A diófélék elsajátítása reális étkezési körülmények között: következmények az energiaegyensúlyra

Breanna M. McArthur

1 Élelmiszertudományi Tanszék, Purdue Egyetem, West Lafayette, IN 47906, USA; ude.eudrup@htracmb

Robert V. Considine

2 Orvostudományi Tanszék, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN 46202, USA; ude.ipui@idisnocr

Richard D. Mattes

3 Táplálkozástudományi Tanszék, Purdue Egyetem, West Lafayette, IN 47906, USA

Absztrakt

1. Bemutatkozás

A dió magas zsírtartalmú, energiasűrűségű ételek, amelyek történelmileg összefüggenek az adipozitással. A növekvő bizonyítékok azonban azt sugallják, hogy az egészséges táplálkozás összefüggésében a dió felvétele nem segíti elő a súlygyarapodást [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]. Ez annak tulajdonítható, hogy növelhetik az energiafelhasználást [3,11,12], a magas jóllakottsági értéket [13,14,15,16,17,18,19,20] és az energia korlátozott biológiai hozzáférhetőségét (felszabadulás) [21, 22,23,24]. A rágódás hozzájárul ezekhez a mechanizmusokhoz, de különböző módon. A szóbeli feldolgozás jobb megértése tehát betekintést nyerhet a diófogyasztás manipulálásához az energiaegyensúly kezeléséhez.

Az ínyrágással kapcsolatos számos tanulmány dokumentálta, hogy a rágás növeli az energiafelhasználást (EE) a rágáshoz kapcsolódó izomtevékenység miatt [25,26,27]. A rágás állítólag 11 kcal/h-val növeli az energiafogyasztást [25], bár a legfrissebb tanulmányok a termogenezis kisebb növekedését mutatják be [26,28]. Más munkák szerint a diéta által kiváltott termogenezis (DIT) szignifikánsan nagyobb növekedést mutat egy szilárd étkezés elfogyasztása után, összehasonlítva ugyanazzal az étellel püré formájában [28]. Bár a rágódást nem mérték, sok tanulmány dokumentálja a mogyorófogyasztás akut hatásait az energiafelhasználásra [3,11,12]. A más diófélékkel végzett kísérletek alátámasztó eredményei nem megbízhatóak. Egy tanulmány az EE 14% -os növekedéséről számolt be mandulafogyasztás után [29], bár egy másik jelentésben nem figyeltek meg termogén választ [2]. A dióval [19] és a mogyoróval [30] végzett vizsgálatok szintén nem mutattak változást a termogenezisben. Következésképpen az eddigi bizonyítékok nem meggyőzőek erről a mechanizmusról. Ha a rágás befolyásolja a termogenezist, akkor a hatás valószínűleg csekély mértékű [28].

A rágásnak nagy szerepe van az élelmiszerek emésztésében és a tápanyagok biológiai hozzáférhetőségében. A rágás mechanikusan felszakítja a növényi élelmiszerek sejtfalait, felszabadítva a tápanyagokat, amelyek esetleg nem voltak hozzáférhetők a szervezet számára. Véletlenszerű, kontrollált vizsgálatok, amelyek a diófélék rágódása és az energia biológiai hozzáférhetősége közötti összefüggéseket tárják fel, fokozott energiaveszteséget mutatnak a dióban [44], a pekándióban [21], a pisztáciában [45], a mandulában [46] vagy a mogyoróban [3] gazdag étrendben lévő személyek székletében)., 24]. Ez az alacsony biológiai hozzáférhetőség annak tulajdonítható, hogy a dió parenchimasejtjei ellenállnak a bélben történő lebomlásnak és a nem megfelelő mastifikációnak [47]. Egy tanulmány azonban nagyobb lipidfelszívódást (például kevesebb ürülékzsír-kiválasztást) figyelt meg, miután a mandulákat 40-szer rágták, szemben a tízszeresével [18], megkérdőjelezve a fokozott rágás szerepét a fogyás/fenntartás stratégiájaként. Míg a hosszan tartó orális stimuláció fokozhatja az étvágyszabályozáshoz generált jeleket [48,49,50], a rágásból származó nagyobb tápanyag-hozzáférés növelheti az energiafelvételt. Így ebből a szempontból maradnak kérdések arról, hogy a rágás elősegíti-e vagy gátolja-e az energiaegyensúlyt.

A legújabb bizonyítékok azt mutatják, hogy a dióban lévő energia 21% -a nem biológiailag hozzáférhető, ami hasonló a mandula energiaértékéhez (20% -kal alacsonyabb, mint az Atwater-értékek vagy a bomba kalorimetriája alapján jósolták), jóllehet eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek [44,46] . Ezenkívül állítólag a dió energiahozama alacsonyabb, mint a pisztácia (5% -kal kevesebb az előrejelzésnél) és szoros fizikai tulajdonságokkal rendelkezik [45]. Bár a mechanizmusok nem tisztázottak, feltételezhető, hogy a diófélék különböző mennyiségű széttöredezettséget és sejttörést váltanak ki a szájüregben fizikai tulajdonságaik eltérése miatt [62,63], ezt a posztulátumot ebben a tanulmányban is megvizsgálták.

2. Anyagok és módszerek

2.1. Résztvevők

Ötven egészséges felnőtt (25 M, 25 F; BMI 24,7 ± 3,4 kg/m 2 (tartomány: 19,7–33,7 kg/m 2); 25 ± 8 év/év (tartomány: 18–52 év) toborzott nyilvános hirdetések útján. A jogosultsági kritériumok között az egészséges fogazat és a dióallergia nem szerepelt. Minden résztvevő nem dohányzott, és nem szedett gyógyszereket, amelyekről ismert, hogy befolyásolják a tanulmány eredményeit. Mindegyik résztvevő aláírta a Purdue Egyetem Intézményi Felülvizsgálati Testülete által jóváhagyott, tájékozott beleegyezési űrlapot, és pénzbeli ellentételezést kapott.

2.2. Kísérleti terv

A vizsgálat egy alanyon belüli kísérleti tervet követett. Két kísérletet hajtottak végre három különálló tesztelés során. Az 1. kísérletben minden résztvevő részt vett egy rágási teljesítményen (1. ábra). A résztvevők jelentést tettek a laboratóriumba, miután legalább 2 órán át tartózkodtak az evéstől és a szájápolási termékek használatától. A résztvevőknek 5 g diót (dió, mandula, pisztácia) adagoltak vízzel és anélkül, almalével, sima joghurttal vagy édes joghurttal randomizált sorrendben. Arra kaptak utasítást, hogy minden egyes mintát egyenként, állandó sebességgel rágjanak (metronomra időzítve 1 rágás/s sebességgel 15 másodpercig. Ezután mindegyik mintát egy előre lemért műanyag edénybe exponálták, és ízlésüknek minősítették. 1-től 9-ig terjedő skálán, 1 = „rendkívül nem tetszik” és 9 = „mint rendkívül [65].” Külön rágási feltételt alkalmaztak, ahol a résztvevőket arra utasították, hogy a diót előre meghatározott számú rágási ciklusra (15 s) rágják vagy amíg lenyelésre készen áll, majd expozíció előre lemért edényekbe. Minden kezelés esetében az elektromiográfiai (EMG) aktivitást rögzítettük a rágási szekvenciák során, és a részecskeméretet nedves szitálással határoztuk meg.

Tanulmányterv folyamatábrája.

2.3. Teszt Ételek

Három egész diót értékeltünk: dió (nyers sózatlan, Sacramento, Kalifornia, USA), mandula (pörkölt sózva, Sacramento, Kalifornia, USA) és pisztácia (szárazon pörkölt, Kraft Heinz Foods Company, Chicago, IL, USA). Mindegyik diófajtát egyetlen tételből vették, és lezárt edényekben, hűtőszekrényben, 4 ° C-on tárolták a vizsgálat napjáig. Minden anyaminta megmért

5,0 g. Öt étkezési körülményt értékeltek: önmagában dió, dió vízzel (ioncserélt), dió almalével (Mott's 100% Apple Juice, Mott's LLP, Plano, TX, USA), édes joghurtos dió (Greek Gods görög joghurt méz vanília, Hain Celestial Group, Inc. Lake Success, NY, USA) és dió egyszerű joghurttal (Greek Gods Greek Yogurt Traditional Plain, Hain Celestial Group, Inc., Lake Success, NY, USA).

2.4. Törő erő

A három egész dió anyagának elemzését egy késszondával felszerelt TA XT2 textúra-analizátorral (Stable Micro Systems, Godalming, Egyesült Királyság) végeztük, amelyet úgy állítottunk be, hogy 4 mm (mandula, pisztácia) és 8 mm mélységig behatoljon a mintákba. mm (dió) 1 mm/s sebességgel. Két különböző behatolási mélységet alkalmaztunk, mivel a minták alakja és mérete (pl. Vastagsága) különbözött. Húsz ismétlést hajtottak végre minden anyatípusra, és kiszámolták az átlagértéket.

2.5. Masztoráló teljesítmény

A rágás mikrostruktúráját elektromiográfiai (EMG) felvétellel jellemeztük (BioPac Systems, Inc., Goleta, Kalifornia, USA). Az egyes résztvevők domináns rágóoldalán lévő temporalis és a masszírozó izmokat tapintással azonosítottuk, és bipoláris felületi elektródákat helyeztek el egymástól körülbelül 3 cm-re az egyes izmok mentén. Földelt elektródát helyeztek a résztvevők szemközti csuklójának belső oldalára. Négy paramétert számszerűsítettünk: maximális harapási erő (volt); átlagos harapási erő (volt); teljes izommunka (az EMG jel területe); és a rágások teljes száma. A nyers EMG kimenetet kijavítottuk a jel bipoláris jellege miatt.

2.6. Arányos részecskeméret-eloszlás

Összesen 800 bolust gyűjtöttünk össze (50 alany × 16 minta), és a részecskeméretet úgy határoztuk meg, hogy az expektorált bolusokat egy előre súlyozott sziták halmazán szitáltuk. A szembőség:> 3,35 mm, 3,35–2,0 mm, 2,0–1,0 mm, 1–0,50 mm, 0,50–0,25 mm, 0,25–0,125 mm és a 2. ábra A – C). Hasonlóképpen, a dió esetében szabad és rögzített rágási körülmények között az összes izommunka (z = −1,371, p = 0,170), az átlag (z = −0,475, p = 0,635) és a maximális harapási erő (z = −0,005, p = 0,996) összehasonlíthatók voltak (az adatokat nem közöltük). A Wilcoxon aláírt rangú tesztből kiderült, hogy a rágási idő (másodperc) megnőtt, amikor a diót rágták és köptették, amikor a résztvevők úgy érezték, hogy lenyelni kell (20 s), mint amikor a diót meghatározott ideig (15 s) rágták, (z = −4,583, p 0,05).

3.3. Részecske méret

A diófélék átlagos részecskeméret-eloszlása állapot szerint: (A) dió, (B) mandula és (C) pisztácia. Az összehasonlítások kétirányú ismételt ANOVA méréseken alapulnak, post hoc Bonferroni többszörös összehasonlító teszttel. A különböző kisbetűk a feltételek közötti jelentős különbségeket jelzik (p 0,01). Az édes aroma jelentős hatást gyakorolt a 0,50 mm-nél kisebb részecskékre (p 0,05) (5. ábra).

Átlagos ± S.E.M változások (A) inzulin és (B) glükózkoncentráció a későbbi diófogyasztás után.

3.6. Étvágygerjesztő érzések

A GLP-1 koncentráció átlagos ± S.E.M változása diófogyasztás után.

4. Megbeszélés

A rágás elsődleges célja annak biztosítása, hogy a szilárd ételrészecskék olyan méretre csökkennek, amely hatékonyan beépíthető a bolusba és biztonságosan lenyelhető. Másodsorban bizonyítékok vannak arra, hogy a részecskeméret meghatározó az energia és a tápanyagok biológiai elegyíthatóságában [68,69]. Az optimális méret az egyén anatómiájának, az étel jellegének és az elfogyasztás körülményeinek függvénye [70,71]. Noha a dióféléket egyetlen olyan élelmiszercsoportnak tekintik, amelynek fizikai tulajdonságai jobban hasonlítanak, mint különböznek, a klinikai bizonyítékok azt sugallják, hogy nem egy adott körülmények között vagy változó körülmények között dolgozzák fel ekvivalens módon. Ezt a jelen megállapítások igazolják.

Korábban arról számoltak be, hogy az étkezés ízének megváltoztatása jelentős hatással van a rágási funkcióra (pl. Rágási ritmus, étkezési ráta, teljes bevitel) [58,59,93], ezért figyelembe vettük az ízlés hatását a dió rágcsálására. Az előrejelzés szerint a dió ízének fokozása a rágási viselkedés csökkenését eredményezné, ami nagyobb részecskeméretet eredményezne lenyeléskor. Az ízlés független hatását azonban nem figyeltük meg a rágási indexekre vagy a részecskeméretre, valószínűleg azért, mert a körülmények közötti ízesítésben megfigyelt különbségek korlátozottak voltak, és mindegyiket pozitívan értékelték. Hasonló megállapításokról számoltak be földimogyoróval [52] és mandulával [51] végzett vizsgálatok. Az étkezés mikrostruktúrájáról szóló korábbi tanulmányok dokumentálták az ízlésnek a rágási viselkedésre gyakorolt hatását [58,59,93], de a hatások ételspecifikusnak tűntek, és a rágódás szakaszait/időtartamát nem vizsgálták. Tehát a szájízelhetőség független hatása az orális feldolgozásra továbbra is bizonytalan.

A munka második része a dió magas jóllakottságára vonatkozó rágódás szerepének tanulmányozására irányult. A dió rendszeres bevitele [19], de nem egységesen [94,95], elősegíti az erős teltségérzeteket. A publikált eredmények eltérésének oka nem nyilvánvaló, de módszertani variációkra vonatkozhat. Például a magas teljességet jelentő tanulmány három nap apróra vágott dióbevitel után értékelte az érzéseket, szemben a dióbevitel hiányával kontrollált környezetben, metabolikus szindrómában szenvedő résztvevőkkel. Míg a tanulmányok, amelyek nem figyelték meg az erős teljességi besorolást, túlsúlyos és elhízott emberek jóllakottságát értékelték csökkentett energiatartalmú étrend teljes dióval és csökkentett energiatartalmú diéta nélkül dió nélkül 6 hónapon át szabad életkörülmények között. Jelen tanulmányban az egész dió bevitele nagyobb teltséget váltott ki a vaj formájához képest a sovány egyéneknél. Ez azt sugallhatja, hogy a rágás befolyásolhatja az étvágyat, esetleg a testsúly állapotától függ [96].

Az étvágy változását a diófogyasztás során nem lehet a GLP-1 vagy az inzulin felszabadulásának tulajdonítani, amely két jóllakott hormonról számolt be. A tanulmányban nem figyeltek meg összefüggést a rágási indexek és ezen hormonok koncentrációi között. Az endokrin jelek étvágyra gyakorolt hatásának hiányáról korábban más dióvizsgálatokban beszámoltak [19,43,97]. A dió és más dió általában nem volt hatékony inger a bélpeptid szekréciójára [16,17,18,19,95], de erősen jóllakó/jóllakó hatást váltanak ki. Jelen tanulmány alátámasztja azt a hipotézist, miszerint az étvágyban megfigyelt különbségek a rágódásnak tulajdoníthatók, amely hatását inkább idegi, mint endokrin mechanizmusokon keresztül fejtheti ki [98].

5. Következtetések

Összefoglalva, a diófélék bontási mintázata különbözött, és nem egyetlen fizikai tulajdonsággal (keménységgel) magyarázható. A lebontást valószínűleg többféle élelmiszer-tulajdonság (rugalmasság, plaszticitás, forma stb.), A fogyasztói eltérések (pl. Fogazat, nyelési küszöb) és a diófélék fogyasztásának körülményei (pl. Kiegészítő élelmiszer-viszkozitás, ízminőség) határozzák meg. Más élelmiszerekkel kapcsolatos korábbi megállapításokkal ellentétben [61], az édes zamat a kis szemcseméretek nagyobb túlsúlyával társult. További vizsgálatokra lesz szükség annak megállapításához, hogy ez vajon a diófélék sajátos hatásáról van-e szó.

A teljes dió rágása után nőtt a teltség a diós vajhoz képest, bár a bél peptid koncentrációja változatlan maradt. Jelen eredmények felvetik azt a kérdést, hogy az orális feldolgozás különbségei megváltozott emésztési folyamatokat eredményeznek-e [100]. További vizsgálatok szükségesek annak érdekében, hogy teljes mértékben megértsük ezen eredmények jelentőségét a dióból származó energia biológiai hozzáférhetőségére és biohasznosulására vonatkozóan.

Köszönetnyilvánítás

R.D.M. a tanulmány elvégzéséhez a kaliforniai dióbizottságtól kapott kutatási támogatást. B.M.M. doktori képzése során az Országos Egészségügyi Intézet (NIH) képzési támogatása támogatta.

Szerző közreműködései

R.D.M. és B.M.M. megtervezte a kutatási projektet; B.M.M. elvégezte a kutatást. R.V.C. elemezte a jóllakottsági hormonokat. R.D.M. és B.M.M. megírta a kéziratot és az R.V.C. visszajelzést adott és szerkesztette a kéziratot. Minden szerző felelősséget vállal a kézirat végleges tartalmáért.

Összeférhetetlenség

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget. A finanszírozási forrásoknak nem volt szerepük sem a tanulmány tervezésében, sem az adatok gyűjtésében, elemzésében vagy értelmezésében.