Разнообразие β‑глюканов: свойства, адекватные и клинически эффективные дозы

Обзор литературы, существующей по проблеме, за последние годы осуществляли по базам данных РИНЦ, CyberLeninka, Pubmed, ReserchGate. По структуре β-глюканы представляют собой сложные природные полисахариды, состоящие из мономерных единиц βD-глюкозы, ковалентно связанных гликозидными связями в различных положениях. β-глюканы содержатся в бактериях, морских водорослях, съедобных грибах (плодовые тела и культивируемый мицелий) и зерновых растениях. По источнику происхождения β-глюканы классифицируются на злаковые и незлаковые. β-глюканы зерновых (овес, ячмень, пшеница и рис) обычно имеют 1,3–1,4 гликозидные связи без 1,6-связей или разветвлений, тогда как β-глюканы, происходящие из незерновых (пекарские дрожжи, съедобные грибы, бактерии), имеют линейные (1,3) цепочки с длинными цепями разветвления 1,6. Функциональные свойства β-глюканов определяются длиной остова (степень полимеризации), соотношения связей 1,3:1,4 или связей 1,3:1,6 (степень ветвления), интервала ветвления, размера боковой цепи и молекулярной массы. β-глюканы зерновых по своим свойствам и механизму действия относятся к пищевым волокнам. Действующая доза злаковых β-глюканов, обеспечивающая эффективность при нарушениях метаболических (уровень глюкозы, холестерина) и желудочно-кишечных функций, а также пробиотический эффект, составляет от 3 до 8 г (чаще всего 4,5 г) при продолжительности приема в течение не менее 3 недель. Незлаковые (преимущественно из грибов и дрожжей) β-глюканы имеют структуру связи 1,3 и 1,6 и распознаются некоторыми рецепторами, включая дектин 1, рецептор комплемента 3 (CR 3) и толл-подобные рецепторы (TLRs), и обладают более выраженными иммуномодулирующими функциями. Основные механизмы их действия установлены в экспериментах in vivo или модельных экспериментах на животных. Незлаковые β-глюканы используются как адъюванты при лекарственной терапии в дозах от 20 мг при простуде до 750 мг при онкологических заболеваниях. В соответствии с отечественной законодательной базой, регулирующей использование пищевых ингредиентов при производстве БАД и специализированных пищевых продуктов (СПП), β-глюканы не разделяются по источнику их происхождения. Установленный в настоящее время адекватный уровень потребления этих полисахаридов вне зависимости от источника их получения составляет 200 мг/сут, а верхний допустимый уровень – 1000 мг/сут. Анализ данных литературы свидетельствует о необходимости дифференциации β-глюканов и увеличения разрешенных доз β-глюканов зерновых до уровня, установленного для растворимых пищевых волокон.

1. Caseiro C., Dias J. N.R., de Andrade Fontes C. M.G., Bule P. From Cancer Therapy to Winemaking: The Molecular Structure and Applications of β-Glucans and β-1, 3-Glucanases. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(6):3156. doi: 10.3390/ijms23063156

2. Zhang K., Dong R., Hu X., Ren C., Li Y. Oat-based foods: Chemical constituents, glycemic index, and the effect of processing. Foods. 2021;10(6):1304. doi: 10.3390/foods10061304

3. Bashir K. M.I., Choi J. S. Clinical and physiological perspectives of β-glucans: the past, present, and future. Int. J. Mol. Sci. 2017;18(9):1906. doi: 10.3390/ijms18091906

4. Cummings J. H., Stephen A. M. Carbohydrate terminology and classification. Eur. J. Clin. Nutr. 2007;61:5–18. doi: 10.1038/sj.ejcn.1602936

5. Murphy E. J., Rezoagli E., Major I., Rowan N. J., Laffey J. G. β-glucan metabolic and immunomodulatory properties and potential for clinical application. J. Fungi (Basel). 2020;6(4):356. doi: 10.3390/jof6040356

6. Mathews R., Kamil A., Chu Y. Global review of heart health claims for oat beta-glucan products. Nutrition Reviews, 78 (Suppl.1): 78–97. https://doi.org/10.1093/nutrit/nuz069

7. Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю). (Глава II. Раздел 1. Требования безопасности и пищевой ценности пищевой продукции), утверждены Решением Комиссии Таможенного союза от 28 мая 2010 г. № 299.

8. МР 2.3.1.0253–21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации».

9. Школьникова М. Н., Пономарев А. С. Применение концентратов β-глюканов из различных сырьевых источников в качестве пищевых добавок. Обзор. XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2021;10(2),109–112. DOI: 10.46548/21vek-2021–1054–0020.

10. Zurbau A., Noronha J., Khan T., Sievenpiper J., Wolever T. M. Oat beta-glucan and postprandial blood glucose regulation: A systematic review and meta-analysis of acute, single-meal feeding, controlled trials. Current Developments in Nutrition, 2020, 4(Supplement_2), 677–677. doi: 10.1093/cdn/nzaa049_070

11. Biorklund M., Rees A. V., Mensink R. P., Onning G. Changes in serum lipids and postprandial glucose and insulin concentrations after consumption of beverages with β-glucans from oats or barley: A randomised dose-controlled trial. Eur. J. Clin. Nutr. 2005;59:1272–1281. doi: 10.1038/sj.ejcn.1602240

12. Granfeldt Y., Nyberg L., Björck I. Muesli with 4 g oat β-glucans lowers glucose and insulin responses after a bread meal in healthy subjects. Eur. J. Clin. Nutr. 2008;62:600–607. doi: 10.1038/sj.ejcn.1602747

13. Shen X. L., Zhao T., Zhou Y., Shi X., Zou Y., Zhao G. Effect of oat β-glucan intake on glycaemic control and insulin sensitivity of diabetic patients: a meta-analysis of randomized controlled trials. Nutrients. 2016;8(1):39. https://doi.org/10.3390/nu8010039

14. Ho H. V., Sievenpiper J. L., Zurbau A., Blanco Mejia S., Jovanovski E., Au-Yeung F., Jenkins A. L., Vuksan V. 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. Br J Nutr. 2016;116(8):1369–1382. doi: 10.1017/S000711451600341X

15. Cronin P., Joyce S. A., O’Toole P. W., O’Connor E. M. Dietary fibre modulates the gut microbiota. Nutrients. 2021;13(5):1655. doi: 10.3390/nu13051655

16. Wang Y., Ames NP., Tun H. M., Tosh S. M., Jones P. J., Khafipour E. High molecular weight barley β-glucan alters gut microbiota toward reduced cardiovascular disease risk. Front Microbiol. 2016;7:129. doi: 10.3389/fmicb.2016.00129.

17. Xie Y., Gou L., Peng M., Zheng J., Chen L. Effects of soluble fiber supplementation on glycemic control in adults with type 2 diabetes mellitus: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Clin Nutr. 2021;40(4):1800–1810. doi: 10.1016/j.clnu.2020.10.032

18. Jovanovsk, E., Khayyat R., Zurbau A., Komishon A., Mazhar N., Sievenpiper J. L. Sonia Blanco Mejia 1 2 3, Hoang Vi Thanh Ho 1, Dandan Li 1 2, Alexandra L Jenkins 1, Lea Duvnjak, Vuksan V. Should viscous fiber supplements be considered in diabetes control? Results from a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Diabetes Care, 42(5);755–766. DOI: 10.2337/dc18–1126

19. Babiker R., Elmusharaf K., Keogh M. B., Banaga A. S.I., Saeed A. M. Metabolic effect of gum Arabic (Acacia Senegal) in patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM): Randomized, placebo controlled double blind trial. Funct. Foods. Health. Dis. 2018;7:222. doi: 10.31989/ffhd.v7i3.325.

20. Do Carmo M. M.R., Walker J. C.L., Novello D., Caselato V. M., Sgarbieri V. C., Ouwehand A. C., Andreollo N. A., Hiane, P. A. Dos Santos, E. F. Polydextrose: Physiological Function, and Effects on Health. Nutrients 2016;8:553. https://doi.org/10.3390/nu8090553

21. EFSA Panel on Dietetic Products; Nutrition and Allergies (NDA). Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to beta-glucans from oats and barley and maintenance of normal blood LDL-cholesterol concentrations, increase in satiety leading to a reduction in energy intake, reduction of post-prandial glycaemic responses, and “digestive function” pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA J. 2011, 9, 2207.

22. Henrion M., Francey C., Lê K. A., Lamothe L. Cereal B-Glucans: The Impact of Processing and How It Affects Physiological Responses. Nutrients. 2019;11:1729. doi: 10.3390/nu11081729

23. Bonfim-Mendonca P.D.S., Capoci I. R.G., Tobaldini-Valerio F.K., Negri M., Svidzinski T. I.E. Overview of β-glucans from laminaria spp.: Immunomodulation properties and applications on biologic models. Int. J. Mol. Sci. 2017;18(9):1629. doi: 10.3390/ijms18091629

24. Smith A. J., Graves B., Child R., Rice P. J., Ma Z., Lowman D. W., Ensley H. E., Ryter, K.T., Evans J. T., Williams D. L. Immunoregulatory activity of the natural product laminarin varies widely as a result of its physical properties. J. Immunol. 2018;200(2):788–799. doi: 10.4049/jimmunol.1701258

25. Gotteland M., Riveros K., Gasaly N., Carcamo C., Magne F., Liabeuf G., Beattie A., Rosenfeld S. The pros and cons of using algal polysaccharides as prebiotics. Front Nutr. 2020;7:163. doi: 10.3389/fnut.2020.00163

26. van Steenwijk H. P., Bast A., de Boer A. Immunomodulating effects of fungal beta-glucans: From traditional use to medicine. Nutrients. 2021;13(4):1333. doi: 10.3390/nu13041333

27. Meng Y., Lyu F., Xu X., Zhang L. Recent Advances in Chain Conformation and Bioactivities of Triple-Helix Polysaccharides Biomacromolecules. 2020;21(5):1653–1677. doi: 10.1021/acs.biomac.9b01644

28. Vetvicka V., Vetvickova J. Glucans and Cancer: Comparison of Commercially Available β-glucans–Part IV. Anticancer research. 2018; 38(3):1327–1333. doi:10.21873/anticanres.12355

29. Xiao Z., Zhou W., Zhang Y. Fungal polysaccharides. Adv Pharmacol. 2020;87:277–299. doi: 10.1016/bs.apha.2019.08.003

30. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA). Scientific Opinion on the safety of ‘yeast beta-glucans’ as a Novel Food ingredient. EFSA J. 2011;9(5):2137. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2011.213

31. Avramia I., Amariei S. Spent Brewer’s yeast as a source of insoluble β-glucans. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(2):825. doi: 10.3390/ijms22020825

32. Cerletti C., Esposito S., Iacoviello L. Edible Mushrooms and Beta-Glucans: Impact on Human Health Nutrients. 2021;13(7):2195. doi: 10.3390/nu13072195

33. Vetvicka V., Teplyakova T. V., Shintyapina A. B., Korolenko T. A. Effects of medicinal fungi-derived β-glucan on tumor progression. J. Fungi (Basel). 2021;7(4):250. doi: 10.3390/jof7040250

34. Mortensen A., Aguilar F., Crebelli R., Di Domenico A., Frutos M. J., Galtier P., Gott D., Gundert-Remy U., Lambré C., Leblanc J. C., Lindtner O., Moldeus P., Mosesso P., Oskarsson A., Parent-Massin D., Stankovic I., Waalkens-Berendsen I., Woutersen R.A, Wright M., Younes M. Brimer L., Christodoulidou A., Lodi F., Tard A., Dusemund B. EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS Re-evaluation of acacia gum (E 414) as a food additive. EFSA J. 2017;15(4): e04741. doi: 10.2903/j.efsa.2017.4741

35. Raza G. S., Putaala H., Hibberd A. A., Alhoniemi E., Tiihonen K., Mäkelä K. A., Herzig K. H. Polydextrose changes the gut microbiome and attenuates fasting triglyceride and cholesterol levels in Western diet fed mice. Sci. Rep. 2017;7(1):5294. doi: 10.1038/s41598–017–05259–3

36. Saarinen M. T., Kärkkäinen O., Hanhineva K, Tiihonen K., Hibberd A., Mäkelä K. A., Raza G. S., Herzig K. H., Anglenius H. Metabolomics analysis of plasma and adipose tissue samples from mice orally administered with polydextrose and correlations with cecal microbiota Sci. Rep. 2020;10:21577. doi: 10.1038/s41598–020–78484-y

37. Canfora E. E., Blaak E. E. The role of polydextrose in body weight control and glucose. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2015;18(4):395–400. doi: 10.1097/MCO.0000000000000184.

38. Del Cornò M., Gessani S., Conti L. Shaping the innate immune response by dietary glucans: any role in the control of cancer? Cancers (Basel). 2020;12(1):155. doi: 10.3390/cancers12010155

39. Llanaj E., Dejanovic G. M., Valido E., Bano A., Gamba M., Kastrati L., Minder B., Stojic S., Voortman T., Marques-Vidal P., Stoyanov J., Metzger B., Glisic M., Kern H., Muka T. Effect of oat supplementation interventions on cardiovascular disease risk markers: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Eur. J. Nutr. 2022;1–30. doi: 10.1007/s00394–021–02763–1

40. Гематдинова В. М., Канарская З. А., Канарский А. В. Потенциальные возможности промышленного производства и перспективы расширения ассортимента продуктов питания, обогащенных β-глюканом. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2021;2 (50):82–100.

41. Яковлева С. Ю., Тригуб В. В., Попов В. Г. Совершенствование рецептур и технологий получения йогурта функциональной направленности. Индустрия питания. 2021;6(2):67–74.