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Stable isotope applications to monitor starch digestion and fermentation for the development of functional foods.

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Stärke bringt unerwarteten gesundheitlichen Nutzen

Stärke ist ein wichtiger Energielieferant in der menschlichen Nahrung. Wissenschaftler beschäftigten sich mit anderen, bislang unerforschten Vorteilen dieses Kohlenhydrats.

Gesundheit

Der Abbau von Stärke zu Glukose erfolgt im Mund bis hin zum Dünndarm. Bislang beschränkten sich Untersuchungen zu deren Stoffwechselaktivität hauptsächlich auf die glykämische Reaktion und den sich daraus ableitenden glykämischen Index. Dies reflektiert jedoch nur den Einstrom exogener Glukose, die Produktion von Glukose in der Leber und deren Verteilung ins Gewebe. Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts 13C-STARCH untersuchten demzufolge weitere wichtige Merkmale der Verstoffwechslung von Kohlenhydraten, unter anderem den Verdauungszeitraum, die Transitzeit im Körper und die Magenleerung. Glukose, die nicht im Dünndarm aufgenommen wird, gelangt in den Dickdarm und wird fermentiert. Daraus entstehen dann kurzkettige Fettsäuren (short chain fatty acids, SCFA). Einige dieser Fettsäuren werden über den Pfortaderkreislauf weiter zur Leber transportiert, wo sie dem Stoffwechsel des Organs zur Verfügung stehen. Außerdem können sie die Funktion von Liganden bei der Bindung an Proteinrezeptoren übernehmen, die in adipösem oder Fettgewebe gebildet werden. Dies hat interessanterweise viele verschiedene Auswirkungen, unter anderem auf Essgewohnheiten und Insulinempfindlichkeit. Partner am Universitätsklinikum Groningen, Niederlande, beschäftigten sich mit der Glukosekinetik nach einer Mahlzeit. Erster Schritt war der Anbau von 13C-Kohlenstoff-markiertem Weizen und Gerste. Dann erfolgte die Zubereitung entsprechender Nahrungsmittel, beispielsweise wurde Brot aus Körnern mit ausreichendem 13C-Gehalt hergestellt. Für die Dual-Isotopen-Technik wurde außerdem D-[6,6-2H2]-Glukose eingesetzt. Im Anschluss an die Mahlzeit wurde die Glukosekonzentration der Probanden gemessen und bestimmt, ob die Glukose aus exogenen oder endogenen Quellen stammte. Daraus konnte dann die intestinale Nettoabsorption der Glukose bestimmt werden. Weitere 13C-markierte Produkte für die Verfolgung der Verstoffwechslung von Stärke war 13C-markierte Gerste zur Herstellung von Acetat und 13C-markierte Laktulose als wichtiges Substrat für den mikrobiellen Dickdarmstoffwechsel. Die Möglichkeit, Pflanzen anzubauen, die mit 13C-Kohlenstoff angereichert bzw. markiert sind, eignet sich hervorragend, um den Weg von Nahrungsmitteln in lebenden Objekten zu verfolgen und damit die Wirkung der Fermentation von Stärke und deren Verstoffwechslung in andere Gewebe und Organe zu untersuchen. Dies könnte zu weiteren Erkenntnissen über Erkrankungen wie Fettsucht, Typ-II-Diabetes und kardiovaskuläre Krankheiten führen. Besonders für die Nahrungsmittelindustrie werden die Vorteile deutlich, die sich aus der Herstellung von Lebensmitteln mit einem hohen Gehalt an modifizierter, verdauungsverzögerter und -resistenter Stärke ergeben.

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