ETS:n Prosessiteknisen jaoston seminaari Hyvät, pahat ja hiilihydraatit 7.3.2012 Otaniemi Ravintomme hiilihydraatit ravitsemuksen ja prosessoitavuuden kannalta Hannu Salovaara Helsingin yliopisto Elintarvike- ja ympäristötieteiden laitos www.helsinki.fi/yliopisto
ETS:n Prosessiteknisen jaoston seminaari 7.3.2012 Otaniemi Hyvät, pahat ja hiilihydraatit Ravintomme hiilihydraatit Hiilihydraattiyhteys Ylipaino-ongelmat, karppaus Diabeteksen yleistyminen Sokeri; fruktoosi; HFCS Akryyliamidi Ravintokuitu Isossa kuvassa myös: - ilmastonmuutos; - ruuan riittävyys
ETS:n Prosessiteknisen jaoston seminaari 7.3.2012 Otaniemi Hyvät, pahat ja hiilihydraatit Ravintomme hiilihydraatit Mitä ovat ravinnon hiilihydraatit? (CH 2 O) n Luonnostaan elintarvikkeissa esiintyviä sokereita ja polysakkarideja (ravintokasveissa ja maidossa) Lisättyä sokeria Tärkkelystä Ravintokuitua, ei-tärkkelyspolysakkarideja (NSP) Useimmat ravintokasvit ovat pääosin hiilihydraatteja (toki öljykasveissa on paljon rasvaa, palkokasveissa ja pähkinöissä myös proteiinia) www.helsinki.fi/yliopisto
Mitä ovat ravinnon hiilihydraatit? Ravintokasveissa! 10-20 % t.p. 40-80 % t.p. <0,5 % t.p. 0-4 % t.p.
Mistä hiilihydraatit tulevat? Fotosynteesi Vihreät kasvit ottavat -hiilidioksidia ilmasta ja -vettä maasta muodostaen niistä hiilihydraatteja ja vapauttaen samalla happea auringon energia ihmiselle käyttökelpoiseksi energiaksi 7.3.2012 5
Ravintomme hiilihydraatit Hiilihydraattien luokittelu (FAO/WHO 1999) Luokka DP:n mukaan (degree of polymerization) Sokerit (1-2) Oligosakkaridit (3-9) Polysakkaridit (>9) Alaryhmät Monosakkaridit Disakkaridit Polyolit Malto-oligosakkaridit Muut oligos. Tärkkelys Ei-tärkkelyspolys. Yksittäisiä komponentteja glc, gal, fru suc, mal, lac, tre (ksylitoli, sorbitoli, maltitoli) maltodekstriinit raffinoosi, stakyoosi frukto-oligosakkaridit amyloosi, amylopektiini, modif. tärkkelykset selluloosa, hemiselluloosa, pektiini, hydrokolloidit
Hiilihydraattien yhteydet terveyteen/ sairauksiin tai vaivoihin Hiilihydraatti Positiivisia Negatiivisia Ravintomme hiilihydraatit Sokerit, HFCS Energia, maku, väri teknologia (a w,, rakenne) (non-cariogenic) Karies, nopea verensokerin nousu (glc), painonhallinta (fru), intoleranssi tai muu suolistohäiriö (lac, tre) (sorbitoli, maltitoli, ksylitoli) Oligosakkaridit Polysakkaridit Ravintokuitu, prebiootit, teknologia Energia (tärkkelys), ravintokuitu (RS, ei-tärkkelyspolys.): sydänterveys, syövän ehkäisy, painonhallinta, suoliston hyvinvointi Flatulenssi (raffinoosi, stakyoosi, frukto-oligosakkaridit) Nopea verensokerin nousu (liisteröitynyt tärkkelys huokoisena), liian nopea fermentoituminen (?) (inuliini, pektiini ym.); akryyliamidi (joissakin prosesseissa)
Hiilihydraatit ravintona: 40-80 % ihmispopulaatioiden ravintoenergiasta on peräisin hiilihydraateista 55 % (45-60 %) energiantarpeesta tulisi saada hiilihydraateista Aikuinen: vähintään 100 g hiilihydraatteja päivässä Vähintään 2-5 % ravinnosta (20-30 g/d) olisi syytä olla ravintokuitua, suoliston toiminnan vuoksi Sokerin osuutta energian saannista alennettava ( 11 %) Hiilihydraatteja ei kuitenkaan lueta välttämättömiin ravintoaineisiin, vaikka ne ovat merkittävin ravinnon makrokomponentti
Energiaravintoaineiden saantisuositukset (VRN 2005) Ravintoaine Suositus 2005 Hiilihydraatit 50-60 E% 1) (EFSA 2010: 45-60 E%) Ravintokuitu Lisätty sokeri enintään 10 E% Proteiinit 10-20 E% 25-35 g päivässä (3 g/mj, 12,6 g/1000 kcal) Rasvan laatu kova rasva 2) n. 10 E% kertatyydyttymättömät 10-15 E% monityydyttymättömät 5-10 E%, joista n-3 -rasvahappoja 1 E% Rasvan määrä 25-35 E% Alkoholi enintään 5 E% Suola (NaCl) naisilla enintään 6 g/vrk, miehillä enintään 7 g/vrk 1) E% = prosenttia kokonaisenergiansaannista 2) Kova rasva = tyydyttynyt rasva + transrasva VRN = Valtion ravitsemusneuvottelukunta
Suositeltava ravintoaineiden saanti (Valtion ravitsemusneuvottelukunta, Pohjoismaiset ravitsemussuositukset, USDA Dietary Guidelines) Ravintoaine Suositus (E%) Käytäntö VHH Rasvat 30 % 32-35 % 30-70 % Proteiinit 10-20 % 16,4 % 10-20 % Hiilihydraatti 50-60 % 45-50 % 10-40 % Kuidut (g/vrk) 25-35 19 a), 22 b) 10 (Atkins) Kolesteroli 300 mg c) 188 mg a), 288 mg b) 950 mg (Atkins) Tyydyttynyt rasva < 10 % 13-15 % (25-38 g) 44 g (Atkins) Lähde: Wikipedia 19.2.2012 Vähähiilihydraattinen ruokavalio
Dieettien laihdutustehon vertailu Dansinger et al. 2005. JAMA 293:43 53 Dieetit: Atkins, Ornish, Painonvartijat, Zone 160 laihduttajaa, 27-72 v, 2 + 10 kk Yhden vuoden kuluttua paino oli alentunut kaikilla dieeteillä, mutta dieetin keskeyttäneiden osuuksissa oli eroja: Laihtui Keskeytti Atkins rajoitetaan hiilihydraatteja -2,1 kg 47 % Painonvartijat - rajoitetaan määrää -3,0 kg 35 % Zone lisätään proteiineja -3,2 kg 35 % Ornish rajoitetaan rasvaa -3,3 kg 50 % Dieetit sinänsä tehokkaita Sydäntaudin riskitekijät vähenivät, dieeteillä ei eroa Keskeyttämisalttius vaihtelee; tärkeintä syömisen hallinta M.L. Dansinger, J.A. Gleason, J.L. Griffith, H.P. Selker and E.J. Schaefer. 2005. Comparison of the Atkins, Ornish, Weight Watchers, and Zone diets for weight loss and heart disease risk reduction: A randomized trial. JAMA 293:43 53.
Veren glukoosi ja sen varastoituminen maksaan, lihaksiin ja rasvakudokseen - ja vapautuminen varastoista Ravintomme hiilihydraatit The relationship between glucose in the blood and its storage and release from skeletal muscle, liver and fat tissue http://openlearn.open.ac.uk/mod/oucontent/view.php?id=398568§ion=3.6 7.3.2012 12
Hiilihydraattien lähteet Euroopassa (24 h kyselytutkimus, 36900 henkilöä 10 eri maassa, EPIC study, 10 maata 2002) Prosenttia kokonaishiilihydraatista Leipä - 148 g/d 27 Kasvikset, palkokasvit 4 Näkkileipä 3 Hedelmät 13 Pasta ja riisi 65 g/d 6 Hedelmä- ja kasvijuomat 3 Aamiasviljavalm. 2 Sokeri ja hillot 6 Pulla, kakut, piiraat 7 Makeiset 1 Makeat keksit 3 Suklaa 2 Suolakeksit ja palat 1 Virvoitusjuomat 3 Peruna 7 Maito- ja maitotuotteet 8 Food sources of carbohydrates in a European cohort of adults. Wirfalt E, McTaggart A, Pala V, Gullberg B, Frasca G, Panico S, Bueno-de-Mesquita HB, Peeters PH, Engeset D, Skeie G, Chirlaque MD, Amiano P, Lundin E, Mulligan A, Spencer EA, Overvad K, Tjonneland A, Clavel-Chapelon F, Linseisen J, Nothlings U, Polychronopoulos E, Georga K, Charrondiere UR, Slimani N. Public Health Nutr. 2002 Dec;5(6B):1197-215.
Tärkkelys - Varastopolysakkaridi - Viljoissa n. 70 % kuivapainosta, - Perunassa 90 % kuivapainosta (15 % t.p.) - Tärkkelysjyväsinä, joissa - n. 1/4 amyloosia 1 4 -sidoksin, molekyylipaino ~ 10 5 - n. 3/4 amylopektiiniä 1 4 -sidoksin ja 1 6 -sidoksin, joita 4-5 % sidoksista, molekyylipaino >10 8 -Tärkkelysjyvästen koko ja muoto tyypillinen kasvi- ja viljalajille Tärkkelys teknologisesti: liisteröityminen - tärkkelysjyvästen paisuminen vedessä kuumennettaessa -johtaa jyväsen rakenteen hajoamiseen liisteröityminen (gelatinoituminen, gelatinization; pasting, liistautuminen*, viskositeetin lisääntyminen) -
Tärkkelys teknologisesti: liisteröityminen - kullekin tärkkelykselle tyypillisessä lämpötilassa - modifioimalla myös kylmäliukoisia tärkkelyksiä - eräs liisteröitymisen määritelmä: kahtaistaitteisuuden (birefringence) katoaminen (Maltan ristin, Maltese cross) katoaminen polarisoidussa valossa) - Teknologisesti määriteltynä: - liisteröitymisen seurauksena viskositeetti kasvaa (pasting) ja muodostuu geeli -jäähtyessä geelin viskositeetti kasvaa edelleen (setback) - tapahtuu uuskiteytyminen (retrogradaatio) - (vrt. kiisseli, velli, leipä; ravintokuitu?) Liisteröitymistä kuvataan usein tärkkelyksen viskoamylogrammin avulla (RVA) *Liistautuminen (pasting)
Nugent,A.P. Health properties of resistant starch. Nutrition Bulletin 30 (1), 27-54. Resistantti tärkkelys (ravintokuitua) (12) Table 1. Classification of types of resistant starch, food sources and factors affecting their resistance to digestion in the colon Type of RS Description Food sources Resistance reduced by RS1 Physically protected Whole- or partly milled grains and seeds, legumes, pasta Milling, chewing RS2 Ungelatinised resistant granules with B-type crystallinity and are hydrolysed slowly by α- amylases Raw potatoes, green bananas, some legumes, high amylose starches Food processing and cooking RS3 Retrograded starch (i.e. non-granular starchderived materials) Cooked and cooled potatoes, bread, cornflakes, food products with prolonged and/or repeated moist heat treatment Processing conditions RS4 Chemically modified starches due to crossbonding with chemical reagents, ethers, esters, etc. Some fibre-drinks, foods in which modified starches have been used (e.g. certain breads and cakes) Less susceptible to digestibility in vitro
Ravinnon hiilihydraattien yhteydet terveyteen/ sairauksiin tai vaivoihin: Hiilihydraatti Positiivisia Negatiivisia Sokerit, HFCS Energia, maku, teknologia (a w, väri, rakenne) (non-cariogenic) Karies, nopea verensokerin nousu (glc), painonhallinta (fru), intoleranssi tai muu suolistohäiriö (lac, tre) (sorbitoli, maltitoli, ksylitoli) Oligosakkaridit Polysakkaridit Ravintokuitu, prebiootit, teknologia Energia (tärkkelys), ravintokuitu (RS, ei-tärkkelyspolys.): sydänterveys, syövän ehkäisy, painonhallinta, suoliston hyvinvointi Flatulenssi (raffinoosi, stakyoosi, frukto-oligosakkaridit) Nopea verensokerin nousu (liisteröitynyt tärkkelys huokoisena), liian nopea fermentoituminen (?) (inuliini, pektiini ym.); akryyliamidi (joissakin prosesseissa)
Dietary fibre is the edible parts of plants or analogous carbohydrates that are resistant to digestion and absorption in the human small intestine with complete or partial fermentation in the large intestine. Dietary fibre includes polysaccharides, oligosaccharides, lignin, and associated plant substances. Dietary fibres promote beneficial physiological effects including laxation, and/or blood cholesterol attenuation, and/or blood glucose attenuation. ja vapaa käännös "Ravintokuitu käsittää kasviperäisten elintarvikkeiden ne osat tai vastaavat hiilihydraatit, jotka eivät imeydy ja absorboidu ihmisen ohutsuolessa, ja jotka osittain tai kokonaan fermentoituvat paksusuolessa. Ravintokuitu sisältää polysakkarideja, oligosakkarideja, ligniiniä ja niihin liittyneitä kasvien aineita. Ravintokuidut edistävät edullisia fysiologisia vaikutuksia, kuten suolen toiminta ja/tai veren kolesterolipitoisuuden alentaminen ja/tai veren sokeripitoisuuden alentaminen.
Pictures on left side from Flander 2012 Oat starch biopolymernetwork.com Salovaara (1993)
Beta-glucan EFSA Journal 2009; 7(9):1254 (October 2009) Beta-glucans related health claims SCIENTIFIC OPINION: On the basis of the data available, the Panel concludes that a cause and effect relationship has been established between the consumption of beta-glucans and the reduction of blood cholesterol concentrations. The following wording reflects the scientific evidence: Regular consumption of beta-glucans contributes to maintenance of normal blood cholesterol concentrations. In order to bear the claim, foods should provide at least 3 g/d of beta-glucans from oats, oat bran, barley, barley bran, or from mixtures of non-processed or minimally processed beta-glucans in one or more servings. The target population is adults with normal or mildly elevated blood cholesterol concentrations. KEY WORDS Beta-glucans, blood cholesterol, body weight, health claims.
Helsingin Sanomat 28.3.2004 Juba Production Oy:n luvalla
ETS:n Prosessiteknisen jaoston seminaari Hyvät, pahat ja hiilihydraatit 7.3.2012 Otaniemi Ravintomme hiilihydraatit Hannu Salovaara Omat kiinnostuksen kohteet Kiitos Osaamistavoitteet Työelämän osaamistarpeet www.helsinki.fi/yliopisto