Az élelmiszerek zsírtartalmának észlelése távolról: szagláson alapuló zsírmegkülönböztetés embernél

Az emberi táplálkozás tagsági osztálya, Wageningen Egyetem, Wageningen, Hollandia, Monell Chemical Senses Center, Philadelphia, Pennsylvania, Amerikai Egyesült Államok

Társulások: Monell Chemical Senses Center, Philadelphia, Pennsylvania, Amerikai Egyesült Államok, Klinikai Idegtudományi Tanszék, Karolinska Institutet, Stockholm, Svédország, Pszichológiai Tanszék, Pennsylvaniai Egyetem, Philadelphia, Pennsylvania, Amerikai Egyesült Államok

Ábrák

Absztrakt

Idézet: Boesveldt S, Lundström JN (2014) Az élelmiszerek zsírtartalmának észlelése távolról: szagláson alapuló zsíros megkülönböztetés embereknél. PLoS ONE 9 (1): e85977. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085977

Szerkesztő: Hiroaki Matsunami, Duke University, Amerikai Egyesült Államok

Fogadott: 2013. augusztus 15 .; Elfogadott: 2013. december 3 .; Közzétett: 2014. január 22

Finanszírozás: A támogatást a Knut és Alice Wallenberg Alapítvány (KAW 2012.0141) nyújtotta, amelyet a JNL-nek ítéltek oda, és a Holland Tudományos Kutatási Szervezet (NWO; 451-11-021) támogatását az SB-nek ítélték oda. A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

Sok nyugati étrendben a napi kalóriabevitel legfeljebb 40% -a lipidek formájában történik, annak ellenére, hogy az ajánlott szint a legtöbb egyén számára legalább 10% -kal alacsonyabb [1]. Úgy gondolják, hogy a nagy mennyiségű zsírfogyasztás vágya a kalóriák felhalmozásához szükséges evolúciós nyomásból ered, és a zsír egyike azon kevés energiaforrásoknak, amelyeket hatékonyan tárolhatunk hosszabb ideig. A legfrissebb adatok azt mutatják, hogy az emberi szájüreg feltételezett ízreceptorokat tartalmaz, amelyek kifejezetten a zsírsavak felismerésére vannak beállítva [2], [3]. Sőt, a viselkedési vizsgálatok bizonyítékot szolgáltattak a szabad típusú zsírsavak különféle típusainak orális kemoszenzoros detektálási mechanizmusaira [4] - [6], és kimutatták, hogy az embereknek különböző detektálási küszöbök vannak az inger megjelenésének különböző útjainál [7]. Ez a fiziológiai rendszer evolúciós előnyöket jelentene az élelmiszerhiány idején.

Három viselkedési kísérletben arra kerestük a választ, hogy az emberek csak a szaglás alapján tudják-e kimutatni a zsírt, természetesebb környezetben, nevezetesen a tej ökológiai szempontból releváns százalékos zsírtartalmát tartalmazó tejmintákban. Az 1. kísérletben megállapítottuk, hogy az emberek képesek-e megkülönböztetni egy természetes termék zsírtartalmát egyedül a szaglásuk alapján egy észak-amerikai mintában (USA). A 2. kísérletben megismételtük a kísérletet egy másik populációban (Hollandia), ahol az egy főre jutó tej italként való átlagos napi fogyasztása 31% -kal haladja meg az Egyesült Államok napi fogyasztását [17]. A legújabb tanulmányok szerint a zsíríz iránti érzékenység összefügg a BMI-vel és a szokásos zsírbevitellel [6], [18], valószínűleg az expozíciós hatások miatt. Ezért a 3. kísérletben megállapítottuk, hogy a BMI és a szokásos zsírbevitel, amelyet ezúttal egyéni szinten értékeltek, módosította-e az egyén képességét a zsírszag felismerésére.

Anyagok és metódusok

Etikai nyilatkozat

Minden résztvevő írásos beleegyezését adta a részvétel előtt, és a tanulmány minden szempontját a Pennsylvaniai Egyetem Intézményi Felülvizsgálati Testülete jóváhagyta.

1. kísérlet

Résztvevők. Összesen 30 fő (átlagéletkor 27,3 ± 4,2 év; 14 férfi; átlagos BMI 23,1 ± 3,1 kg/m 2) vett részt a Philadelphia nagyobb területéről (PA, USA). Valamennyi résztvevő egészséges, nem dohányzó, normoszmikus volt (a Sniffin ’Sticks 16 elemű szagazonosító részének meghatározása szerint [19]), nem voltak terhesek vagy szoptatóak, nem voltak laktóz-intoleránsak vagy tejjel kapcsolatos allergiák voltak. Az alanyokat arra kérték, hogy a teszt előtt egy órával ne egyenek és ne igyanak vizet, és a teszt napján ne viseljenek illatosított termékeket.

Ösztönzés. A szagingereket a tejporból (FrieslandCampina, Hollandia), nem pedig a friss tejből hozták létre, hogy korlátozzák a különböző mezőgazdasági gyakorlatok lehetséges hatását a különböző tejmintákra. A kísérleteket három különböző, változó zsírtartalmú tejingerrel végeztük. A sovány (S) és a zsír (F) mintákat 1 gramm 1,25% vagy 28% tejpor (Friesland Campina) 10 ml vízzel történő összekeverésével készítettük. A táptalaj (M) mintát 50% S minta és 50% F minta keverékéből készítettük. Ez 0,125%, 1,46% és 2,8% zsírszázalékot eredményezett az S, M és F minták esetében.

Tanulmányi eljárás. A szagdiszkriminációs teszt előtt a résztvevők 100 mm-es vizuális analóg skálán (VAS) értékelték a három tejminta (S, M és F) észlelt intenzitását és kellemességét. Az intenzitás skála a „nem észlelhető” balról a „rendkívül intenzív a jobb oldalon”, a kellemes skála pedig a „kellemetlen” és a „kellemes” között mozgott. Egy résztvevő nem töltötte ki ezeket az értékeléseket. A résztvevőket ezután bekötötték és bekötötték egy három alternatív, kényszerített választású szagdiszkriminációs tesztparadigmát visszajelzés nélkül, amely összesen 27 tejminta triplettből állt, mindegyik tesztkombináció (SSF, SSM és FMM) 9 ismétlésével. körülbelül 30 másodperces próbaintervallum az egyes hármasok között. Mindegyik vizsgálat három palackból állt, amelyekből kettő ugyanazt a tejmintát, egy pedig egy másik tejmintát tartalmazott. A résztvevőknek meg kellett szagolniuk a palackokat, és ki kellett választaniuk a párost. A szaghármasok megjelenési sorrendjét randomizálták, de minden résztvevő esetében ugyanaz. Az összes tejmintát 100 ml-es borostyánszínű üvegpalackokban láttuk el, amelyek összesen 10 ml folyadékot tartalmaztak, vizuális jelzők nélkül.

Adatelemzés. A helyes próbák számát összesítettük és százalékos helyes pontszámra konvertáltuk. Ezeket a százalékokat egy mintás t-teszttel elemeztük az esélyszinttel (33,3%) szemben a különálló hármas kombinációk esetében, valamint az összes vizsgálat összesített pontszámát. Külön ismételt mérések ANOVA-kat használtak az intenzitás, a kellemesség és a diszkriminációs képesség lehetséges különbségeinek elemzésére a különböző kombinációk között.

2. kísérlet

Résztvevők. Összesen 18 egészséges résztvevő (átlagéletkor 22,1 ± 1,2 év; 6 férfi; átlagos BMI 22,7 ± 3,1 kg/m2) vett részt Wageningen területéről (Hollandia). Ugyanazokat a felvételi kritériumokat és utasításokat alkalmazták, mint az 1. kísérletben.

Ösztönzés. A gázkromatográfiás tömegspektrometriás (GC-MS) elemzés azt mutatta, hogy az 1. kísérletben használt sovány és zsírtartalmú tejminták vitamintartalma percenként eltér. Bár a vitaminok esetében nincs ismert szaglási detektálási mechanizmus, a 2. kísérletben új, igazoltan azonos tartalmú sovány és zsíros tejpor-tételeket alkalmaztak (GC-MS segítségével). A szagingereket ennek az új tejpor-tételnek (FrieslandCampina) hozták létre., Hollandia) az 1. kísérletben használt módszerrel megegyező módszerrel, kivéve a zsírkoncentráció enyhe különbségét (sovány por: 1,25%, zsírpor 26% zsírszázalék, folyékony mintákat eredményezve, amelyek zsírtartalma 0,125%, 1,36%, és 2,6% az S, M és F minták esetében).

Tanulmányi eljárás. A szagdiszkriminációs teszt előtt a résztvevők a három tejminta (S, M és F) észlelt kellemességét 100 mm-es VAS-on értékelték. Ezután a résztvevőknek összesen 18 tejminta hármasát mutatták be, mindegyik egyedi kombináció három ismétlésével: SSM, MMS, MMF, FFM, FFS és SSF; az ingereknek ezt a kiigazítását az 1. kísérlethez képest a potenciális cél egyediségi hatás ellensúlyozására hajtották végre; más szavakkal, annak ellensúlyozására, hogy a három kategória egyike könnyebben azonosítható a többiek között, ha nem kapcsolódó szempontok alapján célpontként szolgál, ami ideális célponttá teszi a diszkriminációs feladatokon belül. Az összes többi szempont megegyezett azzal, amit az 1. kísérletnél leírtak.

Adatelemzés. A megfelelő hármasokat összeadtuk (SSM + MMS, SSF + FFS, MMF + FFM), ami három szagkombinációt eredményezett; SM, SF és MF. Ezután az adatokat az 1. kísérletben leírtak szerint elemeztük. Ezenkívül a két populáció (1. és 2. kísérlet) közötti megkülönböztető képesség lehetséges különbségeinek összehasonlítása érdekében független t-teszteket végeztünk a különálló hármas kombinációkra, valamint egy összes vizsgálat összesített pontszáma (helyes százalék).

3. kísérlet

Résztvevők. A nagyobb kísérleti Philadelphia területéről (PA, USA) összesen 60 résztvevő vett részt a 3. kísérletben. A normál testsúlyú alanyok mellett a felvételi hirdetés kifejezetten túlsúlyos személyeket kért fel a vizsgálatra, 30 normál testsúlyú résztvevőt ( BMI 18,5-25,0 kg/m2 között, átlagos BMI 22,5 ± 1,8 kg/m 2; átlagéletkor 25,0 ± 3,7 év; 15 férfi) és 30 túlsúlyos résztvevő (BMI> 27 kg/m 2, átlagos BMI 35,6 ± 8,4 kg/m Átlagéletkor 30,6 ± 7,2 év; 12 férfi). Az egyik résztvevő túlzott BMI (70,5 kg/m 2) volt; bemutatjuk a hátrányos megkülönböztetés teljesítményének főbb eredményeit ezzel az egyénnel és anélkül (az eredmények hasonlóak maradnak), miközben kizárjuk ezt a résztvevőt a kellemesség- és intenzitásértékek, valamint a tejfogyasztás (másodlagos) elemzéséből. Ugyanazokat a felvételi kritériumokat és utasításokat alkalmazták, mint amelyeket az 1. és 2. kísérlet tartalmaz.

Ösztönzés. A szagingerek és az előkészítés megegyeztek a 2. kísérletnél leírtakkal.

Tanulmányi eljárás. A Detecto súlynyaláb-orvos skálát (Detecto, Webb City, MO, USA) használták az egyes résztvevők magasságának és súlyának meghatározásához a BMI (kg/m 2) kiszámításához. Ezután a résztvevők 100 mm-es VAS-on értékelték a három tejminta (S, M és F) észlelt intenzitását és kellemességét. A három minta szagdiszkriminációs feladata megegyezett a 2. kísérlet fent leírtakkal. A végén a résztvevők kitöltöttek egy kérdőívet szokásos tejtermék-fogyasztásukról (lásd az S1 fájlt).

Adatelemzés. A tejfogyasztási kérdőív eredményeinek elemzéséhez terméktápanyag-adatbázist hoztak létre az USDA National Nutrient Database for Standard Reference [20] segítségével. Ezzel az adatbázissal a kérdőívre adott válaszokat átszámították a napi elfogyasztott tej teljes (csökkentett és csökkentett) tejmennyiségére (grammban és kcal-ra) és a tejből származó napi összes zsírmennyiségre (grammban). Ezután az adatokat a 2. kísérlet fent leírtak szerint elemeztük. Ezenkívül független mintákból álló t-teszteket hajtottunk végre a csoportok közötti különbségek (normál súlyú, túlsúlyos) elemzésére a diszkriminációs összeg pontszám szempontjából. Ismételt intézkedések ANOVA-kat használtak a BMI és a tejfogyasztás diszkriminációs képességre gyakorolt hatásának elemzésére.

Eredmények

1. kísérlet

Összességében a résztvevők képesek voltak megkülönböztetni a különböző tejmintákat (az átlagos teljes százalékos helyes = 48,6, t (29) = 6,27, p 1. ábra. Az átlagos ingerlési százalékos különbség minden ingerhármas esetében.

Minden grafikonon: A hibasávok a szórást, a sáv fölötti csillagok pedig a várható esélyteljesítménytől szignifikánsan eltérő eredményeket jelölnek (33,3%, p 1. táblázat. A 3. kísérletben mindhárom tejminta átlagának ± SD-értékei az intenzitás és a kellemesség szempontjából, minden résztvevő számára kombináltan, valamint a normál és a túlsúlyos résztvevők számára külön-külön.

Nem volt szignifikáns összefüggés sem a napi elfogyasztott tej összmennyisége (grammban és kcal), sem a tejből elfogyasztott napi zsírmennyiség (grammban, 1D. Ábra) és a zsírszázalékban változó tejminták közötti különbségtétel képessége között ( r = –121, p = 0,401; r = –100, p = 0,453; r = –018, p = 0,895; Ezenkívül nem volt szignifikáns különbség a tejfogyasztásban a normál testsúlyú és a túlsúlyos alanyok között (a napi elfogyasztott tej teljes mennyisége grammban, t (57) =, 39, p =, 699; a napi elfogyasztott tej teljes mennyisége kcal-ban), t (57) =, 09, p =, 933; a tejtermékből napi elfogyasztott zsír mennyisége grammban, t (57) =, 03, p =, 973).

Általános vita

Jelen tanulmányban arra törekedtünk, hogy ökológiai szempontból releváns beállítással (változó reális zsírtartalommal rendelkező tejmintákat tartalmazó tejminták) meghatározzuk az emberek szaglózsír-kimutatásának képességét. Három viselkedési kísérlet sorozatában, különböző kultúrákból származó vizsgálati populációk felhasználásával, először bizonyítottuk, hogy az emberek csak a szaglásuk alapján tehetnek különbséget az élelmiszer-termékben előforduló különböző zsírkoncentrációk között. Ez a képesség ráadásul nem volt összefüggésben a BMI vagy a tejzsír-fogyasztás különbségeivel.

Érdekes módon nem volt statisztikai különbség abban, hogy különbözik a különböző tejpopulációban különbözõ populációk (USA és Hollandia) zsírszázaléka közötti különbség, és nem volt egyéni összefüggés sem a BMI, sem a tej (zsír) fogyasztással. Ez ellentétben áll Stewart és munkatársai korábbi tanulmányaival, amelyek kimutatták, hogy a zsíríz érzékenység mind az alacsonyabb zsírbevitellel, mind a BMI-vel együtt jár [6], [18]. Eredményeink szerint azonban a szagláson alapuló zsírdiszkrimináció stabil tulajdonság, amely nem függ közvetlenül a korábbi expozíciótól vagy a tanult asszociációktól. Ne feledje azonban, hogy valószínűleg mindhárom vizsgálatban minden résztvevőnek volt előzetes tapasztalata a tejjel kapcsolatban. Ezért nem zárhatjuk ki kifejezetten annak lehetőségét, hogy a korábbi expozíció valóban jelentős hatással legyen a zsírszag felismerésére.

Összefoglalva, ezek az adatok azt mutatják, hogy az emberek képesek megkülönböztetni a zsír különböző fajtáit, még akkor is, ha tejszagba vannak beágyazva. Érdekes módon és a zsírízzel ellentétben ez a képesség nem függ össze sem a BMI-vel, sem a tejzsír-fogyasztással, ami arra utal, hogy ez nem tanult képesség vagy függ a táplálkozási tulajdonságoktól. Annak bemutatása, hogy az embernek van egy funkcionális szaglási rendszere, amely kifejezetten a zsírtartalom szintjének kimutatására szolgál, további kutatásokat indokol a mechanizmusban, tekintettel arra, hogy hozzájárulhat a zsírbevitel általános csökkentéséhez.

segítő információ

S1 fájl.

A tejfogyasztás felmérésére használt kérdőív. Kiegészítő információk a PLOS ONE weboldalán érhetők el.