Способ определения in vitro гликемического индекса пищевых продуктов

Способ определения in vitro гликемического индекса пищевых продуктов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка имеет приоритет заявки США Сер.№ 12/144056 от 23 июня 2008 года, описание которой включено сюда ссылкой в полном объеме.

Настоящее изобретение относится к осуществляемому in vitro способу определения гликемического индекса пищевых продуктов (ГИ). Настоящее изобретение относится к достоверному и недорогому способу определения in vitro гликемического индекса у большого разнообразия пищевых ингредиентов и готовых пищевых продуктов.

В последние годы значительно возрос интерес к гликемическому индексу пищевых продуктов. Гликемический индекс представляет собой индикатор относительного гликемического ответа на углеводы, содержащиеся в данном пищевом продукте, при его переваривании и позволяет классифицировать пищевые продукты, основываясь на скорости выделения и абсорбции углеводов. В действительности гликемический индекс позволяет определить так называемые «хорошие углеводы» (то есть углеводы с относительно низким гликемическим индексом) и так называемые плохие углеводы (то есть углеводы с относительно высоким гликемическим индексом). Применение гликемического индекса может обеспечить осознанное потребление углеводов и заботу о здоровье или, исходя из показателей, помочь при выборе пищевого продукта.

Согласно гликемическому индексу углеводы классифицируются по шкале от 0 до 100, исходя из изменения уровня сахара в крови после приема пищи. Пищевые продукты с высоким ГИ считаются быстро перевариваемыми и абсорбируемыми, следовательно, ведут к заметной флуктуации уровней сахара в крови. Считается, что при низких показателях гликемического индекса обеспечивается более постепенное повышение и, следовательно, более равномерная флуктуация уровней сахара в крови и инсулина за счет их более медленного переваривания и абсорбции в теле человека. Как правило, продукты с низким гликемическим индексом имеют индекс 55 или менее, продукты со средним гликемическим индексом имеют индекс от 56 до 69 и продукты с высоким гликемическим индексом имеют индекс 70 или более.

Потребление пищевых продуктов с высоким гликемическим индексом, как правило, приводит к более высокому и более быстрому повышению уровня глюкозы в крови по сравнению с потреблением пищевых продуктов с низким гликемическим индексом. Быстрое повышение глюкозы в крови сигнализирует поджелудочной железе о повышении секреции инсулина. Высокие уровни инсулина, индуцированные потреблением пищевых продуктов с высоким гликемическим индексом, могут вызвать резкое повышение уровней глюкозы в крови (гипогликемия), в то время как потребление пищевых продуктов с низким гликемическим индексом, как правило, ведет к более медленному и постепенному повышению уровня глюкозы в крови и снижает потребность в инсулине. Сообщается, что диеты с низким гликемическим индексом улучшают как показатели уровня глюкозы, так и показатели уровня липидов у людей с диабетом (1 и 2 типа). Также сообщается, что диета с низким гликемическим индексом приводит к улучшению контроля за массой тела, поскольку помогает контролировать аппетит и отсрочить появление чувства голода. Также диеты с низким ГИ могут снижать уровень инсулина и устойчивость к инсулину. Недавние исследования Школы общественного здоровья Университета Гарварда (Harvard School of Public Health) показывают, что риск заболевания диабетом, таким как диабет 2 типа, и сердечно-сосудистыми заболеваниями сильно взаимосвязан с гликемическим индексом диеты. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Продовольственная и сельскохозяйственная организация (FAO) Организации Объединенных Наций (ООН) рекомендует населению развитых стран увеличить в рационе долю пищевых продуктов с низким гликемическим индексом для профилактики наиболее распространенных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, диабет и ожирение. В частности, потребителям часто рекомендуют модифицировать свой рацион таким образом, чтобы относительное количество пищевых продуктов с низким гликемическим индексом превышало потребление пищевых продуктов с высоким гликемическим индексом. Показатели гликемических индексов, как правило, помогают потребителям заботиться о здоровье и снижать риск возникновения определенных заболеваний при выборе пищевых продуктов.

Гликемический индекс пищевых продуктов, как правило, определяют в in vivo исследовании уровня глюкозы в крови у группы людей (как правило, из 6 или более человек), которые съели этот пищевой продукт; ответный уровень глюкозы в крови для пищевых продуктов сравнивают с уровнем глюкозы, вызванным потреблением контрольного материала с известным гликемическим индексом за фиксированный период времени, и рассчитывают гликемический индекс. Осуществляемый in vivo способ определения гликемического индекса считается «золотым стандартом» в этой области. В общепринятом протоколе исследований измеряют порции пищевых продуктов, содержащие от 10 до 50 грамм углеводов, которые потребляют 6 или более здоровых людей после воздержания от приема пищи в течение ночи. Берут образцы крови, как правило, из пальца, перед потреблением пищевого продукта (время ноль) и в интервалы 15-30 минут в течение двух часов сразу же после потребления пищевого продукта и анализируют уровни глюкозы в крови. Полученные в результате данные (как правило, около 7 точек данных) используют для получения кривой отклика сахара, содержащегося в крови (то есть уровень глюкозы в крови изображается в зависимости от времени), в течение двух часов после потребления исследуемого пищевого продукта. Площадь под кривой сахара, содержащегося в крови, относится к общему повышению уровней глюкозы в крови после потребления исследуемого пищевого продукта. Аналогичное исследование проводят снова после воздержания от пищи в течение ночи, те же индивидуумы потребляют эквивалентную углеводам порцию глюкозного сахара (контрольный продукт, имеющий по определению гликемический индекс 100) или белый хлеб с определенным показателем ГИ; определяют кривую отклика уровней глюкозы в течение двух часов и измеряют площадь под кривой тем же способом, как для исследуемого пищевого продукта. Гликемический индекс исследуемого пищевого продукта рассчитывают делением площади под кривой исследуемого пищевого продукта на площадь под кривой контрольного продукта и умножением на 100. Применение стандартного пищевого продукта очень важно для снижения смещающего воздействия различных физических и/или других характеристик субъектов, наряду с совпадением физической формы исследуемых образцов (то есть, стандартный водный раствор глюкозы для анализа напитков и стандартный белый хлеб для анализа твердых пищевых продуктов). Поскольку для получения кривой сахара, содержащегося в крови, используют только около 7 точек данных (в течение двух часового периода времени), предполагается, что кривая проходит плавно через эти ограниченные точки данных, ошибки могут возникнуть, если выделение глюкозы значительно повышено или понижено по отношению к фактическим точкам данных.

Средний гликемический индекс всех исследуемых субъектов принимают за гликемический индекс пищевого продукта. Конечно, достоверность определения зависит, по меньшей мере, частично от степени соответствия исследуемых субъектов протоколам исследования и обоснованности допущения того, что физические и/или другие характеристики субъектов остаются по существу постоянными, по меньшей мере, как для анализа исследуемого пищевого продукта, так и для анализа контрольного пищевого продукта.

Поскольку такие способы определения in vivo гликемического индекса, как правило, требуют участия человека наряду с высокой стоимостью и большими временными затратами, существует необходимость в разработке протоколов исследования in vitro. Один из способов in vitro, основывающийся на исследованиях, проведенных K.N. Englyst и соавторами, и приведенный на Фиг.1, включает измерение глюкозы, выделяющейся из исследуемого пищевого продукта при выдержке его при температуре 37°C со смесью пищеварительных ферментов при использовании предельного колориметрического значения для определения уровня глюкозы. Englyst et al., Brit. J. Nutr., 75, 327-337 (1996). Этот in vitro способ недавно был модифицирован для включения предельного значения ВЭЖХ для определения количества выделившейся глюкозы. Englyst et al., Am. J. Clin. Nutr., 69, 448-454 (1999) (здесь и далее, указанный как «способ Englyst» или «in vitro способ Englyst»).

Способ Englyst включает измельчение (или иное разрушение или разделение на части) известного количества исследуемого пищевого продукта (как правило, содержащего около 0,5 г углеводов). Измельченные образцы выдерживают при температуре 37°C в течение 30 минут со смесью 10 мл 0,05M HCl, содержащей пепсин (5 г/л; для проведения гидролиза белков) и гуаровую камедь (5 г/л; чтобы удержать частицы пищевого продукта в суспензии во время проведения анализа). После этой начальной выдержки образцы забуферивают до рН 5,2 с использованием 0,5 M ацетата натрия. Затем в забуференный образец добавляют ферментную смесь (содержащую определенные количества панкреатина, амилоглюкозидазы и инвертазы) и образец помешают на водяную баню-шейкер при температуре 37°C (время=0). Для механического разрушения физической структуры образцов во время основной выдержки добавляют маленькие стеклянные шарики; добавленная гуаровая камедь помогает поддерживать образец в виде суспензии за счет стабилизации вязкости образцов. По прошествии точно 20 минут основной выдержки берут аликвоту образца и добавляют при перемешивании чистый этанол для прекращения гидролиза; этот образец используют для определения G₂₀ (то есть глюкозы, выделившейся через 20 минут; также именуемой как «легкодоступная глюкоза» или RAG) при использовании ВЭЖХ. Оставшийся образец выдерживают при температуре 37°C на водяной бане в течение дополнительных 100 минут, после которых берут вторую аликвоту образца и добавляют при перемешивании чистый этанол для прекращения гидролиза; этот образец используют для определения G₁₂₀ (то есть глюкозы, выделившейся через 120 минут) при использовании ВЭЖХ. Затем оставшийся образец обрабатывают, как показано на Фиг.1, добавляя дополнительные ферменты и подвергая затем воздействию температуры вплоть до 100°C для усиления степени гидролиза и, следовательно, определения всей глюкозы в образце.

Сравнивая пищевые продукты, для которых измеряли гликемический индекс при использовании способа исследования in vivo, установили, что показатель G₂₀ или легкодоступные углеводы, определенные при использовании способа Englyst, могут коррелировать с показателями гликемического индекса in vivo известных пищевых продуктов. Используя такие коэффициенты корреляции, метод может быть использован для оценки показателей гликемического индекса исследуемых пищевых продуктов.

Однако in vitro способ Englyst подвергается значительной критике, в частности, от защитников способа определения in vivo гликемического индекса. Например, Garsetti et al., J. Am. Coll. Nutr., 24, 441-447 (2005) использовал способ Englyst для оценки показателей гликемического индекса (то есть показателей легкодоступной глюкозы) и затем сравнивал их с показателями пищевых продуктов, определенными in vivo (то есть печенье), имеющих гликемический индекс от 35 до 60. Как показано на Фиг.2 по Garsetti и др. (введенный здесь ссылкой), диаграмма разброса показателей гликемического индекса, определенных in vivo, по сравнению с показателями легкодоступной глюкозы (то есть определенной способом Englyst), дает диаграмму разброса с показателем R², составляющим 0,25, указывая, что in vitro способ имеет низкую прогнозирующую ценность.

Brand-Miller et al., Eur. J. Clin. Nutr., 58, 700-701 (2004), определяют показатели гликемического индекса in vivo для коммерческих пищевых продуктов (один зерновой завтрак и два снэковых батончика), по их сообщению имеющих низкие показатели гликемического индекса (то есть <55), как определено способом исследования in vitro Englyst. Согласно Brand-Miller et al., три пищевых продукта имеют средние показатели гликемического индекса in vivo (± погрешность) 75±3, 68±5 и 65±5, соответственно, и, следовательно, не могут быть классифицированы как пищевые продукты с низким гликемическим индексом. Эти авторы заключают, что предположения, что «больше нет необходимости в трудоемкой работе по исследованию in vivo для измерения показателей ГИ пищевого продукта», просто некорректны, и «настоятельно советуют не применять любые способы in vitro определения показателей ГИ пищевых продуктов для обозначения на них гликемического индекса». Наконец, авторы «настаивают на том, что производители при определении ГИ должны использовать только используемый в лабораториях стандартизованный in vivo способ».

Следовательно, продолжает существовать необходимость в значительно более достоверном, точном и воспроизводимом in vitro способе определения показателей гликемического индекса пищевых продуктов. Кроме того, продолжает существовать необходимость в таком способе, который может быть применен к широкому ряду пищевых продуктов, включая твердые и жидкие пищевые продукты. Настоящее изобретение относится к таким in vitro способам исследования.

Настоящее изобретение относится к аналитическому способу in vitro, позволяющему получить более достоверный расчет гликемического индекса пищевого продукта по уровням белка, жира и сахаров/сахарных спиртов, получаемых при использовании симуляции переваривания пищевого продукта ферментами. Способы определения гликемического индекса по предшествующему уровню техники, как правило, требуют участия человека наряду с высокой стоимостью и большими временными затратами. Способ по настоящему изобретению позволяет определить гликемический индекс вплоть до около 15 образцов продуктов в один день при участии одного специалиста, что значительно снижает расходы по сравнению с традиционным способом с участием людей. Показатели гликемического индекса, определяемые при использовании способа по настоящему изобретению, значительно коррелируют с результатами, полученными при использовании традиционного исследования с участием людей. Кроме того, способ по настоящему изобретению может быть использован для широкого ряда пищевых продуктов, включая твердые пищевые продукты наряду с полутвердыми пищевыми продуктами (например, йогурт и тому подобное) и жидкими пищевыми продуктами (например, напитки и тому подобное).

Настоящее изобретение относится к способу определения in vitro гликемического индекса исследуемого пищевого продукта, включающему:

(1) определение содержания белка и содержания жира в исследуемом пищевом продукте;

(2) придание исследуемому пищевому продукту по существу гомогенного и тонкодисперсного состояния для получения образца исследуемого пищевого продукта;

(3) переваривание образца исследуемого пищевого продукта в по существу гомогенном и тонкодисперсном состоянии в количестве, достаточном для обеспечения стандартного количества доступных углеводов, смесью пищеварительных ферментов за фиксированный период времени для получения переваренного образца;

(4) обработка всего переваренного образца, сразу после определенного периода времени, для прекращения ферментативных реакций;

(5) определение количества глюкозы и, по меньшей мере, двух сахаров или сахарных спиртов, выбранных из группы, состоящей из фруктозы, галактозы, лактозы, сахарозы и мальтита, в переваренном образце стадии (4); и

(6) рассчитывание гликемического индекса исследуемого пищевого продукта, исходя из данных, полученных на стадиях (1) и (5), для исследуемого пищевого продукта с использованием уравнения расчета или метода расчета, полученного многовариантным анализом калибровочных данных для калибровки образцов, причем калибровочные данные относятся к тому же типу и получены тем же способом, что и данные для исследуемого пищевого продукта, полученные на стадиях (1) и (5), и где калибровочные образцы имеют известные in vivo показатели гликемического индекса.

Также настоящее изобретение относится к способу определения in vitro гликемического индекса исследуемого пищевого продукта, включающему:

(1) определение содержания белка и содержания жира в исследуемом пищевом продукте;

(2) придание исследуемому пищевому продукту по существу гомогенного и тонкодисперсного состояния для получения образца исследуемого пищевого продукта, причем исследуемый пищевой продукт измельчают по существу при температуре жидкого азота;

(3) переваривание образца исследуемого пищевого продукта в по существу гомогенном и тонкодисперсном состоянии в количестве, достаточном для обеспечения стандартного количества доступных углеводов, смесью пищеварительных ферментов за фиксированный период времени для получения переваренного образца;

(4) обработка всего переваренного образца, сразу после определенного периода времени, для прекращения ферментативных реакций;

(5) определение количества глюкозы и, по меньшей мере, двух сахаров или сахарных спиртов, выбранных из группы, состоящей из фруктозы, галактозы, лактозы, сахарозы и мальтита, в переваренном образце стадии (4); и

(6) рассчитывание гликемического индекса исследуемого пищевого продукта, исходя из данных, полученных на стадиях (1) и (5), для исследуемого пищевого продукта с использованием уравнения расчета или метода расчета, полученного многовариантным анализом калибровочных данных для калибровки образцов, причем калибровочные данные относятся к тому же типу и получены тем же способом, что и данные для исследуемого пищевого продукта, полученные на стадиях (1) и (5), и где калибровочные образцы имеют известные in vivo показатели гликемического индекса.

In vitro способ по настоящему изобретению может быть использован для определения показателей гликемического индекса твердых, полутвердых и жидких пищевых продуктов со значительно более высокой достоверностью и точностью по сравнению с in vitro способами по предшествующему уровню техники. Конечно, значительно более высокая достоверность и точность, получаемые способом по настоящему изобретению, сравнимы с коммерчески доступными in vivo способами, но значительно сокращают временные и денежные затраты.

Используемый здесь термин «по существу в гомогенном и тонкодисперсном состоянии» относится к степени измельчения, эквивалентной измельчению пищевого продукта при температуре достаточно низкой, такой, что пищевой продукт представляет собой хрупкое твердое тело. Как правило, температура ниже, чем около -40°C, предпочтительно температура ниже около -78°C, и более предпочтительно температура около температуры, достигаемой при использовании жидкого азота (-196°C), достаточна для измельчения большинства пищевых продуктов, которые при комнатной температуре представляют собой твердые и полутвердые тела. Также, как правило, предпочтительно твердые материалы разбиваются или грубо измельчаются при комнатной температуре перед таким низкотемпературным измельчением. В одном предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения по существу для твердых или полутвердых при комнатной температуре материалов измельчение проводят при использовании устройства для измельчения с охлаждением жидким азотом при температуре жидкого азота или близко к ней. В большинстве случаев жидкие пищевые продукты не требуют какого-либо измельчения, поскольку они по существу гомогенны, и компоненты растворены в носителе; однако, если требуется, такие жидкие пищевые продукты также могут быть измельчены при низкой температуре. Для полутвердых материалов может требоваться или может не требоваться такое измельчение при низкой температуре для придания им по существу гомогенного и тонкодисперсного состояния. Таким образом, например, йогурт без добавок не нуждается в дополнительном измельчении, при этом йогурт с фруктами или другими твердыми ингредиентами предпочтительно измельчают при низкой температуре с приданием по существу гомогенного и тонкодисперсного состояния. Дополнительное руководство по требованиям к «гомогенному и тонкодисперсному состоянию» могут быть найдены в примерах, приведенных в описании.

Предпочтительно количества глюкозы и, по меньшей мере, двух сахаров или сахарных спиртов, выбранных из группы, состоящей из фруктозы, галактозы, лактозы, сахарозы и мальтита, в переваренном образце стадии (4) определяют при использовании высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) или эквивалентных количественных способов определения. Предпочтительно для определения количеств сахаров, выделившихся во время обработки ферментами, используют высокоэффективную ионную хроматографию (ВЭИХ). Более предпочтительно количества глюкозы, фруктозы, галактозы, лактозы, сахарозы и мальтита в переваренном образце стадии (4) определяют при использовании высокоэффективной ионной хроматографии (ВЭИХ).

На Фиг.1 представлена технологическая схема, описывающая in vitro способ по предшествующему уровню техники (то есть способ Englyst) для оценки гликемического индекса и связанных с ним показателей.

На Фиг.2 представлена технологическая схема, иллюстрирующая in vitro способ по настоящему изобретению.

На Фиг.3 представлены типовые хроматограммы смешанных стандартов (Изображение A) и типовой неизвестный образец (Изображение B), полученные способом in vitro по Примеру 1.

На Фиг.4A представлено сравнение известных in vivo показателей гликемического индекса и определенных in vitro показателей гликемического индекса с использованием способа по настоящему изобретению построением графика кривой по данным нейронной сети на основе данных Примера 2; показатель R² для способа по настоящему изобретению составляет 0, 97. На Фиг. 4B и 4C представлены сравнения известных in vivo показателей гликемического индекса и легкодоступной глюкозы (RAG, выраженные в граммах выделившейся глюкозы за 20 минут/100 г пищевого продукта), как получено при использовании метода вычисления, используемого в способе Englyst (то есть только исходя из выделения глюкозы через 20 минут переваривания) с данными по Примеру 2. На Фиг.4B представлены графики in vivo ГИ по сравнению с RAG/(% доступных углеводов); На Фиг.4C представлены графики in vivo ГИ по сравнению с RAG. Используя метод вычисления Englyst по совокупности данных Примера 2, показатели 2 R² составляют 0,41 и 0,68 на диаграммах разброса, приведенных на Фигурах 4B и 4C, соответственно.

На Фиг.5A представлено сравнение известных in vivo показателей гликемического индекса и определенных in vitro показателей гликемического индекса с использованием способа по настоящему изобретению построением графика кривой по данным множественной линейной регрессии, исходя из данных Примера 3; показатель R² для способа по настоящему изобретению составляет 0, 94. На Фигурах 5B и 5C представлены сравнения известных in vivo показателей гликемического индекса и легкодоступной глюкозы (RAG, выраженные в граммах выделившейся глюкозы за 20 минут/100 г пищевого продукта), как получено при использовании метода вычисления, используемого в способе Englyst (то есть исходя только из выделения глюкозы через 20 минут переваривания), с данными по Примеру 3. На Фиг.5B представлены графики in vivo ГИ по сравнению с RAG/(% доступных углеводов); На Фиг.5C представлены графики in vivo ГИ по сравнению с RAG. Используя метод вычисления Englyst по совокупности данных Примера 3, показатели R² составляют 0,56 и 0,58 на диаграммах разброса, приведенных на Фигурах 5B и 5C, соответственно.

На Фиг.6 представлено сравнение известных in vivo показателей гликемического индекса и определенных in vitro показателей гликемического индекса с использованием способа по настоящему изобретению построением графика кривой по данным нейронной сети, исходя из данных Примера 4; показатель R² для способа по настоящему изобретению составляет 0, 96.

Настоящее изобретение относится к аналитическому способу in vitro, позволяющему получить более достоверный расчет гликемического индекса пищевого продукта по уровням белка, жира и сахаров/сахарных спиртов, высвобождающихся при использовании симуляции переваривания пищевого продукта ферментами. Способы определения гликемического индекса по предшествующему уровню техники, как правило, требуют участия человека наряду с высокой стоимостью и большими временными затратами. Способ по настоящему изобретению позволяет определить гликемический индекс вплоть до около 15 образцов продуктов в один день при участии одного специалиста, что значительно снижает расходы по сравнению с традиционным способом с участием людей. Кроме того, настоящее изобретение позволяет избежать препятствий, связанных с административным барьером при скрининге с участием людей, для получения согласия на основании полной информации. Показатели гликемического индекса, определяемые при использовании способа по настоящему изобретению, значительно коррелируют с результатами, полученными при использовании традиционного исследования с участием людей. Конечно, при использовании in vitro способа можно получить более достоверные результаты, чем при использовании клинического способа in vivo. Поскольку количество калибровочных образцов, используемых в in vitro способе, больше (и может продолжать увеличиваться за счет дополнительных калибровочных образцов (то есть образцов, для которых известны показатели in vivo ГИ), добавленных здесь) по сравнению с таковым, используемым для единичного определения способом in vivo, данные in vivo, используемые для калибровки способа in vitro, которым получают ГИ in vitro, основываются на результатах содержания глюкозы в крови значительно большего количества людей по сравнению с таковыми, используемыми в каком-либо единичном исследовании in vivo. Кроме того, способ по настоящему изобретению может быть использован для широкого ряда пищевых продуктов, включая твердые пищевые продукты наряду с полутвердыми пищевыми продуктами (например, йогурт и тому подобное) и жидкими пищевыми продуктами (например, напитки и тому подобное).

Настоящее изобретение относится к способу определения in vitro гликемического индекса исследуемого пищевого продукта, включающему:

(1) определение содержания белка и содержания жира в исследуемом пищевом продукте;

(2) придание исследуемому пищевому продукту по существу гомогенного и тонкодисперсного состояния для получения образца исследуемого пищевого продукта;

(3) переваривание образца исследуемого пищевого продукта в по существу гомогенном и тонкодисперсном состоянии в количестве, достаточном для обеспечения стандартного количества доступных углеводов, смесью пищеварительных ферментов за фиксированный период времени для получения переваренного образца;

(4) обработка всего переваренного образца, сразу после определенного периода времени, для прекращения ферментативных реакций;

(5) определение количества глюкозы и, по меньшей мере, двух сахаров или сахарных спиртов, выбранных из группы, состоящей из фруктозы, галактозы, лактозы, сахарозы и мальтита, в переваренном образце стадии (4); и

(6) рассчитывание гликемического индекса исследуемого пищевого продукта, исходя из данных, полученных на стадиях (1) и (5), для исследуемого пищевого продукта с использованием уравнения расчета или метода расчета, полученного многовариантным анализом калибровочных данных для калибровки образцов, причем калибровочные данные относятся к тому же типу и получены тем же способом, что и данные для исследуемого пищевого продукта, полученные на стадиях (1) и (5), и где калибровочные образцы имеют известные in vivo показатели гликемического индекса.

Также настоящее изобретение относится к способу определения in vitro гликемического индекса исследуемого пищевого продукта, включающему:

(1) определение содержания белка и содержания жира в исследуемом пищевом продукте;

(2) придание исследуемому пищевому продукту по существу гомогенного и тонкодисперсного состояния для получения образца исследуемого пищевого продукта, причем исследуемый пищевой продукт измельчают по существу при температуре жидкого азота;

(3) переваривание образца исследуемого пищевого продукта в по существу гомогенном и тонкодисперсном состоянии в количестве, достаточном для обеспечения стандартного количества доступных углеводов, смесью пищеварительных ферментов за фиксированный период времени для получения переваренного образца;

(4) обработка всего переваренного образца, сразу после определенного периода времени, для прекращения ферментативных реакций;

(5) определение количества глюкозы и, по меньшей мере, двух сахаров или сахарных спиртов, выбранных из группы, состоящей из фруктозы, галактозы, лактозы, сахарозы и мальтита, в переваренном образце стадии (4); и

(6) рассчитывание гликемического индекса исследуемого пищевого продукта, исходя из данных, полученных на стадиях (1) и (5), для исследуемого пищевого продукта с использованием уравнения расчета или метода расчета, полученного многовариантным анализом калибровочных данных для калибровки образцов, причем калибровочные данные относятся к тому же типу и получены тем же способом, что и данные для исследуемого пищевого продукта, полученные на стадиях (1) и (5), и где калибровочные образцы имеют известные in vivo показатели гликемического индекса.

In vitro способ по настоящему изобретению может быть использован для определения показателей гликемического индекса твердых, полутвердых и жидких пищевых продуктов со значительно более высокой достоверностью и точностью по сравнению с in vitro способами по предшествующему уровню техники. Конечно, значительно более высокая достоверность и точность, получаемые способом по настоящему изобретению, сравнимы с коммерчески доступными in vivo способами, но значительно сокращают временные и денежные затраты.

Используемый здесь термин «по существу в гомогенном и тонкодисперсном состоянии» относится к степени измельчения, эквивалентной измельчению пищевого продукта при температуре достаточно низкой, такой, что пищевой продукт представляет собой хрупкое твердое тело. Как правило, температура ниже, чем около -40°C, предпочтительно температура ниже около -78°C, и более предпочтительно температура около температуры, достигаемой при использовании жидкого азота (-196°C), достаточна для измельчения большинства пищевых продуктов, которые представляют собой твердые и полутвердые тела при комнатной температуре. Также, как правило, предпочтительно твердые материалы разбиваются или грубо измельчаются при комнатной температуре перед таким низкотемпературным измельчением. В одном предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения по существу для твердых или полутвердых при комнатной температуре материалов измельчение проводят при использовании устройства для измельчения с охлаждением жидким азотом при температуре жидкого азота или близко к ней. В большинстве случаев жидкие пищевые продукты не требуют какого-либо измельчения, поскольку они по существу гомогенны, и компоненты растворены в носителе; однако, если требуется, такие жидкие пищевые продукты также могут быть измельчены при низкой температуре. Для полутвердых материалов может требоваться или может не требоваться такое измельчение при низкой температуре с приданием по существу гомогенного и тонкодисперсного состояния. Таким образом, например, йогурт без добавок не нуждается в дополнительном измельчении, при этом йогурт с фруктами или другими твердыми ингредиентами предпочтительно измельчают при низкой температуре с приданием по существу гомогенного и тонкодисперсного состояния. Дополнительное руководство по требованиям к «гомогенному и тонкодисперсному состоянию» могут быть найдены в примерах, приведенных в описании.

Предпочтительно количество глюкозы и, по меньшей мере, двух сахаров или сахарных спиртов, выбранных из группы, состоящей из фруктозы, галактозы, лактозы, сахарозы и мальтита, в переваренном образце стадии (4) определяют при использовании высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) или эквивалентных количественных способов определения. Предпочтительно для определения количества сахаров, выделившихся во время обработки ферментами, используют высокоэффективную ионную хроматографию (ВЭИХ). Более предпочтительно количество глюкозы, фруктозы, галактозы, лактозы, сахарозы и мальтита в переваренном образце стадии (4) определяют при использовании высокоэффективной ионной хроматографии (ВЭИХ). Конечно, для образцов конкретных пищевых продуктов перевариваемый образец может быть определен по существу как ноль для одного или более из этих сахаров или сахарных спиртов (то есть конкретные сахара или сахарные спирты могут отсутствовать). В этом случае показатель или показатели, связанные с конкретными сахарами и/или сахарными спиртами, будут ноль (или близкими к нолю), и вклад в ГИ этих сахаров и/или сахарных спиртов будет минимальным.

В настоящее время только мальтит является сахарным спиртом, о котором в научной литературе сообщается, что он оказывает значительное воздействие на концентрацию сахара, содержащегося крови, при содержании его в норме в пищевых продуктах. Поскольку ВЭИХ с подходящей колонкой позволяет определить основную часть большинства сахаров и сахарных спиртов (но только не мальтит), в анализ на стадии калибровки могут быть включены больше сахаров и больше сахарных спиртов, если требуется.

Количество образца исследуемого пищевого продукта по существу в гомогенном и тонкодисперсном состоянии достаточно для обеспечения стандартного количества углеводов на стадии переваривания образца смесью пищеварительных ферментов за фиксированный период времени для получения переваренного образца. Для целей настоящего изобретения количество образца исследуемого пищевого продукта по существу в гомогенном и тонкодисперсном состоянии, используемое на стадии переваривания, должно содержать «стандартное количество» доступных углеводов. Это стандартное количество доступных углеводов выбирают, таким образом, чтобы количество сахаров и/или сахарных спиртов, полученных на стадии переваривания, было достаточно для достоверного определения сахаров и сахарных спиртов; кроме того, это стандартное количество доступных углеводов позволяет пищеварительным ферментам иметь аналогичное количество субстрата для действия на нем. В конкретном протоколе, иллюстрированном в Примере 1, было установлено, что, как правило, стандартное количество доступных углеводов составляет от около 0,2 до около 1 г, и более предпочтительно около 0,5 г. Может быть использовано более высокое или более низкое содержание, если может быть проведено достаточно достоверное определение сахаров и сахарных спиртов. Конечно, как только выбрано стандартное количество, которое предпочтительно используют для всех определений (включая те, которые используют для калибровки способа наряду с только что откалиброванными и неизвестными образцами). Для целей этого способа содержание доступных углеводов определяют как общее содержание углеводов минус содержание пищевых волокон минус общее содержание сахарных спиртов, иных, чем мальтит. В случае, если дополнительные сахарные спирты, иные, чем мальтит, входят в анализ и калибровку, то содержание этих сахарных спиртов в образце нужно включить, как доступные углеводы.

Аналогично, для стадии переваривания выбирают фиксированный период времени, чтобы обеспечить количество сахаров и/или сахарных спиртов, достаточное для достоверного определения выделившихся сахаров и сахарных спиртов. В конкретном протоколе, приведенном в Примере 1, было установлено, что, как правило, фиксированный период составляет от около 15 до около 25 минут и более предпочтительно около 20 минут. Может быть использовано более длительное или более короткое время переваривания, если выделенное количество сахаров и/или сахарных спиртов достаточно для достоверного определения сахаров и сахарных спиртов. Конечно, как только выбрано фиксированное время, показатель используют для всех определений (включая те, которые используют для калибровки способа, наряду с только что откалиброванными неизвестными и образцами); другими словами, стандартное время переваривания должно быть использовано для определения всех калибровок и неизвестных образцов. Как правило, следует остановить стадию п