Breanna M. McArthur

1 Departamentul de Științe Alimentare, Universitatea Purdue, West Lafayette, IN 47906, SUA; ude.eudrup@htracmb

Robert V. Considine

2 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Indiana, Indianapolis, IN 46202, SUA; ude.ipui@idisnocr

Richard D. Mattes

3 Departamentul de Științe Nutriționale, Universitatea Purdue, West Lafayette, IN 47906, SUA

Abstract

1. Introducere

Nucile sunt alimente bogate în grăsimi, cu conținut ridicat de energie, care, din punct de vedere istoric, au fost asociate cu adipozitatea. Cu toate acestea, dovezile crescânde sugerează că, în contextul unei diete sănătoase, includerea nucilor nu favorizează creșterea în greutate [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]. Acest lucru a fost atribuit potențialului lor de creștere a cheltuielilor de energie [3,11,12], a valorii mari de sațietate [13,14,15,16,17,18,19,20] și a bioaccesibilității energetice limitate (eliberare) [21, 22,23,24]. Masticarea contribuie la fiecare dintre aceste mecanisme, dar în moduri diferite. O mai bună înțelegere a procesării orale poate aduce, prin urmare, informații despre manipularea consumului de nuci pentru a gestiona echilibrul energetic.

Mai multe studii privind mestecarea gumei au documentat că masticarea crește consumul de energie (EE) datorită activității musculare implicate în mestecarea [25,26,27]. Mestecarea crește cheltuielile de energie cu 11 kcal/h [25], deși studii mai recente arată o creștere mai mică a termogenezei [26,28]. Alte lucrări au remarcat o creștere semnificativ mai mare a termogenezei induse de dietă (DIT) după consumul unei mese solide comparativ cu aceeași masă sub formă de piure [28]. Deși masticarea nu a fost măsurată, mai multe studii documentează efectele acute ale consumului de arahide asupra cheltuielilor de energie [3,11,12]. Rezultatele de susținere în studiile cu alte nuci nu sunt solide. Un studiu a raportat o creștere de 14% a EE după consumul de migdale [29], deși într-un alt raport, nu a fost observat niciun răspuns termogen [2]. Studiile cu nuci [19] și alune [30] nu au evidențiat nici o variație a termogenezei. În consecință, dovezile până în prezent nu sunt concludente cu privire la acest mecanism. Dacă actul de mestecat influențează termogeneza, efectul este probabil de mărime mică [28].

Mestecarea are un rol major în digestia alimentelor și în bioaccesibilitatea nutrienților. Mestecarea rupe mecanic pereții celulari ai alimentelor vegetale, eliberând astfel substanțele nutritive care poate nu au fost accesibile organismului. Studiile controlate aleatoriu care explorează relația dintre masticare și bioaccesibilitatea energetică din nuci dezvăluie pierderi de energie crescute în scaunele subiecților cu diete bogate în nuci [44], nuci pecan [21], fistic [45], migdale [46] sau arahide [3], 24]. Această bioaccesibilitate redusă este atribuită rezistenței pereților celulelor parenchimatoase ale nucilor la degradarea intestinului și masticarea inadecvată [47]. Cu toate acestea, un studiu a observat o absorbție mai mare a lipidelor (de exemplu, mai puțină excreție de grăsimi fecale) după ce migdalele au fost mestecate de 40 de ori față de 10 ori [18], punând sub semnul întrebării rolul masticării crescute ca strategie pentru pierderea/menținerea în greutate. În timp ce stimularea orală prelungită poate spori semnalele generate pentru controlul apetitului [48,49,50], disponibilitatea mai mare de nutrienți derivată prin mestecare ar putea crește absorbția energiei. Astfel, din această perspectivă, rămân întrebări dacă mestecarea este un ajutor sau un obstacol în calea echilibrului energetic.

Dovezi recente arată că 21% din energia din nuci nu este bioaccesibilă, ceea ce este similar cu valoarea energetică pentru migdale (cu 20% mai mică decât cea prevăzută pe baza valorilor Atwater sau a calorimetriei bombei), deși au proprietăți fizice diferite [44,46] . Mai mult, se pare că nucile au un randament energetic mai mic decât fisticul (cu 5% mai puțin decât s-a prezis) cu proprietăți fizice apropiate [45]. Deși mecanismele sunt neclare, se poate ipoteza că nucile evocă cantități diferite de fragmentare și perturbare celulară în cavitatea bucală din cauza diferențelor în proprietățile lor fizice [62,63], postulat care a fost examinat și în acest studiu.

2. Materiale și metode

2.1. Participanți

Cincizeci de adulți sănătoși (25 M, 25 F; IMC 24,7 ± 3,4 kg/m 2 (interval: 19,7–33,7 kg/m 2); 25 ± 8 ani (interval: 18–52 ani) au fost recrutați prin reclame publice. Criteriile de eligibilitate au inclus o dentiție sănătoasă și fără alergii la nuci. Toți participanții au fost nefumători și nu au luat medicamente despre care se știe că afectează rezultatele studiului. Fiecare participant a semnat un formular de consimțământ informat aprobat de Consiliul de revizuire instituțională al Universității Purdue și a primit compensații monetare pentru participare.

2.2. Proiectare experimentală

Studiul a urmat un design experimental în cadrul subiectului. Au fost efectuate două experimente în trei sesiuni de testare separate. În experimentul 1, fiecare participant a participat la o sesiune de performanță masticatorie (Figura 1). Participanții au raportat la laborator după ce s-au abținut să mănânce și să folosească produse de îngrijire orală timp de cel puțin 2 ore. Participanților li s-au prezentat porții de 5 g de nuci (nuci, migdale, fistic) cu și fără apă, suc de mere, iaurt simplu sau iaurt dulce într-o ordine randomizată. Au fost instruiți să mestece fiecare probă, unul câte unul, la o rată constantă (cronometrată la un metronom la o rată de 1 mestecat/s timp de 15 s. Fiecare probă a fost apoi expectorată într-un recipient din plastic pre-cântărit și evaluată pentru gust pe o scară de la 1 la 9 cu 1 = „nu-mi place extrem” și 9 = „ca extrem [65].” S-a aplicat o condiție separată de mestecat în care participanții au fost instruiți să mestece nucile pentru un număr prestabilit de cicluri de mestecare (15 s) sau până când este gata de înghițire urmată de expectorare în recipiente pre-cântărite. Pentru toate tratamentele, activitatea electromiografică (EMG) a fost înregistrată pe parcursul secvențelor de mestecat și dimensiunea particulelor a fost determinată prin cernere umedă.

alimentație

Diagrama fluxului de proiectare a studiului.

2.3. Testarea alimentelor

Au fost evaluate trei nuci întregi: nuci (crude nesărate, Sacramento, CA, SUA), migdale (sărate prăjite, Sacramento, CA, SUA) și fistic (prăjite la uscat, Kraft Heinz Foods Company, Chicago, IL, SUA). Fiecare tip de piuliță a fost extras dintr-un singur lot și a fost depozitat în recipiente sigilate într-un frigider la 4 ° C până în ziua testării. Fiecare probă de nuci a cântărit

5,0 g. Au fost evaluate cinci condiții de alimentație: nuci singure, nuci cu apă (deionizate), nuci cu suc de mere (Mott's 100% Apple Juice, Mott's LLP, Plano, TX, SUA), nuci cu iaurt dulce (Greek Gods Greek Yogurt Honey Vanilla, Hain Celestial Group, Inc. Lake Success, NY, SUA) și nuci cu iaurt simplu (Greek Gods Greek Yogurt Traditional Plain, Hain Celestial Group, Inc., Lake Success, NY, SUA).

2.4. Forța de rupere

Analizele de textură pentru fiecare dintre cele trei piulițe întregi au fost efectuate folosind un analizor de textură TA XT2 (Stable Micro Systems, Godalming, Marea Britanie) echipat cu o sondă de cuțit și setat să pătrundă probele la o adâncime de 4 mm (migdale, fistic) și 8 mm (nuci) la o viteză de 1 mm/s. Au fost aplicate două adâncimi de penetrare diferite, deoarece probele au diferit ca formă și dimensiune (de exemplu, grosime). Au fost efectuate douăzeci de replici pentru fiecare tip de piuliță și s-a calculat o valoare medie.

2.5. Performanță masticatorie

Microstructura de mestecat a fost caracterizată prin înregistrarea electromiografică (EMG) (BioPac Systems, Inc., Goleta, CA, SUA). Mușchii temporali și masseteri de pe partea dominantă de mestecat a fiecărui participant au fost identificați prin palpare, iar electrozii de suprafață bipolari au fost așezați la aproximativ 3 cm unul de-alături de fiecare mușchi. Un electrod de masă a fost plasat pe interiorul încheieturii opuse a participanților. Au fost cuantificați patru parametri: Forța maximă de mușcătură (volți); forța medie a mușcăturii (volți); muncă musculară totală (zona semnalului EMG); și numărul total de mestecături. Ieșirea brută EMG a fost rectificată datorită naturii bipolare a semnalului.

2.6. Distribuția proporțională a dimensiunii particulelor

Au fost colectate în total 800 de bolusuri (50 subiecți × 16 probe) și dimensiunea particulelor a fost determinată prin cernerea bolusurilor expectorate printr-un teanc de site pre-ponderate. Dimensiunile ochiurilor au fost:> 3,35 mm, 3,35-2,0 mm, 2,0-1,0 mm, 1-0,50 mm, 0,50-0,25 mm, 0,25-0,125 mm și Figura 2 A - C). În mod similar, pentru nucile în condiții de mestecat libere și fixe, munca musculară totală (z = -1,371, p = 0,170), medie (z = -0,475, p = 0,635) și forța maximă de mușcătură (z = -0,005, p = 0,996) au fost comparabile (datele nu sunt prezentate). Testul Wilcoxon cu rang semnat a arătat că timpul de mestecat (al doilea) a crescut atunci când nucile au fost mestecate și expectorate în momentul în care participanții au simțit nevoia să înghită (20 s) comparativ cu când nucile au fost mestecate pentru un timp fixat (15 s), (z = −4,583, p 0,05).

3.3. Dimensiunea particulelor

Distribuția medie a mărimii particulelor ± S.E.M în funcție de condiții pentru nuci: (A) nuci, (B) migdale și (C) fistic. Comparațiile se bazează pe măsurători repetate ANOVA în două direcții cu test de comparație multiplă post hoc Bonferroni. Diferite litere mici indică diferențe semnificative între condiții (p 0,01). A existat un efect semnificativ al aromei dulci asupra particulelor mai mici de 0,50 mm (p 0,05) (Figura 5).

Modificări medii ± S.E.M în (A) insulină și (B) concentrația de glucoză consumul ulterior de nucă.

3.6. Senzații apetitive

Modificări medii ± S.E.M ale concentrațiilor de GLP-1 după consumul de nucă.

4. Discutie

Scopul principal al masticării este de a se asigura că particulele solide de alimente sunt reduse la o dimensiune care poate fi încorporată eficient într-un bolus și înghițită în siguranță. În al doilea rând, există dovezi că mărimea particulelor este un factor determinant al bioaccesibilității energiei și nutrienților [68,69]. Mărimea optimă este o funcție a anatomiei individului, a naturii alimentelor și a condițiilor în care este ingerată [70,71]. Deși nucile sunt privite ca o singură clasă de alimente cu proprietăți fizice care sunt mai asemănătoare decât diferite, dovezile clinice sugerează că nu sunt procesate echivalent într-un anumit set de condiții sau în condiții diferite. Acest lucru este confirmat de constatările prezente.

Anterior, s-a raportat că schimbarea gustului unei mese are efecte marcate asupra funcției masticatorii (de exemplu, ritmul de mestecare, rata de consum, aportul total) [58,59,93], prin urmare am considerat efectul gustului asupra masticării nucilor. Predicția a fost că creșterea gustului gustativ al nucilor ar duce la o reducere a comportamentului de mestecare, ducând la dimensiuni mai mari de particule la înghițire. Cu toate acestea, nu am observat un efect independent al gustabilității asupra indicilor de mestecat sau a dimensiunii particulelor, posibil deoarece diferențele observate în gustul dintre condiții au fost limitate și toate au fost evaluate pozitiv. Rezultate similare au fost raportate în studii cu arahide [52] și migdale [51]. Studiile anterioare privind microstructura alimentației au documentat un efect al gustului asupra comportamentului masticator [58,59,93], dar efectele păreau specifice alimentelor, iar etapele/durata masticării nu au fost examinate. Deci, efectul independent al gustului asupra procesării orale rămâne incert.

A doua parte a acestei lucrări a avut ca scop studierea rolului masticării asupra capacității ridicate de sațietate a nucilor. Aportul regulat de nuci în general [19], dar nu uniform [94,95], promovează senzații puternice de plinătate. Motivul discrepanței în constatările publicate nu este evident, dar se poate referi la variații metodologice. De exemplu, studiul care a raportat senzația de plenitudine ridicată a evaluat senzațiile după trei zile de aport de nucă mărunțită față de consumul de nuci într-un mediu controlat cu participanți care aveau sindrom metabolic. În timp ce studiile care nu au observat evaluări de plenitudine puternice au evaluat sațietatea la persoanele cu supraponderalitate și obezitate după o dietă cu energie redusă cu nuci întregi și o dietă cu energie redusă fără nuci timp de 6 luni într-un mediu de viață liber. În studiul de față, aportul de nuci întregi a determinat o mai mare plinătate în comparație cu forma de unt în rândul persoanelor slabe. Acest lucru ar sugera că mestecatul are o influență asupra poftei de mâncare, posibil dependent de starea de greutate [96].

Schimbarea poftei de mâncare cu consumul de nucă nu a putut fi atribuită eliberării de GLP-1 sau insulină, doi hormoni de sațietate raportați. Nu a fost observată nicio corelație între indicii masticatori și concentrațiile acestor hormoni în prezentul studiu. Lipsa efectului semnalelor endocrine asupra poftei de mâncare a fost raportată anterior în alte studii privind nucile [19,43,97]. Nucile și alte nuci, în general, nu au fost stimuli eficienți pentru secreția peptidei intestinale [16,17,18,19,95], dar conferă efecte puternice de satietate/satietate. Studiul de față susține ipoteza că diferențele observate în pofta de mâncare pot fi atribuite masticării, care își poate exercita efectul direct prin mecanisme neuronale, nu endocrine [98].

5. Concluzii

Pe scurt, modelul de defalcare pentru piulițe a fost diferit și nu a fost explicat de o singură proprietate fizică (duritate). Defalcarea este probabil determinată de mai multe proprietăți alimentare (elasticitate, plasticitate, formă etc.), variații ale consumatorilor (de exemplu, dentiție, prag de înghițire) și condițiile în care sunt consumate nucile (de exemplu, vâscozitatea alimentară complementară, calitatea gustului). Spre deosebire de unele descoperiri anterioare cu alte alimente [61], aroma dulce a fost asociată cu o preponderență mai mare a dimensiunilor mici ale particulelor. Va fi necesar un studiu suplimentar pentru a determina dacă acesta este un efect specific al nucilor.

Plinătatea a crescut după masticarea nucilor întregi comparativ cu untul de nucă, deși concentrațiile de peptide intestinale au rămas neschimbate. Constatările prezente ridică întrebarea dacă diferențele în procesarea orală se traduc în procese digestive modificate [100]. Studii suplimentare sunt justificate pentru a înțelege pe deplin semnificația acestor rezultate atât asupra bioaccesibilității, cât și asupra biodisponibilității energiei din nuci.

Mulțumiri

R.D.M. a primit o subvenție de cercetare de la Comisia California Walnut pentru a efectua studiul. B.M.M. a fost susținută de o subvenție de formare a Institutului Național de Sănătate (NIH) în timpul pregătirii sale doctorale.

Contribuțiile autorului

R.D.M. și B.M.M. a proiectat proiectul de cercetare; B.M.M. a efectuat cercetarea. R.V.C. a analizat hormonii de sațietate. R.D.M. și B.M.M. a scris manuscrisul și R.V.C. a furnizat feedback și editări manuscrisului. Toți autorii își asumă responsabilitatea pentru conținutul final al manuscrisului.

Conflicte de interes

Autorii nu declară niciun conflict de interese. Sursele de finanțare nu au avut niciun rol în proiectarea studiului sau în colectarea, analiza sau interpretarea datelor.