Glykæmisk og insulindæmisk respons af hårdhvedebrød

På verdensplan er antallet af mennesker, der lider af type 2-diabetes, omkring 422 millioner, og dette tal er konstant stigende. Det er globalt aftalt, at der inden 2025 skal tages alvorlige skridt mod spredningen af ​​denne sygdom, også fordi diabetes er en væsentlig årsag til udviklingen af ​​hjerte-kar-sygdomme. Udbredelsen af ​​diabetes i de sidste årtier er resultatet af en global stigning i fedme, en mere stillesiddende livsstil og en energitæt kost på grund af overforbruget af primært letfordøjelig stivelsesholdig mad. Blandt meget fordøjelige stivelsesholdige fødevarer er brød en basisfødevare, der indtages dagligt i vestlige lande og er karakteriseret ved et højt glykæmisk indeks. Kulhydratrige fødevarer kan opdeles i tre kategorier afhængigt af deres glykæmiske indeks (GI) (lavt: GI < 55, medium: 55 < GI < 69, eller højt: GI > 70). Denne klassificering er baseret på, hvordan forbruget af fødevarer, der indeholder kulhydrater, påvirker blodsukkerniveauet i forhold til en referencefødevare (såsom glukoseopløsning eller hvidt brød), som har den samme mængde tilgængelige kulhydrater (50 g). Fødevarer med et højt GI inducerer en signifikant stigning i postprandial blodsukkerkoncentration og følgelig et højt insulinrespons, hvilket kan føre til hyperinsulinemi og insulinresistens. Af denne grund er det blevet grundigt undersøgt i de sidste par årtier, hvordan man kan mindske blodsukkerresponset af stivelsesholdige fødevarer, såsom brød, og dermed dets GI. I planteføde er stivelsesgranulat naturligt indkapslet i cellen. For korns vedkommende kunne den intakte celle begrænse tilgængeligheden af ​​stivelse i mel (hvede, sorghum og byg) og simple fødevareprodukter såsom grød både in vitro og in vivo. Men når groft mel indeholdende intakte celler bruges til at producere komplekse fødevarer, såsom brød, går denne beskyttelseseffekt tabt. Forfatterne antog, at under den lange blandingstid og fermentering øgede cellevæggene deres porøsitet på grund af solubiliseringen af ​​cellevægskomponenterne, såsom beta-glucaner og arabinoxylaner, hvilket øgede diffusiviteten af ​​enzymerne inde i cellen. Desuden kunne tilsætning af groft mel i brød også begrænse krummens sammenhængskraft, hvilket øger nedbrydningshastigheden og igen kontaktfladen mellem enzymet og dets substrat. Af disse grunde kunne groft mel ikke effektivt reducere in vitro-stivelsesfordøjeligheden af ​​bageriprodukter. Protein, det andet makronæringsstof, der findes i korn, har også en rolle i at mindske stivelsesfordøjeligheden. Gliadin og glutenin, som er hovedproteinerne i hvedekorn, dannede et diskontinuerligt netværk, der omgav stivelsesgranulatet, kaldet gluten. Det er blevet påvist, at et tæt og kompakt glutennetværk kan mindske tilgængeligheden af ​​stivelse og fungere som en barriere mellem stivelse og enzym. Mere specifikt, i pasta skal dets lavere glukosefrigivelse og til gengæld dets lavere GI sammenlignet med brød undersøges i lyset af den tætte og kompakte struktur givet af det stærke glutennetværk. Faktisk begrænser pastaens tætte struktur nedbrydning under oral behandling og gastrisk fordøjelse. Dette fører til lavere postprandiale glykæmiske og insulindæmiske reaktioner sammenlignet med fødevarer med samme opskrift, men en mere porøs og lettere at nedbryde struktur. Et stærkt glutennetværk i brød kan derfor ændre krummestrukturen og øge krummesammenhængen og modstandskraften.

Der er stigende beviser, der viser, at fødevarestruktur spiller en vigtig rolle i fordøjelsen og optagelsen af ​​næringsstoffer. Brødtekstur påvirker brødets opløsning i mavefasen, men det påvirker hovedsageligt oral behandling og tyggehastigheden. Oral behandlingsadfærd bidrager til individuelle forskelle i glykæmisk respons på fødevarer, især i plantevæv, hvor tyggeadfærd kan modulere frigivelsen af ​​stivelse fra den cellulære matrix. Tilsætningen af ​​gluten kan ikke kun fysisk hæmme kontakten mellem stivelse og enzym og reducere den fysiske nedbrydning under gastrisk fordøjelse, men det blev også påvist, at dette proteinkompleks kunne binde bugspytkirtel alfa-amylase og følgelig hæmme stivelsesfordøjelighed. Effekten af ​​gluten på binding af spyt alfa-amylase er dog endnu ikke undersøgt. Den orale behandling af brødprøver vil blive undersøgt for at evaluere effekten af ​​gluten på oral disintegration, hæmning af spyt alfa-amylase og dermed glukosefrigivelse. Formålet med denne undersøgelse er at undersøge effekten af ​​brøds forskellige teksturkarakteristika på oral forarbejdning i forhold til de tre brøds glykæmiske og insulindæmiske reaktioner. I alt 16 raske frivillige vil blive rekrutteret, og hvis de er kvalificerede (de skal opfylde inklusions- og eksklusionskriterierne), vil de deltage i en oral behandlingstest på tre brød, en test til at måle det glykæmiske indeks (ISO) og insulinrespons.

Brødprøvesammensætningen vil være som følger:

Brød A er lavet med 95% durumhvede fin semulje (< 400 mikrometer) + 5% gluten+ 1,2% gær + 1% salt + 59% vand Brød B er lavet med 80% durumhvede fin semulje (< 400 mikrometer) + 20% gluten+ 1,2 % gær + 1 % salt + 59 % vand Brød C er lavet med 80 % hård hvede, grov semulje (> 500 mikrometer) + 20 % gluten+ 1,2 % gær + 1 % salt + 59 % vand.

Til bestemmelse af glykæmisk indeks og insulinrespons udtages én fastende kapillærblodprøve inden for 5 minutter, umiddelbart efter at deltagerne ankommer til afdelingerne. Disse blodprøveresultater vil blive brugt som baseline blodsukkerkoncentration, udtrykt i millimol pr. liter (mmol/L), og insulinkoncentration, udtrykt i milliliter pr. liter (mU/L). Brødprøverne og glukoseopløsningen vil indeholde 50 g tilgængelige kulhydrater. De forskellige brødprøver og glukoseopløsninger vil blive serveret til de frivillige ved hjælp af en randomiseret tidsplan, og de vil færdiggøre portionen inden for 12 til 15 minutter. Testmad vil blive serveret med 250 ml naturligt vand ved stuetemperatur; hver forsøgsperson vil blive bedt om at drikke den samme mængde til alle testene. Blodprøven tages på seks punkter (15, 30, 45, 60, 90 og 120 minutter) efter det nøjagtige tidspunkt, hvor deltageren begyndte at indtage prøven. Under testen vil forsøgspersonerne hvile og blive siddende. Kapillærblodprøver tages ved fingerstiksanalyse ved hjælp af en prøveudtagningslancet (21G x 1,8 mm, ACCU-CHEK Safe-T-Pro Plus, Roche, Schweiz). Blodet vil blive opsamlet i to rør. På hvert tidspunkt vil 3-4 dråber blod blive opsamlet i en Microvette® CB 300 Fluorid/Heparin (SARSTEDT AG & Co., Nümbrech, Tyskland) til analyse af kapillært blodsukker, og 6-8 dråber vil blive opsamlet. i en Microvette® B 300 K2E (Sarstedt Ltd., Tyskland) til analyse af plasmainsulin. Rørene, der er opsamlet for blodsukker, vil straks blive analyseret, mens plasma fra det andet sæt rør vil blive opnået efter centrifugering ved 4500 rpm i 10 minutter ved 4 °C (Labnet Hermle bordplade Centrifuge Z 200 M/H, Labnet International, Inc. , New York, USA) og opbevaret ved -80 °C til insulinbestemmelse. Blodglukoseanalyse vil blive udført ved hjælp af YSI 2500 Biochemistry Analyzer (Yellow Springs Instrument Company, USA). Insulinkoncentrationer i plasmaprøver vil blive bestemt ved hjælp af et specifikt immunoassay-testsæt (Mercodia Insulin ELISA 10-1113-10, Mercodia AB-Uppsala, Sverige). Vurdering af sult, mæthed og gastrointestinale symptomer efter indtagelsen af ​​testmåltidet vil blive evalueret med et selvrapporteret spørgeskema, der administreres til de frivillige for at kontrollere subjektive følelser af mæthed, sult og gastrointestinale symptomer på bestemte tidspunkter (før spisning, [T0], og efter, 30, 60 og 120 min.) under anvendelse af en 10 cm visuel analog skala. Alfa-amylase aktivitet vil blive testet på stimuleret spyt. Det stimulerede spyt vil blive opsamlet efter at have tygget et stykke parafilm (5 × 10 cm, Parafilm M PM996) i 1 min. Amylaseaktivitet (U/mL) vil blive bestemt ved kolorimetriske a-amylase-spytanalyser ved anvendelse af Ceralpha-metoden (Megazyme, Bray, Irland). Orale behandlingsparametre vil blive evalueret for hver brødprøve gennem videooptagelse. Under denne session sætter deltagerne sig i en stol, og foran dem vil der være et skrivebord med et kamera cirka 50 cm fra deres ansigter. Deltagerne vil blive instrueret i at placere hele prøven i munden (f.eks. en enkelt bid) og at tygge naturligt, indtil bolusen er klar til at blive sluget. Den orale behandlingsadfærd vil blive beskrevet af følgende parametre, som vil blive ekstraheret fra videooptagelser manuelt: Antal tygninger og sluger; samlet spisevarighed i sekunder; tyggehastighed (antal tygninger pr. minut); spisehastighed (mængde af mad i gram forbrugt pr. minut). Fødevarebolusen vil blive evalueret for hver brødprøve gennem billedanalyse for at bestemme partikelstørrelsesfordelingen og antallet af partikler til stede i bolusen, såvel som fugtindholdet, spytindholdet (gram spyt pr. 100 g brød) og spyt inkorporeringshastighed (gram spyt pr. minut). For at bestemme reducerende sukkerarter vil deltagerne blive bedt om at tygge og spytte to bidder brød. I den første bolus tilsættes HCl for straks at stoppe alfa-amylase-aktiviteten, og derefter vil det reducerende sukkerindhold blive kvantificeret. For den anden vil reaktionen blive standset efter 15 minutter, og derefter måles de reducerende sukkerarter. De reducerende sukkerarter vil blive analyseret ved hjælp af 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) metoden.