A kenyérszerkezet és az in vitro szájon át történő feldolgozási módszerek hatása a bolus szétesésében és a glikémiás indexben

Absztrakt

1. Bemutatkozás

Az étrendi irányelvek a szénhidrátban gazdag ételek fogyasztását ajánlják fontos tápanyagforrásként. Az emberi emésztés során a szénhidrátban gazdag ételek lebomlanak, és nagy mennyiségű cukrot szabadítanak fel, amelyek anyagcsere-betegségekhez kapcsolódnak [1], és hosszú távú fogyasztásukkal kapcsolatos számos aggodalom alapját képezik [2,3]. Azonban az élelmiszer-kémiai összetétel és ezek az egészségre gyakorolt hatások között nincs közvetlen kapcsolat, mivel az élelmiszer-mátrix szerkezetének megváltozása a tápanyagok biológiai hozzáférhetőségében, az abszorpció mértékében és az étkezés utáni kimenetelben eltérésekhez vezet, amelyek módosíthatják potenciális egészségügyi kockázataikat [4]. Ezenkívül az élelmiszer-mátrix lebontása az emésztési folyamat során befolyásolja az élelmiszerek emésztési sebességét [5]. Ezért egyértelmű figyelmet kell fordítani az élelmiszer-mátrix szerkezetére, valamint az étel emésztési folyamatára annak érdekében, hogy megértsük, hogyan lehet szabályozni a szénhidrátban gazdag ételek glikémiás indexét.

A kenyér az emberi étrend egyik fő összetevőjét képviseli világszerte. Általában a kenyérmátrix szerkezetét nyílt cellás habként írják le, amely erősen összekapcsolt pórusokból áll. Ez a porozitás nemcsak a jellegzetes kenyérszerkezetet okozza, hanem azt is, hogy magas glikémiás indexű terméknek minősül [6]. A kenyérkészítési folyamat módosításai azonban minőségi változásokat idéznek elő, ideértve a textúraváltozásokat is [7], és megállapították a búzakenyér szerkezete és az étkezés utáni metabolikus válasz közötti kapcsolatot [8]. Eelderink és mtsai. [8] beszámolt arról, hogy a kompaktabb kenyérszerkezet, amelyet a különböző feldolgozási körülmények okoztak, egészségesebb kenyeret eredményezett. Ezen felül Björzack et al. [9] A búzakenyér glikémiás indexéről megállapította, hogy a kovászos erjedés, a csökkent kenyérmennyiség vagy a dagasztási idő, valamint a hosszú erjedés a glikémiás index csökkenését eredményezte. Emésztési szempontból az élelmiszer-szerkezet jelentősen befolyásolhatja az emészthetőséget azáltal, hogy módosítja a lebomlási fokot [5].

A kenyér szerkezetének a kenyér glikémiás indexére gyakorolt jelenlegi ismereteinek elmélyítése keretében két különböző kenyeret állítottak elő ugyanazon összetevők felhasználásával, de variálva az alakítási folyamatot. Az így kapott kenyereket in vitro orr-gasztrointesztinális emésztésnek vetettük alá, különböző módszerek alkalmazásával a széteső kenyerekre, hogy meghatározzuk a bolus részecskeméret-eloszlásának és a glikémiás indexre gyakorolt hatását. Ezzel egyidejűleg értékeltük a kenyér texturális paramétereit annak érdekében, hogy meghatározzuk az emésztés során a bolus szétesésére és a glikémiás indexre gyakorolt textúrát.

2. Anyagok és módszerek

2.1. Anyagok

A fehér búzalisztet a Harinera La Meta S.A-tól (Lleida, Spanyolország) szerezték be. A száraz pékélesztőt a Lesaffre Group (Valladolid, Spanyolország) biztosította. A többi összetevőt a helyi piacról szerezték be.

Sertés hasnyálmirigyből származó VI-B típusú α-amiláz (EC 3.2.1.1), sertés gyomor II típusú típusú mucin (EC 282.010.7), sertés gyomor nyálkahártyájából származó pepszin (EC 3.4.23.1), sertés hasnyálmirigyéből származó pankreatin (EC 232.468. 9. ábra), az epesókat és a 3,5-dinitroszalicilsavat (DNS) a Sigma Aldrich-től (Sigma Chemical, St. Louis, USA) szereztük be. Az oldatokat és a standardokat ioncserélt víz alkalmazásával készítettük.

2.2. Kenyérkészítés

A kenyér elkészítése egyszerű recept alapján történt (100% búzaliszt, 56,1% víz, 1% száraz élesztő és 1,5% só). A felhasznált víz mennyiségét előzőleg meghatároztuk, és ez az volt szükséges, hogy a tészta maximális állaga 1,1 Nm legyen. Az elegyet keverőn (Mahot Labo 25, VMI, Montaigu Vendée, Franciaország) nagy sebességgel 12 percig gyúrjuk. Ezt követően a tésztát 200 g-os darabokra osztották, amelyeket alávetettek vagy automatikus lepedésnek és hengerlésnek (L) (Ciberpan, Castellón, Spanyolország), és kartondobozokba vagy bowlingba (B) tették, hogy különböző mátrixszerkezeteket képezzenek. . Az így kapott kenyereket 30 ° C-on 60 percig kelesztőkamrában (Salva, Gipuzkoa, Spanyolország) kelesztettük, majd elektromos sütőben (F106, FM Industrial, Córdoba, Spanyolország) 25 ° C-on sütöttük. Sütés után a kenyereket szobahőmérsékleten 60 percig lehűtjük. A kenyereket a sütés után egy órával jellemeztük, polietilén zacskókba csomagoltuk, és további elemzés céljából –18 ° C-on tároltuk. A sütést két független kísérlet végezte.

2.3. Kenyér jellemzése

A minőségi paramétereket, beleértve a nedvességet, a morzsa textúra profil elemzését (TPA) és a morzsa kép elemzését, Matos és Rosell szerint vizsgáltuk [13]. A nedvességet az ICC (Nemzetközi Gabonatudományi és Technológiai Szövetség) standard módszerével (ICC 110/1) követték [14]. A keménység, ruganyosság, összetartás, rágékonyság és rugalmasság paramétereit az 5 kg-os mérőcellával felszerelt TA.XT-Plus Texture Analysis (Stable Micro Systems Ltd., Godalming, Egyesült Királyság) rögzítette. A paramétereket a kapott kenyerek 10 mm-es központi függőleges szeleteiben mértük meg, eltávolítva a kérget. A vizsgálat során a morzsa közepét 25 mm-es alumínium hengeres szondával kétszer összenyomtuk 1 mm/s keresztirányú sebességgel és a sűrítések közötti 30 s hézaggal. Kenyérenként öt szelet adatait átlagoltuk.

A kenyérmorzsa szerkezetét képelemző rendszer segítségével elemeztük, Morreale és mtsai. [15]. A morzsaszerkezet elemzéséből nyert adatokat (szelet 2D terület (cm 2) és felületi porozitás (%)) használtuk a különböző kenyerek összehasonlításához.

2.4. In vitro orro-gasztro-bél emésztés

Az emésztés előtt a kenyérmintákat leolvasztották, majd egymást követő orális, gyomor- és bél emésztésnek vetették alá a Minekus és munkatársai által kidolgozott standardizált statikus emésztési módszer szerint. [12]. Ennek a protokollnak a kiválasztása fiziológiailag releváns állapotokon alapult.

Különböző alikvot részeket vettünk ki a reakcióedényből az emésztés egyes fázisainak különböző időközönként. Az összes alikvot részt (400 µl) azonnal összekevertük 400 µl etanollal (96%) az enzim hidrolízisének leállítása érdekében. Ezután az alikvot részeket 10000 g-vel és 4 ° C-on 5 percig centrifugáltuk. Az üledéket 200 ul etanollal (50%) mostuk. A felülúszókat összegyűjtöttük és -20 ° C-on együtt tároltuk a további felhasználásig.

2.5. A felszabadult cukrok és az in vitro keményítő emészthetőségének csökkentése

A bél emésztéséből vett alikvot részeket alkalmaztunk a felszabaduló redukáló cukor koncentrációjának meghatározására DNS módszerrel. A redukáló cukrok mennyiségét spektrofotometriásan (λ = 540 nm) mértük Epoch mikrolemez-olvasóval (Biotek Instruments, Winooski, VT, USA). A felszabaduló redukáló cukrokat keményítővé alakították és glükózként (mg) × 0,9 fejezték ki.

A hidrolizált keményítő mennyiségét az emésztési idő (perc) függvényében ábrázoltuk, miután a kísérleti adatokat elsőrendű egyenletbe illesztettük [16]:

C a t időpontban hidrolizált keményítő százalékos aránya, C∞ a 180 perc után hidrolizált keményítő egyensúlyi százaléka, k a kinetikai állandó és t az idő (perc). A hidrolízis indexet (HI) úgy kaptuk, hogy a minta hidrolízis görbéje alatti területet (0–180 perc) elosztottuk egy standard anyag (fehér kenyér) területével ugyanazon időtartam alatt. A várható glikémiás indexet (eGI) az e G I = 39,21 + 0,803 H I 90 egyenlet felhasználásával számítottuk ki [16].

2.6. A bolus részecskeméret-eloszlása in vitro emésztés során

Az in vitro emésztési frakciók részecskeméretét digitális fényképezőgéppel (EVOCam, Vision Engineering Ltd, Surrey, Anglia) figyeltük meg. Megfigyelés előtt a bolusmintákat 150 ml glicerinnel hígítottuk Petri-csészékben (9 cm átmérőjű) szobahőmérsékleten [17]. A mintákat 3,78x-os nagyítással vizsgáltuk. Ezután nagyfelbontású képeket készítettünk a részecskékről, és a részecskeméret-eloszlást elemeztük a képelemző program (ImageJ, UTHSCSA Image Tool szoftver, Barcelona, Spanyolország) és NIS-Elements (Nikon Instruments Inc., Tokió, Japán) segítségével. . A képeket 8 bites tiff formátumban mentették, és ezt követően a MidGrey automatikus helyi küszöbértéket alkalmazták az ImageJ segítségével. A morzsákat a NIS-Elements szoftverrel elemeztük, eltávolítva a 150-nél kisebb átlagos intenzitású részecskéket. A skálát kezdetben a pixelek és az ismert távolság kapcsolata alapján állítottuk be, majd egy dobozdiagramot mutattunk be, amely a részecskeméret eloszlását mutatja (megfelel a részecskehossz) épült.