Резюме

1. Въведение

Диетичните насоки препоръчват консумацията на богати на въглехидрати храни като важен източник на хранителни вещества. По време на храносмилането храната, богата на въглехидрати, се разгражда, отделяйки голямо количество захари, които са свързани с метаболитни заболявания [1] и са основата на няколко опасения относно тяхната дългосрочна консумация [2,3]. Няма обаче пряка връзка между химичния състав на храните и тези ефекти върху здравето, тъй като промените в структурите на хранителните матрици водят до разлики в бионаличността на хранителните вещества, степента на усвояване и резултатите след хранене, които могат да променят потенциалните им рискове за здравето [4]. Освен това разграждането на хранителната матрица по време на процеса на храносмилане влияе върху скоростта, с която храната се усвоява [5]. Следователно трябва да се обърне ясно внимание на структурата на хранителната матрица, както и на храносмилателния процес, за да се разбере как да се контролира гликемичният индекс на богатите на въглехидрати храни.

структурата

Хлябът представлява един от основните компоненти на човешката диета в световен мащаб. По принцип структурата на матрицата за хляб е описана като пяна с отворени клетки, състояща се от силно свързани пори. Тази порьозност причинява не само характерната структура на хляба, но и класифицирането му като продукт с висок гликемичен индекс [6]. Въпреки това, модификациите в процеса на приготвяне на хляб предизвикват вариации в качеството, включително промени в структурата [7] и е установена връзката между структурата на пшеничния хляб и метаболитния отговор след хранене [8]. Eelderink et al. [8] съобщават, че по-компактната структура на хляба, причинена от различни условия на обработка, е довела до по-здравословен хляб. В допълнение, преглед, проведен от Björzack et al. [9] относно гликемичния индекс на пшеничния хляб заяви, че ферментацията на закваска, намаления обем на хляба или времето за месене и продължителната ферментация водят до намаляване на гликемичния индекс. От гледна точка на храносмилането, структурата на храната може значително да повлияе на смилаемостта, като промени степента на разграждане [5].

В рамките на задълбочаването на настоящите познания за влиянието на структурата на хляба върху гликемичния индекс на хляба бяха произведени два различни хляба, използващи едни и същи съставки, но вариращи в процеса на оформяне. Получените хлябове бяха подложени на in vitro оро-стомашно-чревно храносмилане, чрез прилагане на различни методи към разпадащите се хлябове, за да се определи въздействието на разпределението на размера на частиците на болуса и неговото влияние върху гликемичния индекс. Едновременно с това бяха оценени текстурните параметри на хляба, за да се определи ефектът на текстурата върху разпадането на болуса по време на храносмилането и върху гликемичния индекс.

2. Материали и методи

2.1. Материали

Бяло пшенично брашно е закупено от Harinera La Meta S.A (Lleida, Испания). Сухата хлебна мая е осигурена от Lesaffre Group (Валядолид, Испания). Останалите съставки са придобити от местния пазар.

Α-амилаза тип VI-B от свински панкреас (EC 3.2.1.1), муцин от свински стомах тип II (EC 282.010.7), пепсин от свински стомашни лигавици (EC 3.4.23.1), панкреатин от свински панкреас (EC 232.468. 9), жлъчни соли и 3,5-динитросалицилова киселина (DNS) са закупени от Sigma Aldrich (Sigma Chemical, Сейнт Луис, САЩ). Разтвори и стандарти бяха приготвени с използване на дейонизирана вода.

2.2. Приготвяне на хляб

Приготвянето на хляб се основава на проста рецепта (100% пшенично брашно, 56,1% вода, 1% суха хлебна мая и 1,5% сол). Количеството използвана вода беше предварително определено и беше необходимо, за да се получи максимална консистенция на тестото от 1,1 Nm. Сместа се меси в продължение на 12 минути в миксер (Mahot Labo 25, VMI, Montaigu Vandée, Франция) с висока скорост. След това тестото беше разделено на 200 g парчета, които бяха подложени на автоматични листове и валцуване (L) (Ciberpan, Castellón, Испания) и поставени в картонени тигани, или боулинг (B), за да образуват различни матрични структури . Получените хлябове се втасват в сортираща камера (Salva, Gipuzkoa, Испания) при 30 ° C в продължение на 60 минути и след това се пекат в електрическа фурна (F106, FM Industrial, Кордова, Испания) при 185 ° C в продължение на 25 минути. След изпичане хлябовете се охлаждат при стайна температура за 60 минути. Хлябовете се характеризират един час след изпичането, опаковат се в полиетиленови торбички и се съхраняват при -18 ° C за допълнителен анализ. Печенето се извършва от две независими опити.

2.3. Характеристика на хляба

Качествените параметри, включително влага, анализ на профила на текстурата на трохите (TPA) и анализ на изображението на трохи, бяха анализирани съгласно Matos и Rosell [13]. Влагата се определя по стандартния метод на ICC (Международна асоциация за наука и технологии за зърнени култури) (ICC 110/1) [14]. Параметрите на твърдост, еластичност, сплотеност, сдъвкване и устойчивост са записани от TA.XT-Plus Texture Analysis (Stable Micro Systems Ltd., Godalming, UK), снабдена с 5 kg товарна клетка. Параметрите бяха измерени в 10 mm централни вертикални филийки на получените хлябове с отстранена кора. По време на теста центърът на трохите беше компресиран двойно с 25 мм алуминиева цилиндрична сонда при скорост на напречната глава 1 mm/s и 30 s интервал между компресиите. Данните от пет филийки на хляб бяха осреднени.

Структурата на трохи от хляб беше анализирана с помощта на система за анализ на изображения, както беше описано по-рано Morreale et al. [15]. Данните, получени от анализа на структурата на трохите (2D площ (см 2) и порьозност на повърхността (%)) бяха използвани за сравняване на различните хлябове.

2.4. In vitro оро-стомашно-чревно храносмилане

Преди храносмилането, пробите от хляб се размразяват и след това се подлагат на последователно орално, стомашно и чревно смилане, следвайки стандартизирания метод за статично смилане, разработен от Minekus et al. [12]. Изборът на този протокол се основава на физиологично значими условия.

Различни аликвотни части се изтеглят от реакционния съд на различни интервали от всяка фаза на храносмилането. Всички аликвотни части (400 uL) незабавно се смесват с 400 uL етанол (96%), за да се спре ензимната хидролиза. След това аликвотните части се центрофугират при 10 000 х g и 4 ° С в продължение на 5 минути. Гранулата се промива с 200 uL етанол (50%). Супернатантите се събират и съхраняват заедно при -20 ° C до по-нататъшна употреба.

2.5. Намаляване на освободените захари и смилаемостта на нишестето In vitro

Аликвотни части от чревно храносмилане бяха използвани за определяне на концентрацията на освободена редуцираща захар, използвайки метода DNS. Количествата редуциращи захари се измерват спектрофотометрично (λ = 540 nm), като се използва Epoch четец за микроплаки (Biotek Instruments, Winooski, VT, USA). Освободените редуциращи захари се превръщат в нишесте и се изразяват като глюкоза (mg) × 0.9.

Количеството хидролизирано нишесте се начертава спрямо времето на смилане (мин) след приспособяване на експерименталните данни към уравнение от първи ред [16]:

C е процентът на хидролизираното нишесте по време t, C∞ е равновесният процент на хидролизираното нишесте след 180 минути, k е кинетичната константа и t е времето (min). Индексът на хидролиза (HI) се получава чрез разделяне на площта под кривата на хидролиза (0–180 min) на пробата на площта на стандартен материал (бял хляб) за същия период от време. Очакваният гликемичен индекс (eGI) е изчислен с помощта на уравнението e G I = 39,21 + 0,803 H I 90 [16].

2.6. Разпределение на размера на частиците на болуса по време на храносмилането in vitro

Размерът на частиците във in vitro фракциите за храносмилане се наблюдава с помощта на цифров фотоапарат (EVOCam, Vision Engineering Ltd, Surrey, England). Преди наблюдението болусните проби се разреждат със 150 ml глицерол в чашките на Петри (диаметър 9 cm) при стайна температура [17]. Пробите бяха изследвани с увеличение от 3,78 ×. След това бяха получени изображения с висока разделителна способност на частиците и разпределението на размера на частиците беше анализирано с помощта на програмата за анализ на изображения (ImageJ, софтуер UTHSCSA Image Tool, Барселона, Испания) и софтуера NIS-Elements (Nikon Instruments Inc., Токио, Япония) . Изображенията бяха запазени като 8-битов тиф формат и впоследствие беше приложен автоматично локален праг на MidGrey с ImageJ. Трохите бяха анализирани с помощта на софтуера NIS-Elements, като бяха премахнати частици със средна стойност на интензитета по-малка от 150. Мащабът първоначално беше зададен, като се използва връзката между пикселите и известното разстояние, а след това се появи график, показващ разпределението на размера на частиците (съответстващ дължината на частиците).