デュラム小麦パンの血糖反応とインスリン反応

世界中で 2 型糖尿病に苦しむ人の数は約 4 億 2,200 万人であり、この数は増加し続けています。 糖尿病は心血管疾患の発症の主な原因でもあるため、2025年までにこの病気の蔓延に対して真剣な措置を講じなければならないことが世界的に合意されています。 過去数十年間の糖尿病の蔓延は、世界的な肥満の増加、座りっぱなしのライフスタイル、主に消化性の高いでんぷん質の食品の過剰摂取によるエネルギー密度の高い食事の結果です。 消化性の高いでんぷん質の食品の中でも、パンは西欧諸国で毎日消費される主食であり、血糖指数が高いのが特徴です。 炭水化物が豊富な食品は、血糖指数 (GI) に応じて 3 つのカテゴリに分類できます (低: GI < 55、中: 55 < GI < 69、または高: GI > 70)。 この分類は、同じ量の利用可能な炭水化物 (50 g) を含む参照食品 (ブドウ糖溶液や白パンなど) と比較して、炭水化物を含む食品の摂取が血糖値にどのような影響を与えるかに基づいています。 高GI食品は食後血糖濃度の大幅な上昇を引き起こし、その結果インスリン反応が高くなり、高インスリン血症やインスリン抵抗性を引き起こす可能性があります。 このため、パンなどのでんぷん質の食品の血糖反応を低下させ、その結果としてその GI 値を低下させる方法が、過去数十年にわたって広範囲に研究されてきました。 植物性食品では、デンプン顆粒が細胞内に自然にカプセル化されています。 穀類の場合、細胞が無傷であると、小麦粉（小麦、ソルガム、大麦）中のデンプンや、お粥などの単純な食品の入手可能性が、試験管内でも生体内でも制限される可能性があります。 しかし、無傷の細胞を含む粗粉を使用してパンなどの複雑な食品を製造すると、この保護効果は失われます。 著者らは、長い混合時間と発酵中に、β-グルカンやアラビノキシランなどの細胞壁成分の可溶化により細胞壁の多孔性が増加し、細胞内の酵素の拡散性が増加したと仮説を立てました。 さらに、パンでは、粗粉を添加するとパン粉の凝集性が制限され、崩壊速度が増加し、その結果、酵素とその基質の間の接触面が増加する可能性があります。 これらの理由により、粗粉はベーカリー製品のインビトロデンプン消化率を効率的に低下させることができませんでした。 穀物に含まれる第 2 の主要栄養素であるタンパク質も、デンプンの消化率を低下させる役割があります。 小麦粒の主なタンパク質であるグリアジンとグルテニンは、グルテンと呼ばれるデンプン顆粒を取り囲む不連続なネットワークを形成しました。 高密度でコンパクトなグルテンネットワークは、デンプンと酵素の間の障壁として機能し、デンプンへのアクセスを低下させる可能性があることが実証されています。より具体的には、パスタでは、パンと比較してグルコース放出が低く、ひいてはGIが低いことを研究する必要があります。強力なグルテンネットワークがもたらす緻密でコンパクトな構造の軽さ。 実際、パスタの緻密な構造により、口内処理や胃消化中の崩壊が制限されます。 これにより、同じレシピではあるがより多孔質で崩壊しやすい構造を持つ食品と比較して、食後の血糖反応とインスリン血反応が低下します。 したがって、パン内の強力なグルテンネットワークはパン粉の構造を変化させ、パン粉の凝集性と弾力性を高める可能性があります。

食品の構造が栄養素の消化と吸収において重要な役割を果たしているという証拠が増えています。 パンの食感は胃段階でのパンの崩壊に影響しますが、主に口腔処理と咀嚼速度に影響します。 口腔処理行動は、特に植物組織において、咀嚼行動が細胞マトリックスからのデンプンの放出を調節する可能性があるため、食物に対する血糖反応の個人差に寄与します。 グルテンの添加は、デンプンと酵素の接触を物理的に妨げ、胃消化中の物理的崩壊を減らすだけでなく、このタンパク質複合体が膵臓のα-アミラーゼに結合し、その結果デンプンの消化性を阻害する可能性があることも実証されました。 しかし、唾液α-アミラーゼの結合に対するグルテンの影響はまだ調査されていません。 パンサンプルの経口処理は、口腔崩壊、唾液α-アミラーゼの阻害、およびその結果としてのグルコース放出に対するグルテンの影響を評価するために研究されます。 この研究の目的は、3 つのパンの血糖反応とインスリン反応に関連して、パンの異なる食感特性が経口処理に及ぼす影響を調べることです。 合計16人の健康なボランティアが募集され、資格がある場合（参加基準と除外基準を満たす必要がある）、3つのパンの経口処理テスト、血糖指数（ISO）およびインスリン反応を測定するテストに参加することになる。

パンサンプルの組成は次のようになります。

パン A は 95% デュラム小麦ファインセモリナ (< 400 マイクロメートル) + 5% グルテン + 1.2% イースト + 1% 塩 + 59% 水で作られています。 パン B は 80% デュラム小麦ファインセモリナ (< 400 マイクロメートル) + 20% で作られています。グルテン+ 1.2% イースト + 1% 塩 + 59 % 水 パン C は、80% デュラム小麦粗セモリナ (> 500 マイクロメートル) + 20% グルテン+ 1.2% イースト + 1% 塩 + 59 % 水で作られています。

血糖指数とインスリン反応を測定するために、参加者が診療科に到着した直後、5 分以内に 1 つの空腹時毛細管血液サンプルが採取されます。 これらの血液サンプルの結果は、ミリモル/リットル (mmol/L) で表されるベースライン血糖濃度、およびミリリットル/リットル (mU/L) で表されるインスリン濃度として使用されます。 パンのサンプルとブドウ糖溶液には、利用可能な炭水化物が 50 g 含まれます。 さまざまなパンのサンプルとブドウ糖溶液がランダム化されたスケジュールでボランティアに提供され、ボランティアは 12 ～ 15 分以内にその部分を食べ終わります。 試験食品には室温の天然水250mLを加えます。各被験者には、すべてのテストで同じ量の水を飲むように求められます。 血液サンプルは、参加者がサンプルを摂取し始めた正確な時間から 6 つの時点 (15、30、45、60、90、および 120 分) で採取されます。 テスト中、被験者は休んで座ったままになります。 毛細管血液サンプルは、サンプリングランセット (21G x 1.8 mm、ACCU-CHEK Safe-T-Pro Plus、スイス、ロシュ) を使用した指穿刺分析によって採取されます。 血液は2本のチューブに採取されます。 各時点で、毛細管血糖の分析のために 1 つの Microvette® CB 300 Fluoride/Heparin (SARSTEDT AG & Co.、ドイツ、ニュンブレヒ) に 3 ～ 4 滴の血液が採取され、さらに 6 ～ 8 滴の血液が採取されます。血漿インスリンの分析には、1 台の Microvette® B 300 K2E (Sarstedt Ltd.、ドイツ) を使用します。 血糖について収集されたチューブはすぐに分析されますが、2 番目のセットのチューブからの血漿は、4 °C、4500 rpm で 10 分間の遠心分離後に取得されます (Labnet Hermle 卓上遠心分離機 Z 200 M/H、Labnet International, Inc. 、ニューヨーク、米国）、インスリン測定のために -80 °C で保存しました。 血糖分析は、YSI 2500 Biochemistry Analyzer (Yellow Springs Instrument Company、米国) を使用して実行されます。 血漿サンプル中のインスリン濃度は、特定のイムノアッセイ試験キット (Mercodia Insulin ELISA 10-1113-10、Mercodia AB-Uppsala、スウェーデン) を使用して測定されます。 試験食摂取後の空腹感、満腹感、胃腸症状の評価は、特定の時点（食前、[T0]、 10 cm 視覚アナログスケールを使用して、30、60、および 120 分後)。 α-アミラーゼ活性は刺激された唾液で検査されます。 刺激された唾液は、パラフィルム (5 × 10 cm、パラフィルム M PM996) を 1 分間噛んだ後に収集されます。 アミラーゼ活性 (U/mL) は、Ceralpha 法 (Megazyme、アイルランド、ブレイ) を使用したα-アミラーゼ唾液比色アッセイによって決定されます。 経口処理パラメーターは、ビデオ録画を通じて各パンサンプルについて評価されます。 このセッションでは、参加者は椅子に座り、その前に顔から約50cmの距離にカメラが設置された机が置かれます。 参加者は、サンプル全体を口の中に入れ（例えば、一口）、ボーラスが飲み込める状態になるまで自然に噛むように指示されます。 口腔処理動作は、ビデオ録画から手動で抽出される次のパラメータによって記述されます。 咀嚼と飲み込みの数。総食事時間（秒単位）。咀嚼速度（1分間あたりの咀嚼回数）。摂食速度（1分あたりに消費される食物の量（グラム単位））。 食物ボーラスは、画像分析を通じて各パンサンプルについて評価され、粒子サイズ分布とボーラス内に存在する粒子の数、および水分含有量、唾液含有量（パン 100 g あたりの唾液のグラム数）、および唾液が測定されます。取り込み速度 (1 分あたりの唾液のグラム数)。 還元糖を測定するために、参加者はパンを 2 口噛んで吐き出すように求められます。 最初のボーラスでは、HCl が添加されてアルファ アミラーゼ活性が直ちに停止され、その後還元糖含量が定量化されます。 2 回目では 15 分後に反応を停止し、還元糖を測定します。 還元糖は 3,5-ジニトロサリチル酸 (DNS) 法によって分析されます。