Health Effects of Foods Enriched with Cereal beta-Glucans from Cereals

Abstract

Since soluble fibre in the form of the cereal beta-glucans found in oats and barley has been shown to have a positive effect on lipid and glucose metabolism, people at risk of developing cardiovascular diseases or diabetes might benefit from that a variety of palatable food products containing beta-glucans being available to them. The aim of the papers presented in the thesis was to evaluate the metabolic effects on persons with hypercholesterolemia or type 2 diabetes of various new food prototypes supplemented by beta-glucans. The immunomodulating effects of oat beta-glucan in vitro were also investigated.



In paper I, the total cholesterol (T-C) concentration after a daily intake of 3.5 g of beta-glucans contained in a fermented, ropy oat-based product was found to be significantly lower than in a control group. In the same study an oat-based product containing 3.0 g of beta-glucans did not significantly lower the serum lipid level. In paper II a beverage containing 5 g of beta-glucans from oats also significantly lowered the T-C concentration and the postprandial glucose and insulin response as compared with a control beverage. No significant serum lipid or postprandial changes as compared with control were obtained after the consumption of either 5 or 10 g of barley beta-glucans or 10 g oat beta-glucans. In paper III a soup enriched with 4 g of oat beta-glucans was found to lower T-C and LDL-C in healthy hyperlipidemic subjects, although the reductions did not differ significantly from those in a group consuming a control soup. In paper IV, the same beta-glucan-enriched soup was investigated in normocholesterolemic subjects with type 2 diabetes. The tricylglycerol concentration of was significantly reduced in the beta-glucan group but produced no significant improvement in HbA1c or LDL-C.



The liquid products used in the studies were all enriched with low Mw beta-glucans, increasing the amounts that could be incorporated per serving. The major difference between the various studies was in the method of administering the products: several servings per day in papers I and II but only once a day in papers III and IV. It could be of further interest to study the optimal mode of consuming beta-glucans and whether barley beta-glucans per se are less effective than oat beta-glucans.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Ett högt fiberintag från grönsaker, frukt och sädesslag som havre och korn minskar risken för hjärt- och kärlsjukdomar och typ 2 diabetes. Havre och korn har en hög halt av lösliga kostfiber, så kallade beta-glukaner (beta-glukaner) och studier har visat att beta-glukaner har intressanta hälsoeffekter. Ett dagligt intag av beta-glukaner från havre eller korn kan sänka kolesterolhalten i blodet och måltider berikade med beta-glukaner ger ett långsamt blodsocker- och insulinsvar för friska och för individer med typ 2 diabetes. Kostundersökningar visar att intaget av kostfiber generellt är mycket lägre än vad som rekommenderas för att ge positiva effekter på hälsan. I Sverige äter vi ca 17-18 g fiber per dag, men vårt intag borde vara över 25 g. Grönsaker och frukt, havregryn, havrekli samt bönor och baljväxter är livsmedel som främst bidrar med lösliga fibrer i vår kost. Korngryn och kornmjöl äts idag endast i begränsad omfattning.



Ett sätt att öka intaget av beta-glukaner från havre och korn är utveckla ett större utbud av berikade livsmedel. Inom ett tvärvetenskapligt, internationellt EU-projekt har syftet varit att framställa nya livsmedel berikade med koncentrerade former av havre- och korn beta-glukaner samt att utvärdera deras hälsoeffekter på individer med förhöjda kolesterolvärden eller med typ 2 diabetes. Genom en patenterad tillverkningsprocess har ett fiberkoncentrat av havre eller korn kunnat tillsättas i livsmedel som yoghurt, drycker och soppa. Dessa beta-glukan-berikade livsmedel har sedan testats i fem studier vilka presenteras i denna avhandling.



Det är inte helt klarlagt vilka fysiologiska mekanismer som påverkas, men en betydande sådan är att beta-Glukaner bildar ett visköst gel i tarmen som kan fördröja upptaget av fett och socker. ?-Glukaner har också en förmåga att dra till sig gallsalter och föra dem ut ur kroppen. Levern måste då bilda nya gallsalter, vilka tas från blodet, varvid kolesterolhalten sjunker. För att bilda ett visköst gel måste dock beta-glukanerna vara lösliga samt ha bibehållit en tillräckligt hög viskositet i livsmedlet. ?-Glukaner i flytande livsmedel har visat sig ha en högre löslighet än i torra livsmedel som bröd och flingor, en viktig förutsättning för att en tillräckligt viskös gel skall kunna bildas i tarmen. ?-Glukanerna i både havre och korn är känsliga för påverkan och vid tillverkning av livsmedel kan molekylstrukturen brytas ned och de positiva hälsoegenskaperna försämras. Det är därför viktigt att testa livsmedel berikade med beta-glukaner i studier för att säkerställa att dess effekter är intakta.



I studierna som presenteras i avhandlingen undersöktes olika typer av flytande livsmedel berikade med ett fiberkoncentrat från havre eller korn. I den första studien deltog män och kvinnor med förhöjda kolesterolvärden som under fem veckor dagligen fick inta tre portioner av olika typer av en havrebaserad yoghurt. I gruppen som intog den mest viskösa havre-yoghurten, innehållande 3.6 beta-glukaner per dag, sänktes halten av totalkolesterol signifikant jämfört med en kontrollgrupp.



I den andra studien jämfördes beta-glukaner från havre och korn som tillsatts i olika mängder (5 respektive 10 g) i en fruktdryck. Även i denna studie deltog män och kvinnor med förhöjda kolesterolvärden och dessa fick under fem veckor inta 2.5 dl dryck vid två tillfällen per dag. I gruppen som fick fruktdryck med 5 g beta-glukaner från havre sänktes halten av totalkolesterol signifikant jämfört med kontroll, men inte i de andra grupperna. I grupperna som intog 10 g beta-glukaner från havre eller korn per dag sänktes inte kolesterolhalten i genomsnitt mer än i grupperna som fick 5 g per dag. ?-Glukaner från korn hade en mindre uttalad effekt på kolesterolvärdena än havre. I måltidsförsök jämfördes också effekterna av fruktdryckerna på blodsocker och insulin. Jämfört med en kontrolldryck gav fruktdrycken med 5 g havre-beta-glukaner ett lägre blodsocker- och insulinsvar efter måltid, medan korndrycken inte hade denna effekt. Det är dock svårt att utifrån detta dra generella slutsatser om att korn beta-glukaner har mindre effekt på kolesterol än de från havre, varför fler jämförande studier behöver genomföras.



I den tredje studien berikades en soppa med 4 g beta-glukaner som intogs en gång per dag till lunch eller middag under fem veckor av män och kvinnor med förhöjda kolesterolvärden. En kontrollgrupp intog samma soppa utan beta-glukaner och i båda grupperna sjönk kolesterolvärdena, men något mer i gruppen som intog den beta-glukanberikade soppan. Skillnaden mellan grupperna var dock inte signifikant. Betydelsen av att byta en av dagens måltider mot en soppa med hälsosam sammansättning hade således en effekt i sig som var nästan lika stor som den från beta-glukanerna. I måltidsförsök utvärderades också om det var någon skillnad i blodsocker- och insulinsvar mellan sopporna, men även här var effekterna likartade.



I fjärde studien intogs samma soppor under åtta veckor av män och kvinnor med typ 2 diabetes. I denna studie utvärderades primärt effekten av beta-glukaner på HbA1c, så kallat ?långtidsblodsocker?. Studien kunde dock inte visa att 4 g beta-glukaner per dag gav ett lägre HbA1c jämfört med kontrollgruppen. Det kan vara så att det krävs högre mängder av beta-glukaner och att dessa skall intas vid flera tillfällen per dag för att ge långtidseffekter på blodsocker. ?-Glukaners specifika påverkan av HbA1c är dock inte så väl undersökt, varför fler studier krävs inom detta område. Deltagarna hade vid studiens start normala kolesterolvärden, och det var inte någon signifikant skillnad mellan grupperna i kolesterol vid studiens slut. Halten av triglycerider sjönk dock signifikant i gruppen som intog beta-glukansoppan jämfört med kontrollgruppen. Måltidsförsök med beta-glukansoppan visade inte någon skillnad i blodsocker- och insulinsvar jämfört med kontrollsoppan.



Sammanfattningsvis visade studierna att beta-glukaner från havre hade en tydligare kolesterolsänkande effekt än korn, att det kan vara fördelaktigt att inta beta-glukaner flera gånger per dag, och för personer med typ 2 diabetes krävs det förmodligen högre intag av beta-glukaner än 4 g per dag för att ge effekt på HbA1c. En balanserad livsstil är grunden för att såväl förebygga som att behandla hjärt-kärl sjukdomar och diabetes. Hälsosamma livsmedel berikade med lösliga kostfibrer kan vara ett komplement till i övrigt balanserade matvanor som är intressant att vidareutveckla. I framtiden är det intressant att ytterligare jämföra effekten av havre och korn i olika livsmedel på blodkolesterol och blodsocker och hur dessa optimalt skall konsumeras. beta-Glukaner i preliminära försök har också visat sig ha immunstimulerande effekter i tarmen, vilket är intressant att vidare undersöka.

• author: Biörklund, Maria
• supervisor: Gunilla Önning
• opponent: Professor Vessby, Bengt, Department of Public Health and Caring Sciences, Unit for Clinical Nutrition Research, Uppsala, Swed
• organization: Department of Chemistry
• publishing date: 2005
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Biochemistry and Molecular Biology
• keywords: Näringslära, Nutrition, glucose, cholesterol, oats, barley
• pages: 130 pages
• defense location: Center of Chemistry and Chemical Engineering, Getingevägen 60, Lecture hall B, Lund Institute of Technology
• defense date: 2005-11-11 10:30:00
• ISBN: 91-628-6660-5
• language: English
• LU publication?: yes
• id: a6dcf766-edff-422f-9546-8834a3bd9ebf (old id 545526)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:12:26
• date last changed: 2018-11-21 21:03:20