Nagy örömömre szolgál, hogy sok egészséggel foglalkozó platform hangsúlyozza már, hogy a rostos táplálkozás milyen fontos az egészségünk megvédése érdekében. Ezt a táplálkozási tapasztalatok és bizonyos mértékben ösztönösen állapítják meg. Igazi tudományos háttere nem ismert annak, hogy mi az oka, mi a fizikai, kémiai magyarázata a jó hatásnak? Szerencsére az emberi elme nagyon kíváncsi, szeret mindent tudományosan megmagyarázni. Az eddigi tudásunk csak addig terjedt, hogy a rostok valószínűleg jó térkitöltők, így a széklet térfogatát és álagát kedvezően befolyásolja, ezért hasznos az emésztésünk szempontjából. Úgy néz ki, hogy az élettannal és dietétikával foglalkozókat ennyi kielégítette.
Jómagam a következő tapasztalatokon és gondolatokon küzdöttem át magam. A hidrofil felületű rostok nagyon nagy mennyiségű vizet képesek megkötni, és a rostok vastagságától is függ a megtartott víz mennyisége. Minél vékonyabbak a rostok annál több vizet képesek maguk között megtartani. Ez a fizikából a hajszálcsövességet juttatta eszembe. Minél vékonyabbak, szűkebbek a hajszálcsövek, minél közelebb vannak egymáshoz a csövekben a hidrofil felszínek, annál nagyobb erők tartják meg a csövekben a vizet, annál magasabbra tud jutni a víz a gravitációval szemben. Így rájöttem, hogy a rostok között ugyanazon erők működnek a vízmegtartásban, mint a hajszálcsövességnél. Egy más dologra is felfigyeltem: a hidrofil rostok közé zárt víz igazi antioxidáns! Vajon miért? A tiszta vízben csak a hidrogén jöhet szóba, mint redukáló elem. A legvalószínűbb tehát, hogy a rostok közötti víz redukáló hidrogént képes megkötni. A folyékony víz erre képtelen, csak valami kristályszerű szerkezet lehet képes a redukáló hidrogén megkötésére. Még valami! A hidrogén megkötő képességével együtt nő a kálium megkötő képessége is a rostok közötti víznek. A káliumról tudjuk, hogy az élő sejtben a legnagyobb mennyiségben található, nem szerves alkotóelem és az ingerület vezetésében kardinális szerepe van.
A legelső gondolatom az volt, hogy a rostok által megtartott vízre azért van szükség a bélcsatornában, mert másképpen nem tartózkodhat tartósan víz a bélben, ugyanis a folyékony víz hamar felszívódik a bélből a vérbe. A vérből pedig a felesleg a vesén keresztül távozik. Ha iszunk például egy pohár vizet, de a bélben nincs vizet megtartó rost, akkor az a víz hamar távozik belőlünk vizelet formájában. Ha viszont nem marad meg a víz a bélcsatornában, akkor hogyan jutnak vízhez a bélben élő mikrobiom rengeteg számunkra fontos mikroorganizmusai? A következtetésem ezalapján az volt, hogy a bennünk élő jótékony mikrobáknak létfontosságú a rostok által kötött víz. Rostok nélkül ugyanis nem jutnának az élet szempontjából fontos vízhez. Ennek alapján elneveztem a rostok által kötött vizet prímbiotikumnak analógiában a pro- és prebiotikum elnevezésekkel. (E fogalmak is a jótékony mikrobáink körülményeinek leírásainál keletkeztek.)
Kb. 20 évvel ezelőtt egy mikrobiológiai tanulmányban azt olvastam, hogy a vastagbél felszálló ágában, ahol a számunkra jótékony mikrobák is élnek, enyhén savas és elektronleadó tulajdonságokkal rendelkezik a béltartalom. Ami az érdekes, hogy a rostok által megtartott víz is enyhén savas és elektronleadó tulajdonságú közeget produkál. Ekkor az fogalmazódott meg bennem, hogy nemcsak vizet biztosít a rost a bélflóra mikrobáinak, hanem olyan fizikai-kémiai közeget is egyben a vízzel együtt, ami a mikrobáinknak kedvez.
Mint fizikus, hiányoltam egy fizikai tudományos megközelítését a rostokat körülvevő vízszerkezetet illetően. A redukáló hidrogénnek is kell valami relatíve stabil vízszerkezet, amelyben ideig óráig “otthonra” lel. A folyékony vízben rendezetlenül ütköző vízmolekulák között nem tud stabil lenni, még rövid időre sem.
Sok kutató foglalkozott már a biológiában előforduló kötött vagy strukturált víz szerkezetével. Legtöbben egy hexagonális elrendezésű vízszerkezetet feltételeznek.
Ahhoz, hogy elképzelhessük a vízmolekulák viselkedését egy hidrofil felszín közelében előbb ki kell feszítenünk két dimenzióban egy hidrofil felszínt. A hidrofil felszínre az jellemző, hogy részlegesen negatívan töltött. Tehát van egy negatív töltött kétdimenziós sík felszínünk, amelyet vízmolekulákkal töltünk meg. A vízmolekulák dipól jellegűek. Vagyis az egyik felük negatív, míg a másik felük pozitív töltésűek. A vízmolekulák úgy fognak elhelyezkedni a negatív felszínen, hogy a pozitív felük közelebb a negatív felük pedig távolabb lesz a felszíntől. Legjobb, ha úgy képzelünk el egy vízmolekulát, hogy van két lába, terpeszben, és két keze, széttárva. (Egy vízmolekula tetraéder alakú, melynek két csúcsa negatív, míg a másik kettő pozitív. Nem tökéletes tetraéder ugyan, de a jelen esetben ettől eltekinthetünk.) A lábak pozitív töltésűek a kezek negatívok. De még egy csavar is van a dologban, forduljunk el törzzsel, a terpeszben álló lábakhoz képest a széttárt kezek derékszögben elfordulnak. Ha most egy másik vízmolekulát helyezünk el az első mellé és azt szeretnénk, hogy a kitárt egyik kéz az első egyik lába fölé kerüljön, akkor a második vízmolekulának derékszögben kell állnia az elsőhöz képest. Ha jönne egy harmadik vízmolekula, akkor annak is derékszögben kellene elhelyezkedni a másodikhoz képest, ha azt kívánjuk, hogy a kitárt kezek a kitárt lábak fölött legyenek. Könnyen beláthatjuk, hogy a következő, a negyedik molekula be tudna zárni egy négyzetformát felülnézetben. Miért követeljük, hogy egymás fölött legyenek a lábak és a kezek? Mert a lábaknak megfelelő nyúlványokban az eredeti vízmolekulákban hidrogénatomok protonjai vannak. Ezek miatt pozitív a vízmolekulák ezen része. A kezeknek megfelelő vízmolekula rész viszont negatív. Tehát az egymás melletti vízmolekulák kezei és lábai egymásba kapaszkodhatnak, a valóságos vízmolekulák esetében hidrogénkötésekkel. Ha teleszórjuk a hidrofil felszínt egy rétegben vízmolekulákkal, akkor egy kétdimenziós négyzetrácsot, hálót kapunk szerkezetnek. A tetraéderes vízmolekulákat úgy képzelték, hogy talpukon állnak, így egy hármas osztású szimmetriát kapnánk, vagyis hexagonális szerkezetet, de a víz tetraéderei az élükön állnak a hidrofil felszíneken, nem pedig a talpukon, így alakul ki a kettős osztású, négyzetrácsos szimmetria a hidrofil felszín közvetlen közelében.
Nézzük meg, hogy néz ki a kétdimenziós rácsban egy elemi cella, egyetlen négyzet? A négyzet sarkain képzeljünk el egy-egy vízmolekulát. A vízmolekulákat között, a négyzet oldalain, található egy-egy hidrogénkötés, melyek tengelyei merőlegesek a hidrofil felszínre. A hidrogénkötések mentén dipólrezgések harmonikusan, azonos fázisban rezegnek. Ezáltal komoly elektromágneses tér fogja közre a négyzetet. négyzet csak felülnézetben néz ki egy négyzetnek, egyébként kockaformájú. E kockában számításaim szerint elfér egy kálium atom és egy proton.
Az első vízréteg után további vízrétegek helyezkedhetnek el a hidrofil felszín fölött. Amelyeknek az alja pozitív és a teteje negatív. Ilyen módon kialakulnak az egymás fölötti rétegekben a kis kockák, melyekben kálium és hidrogén tud némelyikben megbújni.
A biológiában kétféle hidrofil felszín található. A kétdimenziós membránok és az egydimenziós rostok felszínei. A biológiai membránok felszínei hidrofil tulajdonságúak és a fehérje és a szénhidrát rostjaink felszínei is hidrofilek. A membránok fölött kétdimenziós rétegek helyezkednek el egymáson, míg a rostok körül csőszerűek a négyzetrácsos vízszerkezetek. Olyanok, mint a fákban az évgyűrűk.
Ha rostokról, rostos táplálkozásról beszélünk, akkor mindenki a növényi eredetű szénhidrát, másképpen elnevezve poliszaharid, rostokra gondol. Szerencsém volt, hogy hozzájutottam egy mikrobiológiai eredetű rostféléhez, az úgynevezett mikrobiális cellulózhoz. Ebben a szerkezetben az egydimenziós hosszú cellulóz molekulák oldalról kapcsolódnak egymáshoz, létrehozva egy kétdimenziós szalagot. Ez a kétdimenziós szalag nagy hidrofil felülettel rendelkezik, és nagyon erős, szinte szétszakíthatatlan. E két tulajdonsága arra teszi képessé a mikrobiális cellulózt, hogy nagyon sok vizet legyen képes megtartani magában, ha több szalag egymással három dimenzióban hálózatot alakít. Mint említettem e képesség a bélcsatornában nagyon nagy előnyt jelent a mikrobiom vízzel való táplálásában. A növényi eredetű rostok azért nem tudnak sok vizet megkötni, mert sok cellulóz molekula egymáshoz tapadva vastag rostokat képeznek, melyek között nem alakulnak ki olyan keskeny víz megkötő terek, lásd kapilláris vízmegkötés.
.png)
Hála a kozmetikai iparnak, egyre több molekuláris rostos anyag ismertté válik. Ilyen például a hyaluron sav, mely több millió diszaharid alapegységből álló poliszaharid molekula. A bőr alatt használva megnöveli a bőr alatti szövet víztartalmát, így ideiglenes ránccsökkentő hatása van. Vagy már nagy népszerűségnek örvend a kollagén. A kollagén nem szénhidrát, hanem három hosszú fehérje szálból áll. Tehát egy fehérje rost. Ennek is a nagy vízmegtartó képességét hasznosítják. Az izomrostok közötti terek víztartalmát növeli, így az izmok kerekebbek, simábbak, “erőtől duzzadóknak” látszanak. A kollagén részlegesen denaturált formája a zselatin, szintén gélképző. Még van egy fontos gélképző anyag a pektin, amely a cellulózzal rokon. A mikrobiális cellulóznak az összes többi gélképzővel szemben az az előnye a bélcsatornában, hogy nem emészthető rostokból áll. Ez azt jelenti, hogy lenyelve e rostokat az egész tápcsatornán végighalad úgy megtartja a vízmegtartó képességét, ez a tulajdonsága a vastagbélben székelő mikrobiomnak pótolhatatlan.
Ha még azt is hozzáveszük, hogy a rostokat körülölelő vízszerkezet redukáló hidrogént is magában tud tartani, akkor megvan az antioxidáns védelme a bélcsatornának. Kevesebb esélyük van a gyulladásoknak. Nemcsak a széklet víztartalmát tartja rendben, hanem a bélcsatorna védelmét is.
Nagy szerencsém volt a kutatásaim során, mert találkoztam a mikrobiális cellulóz rostanyaggal, amelyből megalkottam életem első termékét a Mikrorostos Gélt, és a másodikat a Nanorostos Gélt.