Wpływ spożycia wybranych preparatów skrobi modyfikowanej

328
Probl Hig Epidemiol 2013, 94(2): 328-331
Wpływ spożycia wybranych preparatów skrobi modyfikowanej
fizycznie na biodostępność α‑tokoferolu u szczurów
The intake effect of selected physically modified starch preparations on α‑tocopherol
bioavailability in rats
Jacek Anioła 1/, Joanna Le Thanh-Blicharz 2/, Grzegorz Galiński 1/, Jan Gawęcki 1/
Katedra Higieny Żywienia Człowieka, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego – Oddział Koncentratów Spożywczych i Produktów Skrobiowych
w Poznaniu
1/
2/
Wprowadzenie. Powszechne zastępowanie tłuszczu preparatami skrobi
modyfikowanych w margarynach śniadaniowych, które wzbogacane są
jednocześnie w witaminy rozpuszczalne w tłuszczach, stwarza możliwość
wystąpienia interakcji pomiędzy tymi składnikami.
Cel badań. Określenie wpływu wysokiego dodatku do diety nowych
preparatów skrobi modyfikowanej na biodostępność a‑tokoferolu
u szczurów.
Materiał i metody. Doświadczenie realizowano na 40 samcach szczurów
rasy Wistar w wieku 12 tygodni, karmionych dietami półsyntetycznymi
z 50% dodatkiem preparatów skrobiowych: skrobią ziemniaczaną
walcowaną (SW) – jako kontrolną oraz trzema preparatami skrobi
modyfikowanych opornych (AO, WT, RS). Biodostępność a-tokoferolu
określono na podstawie badań bilansowych oraz analizy zawartości
a‑tokoferolu w kale, surowicy krwi i wątrobie.
Wyniki. Jedynie w przypadku skrobi RS3 produkcji National Starch (USA),
która była istotnie mniej strawna, wykazano statystycznie istotnie niższą
zawartość a-tokoferolu w kale oraz wyższą jego biodostępność.
Wnioski. W niniejszych badaniach nie odnotowano niekorzystnego
wpływu spożycia dużych ilości badanych preparatów skrobiowych RS na
biodostępność a‑tokoferolu.
Introduction. The widespread replacement of fat by modified starch
preparations in bread spreads, which are also enriched in fat-soluble vitamins,
makes a possibility of an interaction between these components.
Aim. To determine the effect of a high proportion of a novel modified starch
preparation in the diet on the bioavailability of vitamin E in rats.
Material & methods. The experiment was conducted on 40 male Wistar
rats, aged 12 weeks, fed semi-synthetic diets containing 50% of starch
preparations: pregelatimised potato starch (SW) – as a control and three
modified resistant starch preparations (AO, WT, RS). The a‑tocopherol
bioavailability was determined on the basis of the balance sheet and the
analysis of the a-tocopherol content in feces, blood serum and liver.
Results. Only in the case of starch RS3 by National Starch (USA), which
was significantly less digestible, significantly lower levels of a‑tocopherol
in feces and higher bioavailability was found.
Conclusions. The study found no adverse effects of consuming large
quantities of RS preparations on the a‑tocopherol bioavailability.
Key words: resistant starch, bioavailability, a‑tocopherol, rats
Słowa kluczowe: skrobia oporna, biodostępność, a‑tokoferol, szczury
© Probl Hig Epidemiol 2013, 94(2): 328-331
www.phie.pl
Nadesłano: 20.05.2013
Zakwalifikowano do druku: 09.06.2013
Adres do korespondencji / Address for correspondence
dr inż. Jacek Anioła
Katedra Higieny Żywienia Człowieka, Uniwersytet Przyrodniczy
w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego 31, 60-624 Poznań
tel. 61 848 73 33, fax 61 848 74 32 e-mail: [email protected]
Wprowadzenie
W związku z coraz powszechniej występującą
w krajach rozwiniętych nadwagą oraz otyłością rośnie
zainteresowanie konsumentów produktami o obni‑
żonej kaloryczności, szczególnie o niższej zawartości
tłuszczu [1]. Na rynku żywności dostępna jest szeroka
gama tłuszczów do smarowania pieczywa, w których
tłuszcz zastępuje się skrobiami modyfikowanymi,
a które jednocześnie wzbogacane są w witaminy roz‑
puszczalne w tłuszczach [2].
Istnieje możliwość dodatkowego obniżenia
wartości energetycznej takich wyrobów poprzez
zastosowanie preparatów skrobi opornej typu RS3
(retrogradowanej) oraz RS4 (modyfikowanej che‑
micznie). Skrobie te charakteryzują się także dużą siłą
zagęszczającą oraz zdolnością kształtowania tekstury
produktów spożywczych [3].
Anioła J i wsp. Wpływ spożycia wybranych preparatów skrobi modyfikowanej fizycznie na biodostępność α-tokoferolu ...
Cel badań
Określenie wpływu wysokiego dodatku do diety
nowo opracowanych preparatów skrobi modyfikowa‑
nej chemicznie, które w badaniach in vitro odznaczały
się niską strawnością, na biodostępność a‑tokoferolu
u szczurów, określoną na podstawie badań bilan‑
sowych oraz analiz zawartości a‑tokoferolu w kale,
surowicy krwi i wątrobie.
Materiał i metody
Materiał do badań stanowiły trzy preparaty skrobi
modyfikowanej o zredukowanej podatności na enzymy
amylolityczne, którym nadano następujące oznacze‑
nia:
•AO – preparat otrzymany w procesie sieciowania
skrobi ziemniaczanej mieszaniną bezwodnika ady‑
pinowego i kwasu octowego zgodnie z metodyką
opisaną w poprzedniej publikacji [4],
•WT – preparat otrzymany w wyniku sieciowania
skrobi ziemniaczanej kolejno trójmetafosforanem
oraz mieszaniną bezwodnika adypinowego i kwasu
octowego [4],
•RS3 – handlowy preparat RS3 produkcji National
Starch, USA.
Jako preparat odniesienia zastosowano skrobię
natywną (SW), będącą ogólnodostępnym preparatem
skrobi ziemniaczanej walcowanej „Solamyl” produkcji
P.P.H.U. Chemet Sp. z o.o., Plewiska k/Poznania.
Strawność badanych preparatów skrobiowych okre‑
ślono wstępnie metodami in vitro w oparciu o pomiar
ilości glukozy wydzielonej po 16-godzinnej inkubacji
kleików skrobiowych z a‑amylazą trzustkową i amy‑
loglukozydazą w temp. 37°C. Szczegółowe wyniki tych
badań przedstawiono w równoległej publikacji [5].
Prezentowane w niniejszej pracy doświadczenie
biologiczne zrealizowano za zgodą Lokalnej Komisji
Etycznej w Poznaniu nr 22/2010 na 40. samcach
szczurów białych rasy Wistar w wieku 12 tygodni,
o średniej początkowej masie ciała 315 g. Zwierzęta
pochodzące z hodowli Uniwersytetu Medycznego
w Poznaniu podzielono na 4 równoliczne grupy,
329
które otrzymywały ad libitum diety eksperymentalne
złożone z: badanych preparatów skrobiowych (50%),
kazeiny (20%), oleju słonecznikowego (10%), cukru
(10%), skrobi ziemniaczanej (5%), mieszanek: wita‑
minowej (1%) i mineralnej (4%) sporządzonych wg
AIN 93 [6].
Doświadczenie trwało 15 dni, przy czym od 5. do
13. dnia przeprowadzono badania bilansowe metodą
klasyczną. W dietach oraz kale oznaczono podstawo‑
wy skład za pomocą powszechnie stosowanych metod
analitycznych, a zawartość węglowodanów obliczono
z różnicy [7].
Po zakończeniu doświadczenia zwierzęta pod‑
dano anestezji z użyciem thiopentanolu (60 mg/kg
masy ciała) i wykonano ich sekcję. Krew pobierano
strzykawką z lewej komory serca do heparynizowa‑
nych probówek i odwirowywano w celu uzyskania
surowicy. Wypreparowane wątroby stanowiły ma‑
teriał dla natychmiastowego oznaczenia zawartości
a‑tokoferolu.
Do oznaczenia zawartości a‑tokoferolu (aT)
zastosowano zmodyfikowaną metodę Katsanidisa
i Addisa [8], szczegółowo opisaną w poprzedniej
publikacji [9].
Analiz dokonano za pomocą zestawu HPLC
Merck Hitachi LaChrom 7000 z detektorem DAD
oraz kolumną Si 60, 5 µm; eluent: heksan z octanem
etylu (99:1), szybkość przepływu: 2 ml/min, detekcja
przy 295 nm, czasy retencji aT: 3,8 min.
Wyniki i omówienie
W tabeli I zestawiono wyniki oceny wybranych
parametrów charakteryzujących strawność badanych
preparatów i biodostępność a‑tokoferolu (aT), wraz
z wynikami ich analizy statystycznej, dokonanej za
pomocą testu t-Studenta w układzie zmiennych nie‑
zależnych.
Wyraźnie większe wydalanie kału, krótszy czas
pasażu oraz niższą strawność węglowodanów wykaza‑
no jedynie w grupie zwierząt RS3, karmionych dietą
z udziałem skrobi produkcji National Starch.
Tabela I. Wyniki wybranych parametrów doświadczenia (średnia ± SD)
Table I. Results of selected experimental parameters (mean ± SD)
Parametr doświadczalny /Experimental parameter
istotność
Grupa SW
/SW group
Grupa AO
/AO group
Grupa WT
/WT group
Grupa RS3
/RS3 group
Wydalanie kału (g s.m./24h) /Defecation (g DM/d)
p<0,001
1,23a±0,17
1,46a±0,18
1,33a±0,10
3,69b±1,11
Czas pasażu (min) /Transit time (min)
Strawność pozorna węglowodanów (%)
/Apparent carbohydrates digestibility (%)
Zawartość aT w kale (μg/g) /aT content in feces (μg/g)
Biodostępność aT (%) /aT bioavailability (%)
aT w wątrobie (μg/g) /aT in liver (μg/g)
aT w surowicy krwi (μg/ml) /aT in plasma (μg/ml)
p<0,001
p<0,001
1112b±215
93,57b±0,63
937ab±182
92,92b±0,66
1159b±216
93,15b±0,57
696a±114
78,02a±5,78
p<0,001
p<0,001
p<0,01
ni*
281b±60
49,5a±9,8
6,3a±4,6
25,9±14,5
283b±56
41,0a±15,4
19,3b±8,7
27,4±17,2
224b±26
52,9ab±5,6
15,9ab±8,8
19,6±9,7
51a±23
71,7b±15,3
15,9ab±6,5
24,3±16,5
* ni – brak istotności statystycznej
330
W grupie tej odnotowano jednocześnie dużo
mniejszą zawartość aT w kale badanych zwierząt,
a co za tym idzie wyższą biodostępność oznaczoną
bilansowo.
Analiza korelacji liniowej pomiędzy ww. grupami
parametrów doświadczenia biologicznego wykazała
statystycznie istotne współzależności pomiędzy zawar‑
tością aT w kale a ilością wydalanego kału (r=‑0,74,
p<0,01) i strawnością węglowodanów (r=0,80,
p<0,001) oraz pomiędzy biodostępnością aT a straw‑
nością węglowodanów (r=-0,46, p<0,01).
Opracowane, w ramach aktualnie realizowanego
projektu, preparaty skrobi opornej wykazujące w ba‑
daniach in vitro stosunkowo niską strawność (po 8 h
trawienia: AO 48%, WT 44%) [5, 10], w badaniach
na szczurach okazały się nie mieć statystycznie istot‑
nego wpływu na przebieg i efektywność procesów
trawienia. Ilość wydalonego kału i strawność pozorna
węglowodanów okazały się podobne jak w przypadku
całkowicie strawnej skrobi SW. Zauważono nieco
niższe wartości czasu pasażu w grupie otrzymującej
skrobię AO, choć różnice nie były statystycznie istot‑
nie, świadczy to o silniejszym pobudzaniu motoryki
przewodu pokarmowego przez tę skrobię.
Znacznie wyższa strawność skrobi modyfikowa‑
nych uzyskana w badaniach na szczurach w stosun‑
ku do wyników uzyskanych metodami in vitro, jest
często sygnalizowana także przez innych autorów
[11, 12].
W literaturze niewiele jest natomiast danych
eksperymentalnych dotyczących bezpośrednio wpły‑
wu modyfikacji skrobi na biodostępność witaminy E.
W badaniach Lillford i Norton [13] wykazano, iż
wprowadzenie do produktów spożywczych skrobio‑
wych dodatków polimerowych (pochodzących ze
źródeł naturalnych) nie powoduje niekorzystnych
efektów zdrowotnych i żywieniowych. Jednak z innych
doświadczeń, prowadzonych na szczurach, np. przez
Kanazawę i wsp. [14], wynika, iż kleikowana modyfi‑
kowana chemicznie skrobia ziemniaczana, zawierająca
duże ilości fosforu, wykazuje wysoką lepkość w jelicie
Probl Hig Epidemiol 2013, 94(2): 328-331
zmniejszając absorpcję glukozy i kwasów tłuszczowych
z jelita cienkiego zwierząt. Wpływ wysokiej lepkości
treści jelitowej na wchłanianie składników odżyw‑
czych rozpuszczalnych w tłuszczach potwierdzają też
badania wpływu pektyn na zmniejszenie wykorzysta‑
nia witaminy E u szczurów [15].
Dla biodostępności witaminy E szczególnie ważna
jest zawartość tłuszczu w diecie oraz jego strawność,
a także zawartość wielonienasyconych kwasów tłusz‑
czowych [16, 17]. Stąd już samo obniżenie zawarto‑
ści tłuszczu w fortyfikowanych margarynach może
obniżyć dostępność witamin lipofilnych. Badania
Hashimoto i wsp. [18] oraz De Schrijver’a i wsp. [19]
udowodniły, iż skrobia retrogradowana może zmniej‑
szać absorpcję tłuszczu na drodze zmian stabilności
emulsji, co zwiększa jego wydalanie i może przyczy‑
niać się do dodatkowego zmniejszenia wchłaniana tych
witamin.
Wyraźnie niższy czas pasażu treści jelitowej
w grupie zwierząt otrzymujących skrobię o najniższej
strawności in vitro (RS3) powoduje w efekcie krótszy
czas trawienia i wchłaniania tłuszczu, a dodatkowo
wskazuje na możliwość jego wiązania sorpcyjnego.
Podobny efekt występował w naszych wcześniejszych
badaniach prowadzonych nad innymi preparatami
skrobiowymi tego rodzaju [9].
Biorąc pod uwagę wspomniane wyżej zależności
i doniesienia literaturowe w grupie zwierząt otrzymu‑
jących preparat RS3, o wyraźnie niższej strawności,
spodziewano się też niższej biodostępności aT, dlatego
otrzymane wyniki są zaskakujące i trudne do wyjaś‑
nienia.
Wniosek
Nie odnotowano niekorzystnego wpływu spożycia
dużych ilości badanych preparatów skrobiowych na
biodostępność a‑tokoferolu.
Praca finansowana z grantu badawczego MNiSW:
NN312 093739.
Piśmiennictwo / References
1. Walkowski A, Lewandowicz G. Skrobie modyfikowane
– właściwości technologiczne i zakres stosowania. Przem
Spoż 2004, 58(5): 49-51.
2. Krygier K. Tłuszcze jadalne u progu XXI wieku. Światowy
Kongres Tłuszczowy w Wielkiej Brytanii. Przem Spoż 2000,
54(12): 23, 40.
3. Zięba T, et al. Properties of retrograded and acetylated starch
preparations: Part 2. Dynamics of saccharification with
amyloglucosidase and rheological properties of resulting
pastes and gels. LWT-Food Sci Technol 44, 1314-1320.
4. Le Thanh-Blicharz J i wsp. Właściwości reologiczne i tekstura
kleików nowego typu RS4. Post Nauk Technol Przem Roln
Spoż 2011, 66(4): 53-65.
5. Le Thanh-Blicharz J, et al. Assessment of digestibility of diets
containing RS modified starches in rats. Int J Food Sci Nutr
2013 (złożone do druku).
6. Reeves PG, et al. 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.
Anioła J i wsp. Wpływ spożycia wybranych preparatów skrobi modyfikowanej fizycznie na biodostępność α-tokoferolu ...
7. Rutkowska U. Wybrane metody badania składu i wartości
odżywczej żywności. PZWL, Warszawa 1981.
8. Katsanidis E, Addis PB. Novel HPLC analysis of tocopherols,
tocotrienols, and cholesterol in tissue. Free Radic Biol Med
1999, 27(11-12): 1137-1140.
9. Anioła J i wsp. Wpływ nowego preparatu skrobi modyfikowanej
fizycznie na biodostępność witaminy E u szczurów. Probl Hig
Epidemiol 2011, 92(4): 904-907.
10. Le Thanh J, et al. Digestibility vs structure of food grade
modified starches. EJPAU 2007, 10(3): 10.
11. Sun T, et al. The effect of extrusion cooking of different starch
sources on the in vitro and in vivo digestibility in growing
pigs. Anim Feed Sci Tech 2006, 131: 66-85.
12. Wiseman J. Variations in starch digestibility in non-ruminants
Anim Feed Sci Tech 2006, 130: 66-77.
13. Lillford PJ, Norton IT. High molecular weight food additives:
where are we going? Trends in Food Sci Technol 1994, 5(6):
196-198.
331
14. Kanazawa T, 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.
15. Schaus EE, et al. Bioavailability of Vitamin E in Rats Fed
Graded Levels of Pectin. J Nutr 1985, 115(2): 263-270.
16. Gronowska-Senger A. Żywieniowe aspekty biodostępności
witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. SGGW, Warszawa
1998.
17. Abuasal BS, et al. Comparison of the intestinal absorption
and bioavailability of α-tocotrienol and α-tocopherol: in
vitro, in situ and in vivo studies. Biopharm Drug Dispos
2012, 33(5): 246-56.
18. Hashimoto N, et al. Potato Pulps Lowered the Serum
Cholesterol and Triglyceride Levels in Rats. J Nutr Sci
Vitaminol 2006, 52(6): 445-450.
19. De Schrijver R, et al. Nutrient utilization in rats and
pigs fed enzyme resistant starch. Nutr Res 1999, 19(9):
1349‑1361.