Durumvehnäleivän glykeeminen ja insuliinivaste

Maailmanlaajuisesti tyypin 2 diabeteksesta kärsivien ihmisten määrä on noin 422 miljoonaa, ja määrä kasvaa jatkuvasti. Maailmanlaajuisesti ollaan yhtä mieltä siitä, että vuoteen 2025 mennessä on ryhdyttävä vakaviin toimiin tämän taudin leviämisen estämiseksi, myös siksi, että diabetes on merkittävä syy sydän- ja verisuonitautien kehittymiseen. Diabeteksen leviäminen viime vuosikymmeninä on seurausta maailmanlaajuisesta liikalihavuuden lisääntymisestä, liikkumattomasta elämäntavasta ja energiatiheästä ruokavaliosta, kun otetaan huomioon pääasiassa hyvin sulavan tärkkelyspitoisen ruoan liikakulutus. Helposti sulavista tärkkelyspitoisista elintarvikkeista leipä on länsimaissa päivittäin nautittava peruselintarvike, ja sille on ominaista korkea glykeeminen indeksi. Hiilihydraattipitoiset ruoat voidaan jakaa kolmeen luokkaan niiden glykeemisen indeksin (GI) mukaan (matala: GI < 55, keskitaso: 55 < GI < 69 tai korkea: GI > 70). Tämä luokittelu perustuu siihen, miten hiilihydraatteja sisältävien elintarvikkeiden kulutus vaikuttaa verensokeritasoon suhteessa vertailuelintarvikkeeseen (kuten glukoosiliuos tai vaalea leipä), jossa on sama määrä hiilihydraatteja (50 g). Ruoat, joilla on korkea GI, nostavat merkittävästi aterian jälkeistä verensokeripitoisuutta ja näin ollen korkeaa insuliinivastetta, mikä voi johtaa hyperinsulinemiaan ja insuliiniresistenssiin. Tästä syystä tärkkelyspitoisten elintarvikkeiden, kuten leivän, verensokerivasteen ja siten sen GI:n vähentämistä on tutkittu laajasti viime vuosikymmeninä. Kasviruoassa tärkkelysrakeita on luonnollisesti kapseloitu soluun. Viljojen kohdalla ehjä solu voi rajoittaa tärkkelyksen saatavuutta jauhoissa (vehnä, durra ja ohra) ja yksinkertaisissa elintarviketuotteissa, kuten puurossa sekä in vitro että in vivo. Kuitenkin, kun vahingoittumattomia soluja sisältävää karkeaa jauhoa käytetään monimutkaisten elintarvikkeiden, kuten leivän, valmistukseen, tämä suojavaikutus menetetään. Kirjoittajat olettivat, että pitkän sekoitusajan ja fermentaation aikana soluseinämät lisäsivät huokoisuuttaan johtuen soluseinän komponenttien, kuten beeta-glukaanien ja arabinoksylaanien, liukenemisesta, mikä lisäsi entsyymien diffuusiota solun sisällä. Lisäksi leivässä karkeiden jauhojen lisääminen voisi myös rajoittaa murun kohesiivisuutta, mikä lisää hajoamisnopeutta ja puolestaan ​​entsyymin ja sen substraatin välistä kosketuspintaa. Näistä syistä karkeat jauhot eivät voineet tehokkaasti vähentää leipomotuotteiden tärkkelyksen sulavuutta in vitro. Proteiinilla, viljan toisella makroravinteella, on myös rooli tärkkelyksen sulavuuden heikentämisessä. Gliadiini ja gluteniini, jotka ovat vehnänjyvän pääproteiineja, muodostivat epäjatkuvan verkon, joka ympäröi tärkkelysrakeita, nimeltään gluteeni. On osoitettu, että tiivis ja tiivis gluteeniverkosto voisi heikentää tärkkelyksen saatavuutta ja toimia esteenä tärkkelyksen ja entsyymin välillä. Tarkemmin sanottuna pastassa sen alhaisempaa glukoosin vapautumista ja puolestaan ​​leipään alhaisempaa GI-arvoa on tutkittava vahvan gluteeniverkoston antaman tiheän ja kompaktin rakenteen valossa. Itse asiassa pastan tiheä rakenne rajoittaa hajoamista suun käsittelyn ja mahasulatuksen aikana. Tämä johtaa alhaisempiin aterian jälkeisiin glykeemisiin ja insuliinivasteisiin verrattuna elintarvikkeisiin, joilla on sama resepti, mutta joiden rakenne on huokoisempi ja helpommin hajoava. Voimakas gluteeniverkosto leivässä voisi siis muuttaa murun rakennetta lisäämällä murun koheesiota ja kimmoisuutta.

On yhä enemmän todisteita, jotka osoittavat, että ruoan rakenteella on tärkeä rooli ruoansulatuksessa ja ravintoaineiden imeytymisessä. Leivän rakenne vaikuttaa leivän hajoamiseen mahavaiheen aikana, mutta se vaikuttaa pääasiassa suun käsittelyyn ja puristusnopeuteen. Oraalinen käsittelykäyttäytyminen myötävaikuttaa yksilöllisiin eroihin elintarvikkeiden glykeemisissä vasteissa, erityisesti kasvikudoksessa, jossa pureskelukäyttäytyminen voi moduloida tärkkelyksen vapautumista solumatriisista. Gluteenin lisääminen ei voi vain fyysisesti haitata tärkkelyksen ja entsyymin välistä kosketusta ja vähentää fyysistä hajoamista mahalaukun sulamisen aikana, vaan osoitettiin myös, että tämä proteiinikompleksi voisi sitoa haiman alfa-amylaasia ja siten estää tärkkelyksen sulavuutta. Gluteenin vaikutusta syljen alfa-amylaasin sitoutumiseen ei kuitenkaan ole vielä tutkittu. Leipänäytteiden suullista käsittelyä tutkitaan, jotta voidaan arvioida gluteenin vaikutusta suussa hajoamiseen, syljen alfa-amylaasin estoon ja sitä kautta glukoosin vapautumiseen. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tutkia leivän erilaisten rakenneominaisuuksien vaikutusta suun käsittelyyn suhteessa kolmen leivän glykeemisiin ja insuliinivasteisiin. Yhteensä 16 tervettä vapaaehtoista rekrytoidaan, ja jos he ovat kelvollisia (heiden on täytettävä mukaanotto- ja poissulkemiskriteerit), he osallistuvat kolmen leivän suulliseen käsittelytestiin, glykeemisen indeksin (ISO) ja insuliinivasteen mittaamiseen.

Leipänäytteen koostumus on seuraava:

Leipä A on valmistettu 95 % durumvehnän hienosta mannasuurimosta (< 400 mikrometriä) + 5 % gluteenia + 1,2 % hiivaa + 1 % suolaa + 59 % vettä. gluteenia+ 1,2 % hiivaa + 1 % suolaa + 59 % vettä. Leipä C on valmistettu 80 % durumvehnän karkeasta mannasuurimosta (> 500 mikrometriä) + 20 % gluteenia + 1,2 % hiivaa + 1 % suolaa + 59 % vettä.

Glykeemisen indeksin ja insuliinivasteen määritystä varten otetaan yksi paastokapillaariverinäyte 5 minuutin sisällä välittömästi osallistujien saapumisen jälkeen osastoille. Näitä verinäytetuloksia käytetään perustason verensokeripitoisuutena, joka ilmaistaan ​​millimoleina litrassa (mmol/L) ja insuliinikonsentraationa, joka ilmaistaan ​​millilitroina litrassa (mU/L). Leipänäytteet ja glukoosiliuos sisältävät 50 g saatavilla olevia hiilihydraatteja. Eri leipänäytteet ja glukoosiliuokset tarjotaan vapaaehtoisille satunnaistetun aikataulun mukaan, ja he syövät annoksen 12-15 minuutissa. Testiruoat tarjoillaan 250 ml:lla huoneenlämpöistä luonnonvettä; jokaista koehenkilöä pyydetään juomaan sama määrä kaikissa testeissä. Verinäyte otetaan kuudessa pisteessä (15, 30, 45, 60, 90 ja 120 minuuttia) tarkan ajankohdan jälkeen, jolloin osallistuja aloitti näytteen nauttimisen. Testin aikana koehenkilöt lepäävät ja istuvat. Kapillaariverinäytteet otetaan sormenpistoanalyysillä käyttäen näytteenottolansettia (21G x 1,8 mm, ACCU-CHEK Safe-T-Pro Plus, Roche, Sveitsi). Veri kerätään kahteen putkeen. Joka ajankohtana kerätään 3-4 tippaa verta yhteen Microvette® CB 300 Fluoride/Heparin -laitteeseen (SARSTEDT AG & Co., Nümbrech, Saksa) kapillaariveren glukoosin analysointia varten, ja 6-8 tippaa kerätään. yhdessä Microvette® B 300 K2E:ssä (Sarstedt Ltd., Saksa) plasman insuliinin analysointia varten. Verensokerin mittaamiseen kerätyt putket analysoidaan välittömästi, kun taas plasma toisesta putkisarjasta saadaan sentrifugoinnin jälkeen 4500 rpm 10 minuutin ajan 4 °C:ssa (Labnet Hermle tabletop Centrifuge Z 200 M/H, Labnet International, Inc. , New York, USA) ja säilytetty -80 °C:ssa insuliinin määritystä varten. Verensokerianalyysi suoritetaan käyttämällä YSI 2500 Biochemistry Analyzer -laitetta (Yellow Springs Instrument Company, USA). Plasmanäytteiden insuliinipitoisuudet määritetään käyttämällä spesifistä immunomääritystestisarjaa (Mercodia Insulin ELISA 10-1113-10, Mercodia AB-Uppsala, Ruotsi). Nälkä-, kylläisyys- ja maha-suolikanavan oireet testiaterian kulutuksen jälkeen arvioidaan vapaaehtoisille annetulla itseraportoidulla kyselylomakkeella, jolla tarkistetaan subjektiiviset kylläisyyden, nälän ja ruoansulatuskanavan oireet tiettyinä ajankohtina (ennen syömistä, [T0], ja sen jälkeen 30, 60 ja 120 min) käyttämällä 10 cm:n visuaalista analogista asteikkoa. Alfa-amylaasiaktiivisuus testataan stimuloidulla syljellä. Stimuloitu sylki kerätään, kun parafilmipalaa (5 × 10 cm, Parafilm M PM996) on pureskeltava 1 minuutin ajan. Amylaasiaktiivisuus (U/ml) määritetään a-amylaasin syljen kolorimetrisillä määrityksillä käyttäen Ceralpha-menetelmää (Megazyme, Bray, Irlanti). Suukäsittelyparametrit arvioidaan jokaiselle leipänäytteelle videotallennuksen avulla. Tämän istunnon aikana osallistujat istuvat tuolilla ja heidän edessään on työpöytä, jossa on kamera noin 50 cm:n etäisyydellä kasvoista. Osallistujia neuvotaan laittamaan koko näyte suuhun (esim. yksittäinen purema) ja pureskelemaan luonnollisesti, kunnes bolus on valmis nieltäväksi. Suun kautta tapahtuvaa käsittelyä kuvataan seuraavilla parametreilla, jotka poimitaan videotallenteista manuaalisesti: Purujen ja nielmien lukumäärä; syömisen kokonaiskesto sekunneissa; pureskelunopeus (purujen määrä minuutissa); syömisnopeus (ruoan määrä grammoina minuutissa). Ruokabolus arvioidaan kullekin leipänäytteelle kuva-analyysillä, jotta voidaan määrittää partikkelikokojakauma ja boluksessa olevien hiukkasten määrä sekä kosteuspitoisuus, sylkipitoisuus (grammaa sylkeä 100 g leipää kohti) ja sylki. liittymisnopeus (grammaa sylkeä minuutissa). Pelkistyssokereiden määrittämistä varten osallistujia pyydetään pureskelemaan ja sylkemään kaksi palaa leipää. Ensimmäisessä boluksessa HCl:a lisätään välittömästi pysäyttämään alfa-amylaasiaktiivisuus, ja sitten pelkistävä sokeripitoisuus määritetään. Toisessa reaktio pysäytetään 15 minuutin kuluttua ja sitten mitataan pelkistävät sokerit. Pelkistävät sokerit analysoidaan 3,5-dinitrosalisyylihappo (DNS) -menetelmällä.