Жування горіхів за реалістичних умов харчування: наслідки для енергетичного балансу

Бріанна М. Макартур

1 Департамент харчових наук Університету Пердью, Вест-Лафайєтт, ІН 47906, США; ude.eudrup@htracmb

Роберт В. Консидайн

2 Медичний факультет, Медична школа Університету Індіани, Індіанаполіс, IN 46202, США; ude.ipui@idisnocr

Річард Д. Меттес

3 Департамент науки про харчування, Університет Пердью, Вест-Лафайєтт, ІН 47906, США

Анотація

1. Вступ

Горіхи - це жирна, енергетично щільна їжа, яка історично склалася внаслідок ожиріння. Однак все більші дані свідчать про те, що в контексті здорової дієти включення горіхів не сприяє збільшенню ваги [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]. Це пояснюється їх потенціалом для збільшення енерговитрат [3,11,12], високою цінністю насичення [13,14,15,16,17,18,19,20] та обмеженою біодоступністю (вивільненням) енергії [21, 22,23,24]. Мастикація сприяє кожному з цих механізмів, але по-різному. Отже, краще розуміння пероральної обробки може дати уявлення про маніпулювання споживанням горіхів для управління енергетичним балансом.

У кількох дослідженнях жування ясен зафіксовано, що жування підвищує енергетичні витрати (ЕЕ) за рахунок м’язової активності, пов’язаної з жуванням [25,26,27]. Як повідомляється, жування збільшує витрати енергії на 11 ккал/год [25], хоча останні дослідження показують менший приріст термогенезу [26,28]. В інших роботах відзначається значно більший приріст дієтогенного термогенезу (ДІТ) після споживання твердої їжі порівняно з тією ж їжею у вигляді пюре [28]. Хоча жування не вимірювалось, у багатьох дослідженнях зафіксовано гострий вплив споживання арахісу на витрати енергії [3,11,12]. Підтверджуючі результати у випробуваннях з іншими горіхами не є надійними. В одному дослідженні повідомлялося про збільшення приросту ЕЕ після споживання мигдалю на 14% [29], хоча в іншому звіті термогенної реакції не зафіксовано [2]. Дослідження з волоськими горіхами [19] та фундуком [30] також не виявили змін у термогенезі. Отже, на сьогодні докази не є остаточними щодо цього механізму. Якщо акт жування впливає на термогенез, ефект, ймовірно, невеликий за величиною [28].

Жування відіграє важливу роль у перетравленні їжі та біодоступності поживних речовин. Жування механічно розриває клітинні стінки рослинної їжі, звільняючи тим самим поживні речовини, які могли бути недоступними для організму. Рандомізовані контрольовані дослідження, що вивчають взаємозв'язок між жуванням та біодоступністю енергії з горіхів, виявляють збільшені втрати енергії в калі у суб'єктів на дієтах, багатих волоськими горіхами [44], пеканом [21], фісташками [45], мигдалем [46] або арахісом [3, 24]. Ця низька біодоступність пояснюється стійкістю клітинних стінок паренхіматозних горіхів до деградації в кишечнику та неадекватного жування [47]. Однак в одному дослідженні спостерігається більша абсорбція ліпідів (наприклад, менша екскреція жиру з калом) після того, як мигдаль пережовували 40 разів проти 10 разів [18], ставлячи під сумнів роль посиленого жування як стратегії зниження/підтримки ваги. У той час як тривала оральна стимуляція може посилити сигнали, що генеруються для контролю апетиту [48,49,50], більша доступність поживних речовин, отримана в результаті жування, може збільшити поглинання енергії. Таким чином, з цієї точки зору залишаються питання, чи є жування допоміжним засобом чи перешкодою для енергетичного балансу.

Останні дані свідчать, що 21% енергії у волоських горіхах не є біодоступною, що схоже на енергетичну цінність мигдалю (на 20% нижчу, ніж прогнозували на основі значень Атвотера або калориметрії бомб), хоча вони мають різні фізичні властивості [44,46]. Більше того, за повідомленнями, волоські горіхи мають енергетичні показники, які нижчі, ніж фісташки (на 5% менше, ніж прогнозували) з близькими фізичними властивостями [45]. Хоча механізми незрозумілі, можна припустити, що горіхи викликають різну фрагментацію та клітинні порушення в ротовій порожнині через різницю у їх фізичних властивостях [62,63], що є постулатом, який також розглядався в цьому дослідженні.

2. Матеріали та методи

2.1. Учасники

П'ятдесят здорових дорослих (25 М, 25 F; ІМТ 24,7 ± 3,4 кг/м 2 (діапазон: 19,7–33,7 кг/м 2); 25 ± 8 років (діапазон: 18–52 роки) були набрані за допомогою публічних оголошень. Критерії прийнятності включали здоровий зубний ряд та відсутність алергії на горіхи. Усі учасники були некурящими та не приймали ліків, які, як відомо, впливають на результати дослідження. Кожен учасник підписав бланк інформованої згоди, затверджений Інституційною комісією університету Пердю та отримав грошову компенсацію за участь.

2.2. Експериментальний дизайн

Дослідження виконувалось в рамках предметного експериментального проектування. Два експерименти були проведені в трьох окремих сесіях тестування. В експерименті 1 кожен учасник брав участь в одному сеансі жувального виконання (рисунок 1). Учасники звітували в лабораторію після того, як утримались від їжі та користувались засобами для догляду за порожниною рота принаймні протягом 2 годин. Учасникам були представлені порції горіхів по 5 г (волоські горіхи, мигдаль, фісташки) з водою та без, яблучний сік, звичайний йогурт або солодкий йогурт у рандомізованому порядку. Їм було наказано жувати кожну пробу по одній з постійною швидкістю (приурочувати до метроному зі швидкістю 1 жування/с протягом 15 с. Потім кожну пробу відсмоктували у попередньо зважений пластиковий контейнер і оцінювали на смак. за шкалою від 1 до 9 з 1 = "не подобається надзвичайно" і 9 = "подобається надзвичайно [65]." Було застосовано окремий режим жування, коли учасникам було наказано жувати волоські горіхи протягом заданої кількості циклів жування (15 с) або до готовності до ковтання з подальшим відхаркуванням у попередньо зважені контейнери. Для всіх процедур активність електроміографії (ЕМГ) реєстрували протягом жувальних послідовностей, а розмір частинок визначали мокрим просіванням.

Діаграма дизайну дослідження.

2.3. Тестова їжа

Оцінювали три цілих горіхи: волоські горіхи (сирі несолоні, Сакраменто, Каліфорнія, США), мигдаль (смажений солений, Сакраменто, Каліфорнія, США) та фісташки (сухі смажені, Kraft Heinz Foods Company, Чикаго, Іллінойс, США). Кожен тип горіха витягували з однієї партії і зберігали у закритих контейнерах у холодильнику при 4 ° C до дня випробування. Кожен зразок горіха зважували

5,0 г. Було оцінено п’ять умов прийому їжі: поодинці горіхи, горіхи з водою (деіонізована), горіхи з яблучним соком (100% яблучний сік Мотта, ТОО Мотта, Плано, Техас, США), горіхи з солодким йогуртом (грецький бог грецький йогурт медова ваніль, Хайн Celestial Group, Inc. Lake Success, NY, США) та горіхи з простим йогуртом (Greek Gods Greek Yogurt Traditional Plain, Hain Celestial Group, Inc., Lake Success, NY, USA).

2.4. Розривна сила

Аналіз текстури для кожного з трьох цілих горіхів проводили за допомогою аналізатора текстури TA XT2 (Stable Micro Systems, Godalming, Великобританія), оснащеного ножовим зондом і встановленого для проникнення зразків на глибину 4 мм (мигдаль, фісташки) і 8 мм (волоські горіхи) зі швидкістю 1 мм/с. Було застосовано дві різні глибини проникнення, оскільки зразки відрізнялись за формою та розмірами (наприклад, товщиною). Було проведено двадцять повторень для кожного типу горіха та розраховано середнє значення.

2.5. Жувальне виконання

Мікроструктура жування характеризувалася електроміографічним (ЕМГ) записом (BioPac Systems, Inc., Голета, Каліфорнія, США). Скроневий та жувальний м’язи на домінантній жувальній стороні кожного учасника визначали пальпацією, а біполярні поверхневі електроди розміщували приблизно на 3 см один від одного вздовж кожного м’яза. Електрод заземлення був розміщений на внутрішній стороні протилежного зап’ястя учасників. Кількісно визначено чотири параметри: Максимальна сила укусу (вольт); середня сила укусу (вольт); загальна робота м’язів (площа ЕМГ-сигналу); і загальна кількість жувань. Вихідний вихід ЕМГ був виправлений через біполярний характер сигналу.

2.6. Пропорційний розподіл розміру частинок

Всього було зібрано 800 болюсів (50 суб'єктів × 16 зразків) і розмір частинок визначали просіванням відхаркуваних болюсів через стос попередньо зважених сит. Розміри осередків становили:> 3,35 мм, 3,35–2,0 мм, 2,0–1,0 мм, 1–0,50 мм, 0,50–0,25 мм, 0,25–0,125 мм та малюнок 2 А – С). Подібним чином, для волоських горіхів у вільних та фіксованих умовах жування загальна робота м’язів (z = −1.371, p = 0.170), середнє значення (z = −0.475, p = 0.635) та максимальна сила укусу (z = −0.005, p = 0,996) були порівнянними (дані не наведені). Тест підписаного рангу Вілкоксона показав, що час жування (секунда) збільшувалося, коли волоські горіхи жували та відхаркували на той час, коли учасники відчували потребу ковтати (20 с), порівняно з тим, коли волоські горіхи жували протягом встановленого часу (15 с), (z = -4,583, р 0,05).

3.3. Розмір частки

Середнє ± СЕМ розподіл розміру частинок за умовою для горіхів: (A) волоські горіхи, (B) мигдаль та (C.) фісташки. Порівняння базуються на двосторонньому повторному вимірюванні ANOVA з тестом багаторазового порівняльного порівняння Бонферроні. Різні малі літери позначають суттєві відмінності між умовами (р 0,01). Був значний вплив солодкого смаку на частинки менше 0,50 мм (р 0,05) (Рисунок 5).

Середнє значення ± СЕМ зміни в (A) інсулін та (B) концентрація глюкози в подальшому споживанні волоського горіха.

3.6. Апетитні відчуття

Середні значення ± СЕМ зміни концентрацій GLP-1 після споживання волоського горіха.

4. Обговорення

Основна мета жування - забезпечити зменшення твердих частинок їжі до розміру, який можна ефективно включити в болюс і безпечно проковтнути. По-друге, є дані, що розмір частинок є визначальним фактором біодоступності енергії та поживних речовин [68,69]. Оптимальний розмір - це функція анатомії людини, характеру їжі та умов, за яких вона потрапляє в організм [70,71]. Хоча горіхи розглядаються як єдиний клас продуктів з фізичними властивостями, які більше схожі, ніж несхожі, клінічні дані свідчать про те, що вони не обробляються однаково за певних умов або в різних умовах. Це підтверджується нинішніми висновками.

Раніше повідомлялося, що зміна смакових якостей страви помітно впливає на жувальну функцію (наприклад, ритм жування, швидкість прийому їжі, загальне споживання) [58,59,93], тому ми розглянули вплив смакових якостей на жування волоських горіхів. Прогнозували, що підвищення смакових якостей горіхів призведе до зменшення жувальної поведінки, що призведе до більших розмірів частинок при ковтанні. Однак ми не спостерігали незалежного впливу смакових якостей на індекси жування або розмір частинок, можливо тому, що спостерігалися відмінності смакових якостей між умовами були обмеженими і всі оцінювали позитивно. Про подібні висновки повідомлялося в дослідженнях з арахісом [52] та мигдалем [51]. У попередніх дослідженнях мікроструктури їжі було зафіксовано вплив смакових якостей на жувальну поведінку [58,59,93], проте ефекти виявилися специфічними для їжі, а стадії/тривалість жування не вивчались. Тож незалежний вплив смаку на оральну обробку залишається невизначеним.

Друга частина цієї роботи була спрямована на вивчення ролі жування на високу ситості волоських горіхів. Регулярний прийом волоських горіхів загалом [19], але не рівномірно [94,95], сприяє сильним відчуттям повноти. Причина розбіжностей в опублікованих висновках не очевидна, але може стосуватися методологічних розбіжностей. Наприклад, дослідження, що повідомляло про високу повноту, оцінювало відчуття після трьох днів прийому подрібненого волоського горіха щодо відсутності споживання горіхів у контрольованому середовищі з учасниками, які мали метаболічний синдром. Тоді як у дослідженнях, які не спостерігали сильних оцінок повноти, оцінювали ситість людей з надмірною вагою та ожирінням після дієти зі зниженою енергією з цілими волоськими горіхами та дієти зі зниженою енергією без волоських горіхів протягом 6 місяців у умовах вільного проживання. У цьому дослідженні споживання цілих волоських горіхів викликало більшу повноту порівняно з формою вершкового масла серед осіб, які нежирні. Це може припустити, що жування впливає на апетит, можливо, залежить від стану ваги [96].

Зміна апетиту при споживанні волоського горіха не може бути пов'язана з вивільненням GLP-1 або інсуліну, повідомляють два гормони ситості. У цьому дослідженні не спостерігалось кореляції між жувальними показниками та концентраціями цих гормонів. Про відсутність впливу ендокринних сигналів на апетит повідомлялося раніше в інших дослідженнях горіхів [19,43,97]. Волоські горіхи та інші горіхи, як правило, не були ефективними стимулами для секреції пептидів кишечника [16,17,18,19,95], але надають сильний ефект насичення/насичення. Це дослідження підтверджує гіпотезу про те, що відмінні відмінності в апетиті можуть бути пов’язані з жуванням, яке може здійснювати свій вплив безпосередньо через нервові, а не ендокринні механізми [98].

5. Висновки

Таким чином, схема розподілу горіхів відрізнялася і не пояснювалася єдиною фізичною властивістю (твердістю). Розбивка, ймовірно, визначається різними властивостями їжі (еластичністю, пластичністю, формою тощо), варіаціями споживача (наприклад, зубний ряд, поріг ковтання) та умовами, за яких споживаються горіхи (наприклад, в’язкість додаткової їжі, якість смаку). На відміну від деяких попередніх знахідок з іншими продуктами харчування [61], солодкий смак асоціювався з більшою перевагою малих розмірів частинок. Потрібні подальші дослідження, щоб визначити, чи це специфічний ефект для горіхів.

Повнота зростала після жування цілих волоських горіхів порівняно з горіховим маслом, хоча концентрація пептидів у кишечнику залишалася незмінною. Дані висновки ставлять питання про те, чи різниця в оральній обробці перетворюється на змінені процеси травлення [100]. Необхідні додаткові дослідження, щоб повністю зрозуміти значення цих результатів як щодо біодоступності, так і щодо біодоступності енергії з волоських горіхів.

Подяка

R.D.M. отримав грант на дослідження від комісії Каліфорнійського горіха для проведення дослідження. Б.М.М. була підтримана Національним інститутом охорони здоров’я (NIH) на підготовку грантів під час її докторської підготовки.

Внески автора

R.D.M. та B.M.M. розробив дослідницький проект; Б.М.М. проводив дослідження. R.V.C. аналізував гормони ситості. R.D.M. та B.M.M. написав рукопис і R.V.C. надав зворотній зв’язок та редагував рукопис. Усі автори несуть відповідальність за остаточний зміст рукопису.

Конфлікт інтересів

Автори не заявляють конфлікту інтересів. Джерела фінансування не відігравали ролі в розробці дослідження, а також у збиранні, аналізі чи інтерпретації даних.