Definition och analys av kostfibrer – därom tvistade de lärde länge

Tidigare publicerat i Nordisk Nutrition nr 1-2, 2014

Asp-symposium 2013

Att konsumtion av oraffinerade vegetabilier kan vara nyttigt var välbekant redan för de gamla grekerna. Men att dessa produkter innehåller mycket kostfibrer är emellertid relativt ny kunskap. Hipsley introducerade termen kostfibrer 1953 och pionjärerna Denis Burkitt och Huge Trowell studerade samband mellan intag av kostfibrer och risk för välfärdssjukdomar i början av 70-talet och lanserade en rad hypoteser om en hälsoskyddande effekt av ett ökat intag. De lanserade också en rad olika definitioner av kostfibrer.

>> text: Per Åman, professor, Institutionen för livsmedelsvetenskap, Sveriges lantbruksuniversitet Uppsala.

En pionjär inom kostfiberområdet var professor Nils-Georg Asp i Lund som utvecklade analysmetoder för kostfibrer och ökade vår förståelse för deras fysiologiska effekter (1–4). Han var också en föregångare när det gällde förmedling av relevant akademisk nutritionsforskning till samhället i stort.

Enligt de nya Nordiska Näringsrekommendationerna, NNR 2012, är det fortfarande uppenbart att vi bör öka vårt intag av fiberrika vegetabilier som grönsaker, frukt, bär, nötter och fullkorn.

Äntligen en definition…

Den första gemensamma europeiska definitionen av kostfibrer antogs först 2008 efter ett flertal misslyckade försök. Enligt denna består kostfibrer av ihopsatta kolhydratkedjor (så kallade polymerer) med minst tre sockerenheter som varken bryts ner eller tas upp från människans tunntarm och tillhör en av följande kategorier:

• Ätbara kolhydratpolymerer som finns naturligt i livsmedel

• Ätbara kolhydratpolymerer som har tagits fram från livsmedelsråvaror genom fysikaliska, enzymatiska eller kemiska metoder och som har en erkänd positiv fysiologisk effekt

• Ätbara syntetiska kolhydratpolymerer som har en erkänd positiv fysiologisk effekt.

Komponenter som inte är kolhydrater men som är associerade till kolhydratpolymererna och ingår i analysen skall betraktas som kostfibrer, till exempel lignin. Om dessa komponenter isoleras från växtmaterial och används som en livsmedelstillsats skall de däremot inte ingå i definitionen.

… som innefattar många typer

Enligt denna definition ingår således resistenta oligosackarider med 3-9 sockerenheter, som raffinosseriens oligosackarider, fruktooligosackarider (FOS), galactooligosacckarider (GOS) och arabinoxylanoligosackarider (AXOS), och resistenta polysackarider med tio eller fler sockerenheter, som cellväggspolysackarider och vissa lagringspolysackarider, inkluderande bland annat olika typer av resistent stärkelse och fruktan, samt associerade komponenter som inte är av kolhydratnatur, till exempel lignin.

De viktigaste cellväggskomponenterna i cerealier, angivna som relativprocent, är cellulosa (ca 30 procent), pektin (ca 5 procent), arabinoxylan (ca 30 procent), beta-glukan (ca 30 procent), xyloglukan (ca 4 procent), och extensin, som är ett glykoprotein (ca 0.5 procent). I frukt och grönt ingår cellulosa (ca 30 procent), pektin (ca 35 procent), arabinoxylan (ca 5 procent), xyloglukan (ca 25 procent,) och extensin (ca 5 procent).

Detta innebär att EU antagit en bred fysiologisk definition som innefattar många olika typer av komponenter med olika effekter på vår kropp. Det innebär också att kostfibrer måste karakteriseras och specificeras för att kunna användas i samband med hälsopåståenden.

Oligosackarider frivilligt i Codex

En liknande definition har antagits av Codex Alimentarius (världshälsoorganisationen WHOs och Förenta nationernas livsmedels- och jordbruksorganisation FAOs internationella livsmedelsstandarder). Tyvärr är det enligt denna definition upp till varje land att besluta om man anser att resistenta oligosackarider skall ingå i definitionen eller inte.

Isolerade och syntetiska kostfiber skall enligt definitionen ha en positiv fysiologisk effekt som är erkänd av relevant myndighet. Sådana effekter kan till exempel vara sänkta blodkolesterolvärden, sänkta glukosvärden och insulinnivåer i blodet, påverkan av passagehastighet genom tarmen, och tarmfyllnad.

En definition av kostfibrer i Europa har varit mycket efterlängtad eftersom den styr metodutveckling och metodval. Olika definitioner och metoder medför ofta variation i analysresultat och säkra resultat är viktigt för livsmedelsmärkning och myndighetsutövning. Enhetliga resultat är också av stor betydelse för internationell handel och när forskningsresultat från olika länder skall jämföras, till exempel inom mat och hälsa området.

Internationell analysstandard

EU har under senare tid arbetat med att sammanställa listor på metoder som kan användas för att analysera kostfibrer eller kostfiberkomponenter i livsmedel. Arbetet har i huvudsak begränsats till avprövade metoder som godkänts av AOAC International (en global oberoende organisation) och American Association for Clinical Chemistry (AACC) International. Metoderna kan delas in i de som:

• analyserar oligosackarider och polysackarider (mer än två sockerenheter) enligt den nya definitionen

• analyserar enbart polysackarider (mer än nio sockerenheter)

• analyserar specifika kostfiberkomponenter

Den mest lovande i den första gruppen är metod som innefattar alla typer av kostfibrer. Metoden är relativt ny och därför endast använd i begränsad omfattning. Senare tids forskning har emellertid visat att metoden har vissa brister och livsmedelstabeller är endast uppdaterade i begränsad omfattning med resultat analyserade med denna metod.

En enzymatisk gravimetrisk metod görs tillsammans med en modifikation för att analysera lösliga och olösliga fibrer separat de vanligaste metoderna inom den andra gruppen. Analyserna innefattar inte lågmolekylära kostfibrer, inte alla typer av resistent stärkelse (enbart kristalliserad amylos) och inte alla fruktaner och är därför olämpliga vid ett högt innehåll av dessa komponenter. De flesta livsmedelstabeller bygger på resultat från dessa analyser.

Uppsalametoden

Uppsalametoden är en enzymatisk, gravimetrisk och gaskromatografisk metod som analyserar kostfibrer som neutrala och sura enheter i polysackarider samt Klason lignin. Metoden innefattar inte fruktaner som förstörs fullständigt vid den sura hydrolysen som ingår i metoden. Eftersom lågmolekylära kostfibrer och endast en del av den resistenta stärkelsen ingår i metoden korrelerar den väl med de två som beskrivits ovan.

Metoden ger information om vilka sockerenheter som bygger upp kostfibrerna, vilket kan jämföras med en aminosyraanalys eller en fettsyraanalys. Information om fibrernas sammansättning kan vara mycket värdefull när det gäller att relatera fibrerna till olika egenskaper och när förändringar under processning och digestion skall beskrivas. Uppsalametoden kan kombineras med analys av fruktooligosackarider/fruktan varvid totalhalten kostfibrer enligt den nya definitionen erhålls för cerealieråvaror och cerealiebaserade livsmedel som innehåller mycket små mängder av andra resistenta oligosackarider.

Om analys av kostfibrer med Uppsalametoden kombineras med analys av fruktan och beta-glukan kan ingående kostfiberpolymerer i cerealieprodukter kvantifieras som cellulosa + resistent amylos, beta-glukan, arabinoxylan, arabinogalactan, fruktan (inklusive fruktooligosackarider) samt Klason lignin. Klason ligniner är en återstod som ofta innehåller fler komponenter av icke-kolhydratnatur än lignin.

Specifika komponenter

Flera metoder finns beskrivna som analyserar specifika kostfiberkomponenter. I Uppsala analyseras beta-glukan med som är en enzymatisk metod. Metoden kvantifierar totala halten (1–3)(1–4)-beta-D-glukan i spannmål och spannmålsprodukter. Fruktan analyseras med en annan enzymatisk metod. Metoden analyserar både fruktooligosackarider och fruktan men har vissa begränsningar när det gäller kraftigt depolymeriserat fruktan.

Kostfiberegenskaper som löslighet, viskositet och förmågan att bilda en gel styrs bland annat av komponenternas struktur, molekylviktsfördelning och association till varandra och andra komponenter i systemet. För många kostfiberkomponenter finns en stor variation i finstruktur och lösligheten är mycket metodberoende. Molekylviktsfördelningen kan bestämmas med en rad metoder som gelfiltrering med ospecifik eller specifik detektion eller ljusspridning men resultaten påverkas ofta av extraktion och olika reningssteg.

Kostfiber för odefinierat

Efter lång väntan har Europa äntligen en enhetlig definition av kostfibrer. Denna definition är bred och innehåller många komponenter med olika fysiologiska effekter. EU har därför beslutat att kostfibrer är för odefinierat för att användas i samband med hälsopåståenden. En liknanade definition har internationellt antagits av Codex Alimentarius men tyvärr kan vissa länder utanför Europa själva besluta om resistenta oligosackarider skall ingå i definitionen eller inte. En metod har tagits fram som analyserar samtliga komponenter som ingår i definitionen. Metoden är relativt ny och vissa brister med metoden har påvisats. Livsmedelstabeller innehåller vanligtvis värden som tagits fram med äldre enzymatiska och gravimetriska metoder som inte inkluderar alla komponenter som ingår i den antagna definitionen.

Efterfrågade analyser

Med Uppsalametoden kan de komponenter som bygger upp kostfibrerna analyseras. Den är utmärkt att använda om denna information efterfrågas, till exempel vid studier av processeffekter och digestion. Eftersom EU anser att fibrer bör karakteriseras mer för att kunna användas i samband med hälsopåståenden kommer denna typ av metoder troligen att efterfrågas mer i framtiden.

Även behovet av specifika analyser som analys av fruktan och beta-glukan kommer troligen att öka. Slutligen behöver vi mer kunskap om samband mellan fibrernas strukturer och egenskaper som viskositet, gelbildningsförmåga, smak, och fysiologiska effekter. Kostfiberforskningen har tagit fart på nytt och det finns mycket kvar att upptäcka. •

Referenser

4. Prosky, L. et al. Determination of insoluble and soluble dietary fiber in foods and food-products – Collaboratory study. Journal of AOAC international 1992; 75.