Wpływ nowego preparatu skrobi modyfikowanej fizycznie na

904
Probl Hig Epidemiol 2011, 92(4): 904-907
Wpływ nowego preparatu skrobi modyfikowanej fizycznie
na biodostępność witaminy E u szczurów
The effect of a new physically modified starch preparation on vitamin E bioavailability in rats
Jacek Anioła, Grzegorz Galiński, Jolanta Czarnocińska
Katedra Higieny Żywienia Człowieka, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Wprowadzenie. Coraz szersze zastosowanie preparatów skrobi
modyfikowanych w produkcji żywności, a szczególnie stosowaniu ich jako
zamienników tłuszczu, między innymi w margarynach śniadaniowych,
które jednocześnie są fortyfikowane witaminami, powoduje możliwość
wystąpienia interakcji skrobi modyfikowanych z innymi składnikami
pożywienia takimi, jak np. witaminy rozpuszczalne w tłuszczach.
Cel. Ustalenie wpływu wysokiego udziału nowego preparatu skrobi
modyfikowanej w diecie na biodostępność witaminy E u szczurów, określoną
na podstawie badań bilansowych oraz analizy zawartości α-tokoferolu
w surowicy krwi i wątrobie.
Materiał i metody. Doświadczenie zrealizowano na 20 samcach szczurów
białych rasy Wistar w wieku 9 tygodni, którym podawano 2 półoczyszczone
diety eksperymentalne z wysokim (50%) udziałem badanych preparatów
skrobiowych: S- preparatu kleikowanej skrobi ziemniaczanej Solamyl oraz
H- skrobi, modyfikowanej na drodze wysokociśnieniowej homogenizacji
kleików.
Wyniki. Wykazano, iż wysoki dodatek preparatu skrobi modyfikowanej do
diety obniżał absorpcję tokoferoli z przewodu pokarmowego oraz zawartość
α-tokoferolu w surowicy krwi.
Wnioski. Uzyskane wyniki świadczą o możliwości negatywnego wpływu
nowego preparatu skrobi modyfikowanej fizycznie na biodostępność
witaminy E.
Introduction. The increasing use of modified starches in food processing
and especially its use as fat replacements, e.g. in bread spreads, which also
are fortified with vitamins, makes a possibility of interactions of modified
starches with other food constituents, such as fat-soluble vitamins.
Aim. The determination of the effect of a high proportion of a novel
modified starch preparation in the diet on the bioavailability of vitamin E
in rats, determined on the basis of balance experiment and α-tocopherol
content in blood serum and liver.
Material and methods. The experiment was conducted on 20 male
Wistar white rats, aged 9 weeks, fed 2 semi-purified experimental diets
with a high (50%) addition of analyzed starch preparations: S-gelatinized
potato starch preparation Solamyl and H-starch modified by high pressure
homogenization of pastes.
Results. It has been shown that a high addition of H-starch preparation
to the diet lowered the absorption of tocopherols from the gastrointestinal
tract and α-tocopherol content in serum.
Conclusions. The results suggest a possible negative effect on the
bioavailability of vitamin E.
Keywords: modified starch, rats, bioavailability, vitamin E
Słowa kluczowe: skrobia modyfikowana, szczury, biodostępność, witamina E
© Probl Hig Epidemiol 2011, 92(4): 904-907
www.phie.pl
Nadesłano: 10.06.2011
Zakwalifikowano do druku: 04.09.2011
Wprowadzenie
Występowanie w krajach rozwiniętych nadwagi
i otyłości u ponad 30% ludzi powoduje, że w ofercie
rynkowej wzrasta udział produktów o obniżonej lub
niskiej wartości energetycznej. W praktyce obniżenie
wartości energetycznej tych produktów realizuje się
przez usunięcie części tłuszczu lub całkowitą jego
eliminację oraz wprowadzenie do żywności nowych
składników, określanych mianem tzw. zamienników
lub substytutów tłuszczu [1]. Rolę stabilizującą
Adres do korespondencji / Address for correspondence
dr inż. Jacek Anioła
Zakład Podstaw Nauki o Żywieniu, Katedra Higieny Żywienia Człowieka
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
ul. Wojska Polskiego 31, 60-624 Poznań
e-mail: [email protected]
tel. +48 61 848 73 33, fax +48 61 848 74 32
strukturę wyrobu oraz nadającą mu cechy tekstury
zbliżone do tłuszczu pełnią zwykle hydrokoloidy
polisacharydowe, tj. substancje dodatkowe z grupy
zagęszczających i żelujących oraz skrobie natywne
i modyfikowane [1,2]. Rynek oferuje coraz szerszy
asortyment margaryn o obniżonej kaloryczności,
w których tłuszcz najczęściej zastępuje się skrobiami
modyfikowanymi, a które wzbogaca się w witaminy
i inne składniki [3]. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu
lat rozwinęła się „modyfikacja” skrobi, polegająca na
Anioła J i wsp. Wpływ nowego preparatu skrobi modyfikowanej fizycznie na biodostępność witaminy E u szczurów
nadawaniu preparatom skrobiowym nowych funkcjonalnych właściwości. Preparaty takie dodane do
żywności modyfikują jej teksturę, konsystencję, wygląd, wilgotność i trwałość podczas przechowywania,
a także są zamiennikami tłuszczu w produktach typu
„light” o zmniejszonej wartości energetycznej [4,5].
Mimo szerokiego wykorzystywania dodatków
funkcjonalnych w postaci preparatów skrobiowych,
wciąż istnieje mało informacji na temat oddziaływania
tego typu preparatów z innymi składnikami pożywienia.
Cel badań
Określenie wpływu wysokiego dodatku do diety
nowego preparatu skrobi modyfikowanej w drodze
wysokociśnieniowej homogenizacji kleików [6], który
w badaniach in vitro [7] odznaczał się niską strawnością, na biodostępność witaminy E u szczurów, określoną na podstawie badań bilansowych oraz analizy
zawartości a-tokoferolu w surowicy krwi i wątrobie.
Materiały i metody
Doświadczenie biologiczne
Doświadczenie zrealizowano, za zgodą Lokalnej
Komisji Etycznej nr 23/2008, na 20 samcach szczurów białych rasy Wistar w wieku 9 tygodni o średniej
masie początkowej 278±20 g. Zwierzęta pochodzące
z hodowli Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu
podzielono na 2 równoliczne grupy, które otrzymywały ad libitum diety eksperymentalne złożone z:
preparatów skrobiowych (50%), kazeiny (20%),
oleju słonecznikowego (10%), cukru (10%), skrobi
ziemniaczanej (5%), mieszanek: witaminowej (1%)
i mineralnej (4%) sporządzonych wg AIN-93 [8].
Grupa badana (H) otrzymywała dietę ze skrobią ziemniaczaną modyfikowaną w drodze wysokociśnieniowej
homogenizacji kleików [6], a grupa referencyjna (S)
dietę z preparatem wstępnie kleikowanej skrobi ziemniaczanej „Solamyl”, produkcji P.P.H.U. Chemet Sp.
z o.o., Plewiska k/Poznania.
Doświadczenie trwało 15 dni, przy czym od dnia
5. do 13. przeprowadzono badania bilansowe metodą
klasyczną.
Po zakończeniu doświadczenia zwierzęta poddano anestezji z użyciem thiopentanolu (60 mg/kg
masy ciała) i wykonano ich sekcję. Krew pobierano
strzykawką z lewej komory serca do heparynizowanych probówek i odwirowywano w celu uzyskania
surowicy. Wypreparowane wątroby stanowiły materiał
dla natychmiastowego oznaczenia zawartości a-tokoferolu.
905
Oznaczenie tokoferoli
Do oznaczenia zawartości tokoferoli zastosowano
zmodyfikowaną metodę Katsanidisa i Addisa [9].
Próbki, po 1 ml surowicy krwi i około 0,5 g homogenizowanej wątroby, diety lub kału, umieszczano
w kolbkach wirówkowych z dodatkiem 1 ml 6% roztworu pirogallolu w etanolu i 0,5 ml roztworu BHT
(50 mg/100 ml). Po wymieszaniu dodawano 3 ml
60% KOH i ponownie mieszano. Tak przygotowaną
próbę zmydlano przez 30 min w 70ºC dla surowicy
krwi oraz przez 60 min w 80ºC dla pozostałych prób.
Po schłodzeniu dodawano 2 ml 5% NaCl i 4 ml 10%
octanu etylu w n-heksanie. Po dokładnym wymieszaniu oraz kilkuminutowym odstaniu pobierano
1 ml warstwy n-heksanowej bezpośrednio do analizy
chromatograficznej.
Analiz dokonano za pomocą zestawu HPLC
Merck Hitachi Lachom 7000 z detektorem DAD
L‑7455, kolumną Merck LiChroCART® 250-4
­(LiCrospher®100, RP-18e, 5 µm); eluent: heksan
z octanem etylu (99:1), szybkość przepływu: 2 ml/
min, wielkość nastrzyku: 20 µl, detekcja przy długości
fali 295 nm, czasy retencji tokoferoli: aT – 3,8 min,
gT – 6,6 min oraz dT – 9,2 min.
Wyniki
Uzyskane w niniejszym doświadczeniu biologicznym wartości badanych parametrów ogólnożywieniowych oraz strawnościowych, w szczególności
strawności badanego nowego preparatu skrobi modyfikowanej, omówiono w osobnej publikacji [10].
W niniejszej pracy przedstawiono natomiast wyniki
oceny parametrów charakteryzujących biodostępność
witaminy E, wraz z wynikami ich analizy statystycznej,
dokonanej za pomocą testu t-Studenta w układzie
zmiennych niezależnych (tab. I).
Tabela I. Wyniki wybranych parametrów doświadczalnych charakteryzujących
biodostępność witaminy E (średnia ± SD)
Table I. Results of selected experimental parameters characterizing bioavailability of vitamin E (mean ± SD)
Parametr
Grupa S
Grupa H
Istotność
Absorpcja aT (%)*
61,5±6,2
51,7±10,1
p<0,05
Absorpcja gT (%)
97,2±0,6
96,7±1,3
ni**
Absorpcja dT (%)
95,8±0,6
95,3±1,2
ni
aT w surowicy krwi (mg/100g)
0,573±0,055 0,389±0,036 p<0,001
aT w wątrobie (mg/100g)
0,585±0,128 0,496±0,101
ni
* objaśnienie w tekście
** ni – brak istotności statystycznej
Absorpcja a-tokoferolu (aT) z przewodu pokarmowego, oznaczona na podstawie bilansu a-tokoferolu
spożytego i wydalonego z kałem, była statystycznie
istotnie (p<0,05) niższa w grupie H, u zwierząt
karmionych dietą z 50% udziałem badanego nowego
preparatu skrobi modyfikowanej fizycznie, aniżeli
906
w grupie S zwierząt otrzymujących diety z dodatkiem
Solamylu. Jeśli chodzi o absorpcję g-tokoferolu (gT)
oraz d-tokoferolu (dT) z przewodu pokarmowego
szczurów, to wartości obu tych parametrów były także
nieznacznie niższe w grupie H, ale notowane różnice
nie były istotne statystycznie.
Wysoce istotną statystycznie (p<0,001) różnicę
pomiędzy średnimi wynikami uzyskanymi dla obu
grup doświadczalnych odnotowywano w przypadku
poziomu a-tokoferolu w surowicy krwi badanych
zwierząt, przy czym zdecydowanie niższe wartości
tego parametru uzyskano w surowicach krwi grupy H.
Znamiennej różnicy międzygrupowej nie stwierdzono
natomiast w średnich poziomach zawartości a-tokoferolu w wątrobach zwierząt, chociaż zauważono nieznacznie niższe wyniki w grupie zwierząt karmionych
dietami z dodatkiem skrobi modyfikowanej fizycznie
(H).
Dyskusja
Obniżona zawartość a-tokoferolu w surowicy krwi
szczurów karmionych dietą z dodatkiem skrobi modyfikowanej wysokociśnieniowo oraz z niższa absorpcja
a-tokoferolu w porównaniu z preparatem Solamyl
wskazują, iż miała ona niekorzystny wpływ na biodostępność witaminy E. Fakt, że nie zaobserwowano
również istotnej różnicy w zawartości a-tokoferolu
w wątrobie można tłumaczyć zbyt krótkim okresem
prowadzenia doświadczenia, aby wywołać daleko posunięte zmiany w wątrobowym depozycie witaminy.
W literaturze brak jest danych eksperymentalnych dotyczących bezpośrednio wpływu modyfikacji
skrobi na biodostępność witaminy E, ale pojawiają się
dane pośrednio związane z tym zagadnieniem, i tak
Lillford i Norton [11] podają, że wprowadzenie do
produktów spożywczych skrobiowych dodatków polimerowych pochodzących ze źródeł naturalnych jest
bezpieczne dla zdrowia, pod warunkiem, że nie są one
spożywane w nadmiarze. Tymczasem w niniejszym doświadczeniu zastosowano bardzo wysoki, 50% udział
skrobi w dietach, co mogło zdecydować o zmniejszonej
biodostępności witaminy E.
Dla biodostępności tej witaminy szczególnie
ważny jest tłuszcz, jako jej nośnik, a zwłaszcza jego
strawność i zawartość w nim wielonienasyconych
kwasów tłuszczowych, które tę witaminę utleniają
[12]. Kanazawa i wsp. [13] w swoich badaniach
Probl Hig Epidemiol 2011, 92(4): 904-907
na szczurach wykazali, że żelowana modyfikowana
chemicznie skrobia ziemniaczana, zawierająca duże
ilości fosforu, może działać na organizm jak błonnik
rozpuszczalny w wodzie i wykazywać wysoką lepkość
w jelicie, powodując zmniejszoną absorpcję glukozy
i tłuszczu z jelita cienkiego. Wpływ lepkości treści
jelitowej na wchłanianie składników odżywczych
rozpuszczalnych w tłuszczach potwierdzają też badania dotyczące wpływu dodatku pektyn do paszy na
zmniejszenie wykorzystania witaminy E u szczurów
[14] czy beta-karotenów u kurcząt [15].
Inne badania prowadzone przez Hashimoto i wsp.
[16] oraz De Schrijver’a i wsp. [17] wykazały, że skrobia retrogradowana (RS) może zmniejszać absorpcję
tłuszczu na drodze zmian stabilności emulsji, co obniża aktywność lipazy, obniża strawność tłuszczu oraz
zwiększa wydalanie kwasów tłuszczowych, co może
przyczyniać się do zmniejszenia wchłaniana witamin
niepolarnych.
Badana skrobia modyfikowana fizycznie odznaczała się niższą strawnością [7,10], co jednoznacznie
świadczy o wysokiej zawartości skrobi opornej w tym
preparacie.
Wyniki dotyczące czasu pasażu treści jelitowej
– średnio około 980 min dla grupy S oraz 810 min dla
grupy H [10], wskazują na możliwość oddziaływania
biologicznego badanego preparatu skrobiowego, analogicznego do właściwości błonnika pokarmowego
nierozpuszczalnego. Zaobserwowane w niniejszym
doświadczeniu obniżenie biodostępności witaminy
E można więc tłumaczyć szybszym pasażem, a więc
krótszym czasem trawienia i wchłaniania tłuszczów,
lub też ich wiązaniem sorpcyjnym i wydalaniem.
Przykładowo, badania Kahlona i wsp. [18] dowiodły,
iż zwiększenie konsumpcji błonnika z otrąb pszennych lub celulozy powoduje obniżenie dostępności
biologicznej witaminy E.
Wnioski
Dodatek skrobi modyfikowanej w drodze wysokociśnieniowej homogenizacji kleików do diety
szczurów, w porównaniu z preparatem skrobiowym
Solamyl, obniża absorpcję tokoferoli z przewodu pokarmowego oraz zawartość a-tokoferolu w surowicy
krwi, co świadczy o możliwości negatywnego wpływu
wysokiego jej udziału w diecie na biodostępność witaminy E.
Anioła J i wsp. Wpływ nowego preparatu skrobi modyfikowanej fizycznie na biodostępność witaminy E u szczurów
907
Piśmiennictwo / References
1. Janicki A. Funkcje żywieniowe substancji dodatkowych
kształtujących cechy sensoryczne żywności. Przem Spoż
1999, 53(3): 10-13.
2. Lanciers S, Mehta DI, Blecker U, et al. The role of modified
food starches in baby food. J La State Med Soc 1997, 149(6):
211-214.
3. Krygier K. Tłuszcze jadalne u progu XXI wieku. Światowy
Kongres Tłuszczowy w Wielkiej Brytanii. Przem Spoż 2000,
54(12): 23, 40.
4. Le Thanh J, Lewandowicz G. Dietetyczne produkty
skrobiowe. Przem Spoż 2007, 54(8): 56-58, 88.
5. Walkowski A, Lewandowicz G. Skrobie modyfikowane
– właściwości technologiczne i zakres stosowania. Przem
Spoż 2004, 58(5): 49-51.
6. Grajek W, Jankowski T, Lewandowicz G. Sposób otrzymywania
produktu skrobiowego o podwyższonej odporności na enzymy
amylolityczne. Zgłoszenie patentowe RP nr P.368472 z dnia
8 czerwca 2004.
7. Le Thanh J, Burchardt A, Menclewicz J i wsp. Skrobia
modyfikowana fizycznie jako potencjalny prebiotyk. Zesz
Probl Post Nauk Roln 2008, 530: 405-418.
8. Reeves PG, Nielsen FH, Fahey GC. AIN-93 purified diets for
laboratory rodents: final report of the American Institute of
Nutrition ad hoc writing committee on the reformulation
of the AIN-76A rodent diet. J Nutr 1993, 123(11):
1939‑1951.
9. Katsanidis E, Addis PB. Novel HPLC analysis of tocopherols,
tocotrienols, and cholesterol in tissue. Free Radic Biol Med
1999 27(11-12): 1137-1140.
10. Anioła J, Le Thanh J, Lewandowicz G. Ocena strawności nowego
preparatu skrobi modyfikowanej fizycznie w badaniach na
szczurach. Żywność 2009, 65(4): 170‑174.
11. Lillford PJ, Norton IT. High molecular weight food additives:
where are we going? Trends in Food Sci Technol 1994, 5(6):
196-198.
12. Gronowska Senger A. Żywieniowe aspekty biodostępności
witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. SGGW, Warszawa
1998.
13. Kanazawa T, Atsumi M, Mineo H, et al. Ingestion of
Gelatinized Potato Starch Containing a High Level of
Phosphorus Decreases Serum and Liver Lipids in Rats. J Oleo
Sci 2008, 57(6): 335-343.
14. Schaus EE, de Lumen BO, Chow FI, et al. Bioavailability of
Vitamin E in Rats Fed Graded Levels of Pectin. J Nutr 1985,
115(2): 263-270.
15. Hasik J, Dobrzańska A, Bartnikowska E. Rola włókna
roślinnego w żywieniu człowieka. SGGW, Warszawa 1997.
16. Hashimoto N, Ito Y, Han K, et al. Potato Pulps Lowered the
Serum Cholesterol and Triglyceride Levels in Rats. J Nutr Sci
Vitaminol 2006, 52(6): 445-450.
17. De Schrijver R, Vanhoof K, Van de Ginste J. Nutrient
utilization in rats and pigs fed enzyme resistant starch. Nutr
Res 1999, 19(9): 1349-1361.
18. Kahlon TS, Chow FI, Hudson CA, et al. Influence of Wheat
Bran Particle Size on Vitamins A and E and Cholesterol in
Rats. Cereal Chem 1989, 66(2):103-106.