Glykemická a inzulinemická odezva tvrdého pšeničného chleba

Celosvětově se počet lidí trpících diabetem 2. typu pohybuje kolem 422 milionů a toto číslo neustále roste. Je celosvětově dohodnuto, že do roku 2025 musí být přijata vážná opatření proti šíření této nemoci, a to i proto, že cukrovka je hlavní příčinou rozvoje kardiovaskulárních onemocnění. Šíření diabetu v posledních desetiletích je důsledkem celosvětového nárůstu obezity, sedavějšího životního stylu a energeticky bohaté stravy dané nadměrnou konzumací především vysoce stravitelných škrobových potravin. Mezi vysoce stravitelnými škrobovými potravinami je chléb základní potravinou konzumovanou denně v západních zemích a vyznačuje se vysokým glykemickým indexem. Potraviny bohaté na sacharidy lze rozdělit do tří kategorií podle jejich glykemického indexu (GI) (nízký: GI < 55, střední: 55 < GI < 69 nebo vysoký: GI > 70). Tato klasifikace je založena na tom, jak konzumace potravin obsahujících sacharidy ovlivňuje hladinu glukózy v krvi ve vztahu k referenční potravině (jako je roztok glukózy nebo bílý chléb), která má stejné množství dostupných sacharidů (50 g). Potraviny s vysokým GI vyvolávají významný vzestup postprandiální koncentrace glukózy v krvi a následně vysokou inzulínovou odpověď, která by mohla vést k hyperinzulinémii a inzulínové rezistenci. Z tohoto důvodu bylo v posledních několika desetiletích intenzivně studováno, jak snížit reakci glukózy v krvi škrobových potravin, jako je chléb, a následně jeho GI. V rostlinné potravě jsou škrobová granule přirozeně zapouzdřena v buňce. U obilovin by intaktní buňka mohla omezit dostupnost škrobu v mouce (pšenice, čirok a ječmen) a jednoduchých potravinářských produktech, jako je kaše, jak in vitro, tak in vivo. Když se však hrubá mouka obsahující neporušené buňky použije k výrobě složitých potravin, jako je chléb, tento účinek ochrany se ztrácí. Autoři předpokládali, že během dlouhé doby míchání a fermentace se zvýšila porozita buněčných stěn v důsledku solubilizace složek buněčné stěny, jako jsou beta-glukany a arabinoxylany, čímž se zvýšila difuzivita enzymů uvnitř buňky. Navíc v chlebu by přidání hrubé mouky mohlo také omezit soudržnost střídky, zvýšit rychlost rozpadu a následně i kontaktní povrch mezi enzymem a jeho substrátem. Z těchto důvodů nemohla hrubá mouka účinně snižovat in vitro stravitelnost škrobu pekařských výrobků. Protein, druhá makroživina přítomná v obilovinách, má také roli při snižování stravitelnosti škrobu. Gliadin a glutenin, které jsou hlavními proteiny pšeničného zrna, vytvořily nespojitou síť, která obklopovala škrobová zrna, nazývaná lepek. Bylo prokázáno, že hustá a kompaktní lepková síť by mohla snížit dostupnost škrobu a působit jako bariéra mezi škrobem a enzymem. Konkrétně u těstovin je třeba prozkoumat jejich nižší uvolňování glukózy a následně jejich nižší GI ve srovnání s chlebem. díky husté a kompaktní struktuře dané silnou lepkovou sítí. Hustá struktura těstovin skutečně omezuje rozpad během orálního zpracování a žaludečního trávení. To vede k nižším postprandiálním glykemickým a inzulinemickým reakcím ve srovnání s potravinami se stejnou recepturou, ale poréznější a snadněji se rozkládající strukturou. Silná lepková síť v chlebu by proto mohla změnit strukturu střídky, zvýšit soudržnost a odolnost střídky.

Přibývá důkazů, které prokazují, že struktura potravy hraje důležitou roli při trávení a vstřebávání živin. Textura chleba ovlivňuje rozpad chleba během žaludeční fáze, ale ovlivňuje hlavně orální zpracování a rychlost žvýkání. Chování při orálním zpracování přispívá k individuálním rozdílům v glykemické odpovědi na potraviny, zejména v rostlinné tkáni, kde chování při žvýkání může modulovat uvolňování škrobu z buněčné matrice. Přídavek lepku nejenže fyzicky brání kontaktu mezi škrobem a enzymem a snižuje fyzickou dezintegraci během trávení žaludku, ale bylo také prokázáno, že tento proteinový komplex může vázat pankreatickou alfa-amylázu a následně inhibovat stravitelnost škrobu. Vliv lepku na vazbu slinné alfa-amylázy však dosud nebyl zkoumán. Bude studováno orální zpracování vzorků chleba s cílem vyhodnotit účinek lepku na ústní rozpad, inhibici slinné alfa-amylázy a následně uvolňování glukózy. Cílem této studie je prozkoumat vliv různých texturních charakteristik chleba na orální zpracování ve vztahu ke glykemické a inzulinemické odpovědi těchto tří chlebů. Bude přijato celkem 16 zdravých dobrovolníků, a pokud budou způsobilí (musí splnit kritéria pro zařazení a vyloučení), zúčastní se testu orálního zpracování na třech chlebech, testu na měření glykemického indexu (ISO) a inzulínové odpovědi.

Složení vzorku chleba bude následující:

Chléb A se vyrábí z 95 % jemné krupice z tvrdé pšenice (< 400 mikrometrů) + 5 % lepku + 1,2 % droždí + 1 % soli + 59 % vody Chléb B je vyroben z 80 % jemné krupice z tvrdé pšenice (< 400 mikrometrů) + 20 % lepek+ 1,2 % droždí + 1 % sůl + 59 % voda Chléb C je vyroben z 80 % hrubé krupice z tvrdé pšenice (> 500 mikrometrů) + 20 % lepku + 1,2 % droždí + 1 % soli + 59 % vody.

Pro stanovení glykemického indexu a inzulinové odpovědi bude odebrán jeden vzorek kapilární krve nalačno do 5 minut, ihned po příchodu účastníků na oddělení. Tyto výsledky krevních vzorků budou použity jako výchozí koncentrace glukózy v krvi, vyjádřená v milimolech na litr (mmol/l), a koncentrace inzulínu, vyjádřená v mililitrech na litr (mU/l). Vzorky chleba a roztok glukózy budou obsahovat 50 g dostupných sacharidů. Různé vzorky chleba a roztoky glukózy budou podávány dobrovolníkům podle náhodného rozvrhu a porce dokončí během 12 až 15 minut. Testované potraviny budou podávány s 250 ml přírodní vody o pokojové teplotě; každý subjekt bude požádán, aby vypil stejný objem pro všechny testy. Vzorek krve bude odebrán v šesti bodech (15, 30, 45, 60, 90 a 120 minut) po přesném čase, kdy účastník začal vzorek konzumovat. Během testování budou subjekty odpočívat a zůstat sedět. Vzorky kapilární krve budou odebírány analýzou z prstu pomocí vzorkovací lancety (21G x 1,8 mm, ACCU-CHEK Safe-T-Pro Plus, Roche, Švýcarsko). Krev bude odebírána do dvou zkumavek. V každém časovém bodě budou odebrány 3-4 kapky krve do jednoho Microvette® CB 300 Fluoride/Heparin (SARSTEDT AG & Co., Nümbrech, Německo) pro analýzu kapilární glukózy v krvi a bude odebráno 6-8 kapek. v jednom Microvette® B 300 K2E (Sarstedt Ltd., Německo) pro analýzu plazmatického inzulínu. Zkumavky odebrané na hladinu glukózy v krvi budou okamžitě analyzovány, zatímco plazma z druhé sady zkumavek bude získána po centrifugaci při 4500 otáčkách za minutu po dobu 10 minut při 4 °C (stolní Centrifuge Z 200 M/H Labnet Hermle, Labnet International, Inc. , New York, USA) a skladovány při -80 °C pro stanovení inzulínu. Analýza krevní glukózy bude provedena pomocí YSI 2500 Biochemistry Analyzer (Yellow Springs Instrument Company, USA). Koncentrace inzulínu ve vzorcích plazmy budou stanoveny pomocí specifické testovací soupravy pro imunotest (Mercodia Insulin ELISA 10-1113-10, Mercodia AB-Uppsala, Švédsko). Hodnocení hladu, sytosti a gastrointestinálních příznaků po konzumaci testovacího jídla bude vyhodnoceno pomocí dotazníku, který si sami dobrovolníci zadají, aby se zkontrolovaly subjektivní pocity plnosti, hladu a gastrointestinálních symptomů v určitých časových bodech (před jídlem, [T0], a po 30, 60 a 120 minutách) za použití 10 cm vizuální analogové stupnice. Aktivita alfa-amylázy bude testována na stimulovaných slinách. Stimulované sliny budou odebírány po žvýkání kousku parafilmu (5 × 10 cm, Parafilm M PM996) po dobu 1 minuty. Aktivita amylázy (U/ml) bude stanovena kolorimetrickými testy a-amylázy ze slin za použití metody Ceralpha (Megazyme, Bray, Irsko). Parametry orálního zpracování budou vyhodnoceny u každého vzorku chleba prostřednictvím videozáznamu. Během tohoto sezení budou účastníci usazeni na židli a před nimi bude přibližně 50 cm od obličeje stůl s kamerou. Účastníci budou instruováni, aby vložili celý vzorek do úst (např. jedno sousto) a přirozeně žvýkali, dokud nebude bolus připraven ke spolknutí. Chování při orálním zpracování bude popsáno následujícími parametry, které budou extrahovány z videozáznamů ručně: Počet žvýkání a spolknutí; celková doba trvání jídla v sekundách; rychlost žvýkání (počet žvýkání za minutu); rychlost příjmu potravy (množství zkonzumovaného jídla v gramech za minutu). Bolus jídla bude vyhodnocen pro každý vzorek chleba pomocí analýzy obrazu, aby se určila distribuce velikosti částic a počet částic přítomných v bolusu, stejně jako obsah vlhkosti, obsah slin (gramy slin na 100 g chleba) a sliny. rychlost zabudování (gramy slin za minutu). Pro stanovení redukujících cukrů budou účastníci požádáni, aby rozžvýkali a vyplivli dvě sousta chleba. V prvním bolusu se přidá HCl, aby se okamžitě zastavila aktivita alfa-amylázy, a poté bude kvantifikován obsah redukujícího cukru. U druhého se reakce zastaví po 15 minutách a poté se změří redukující cukry. Redukující cukry budou analyzovány metodou kyseliny 3,5-dinitrosalicylové (DNS).