Viscosity of beta-glucan in oat products

Abstract

Kauran jyvä, kauran ydin sisältää 3-4 % ns. vaihtuvasidoksellista beetaglukaania, jossa glukoosiyksiköt liittyvät haaroittumattomaksi ketjuksi ß(1 4)- ja ß(1 3)-sidoksin. Ravitsemuksellisesti kauran beetaglukaani luetaan liukoiseen, suolensisällön viskositeettia lisäävään ravintokuituun, jolla on kahdenlaisia terveyttä edistäviä vaikutuksia, nimittäin verensokerin glukoosi- ja insuliinitasoja tasaava vaikutus ja kolesterolitasoa alentava vaikutus. Suolensisällön viskositeetin kasvu hidastaa glukoosin imeytymistä ja heikentää kolesterolin ja sen rakennusaineiden, sappihappojen, imeytymistä. Vaikka beetaglukaanin viskositeetilla on siten ilmeisen tärkeä merkitys sen fysiologisten vaikutusten kannalta, sen mittaamisen analytiikkaan on kiinnitetty suhteellisen vähän huomiota. Vain muutamissa kauratuotteiden kliinisissä kokeissa on kunnolla kuvattu beetaglukaanin viskositeetti. Elintarvikkeessa ja sen ruokasulassa beetaglukaanista johtuva viskositeetti riippuu beetaglukaanin liukenevuudesta, konsentraatiosta ja molekyylipainosta. Kun pyritään valmistamaan kauran beetaglukaaniin perustuvia terveysvaikutuksia omaavia elintarvikkeita, valmistuksessa on kiinnitettävä huomiota raaka-aineen beetaglukaanin määrän ja pitoisuuden (annoksen) lisäksi myös prosessointimenetelmään. Menetelmän tulee taata beetaglukaanin riittävä liukoisuus ja minimoida sen hajoaminen esimerkiksi entsymaattisesti. Tutkimustemme kohteena ovat olleet eri elintarvikeprosessit ja niissä käytetyt suuren beetaglukaanipitoisuuden omaavat kaurafraktiot sekä toisaalta beetaglukaanin viskositeetin määritysmenetelmän kehittäminen. Tässä katsauksessa pohditaan eri näkökohtia kehitettäessä sellaista beetaglukaanin viskositeetin määritysmenetelmää, joka pystyisi kuvaamaan ja ennakoimaan beetaglukaanin käyttäytymistä prosesseissa ja fysiologisesti.

Oats contain 3-5% of mixed linked beta-glucan, or (1-3), (1-4) â-D-glucan, referred to hereafter as beta-glucan. Oat beta-glucan is a viscous, and soluble dietary fibre component. Soluble and viscous dietary fibres, including the beta-glucan present in oats are associated with two major health promoting effects, i.e. the attenuation of postprandial plasma glucose and insulin levels and the control of cholesterol. Increased viscosity in the intestine delays absorption of glucose and suppresses absorption of cholesterol and reabsorption of bile acids. In spite of its apparent key role physiologically the viscosity of beta-glucan has been discussed relatively little in terms of analytical procedures. In clinical studies performed with oats, the viscosity of beta-glucan has been properly documented in only a few cases. Viscosity of beta-glucan in foods and in the food digest depends on solubility, concentration and molecular weight. A food manufacturer aiming at health-promoting products must pay attention not only to sufficient concentration of beta-glucan (dose) in the raw material, but also to the processing methods that will ensure sufficient solubility of beta-glucan and minimize enzymatic or mechanical breakdown of the beta-glucan molecule. We have been working both with different food processes utilising oat fractions high in beta-glucan and with the development of a method for viscosity determination of the soluble beta-glucan fibre. This review discusses some of the aspects related to the development with a method that could predict the behaviour of beta-glucan in oat processing with respect to its anticipated physiological functions.