Karakterisering van complexe koolhydraten in de voeding. Onderzoek van digestie en fermentatie (GGN.4487)
Project nummer:
ggn4487
Omschrijving van het onderzoek
Vermindering van de hoeveelheid vet in de voeding is belangrijk voor de preventie van hart- en vaatziekten en andere welvaartsziekten. Als vetvervangers kunnen complexe koolhydraten (zetmeel en voedingsvezels) een belangrijke rol spelen. Hoe het lichaam omgaat met deze complexe koolhydraten is onvoldoende bekend.
Er zijn twee hoofdprocessen te onderscheiden, namelijk:
- digestie : vertering in de dunne darm, gevolgd door opname van glucose in het bloed. De stijging van de glucoseconcentratie in het bloed wordt glycaemische respons genoemd.
- fermentatie: afbraak in de dikke darm tot korte keten vetzuren (acetaat, propionaat en butyraat), hetgeen aanleiding geeft tot een specifiek fermentatieprofiel.
In dit project zal getracht worden de beide hoofdprocessen nader te karakteriseren. Hierbij zal gebruik gemaakt worden van een nieuwe methodologie: isotoop ratio massaspectrometrie: het meten van de ratio 13C (stabiel isotoop van koolstof) versus 12C (normaal koolstofatoom). Er zijnbepaalde voedingsmiddelen, bijv. maïsproducten, die van nature een verhoogde ratio 13C-12C hebben en de afbraakproducten hiervan (glucose, korte keten vetzuren, CO2,) kunnen derhalve in het lichaam worden getraceerd.
Maïszetmeel (op natuurlijke wijze verrijkt in 13C) wordt gegeven aan gezonde proefpersonen, waarna 13C-glucose, totaal glucose en insulinerespons in het bloed worden bepaald, alsmede 13CO2 in de adem. Hiermee kunnen respectievelijk endogene influx en exogene efflux worden bepaald, alsmede de uiteindelijke verbranding. Met behulp van deze gegevens zal een kinetisch model worden opgesteld, waarin deze processen zijn weergegeven. Vervolgens worden de experimenten herhaald met verschillende types maïszetmeel, die in verschillende mate voorbewerkt en ontsloten zijn. Tevens worden matrixinvloeden onderzocht (toevoeging van vet en eiwit) en tenslotte kan maïszetmeel worden meegebakken in biscuits. Op deze wijze kan de glycaemische respons van zetmeel, volwaardige voedingsproducten en maaltijden worden gemeten.
Voor het karakteriseren van het fermentatieproces wordt gebruik gemaakt van resistent zetmeel, dat alleen in de dikke darm wordt afgebroken. Resistent maïszetmeel wordt aan proefpersonen gegeven en de afbraakproducten (diverse 13C-korte keten vetzuren) worden bepaald in bloed en faeces, waardoor het fermentatiepatroon vastgesteld kan worden. Tevens kan een 13C-balans opgesteld worden. Verschillende voorbewerkte maïsproducten zullen worden bestudeerd, alsmede de effecten van matrix (vetten, eiwitten en voedingsvezels). Tenslotte zal resistent maïszetmeel worden meegebakken in biscuits en zullen het fermentatiepatroon en de 13C-balans worden bepaald.
Karakterisering van het zetmeel verteringsproces is noodzakelijk voor het ontwikkelen van voedingsproducten, waarvan de glycaemische respons goed gedefinieerd is. Dit is met name belangrijk voor sporters, mensen die frequent last hebben van verlaagde glucoseconcentratie in het bloed en patiënten met bepaalde stofwisselingsziekten (bijv. diabetes mellitus).
Karakterisering van het fermentatieproces is belangrijk voor het ontwikkelen van voedingsproducten met een 'juist' fermentatiepatroon, hetgeen belangrijk kan zijn voor preventie van dikke darmkanker, met name voor patiënten met een genetisch bepaald verhoogd risico.
Resultaten van het onderzoek
Gebruikers
Het bedrijf General Biscuits is bij dit project betrokken.
Projectleider
Prof.dr. R.J. Vonk
Rijksuniversiteit Groningen
Academisch Ziekenhuis
Werkgroep Voeding en Metabolisme Laboratorium
Postbus 30001
9700 RB Groningen
Status van het project
| Gestart | : 16-03-1998
|
| Einddatum | : 01-06-2004
|
Trefwoorden
Metabolisme, voedingsfermentatie.
.
American Journal of Clinical Nutrition.
Digestion of so-called resistant starch sources in the human small intestine.
Am J Clin Nutr 72:432-438, 2000.
Roel J. Vonk, Renate E. Hagedoorn, Rynate de Graaff, Henk Elzinga, Saskia Tabak, Yue-Xin Yang*, Frans Stellaard.
Department of Pediatrics, Laboratory Nutrition and Metabolism, University Hospital and University of Groningen, Groningen, The Netherlands. [*present address: Institute of Nutrition and Food Hygiene, Chinese Academy of Preventive Medicine, Beijing, China]
Abstract
Background: Resistant starch sources, which are only partially digested in the small intestine, can be used to increase colonic availability of short chain fatty acids.
Objective: To study the characteristics of the fermentation of resistant starch, first its small intestinal digestion has to be quantified. In our study we performed this by comparing the metabolic fate of highly digestible corn starch (DCS), Hylon VII and Novelose, which are of corn origin and, therefore, naturally enriched in 13C.
Design: After administration of 40 g starch or glucose to seven healthy volunteers, glucose and exogenous glucose concentrations in serum and 13CO2 excretion in breath were analyzed for 6h. 13C abundance of CO2 was analyzed by Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) and 13C abundance of glucose by Gas Chromatography / Combustion / IRMS.
Results: Comparing the area under the curve (2h) of exogenous glucose concentration in serum (13C-glycemic index) after intake of starch or glucose, digestion percentages for DCS, Hylon VII and Novelose were calculated to be 82 ± 23%, 44 ± 16% and 43 ± 15%. Comparing 6h cumulative percentage dose recovery in breath revealed that 119 ± 28% of DCS, 55 ± 23% of Hylon VII and 50 ± 26% of Novelose is digested in the small intestine.
Conclusions: These data show that the exogenous glucose response in serum and the 13CO2 excretion in breath can be used to estimate small intestinal digestion of resistant starch, which amounts approximately 50%.