Glykemiskt och insulinemiskt svar av durumvetebröd

Över hela världen är antalet personer som lider av typ 2-diabetes cirka 422 miljoner, och denna siffra ökar kontinuerligt. Det är globalt enigt om att senast 2025 måste allvarliga åtgärder mot spridningen av denna sjukdom vidtas, också eftersom diabetes är en viktig orsak till utvecklingen av hjärt-kärlsjukdomar. Utbredningen av diabetes under de senaste decennierna är resultatet av en global ökning av fetma, en mer stillasittande livsstil och en energität kost, med tanke på överkonsumtionen av huvudsakligen lättsmält stärkelsehaltig mat. Bland lättsmälta stärkelsehaltiga livsmedel är bröd en basföda som konsumeras dagligen i västerländska länder och kännetecknas av ett högt glykemiskt index. Kolhydratrika livsmedel kan delas in i tre kategorier beroende på deras glykemiska index (GI) (lågt: GI < 55, medium: 55 < GI < 69, eller högt: GI > 70). Denna klassificering baseras på hur konsumtion av mat som innehåller kolhydrater påverkar blodsockernivån i förhållande till ett referenslivsmedel (som glukoslösning eller vitt bröd), som har samma mängd tillgängliga kolhydrater (50 g). Livsmedel med högt GI inducerar en signifikant ökning av postprandial blodsockerkoncentration och följaktligen ett högt insulinsvar, vilket kan leda till hyperinsulinemi och insulinresistens. Av denna anledning har hur man minskar blodsockerresponsen från stärkelsehaltiga livsmedel, såsom bröd, och följaktligen dess GI, studerats omfattande under de senaste decennierna. I växtföda är stärkelsegranuler naturligt inkapslade i cellen. För spannmål kan den intakta cellen begränsa tillgängligheten för stärkelse i mjöl (vete, sorghum och korn) och enkla livsmedelsprodukter som gröt både in vitro och in vivo. Men när grovt mjöl som innehåller intakta celler används för att producera komplexa livsmedel, såsom bröd, förloras denna skyddseffekt. Författarna antog att under den långa blandningstiden och fermenteringen ökade cellväggarna sin porositet på grund av solubiliseringen av cellväggskomponenterna, såsom beta-glukaner och arabinoxylaner, vilket ökade diffusiviteten hos enzymerna inuti cellen. Dessutom, i bröd, kan tillsatsen av grovt mjöl också begränsa smulans sammanhållning, vilket ökar sönderdelningshastigheten och i sin tur kontaktytan mellan enzymet och dess substrat. Av dessa skäl kunde grovt mjöl inte effektivt minska stärkelsens smältbarhet in vitro hos bageriprodukter. Protein, det andra makronäringsämnet som finns i spannmål, har också en roll för att minska stärkelsens smältbarhet. Gliadin och glutenin, som är huvudproteinerna i vetekorn, bildade ett diskontinuerligt nätverk som omgav stärkelsegranulerna, kallade gluten. Det har visat sig att ett tätt och kompakt glutennätverk skulle kunna minska stärkelsetillgängligheten och fungera som en barriär mellan stärkelse och enzym. Mer specifikt, i pasta måste dess lägre glukosfrisättning och i sin tur dess lägre GI jämfört med bröd undersökas i ljuset av den täta och kompakta strukturen som ges av det starka glutennätverket. Faktum är att pastans täta struktur begränsar sönderfall under oral bearbetning och magsmältning. Detta leder till lägre postprandial glykemiska och insulinemiska svar jämfört med livsmedel med samma recept men en mer porös och lättare att sönderfalla struktur. Ett starkt glutennätverk i bröd kan därför förändra smulstrukturen, vilket ökar smulans sammanhållning och motståndskraft.

Det finns allt fler bevis som visar att matens struktur spelar en viktig roll i matsmältningen och absorptionen av näringsämnen. Brödets struktur påverkar brödets sönderfall under magfasen, men det påverkar främst oral bearbetning och tuggningshastigheten. Oralt bearbetningsbeteende bidrar till individuella skillnader i glykemiskt svar på livsmedel, särskilt i växtvävnad, där tuggbeteende kan modulera frisättningen av stärkelse från cellmatrisen. Tillsatsen av gluten kan inte bara fysiskt hindra kontakten mellan stärkelse och enzym och minska den fysiska sönderdelningen under magsmältningen, men det visades också att detta proteinkomplex kunde binda alfa-amylas i bukspottkörteln och följaktligen hämma stärkelsens smältbarhet. Effekten av gluten på bindande saliv alfa-amylas har dock inte undersökts ännu. Den orala bearbetningen av brödprover kommer att studeras för att utvärdera effekten av gluten på oral sönderdelning, hämning av saliv alfa-amylas och följaktligen frisättning av glukos. Syftet med denna studie är att undersöka effekten av bröds olika texturegenskaper på oral bearbetning i relation till de tre brödens glykemiska och insulinemiska svar. Totalt 16 friska frivilliga kommer att rekryteras, och om de är kvalificerade (de behöver uppfylla inklusions- och uteslutningskriterierna), kommer de att delta i ett oralt bearbetningstest på tre bröd, ett test för att mäta det glykemiska indexet (ISO) och insulinsvaret.

Brödprovets sammansättning kommer att vara följande:

Bröd A är gjort med 95% durumvete fin mannagryn (< 400 mikrometer) + 5% gluten + 1,2% jäst + 1% salt + 59% vatten Bröd B är gjort med 80% durumvete fin mannagryn (< 400 mikrometer) + 20% gluten+ 1,2% jäst + 1% salt + 59% vatten Bröd C är gjort med 80% durumvete grov gryn (>500 mikrometer) + 20% gluten+ 1,2% jäst + 1% salt + 59% vatten.

För bestämning av glykemiskt index och insulinsvar kommer ett fastande kapillärblodprov att tas inom 5 minuter, omedelbart efter att deltagarna anlänt till avdelningarna. Dessa blodprovsresultat kommer att användas som baslinjekoncentration av blodsocker, uttryckt i millimol per liter (mmol/L), och insulinkoncentration, uttryckt i milliliter per liter (mU/L). Brödproverna och glukoslösningen kommer att innehålla 50 g tillgängliga kolhydrater. De olika brödproverna och glukoslösningarna kommer att serveras till de frivilliga med hjälp av ett randomiserat schema, och de kommer att avsluta portionen inom 12 till 15 minuter. Testmat kommer att serveras med 250 ml rumstemperatur naturligt vatten; varje försöksperson kommer att uppmanas att dricka samma volym för alla tester. Blodprovet kommer att tas vid sex punkter (15, 30, 45, 60, 90 och 120 minuter) efter den exakta tidpunkten då deltagaren började konsumera provet. Under testningen kommer försökspersonerna att vila och stanna sittande. Kapillärblodprover kommer att tas genom fingersticksanalys med hjälp av en provtagningslansett (21G x 1,8 mm, ACCU-CHEK Safe-T-Pro Plus, Roche, Schweiz). Blodet kommer att samlas upp i två rör. Vid varje tidpunkt kommer 3-4 droppar blod att samlas upp i en Microvette® CB 300 Fluorid/Heparin (SARSTEDT AG & Co., Nümbrech, Tyskland) för analys av kapillärt blodsocker, och 6-8 droppar kommer att samlas in. i en Microvette® B 300 K2E (Sarstedt Ltd., Tyskland) för analys av plasmainsulin. Rören som samlas in för blodsocker kommer omedelbart att analyseras, medan plasma från den andra uppsättningen av rör kommer att erhållas efter centrifugering vid 4500 rpm i 10 minuter vid 4 °C (Labnet Hermle bordscentrifug Z 200 M/H, Labnet International, Inc. , New York, USA) och förvaras vid -80 °C för insulinbestämning. Blodsockeranalys kommer att utföras med hjälp av YSI 2500 Biochemistry Analyzer (Yellow Springs Instrument Company, USA). Insulinkoncentrationer i plasmaprover kommer att bestämmas med hjälp av en specifik immunanalystestsats (Mercodia Insulin ELISA 10-1113-10, Mercodia AB-Uppsala, Sverige). Hunger-, mättnads- och gastrointestinala symtombetyg efter konsumtionen av testmåltiden kommer att utvärderas med ett självrapporterat frågeformulär som administreras till frivilliga för att kontrollera subjektiva känslor av mättnad, hunger och gastrointestinala symtom vid specifika tidpunkter (innan man äter, [T0], och efter, 30, 60 och 120 min) med en 10 cm visuell analog skala. Alfa-amylasaktivitet kommer att testas på stimulerad saliv. Den stimulerade saliven kommer att samlas in efter att ha tuggat en bit parafilm (5 × 10 cm, Parafilm M PM996) i 1 min. Amylasaktivitet (U/ml) kommer att bestämmas genom kolorimetriska α-amylas salivanalyser med användning av Ceralpha-metoden (Megazyme, Bray, Irland). Orala bearbetningsparametrar kommer att utvärderas för varje brödprov genom videoinspelning. Under denna session kommer deltagarna att sitta i en stol och framför dem kommer det att finnas ett skrivbord med en kamera cirka 50 cm från deras ansikten. Deltagarna kommer att instrueras att placera hela provet i munnen (t.ex. en enda tugga) och att tugga naturligt tills bolusen är redo att sväljas. Det orala bearbetningsbeteendet kommer att beskrivas av följande parametrar, som kommer att extraheras från videoinspelningar manuellt: Antal tuggar och sväljer; total ättid i sekunder; tugghastighet (antal tuggningar per minut); äthastighet (mängd mat i gram som konsumeras per minut). Matbolusen kommer att utvärderas för varje brödprov genom bildanalys för att bestämma partikelstorleksfördelningen och antalet partiklar som finns i bolusen, såväl som fukthalten, salivhalten (gram saliv per 100 g bröd) och saliv inkorporeringshastighet (gram saliv per minut). För bestämning av reducerande sockerarter kommer deltagarna att uppmanas att tugga och spotta två tuggor bröd. I den första bolusen tillsätts HCl för att omedelbart stoppa alfa-amylasaktiviteten, och sedan kvantifieras den reducerande sockerhalten. För den andra kommer reaktionen att stoppas efter 15 minuter, och sedan mäts de reducerande sockerarterna. De reducerande sockerarterna kommer att analyseras med 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS)-metoden.