Glycemische en insulinemische respons van durumtarwebrood

Wereldwijd bedraagt ​​het aantal mensen dat lijdt aan diabetes type 2 ongeveer 422 miljoen, en dit aantal stijgt voortdurend. Wereldwijd is men het erover eens dat er in 2025 serieuze actie moet worden ondernomen tegen de verspreiding van deze ziekte, ook omdat diabetes een belangrijke oorzaak is van de ontwikkeling van hart- en vaatziekten. De verspreiding van diabetes in de afgelopen decennia is het resultaat van een mondiale toename van zwaarlijvigheid, een meer sedentaire levensstijl en een energierijk dieet, gegeven de overconsumptie van voornamelijk goed verteerbaar zetmeelrijk voedsel. Onder de goed verteerbare zetmeelrijke voedingsmiddelen is brood een hoofdvoedsel dat in westerse landen dagelijks wordt geconsumeerd en wordt gekenmerkt door een hoge glycemische index. Koolhydraatrijke voedingsmiddelen kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën, afhankelijk van hun glycemische index (GI) (laag: GI < 55, gemiddeld: 55 < GI < 69, of hoog: GI > 70). Deze classificatie is gebaseerd op de manier waarop de consumptie van voedsel dat koolhydraten bevat, de bloedsuikerspiegel beïnvloedt in vergelijking met een referentievoedsel (zoals glucose-oplossing of witbrood), dat dezelfde hoeveelheid beschikbare koolhydraten bevat (50 g). Voedingsmiddelen met een hoge GI veroorzaken een significante stijging van de postprandiale bloedglucoseconcentratie en bijgevolg een hoge insulinerespons, wat zou kunnen leiden tot hyperinsulinemie en insulineresistentie. Om deze reden is de afgelopen decennia uitgebreid onderzocht hoe de bloedglucoserespons van zetmeelrijk voedsel, zoals brood, en dus de GI ervan, kan worden verlaagd. In plantenvoeding zijn zetmeelkorrels op natuurlijke wijze ingekapseld in de cel. Voor granen zou de intacte cel de toegankelijkheid van zetmeel in meel (tarwe, sorghum en gerst) en eenvoudige voedingsproducten zoals pap zowel in vitro als in vivo kunnen beperken. Wanneer echter grof meel met intacte cellen wordt gebruikt voor de productie van complexe voedingsmiddelen, zoals brood, gaat dit beschermingseffect verloren. De auteurs veronderstelden dat tijdens de lange mengtijd en fermentatie de celwanden hun porositeit vergrootten als gevolg van de oplosbaarheid van de celwandcomponenten, zoals bèta-glucanen en arabinoxylanen, waardoor de diffusiviteit van de enzymen in de cel toenam. Bovendien zou de toevoeging van grof meel aan brood ook de cohesie van de kruim kunnen beperken, waardoor de desintegratiesnelheid zou toenemen en, op zijn beurt, het contactoppervlak tussen het enzym en zijn substraat zou toenemen. Om deze redenen kon grof meel de in vitro zetmeelverteerbaarheid van bakkerijproducten niet efficiënt verminderen. Eiwit, de tweede macronutriënt die aanwezig is in granen, speelt ook een rol bij het verminderen van de verteerbaarheid van zetmeel. Gliadine en glutenine, de belangrijkste eiwitten van tarwekorrels, vormden een discontinu netwerk dat de zetmeelkorrels omringde, genaamd gluten. Er is aangetoond dat een dicht en compact glutennetwerk de toegankelijkheid van zetmeel zou kunnen verminderen, omdat het als een barrière zou fungeren tussen zetmeel en enzymen. Meer specifiek moet in pasta de lagere glucoseafgifte en, op zijn beurt, de lagere GI vergeleken met brood worden onderzocht. licht van de dichte en compacte structuur die wordt veroorzaakt door het sterke glutennetwerk. De dichte structuur van pasta beperkt de desintegratie tijdens orale verwerking en maagvertering. Dit leidt tot lagere postprandiale glycemische en insulinemische reacties vergeleken met voedingsmiddelen met hetzelfde recept, maar met een poreuzere en gemakkelijker afbreekbare structuur. Een sterk glutennetwerk in brood zou daarom de kruimelstructuur kunnen veranderen, waardoor de samenhang en veerkracht van de kruimels toeneemt.

Er is steeds meer bewijs dat aantoont dat de voedselstructuur een belangrijke rol speelt bij de vertering en opname van voedingsstoffen. De textuur van brood heeft invloed op de desintegratie van brood tijdens de maagfase, maar heeft vooral invloed op de orale verwerking en de kauwsnelheid. Oraal verwerkingsgedrag draagt ​​bij aan individuele verschillen in de glycemische respons op voedsel, vooral in plantenweefsel, waar kauwgedrag de afgifte van zetmeel uit de cellulaire matrix kan moduleren. De toevoeging van gluten kan niet alleen het contact tussen zetmeel en enzym fysiek belemmeren en de fysieke desintegratie tijdens de maagvertering verminderen, maar er werd ook aangetoond dat dit eiwitcomplex pancreas alfa-amylase kan binden en daardoor de verteerbaarheid van zetmeel kan remmen. Het effect van gluten op de binding van speeksel-alfa-amylase is echter nog niet onderzocht. De orale verwerking van broodmonsters zal worden bestudeerd om het effect van gluten op de orale desintegratie, de remming van alfa-amylase in het speeksel en bijgevolg de afgifte van glucose te evalueren. Het doel van deze studie is om het effect van verschillende textuurkenmerken van brood op de orale verwerking te onderzoeken in relatie tot de glycemische en insulinemische reacties van de drie broden. Er zullen in totaal 16 gezonde vrijwilligers worden gerekruteerd, en als ze in aanmerking komen (ze moeten voldoen aan de inclusie- en exclusiecriteria), zullen ze een orale verwerkingstest op drie broden bijwonen, een test om de glycemische index (ISO) en de insulinerespons te meten.

De samenstelling van het broodmonster zal als volgt zijn:

Brood A is gemaakt met 95% fijn griesmeel van durumtarwe (< 400 micrometer) + 5% gluten+ 1,2% gist + 1% zout + 59% water Brood B is gemaakt met 80% fijn griesmeel van durumtarwe (< 400 micrometer) + 20% gluten+ 1,2% gist + 1% zout + 59% water Brood C wordt gemaakt met 80% durumtarwe grof griesmeel (> 500 micrometer) + 20% gluten+ 1,2% gist + 1% zout + 59% water.

Voor het bepalen van de glycemische index en de insulinerespons wordt binnen 5 minuten, direct na aankomst van de deelnemers op de afdelingen, één nuchter capillair bloedmonster afgenomen. Deze bloedmonsterresultaten worden gebruikt als de basislijnbloedglucoseconcentratie, uitgedrukt in millimol per liter (mmol/L), en de insulineconcentratie, uitgedrukt in milliliter per liter (mU/L). De broodmonsters en de glucoseoplossing bevatten 50 g beschikbare koolhydraten. De verschillende broodmonsters en glucoseoplossingen worden volgens een willekeurig schema aan de vrijwilligers geserveerd en zij zullen de portie binnen 12 tot 15 minuten opeten. Testvoedsel wordt geserveerd met 250 ml natuurlijk water op kamertemperatuur; elke proefpersoon wordt gevraagd om voor alle tests hetzelfde volume te drinken. Het bloedmonster wordt genomen op zes punten (15, 30, 45, 60, 90 en 120 minuten) na het exacte tijdstip waarop de deelnemer het monster begon te consumeren. Tijdens het testen rusten de proefpersonen en blijven zitten. Capillaire bloedmonsters worden genomen door middel van vingerprikanalyse met behulp van een bemonsteringslancet (21G x 1,8 mm, ACCU-CHEK Safe-T-Pro Plus, Roche, Zwitserland). Het bloed wordt in twee buizen verzameld. Op elk tijdstip worden 3-4 druppels bloed verzameld in één Microvette® CB 300 Fluoride/Heparin (SARSTEDT AG & Co., Nümbrech, Duitsland) voor de analyse van capillaire bloedglucose, en worden er 6-8 druppels verzameld in één Microvette® B 300 K2E (Sarstedt Ltd., Duitsland) voor de analyse van plasma-insuline. De op bloedglucose verzamelde buisjes worden onmiddellijk geanalyseerd, terwijl plasma uit de tweede set buisjes wordt verkregen na 10 minuten centrifugeren bij 4500 rpm bij 4 °C (Labnet Hermle tabletop Centrifuge Z 200 M/H, Labnet International, Inc. , New York, VS) en bewaard bij -80 ° C voor insulinebepaling. Bloedglucoseanalyse zal worden uitgevoerd met behulp van de YSI 2500 Biochemistry Analyzer (Yellow Springs Instrument Company, VS). Insulineconcentraties in plasmamonsters zullen worden bepaald met behulp van een specifieke immunoassay-testkit (Mercodia Insulin ELISA 10-1113-10, Mercodia AB-Uppsala, Zweden). De beoordelingen van honger, verzadiging en gastro-intestinale symptomen na de consumptie van de testmaaltijd zullen worden geëvalueerd met een zelfgerapporteerde vragenlijst die aan de vrijwilligers wordt toegediend om subjectieve gevoelens van volheid, honger en gastro-intestinale symptomen op specifieke tijdstippen te controleren (vóór het eten, [T0], en daarna, 30, 60 en 120 min) met behulp van een visuele analoge schaal van 10 cm. Alfa-amylase-activiteit zal worden getest op gestimuleerd speeksel. Het gestimuleerde speeksel wordt verzameld na het kauwen van een stuk parafilm (5 x 10 cm, Parafilm M PM996) gedurende 1 minuut. Amylase-activiteit (E/ml) zal worden bepaald door colorimetrische α-amylase-speekseltesten met behulp van de Ceralpha-methode (Megazyme, Bray, Ierland). De mondelinge verwerkingsparameters worden voor elk broodmonster geëvalueerd via video-opname. Tijdens deze sessie zitten de deelnemers in een stoel en voor hen staat een bureau met een camera op ongeveer 50 cm van hun gezicht. Deelnemers krijgen de instructie om het hele monster in de mond te plaatsen (bijvoorbeeld een enkele hap) en op natuurlijke wijze te kauwen totdat de bolus klaar is om door te slikken. Het orale verwerkingsgedrag zal worden beschreven aan de hand van de volgende parameters, die handmatig uit video-opnamen zullen worden gehaald: Aantal kauwen en slikken; totale eetduur in seconden; kauwsnelheid (aantal kauwbewegingen per minuut); eetsnelheid (hoeveelheid voedsel in grammen die per minuut wordt geconsumeerd). De voedselbolus wordt voor elk broodmonster geëvalueerd door middel van beeldanalyse om de deeltjesgrootteverdeling en het aantal deeltjes in de bolus te bepalen, evenals het vochtgehalte, het speekselgehalte (gram speeksel per 100 g brood) en speeksel. opnamesnelheid (gram speeksel per minuut). Voor het bepalen van reducerende suikers wordt de deelnemers gevraagd twee happen brood te kauwen en uit te spugen. In de eerste bolus wordt HCl toegevoegd om de alfa-amylase-activiteit onmiddellijk te stoppen, waarna het reducerende suikergehalte wordt gekwantificeerd. Bij de tweede wordt de reactie na 15 minuten gestopt en worden vervolgens de reducerende suikers gemeten. De reducerende suikers zullen worden geanalyseerd met behulp van de 3,5-dinitrosalicylzuur (DNS) methode.