOVÁ, Marcela, Kateřina VACULOVÁ a Pavel SKŘIVAN. Přehled o beta-glukanech (nejen obilných). Obiloviny v lidské výživě 2017. 2017, s. 14–21. 
  3. ↑ a b c d e f NOVÁK, Miroslav. β-glukany, historie a současnost. Chem. Listy. 2007, roč. 101, s. 872–880. 
  4. ↑ a b c d e SAMUELSEN, Anne Berit, Jurgen SCHREZENMEIR a Svein H. KNUTSEN. Effects of orally administered yeast‐derived beta‐glucans: A review. Molecular Nutrition & Food Research. 2014, roč. 58, čís. 1, s. 183–193. 
  5. ↑ a b c d ZHU, Fengmei; DU, Bin; XU, Baojun. A critical review on production and industrial applications of beta-glucans. Food Hydrocolloids. 2016-01, roč. 52, s. 275–288. Dostupné online [cit. 2018-09-06]. ISSN 0268-005X. DOI 10.1016/j.foodhyd.2015.07.003. 
  6. ↑ a b c d e f g h BENCKO, Vladimír, Petr ŠÍMA a Bohumil TUREK. Imunomodulační účinky betaglukanů. Hygiena. 2016, roč. 16, čís. 4, s. 167–171. 
  7. ↑ Scientific Opinion on the substantiation of a health claim related to oat beta glucan and lowering blood cholesterol and reduced risk of (coronary) heart disease pursuant to Article 14 of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA Journal. 2010-12, roč. 8, čís. 12. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-05-31. ISSN 1831-4732. DOI 10.2903/j.efsa.2010.1885. (anglicky)  Archivováno 31. 5. 2020 na Wayback Machine.
  8. ↑ Scientific Opinion on the substantiation of a health claim related to barley beta-glucans and lowering of blood cholesterol and reduced risk of (coronary) heart disease pursuant to Article 14 of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA Journal. 2011-12, roč. 9, čís. 12, s. 2470. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-05-31. ISSN 1831-4732. DOI 10.2903/j.efsa.2011.2470. (anglicky)  Archivováno 31. 5. 2020 na Wayback Machine.
  9. ↑ EUR-Lex - 32011R1160 - EN - EUR-Lex. eur-lex.europa.eu [online]. [cit. 2018-09-06]. Dostupné online. (anglicky) 
  10. ↑ {{{typ}}} č. 32012R1048 ze dne 2012-11-09, Commission Regulation (EU) No 1048/2012 of 8 November 2012 on the authorisation of a health claim made on foods and referring to the reduction of disease risk Text with EEA relevance. [cit. 2018-09-06]. Dostupné online. (anglicky)
  11. ↑ HO, Hoang V. T.; SIEVENPIPER, John L.; ZURBAU, Andreea. The effect of oat β-glucan on LDL-cholesterol, non-HDL-cholesterol and apoB for CVD risk reduction: a systematic review and meta-analysis of randomised-controlled trials. British Journal of Nutrition. 2016/10, roč. 116, čís. 8, s. 1369–1382. Dostupné online [cit. 2018-09-06]. ISSN 0007-1145. DOI 10.1017/S000711451600341X. (anglicky) 
  12. ↑ MCRAE, Marc P. Dietary Fiber Is Beneficial for the Prevention of Cardiovascular Disease: An Umbrella Review of Meta-analyses. Journal of Chiropractic Medicine. 2017-12, roč. 16, čís. 4, s. 289–299. PMID 29276461 PMCID: PMC5731843. Dostupné online [cit. 2018-09-07]. ISSN 1556-3707. DOI 10.1016/j.jcm.2017.05.005. PMID 29276461. 
  13. ↑ Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to beta-glucans from oats and barley and maintenance of normal blood LDL-cholesterol concentrations (ID 1236, 1299), increase in satiety leading to a reduction in energy intake (ID 851, 852. EFSA Journal. 2011-06, roč. 9, čís. 6, s. 2207. Dostupné v archivu pořízeném dne 2018-04-21. ISSN 1831-4732. DOI 10.2903/j.efsa.2011.2207. (anglicky)  Archivováno 21. 4. 2018 na Wayback Machine.
  14. ↑ WOOD, P., Beer, M., Butler, G. Evaluation of role of concentration and molecular weight of oat β-glucan in determining effect of viscosity on plasma glucose and insulin following an oral glucose load.. S. 19–23. British Journal of Nutrition [online]. [cit. 2000]. Roč. 84, čís. 1, s. 19–23. Dostupné online. DOI 10.1017/S0007114500001185. 
  15. ↑ ABBAS, Abul K.; LICHTMAN, Andrew H. Cellular and Molecular Immunology. [s.l.]: Elsevier, 2018. 608 s. Dostupné online. ISBN 9780323479783. S. 351–372. 
  16. ↑ Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to various food(s)/food constituent(s) and health relationships that are not sufficiently defined (ID 9, 377, 531, 555, 560, 569, 582, 583, 584, 585, 589, 590, 675, 692, 847, 1199, 1265, 12. EFSA Journal. 2011-06, roč. 9, čís. 6, s. 2228. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-05-31. ISSN 1831-4732. DOI 10.2903/j.efsa.2011.2228. (anglicky)  Archivováno 31. 5. 2020 na Wayback Machine.
  17. ↑ EUR-Lex - 32011R0432 - EN - EUR-Lex. eur-lex.europa.eu [online]. [cit. 2018-09-07]. Dostupné online. (anglicky) 
  18. ↑ {{{typ}}} č. 32014R1154 ze dne 2014-10-30, Nařízení Komise (EU) č. 1154/2014 ze dne 29. října 2014 o neschválení určitých zdravotních tvrzení při označování potravin, jež se netýkají snížení rizika onemocnění ani vývoje a zdraví dětí (Text s významem pro EHP). [cit. 2018-09-07]. Dostupné online. (česky)
  19. ↑ Scientific Opinion on the safety of ”Lentinus edodesextract” (Lentinex®) as a Novel Food ingredient. EFSA Journal. 2010-07, roč. 8, čís. 7, s. 1685. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-05-31. ISSN 1831-4732. DOI 10.2903/j.efsa.2010.1685. (anglicky)  Archivováno 31. 5. 2020 na Wayback Machine.
  20. ↑ Scientific Opinion on the safety of ‘yeastbeta-glucans’ as a Novel Food ingredient. EFSA Journal. 2011-05, roč. 9, čís. 5, s. 2137. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-05-31. ISSN 1831-4732. DOI 10.2903/j.efsa.2011.2137. (anglicky)  Archivováno 31. 5. 2020 na Wayback Machine.

Externí odkazy