米国で一般的に消費される食品中のレジスタントスターチ(耐性でんぷん)含有量 ナラティブレビュー

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Resistant Starch Content in Foods Commonly Consumed in the United States: A Narrative Review

概要

耐性デンプン(RS;タイプ1~5)は小腸では消化されず、そのまま大腸に入るが、一部のタイプは腸内微生物によって発酵させることができる。繊維としては、1,2,3,および5型は食品中に自然に存在し、2,3,および4型は機能性成分として食品に添加することができる。

このナラティブレビューでは、米国で一般的に消費されている全食品に含まれるRSの含有量を特定している。科学データベース(n¼3)は、2人の独立した研究者によって検索された。1982年から 2018年9月までに発表された査読付き論文のうち、RSが定量化され、分析前の食品調製法が消費に適しているものを94編選定した。

各食品項目からのRS値が乾燥重量%として提供されている場合には、水分を調整した。各食品品目を食品分類別にデータベースに入力し、加重平均加重標準偏差を算出した。各食品カテゴリーのRS値の範囲および全体的なサンプルサイズを特定した。パン、朝食用シリアル、スナック菓子、バナナおよびプランタン、穀物、パスタ、米、豆類、およびジャガイモにはRSが含まれていた。

調理してから冷やした食品は、調理した食品よりもRSが高い。アミロース濃度の高い食品は、在来種よりもRSが高い。

このデータベースのデータは、RSを豊富に含む食品の摂取量を増やすことに関心のある患者および顧客を教育および支援するための医療従事者のためのリソースとして、また、研究者がRS食品を用いた食事介入を策定し、関連する健康アウトカムを調査するためのリソースとして役立つであろう。


1 十分な食物繊維の摂取には健康に関連する特性があるにもかかわらず、米国の消費パターンは、現在推奨されている女性で25g、男性で38g、または1日1,000カロリーあたり14gよりも大幅に低い。2,3

医学研究所は、食物繊維を植物に内在する難消化性の炭水化物とリグニン、および単離されて生理的利益をもたらす難消化性の炭水化物と定義している3。3 レジスタントスターチ(RS)とは、デンプン質の植物に内在するものと、成分として機能するために分離されたものに分類される繊維の一種である。

RSは、消化酵素で加水分解されず、そのまま大腸に入るデンプンの成分であるが、微生物が常駐して発酵しているものもある。RSの消化性から不溶性食物繊維とされている。RSは、RS顆粒の性質や性質によって5種類(RS1,RS2,RS3,RS4,RS5)に分類されている。

RS1には、食品の物理的な性質から消化酵素に抵抗性がある顆粒が含まれている。RS1は、以下のものに含まれる。顆粒が細胞壁またはマトリックスに捕捉されている種子、豆類、および部分的に粉砕された穀物(例えば、全粒穀物)。

RS2顆粒は、結晶化した分子を形成する緊密に充填されたアミロース構造のために抵抗性である。RS2は、生のジャガイモや緑のバナナ、豆類や高アミロースのトウモロコシなどに含まれている。RS2は、本来の顆粒の構造のため、消化に抵抗性がある。

RS3は、デンプンの顆粒がゲル化した後、冷却され、デンプンが結晶化するときに形成され、これは逆グラデーションとして知られている。

RS4は化学的に修飾されたRSで、食品中には天然には存在しないが、食品中の食物繊維含有量を向上させるために機能性添加物として添加することができる。

RS5は熱安定性があり、デンプン顆粒中のアミロースに脂質が結合して顆粒の膨張を防ぎ、消化酵素の加水分解に必要な顆粒が形成される。4

 

天然に存在するRSを含む食品には、ジャガイモ、穀類、全粒穀物、豆類、豆類、米、バナナなどがあり、これらの多くは米国の主食となっている。これらの食品に含まれるRSは、品種、調製または調理方法、保存温度と保存期間、提供温度などのいくつかの要因によって変化する可能性がある5。 例えば、デンプン顆粒内のアミロースとアミロペクチンの比率が高いと、特定の条件下で圧縮され、加水分解に対して耐性を持つようになることがある。RS 濃度はまた、以下のような影響を受けることがある。

環境、自然淘汰、突然変異などが原因であると考えられている。4 これらの不整合は、食品中のRSを定量するために使用される方法と相まって、食品中のRSの量を特定することを困難にしている。

RS は、クロマトグラフィー(AOAC 2011.25, 2009.01)酵素重力法(AOAC 991.43, 985.29)および特定の RS 法(AOAC 2002.02)を利用した総合的な食物繊維法を用いて測定することができるが、これらの方法で定量される RS の量にはばらつきがあり、表示や実際の食餌中の RS 摂取量を理解する上での課題となっている6。6 食品中の RS の推定は、最初に Englyst らによって提案された7,8 が、彼は植物食品(試験管内試験)とヒトの排尿口のサンプル(生体内試験)の両方に含まれる RS 分画を認識した。試験管内試験での分析は、直接または間接的に行うことができる。定量化された RS の量は、試料の前処理、試料の前処理、使用する酵素、培養条件などのいくつかの要因に依存する。9 Englyst法は間接的にRSを分析し、総RSは総デンプンと急速消化されたデンプンとゆっくり消化されたデンプンの合計の差と推定される。7 この間接法には、サンプルの粒子径を小さくしたり、インキュベーション温度を37℃に変更したりするなどの改良が加えられており、食品サンプル中のRSの定量化に向けた予備的な基礎が確立され、さまざまなタイプのRSの推定が可能になった。10

Berry11は、RSを直接測定するためにEnglystと同僚7,8によって提案された間接的なプロキュアを変更する最初の一つであった。Berryによって提案された変更は、100℃への最初の加熱ステップを省略し、デンプンに対するa-アミラーゼとプルラナーゼの比率の変更、およびKOH依存の可溶化手順が含まれている。Goniと同僚、12ミューアとO’Dea、13とAkerbergと同僚14によるベリーとEnglyst手順の両方へのその後の変更は、人間の消化管でのアクションを複製することを目的としている。方法の主な変更点は、サンプルの前処理(咀嚼したもの、粉砕したもの、ホモジナイズしたもの)酵素のバリエーション(サンプルのペプシンでの処理、プルラナーゼをアミログルコシダーゼに置き換える)およびインキュベーション時のpH(5.0対5.2対6.9)が含まれてた。

さらに最近では、McClearyとMonaghan15は、ペプシン、6.0のインキュベーションpHでアミログルコシダーゼの包接、および振とう管実験でサンプル処理を省略すると、生体内の条件を複製することになったことを報告した。この方法に基づく市販のキット(AOAC 2002.02)は、食品中のRSを測定するために一般的に使用されており、Megazyme社から入手可能です16。16 このキットは、RS1,RS2,およびRS3の合計である総RSを正確に測定するが、過小評価のため、RS4の信頼性の高い測定値ではない。9,16 食品中のRS5を推定する方法は現在のところ報告されていない。

RS の数多くの健康上の利点は、様々な集団で観察されている。常駐する腸内微生物は、主に遠位腸で RS2 と RS3 を発酵させて短鎖脂肪酸(酪酸、プロピオン酸、および酢酸)を産生し、糞便 pH を低下させる。17 RSの摂取による他の消化管の利点には、便湿重量の増加、17 軽度の下剤、排便のしやすさ、頻度の増加などがある。18 RSのいくつかのタイプは腸内細菌によって発酵させることができるため、RSはプレバイオティクスと考えられている19,20。19,20 RSをプレバイオティクスとして分類するためには、RSが選択的に腸内細菌を増加させ、宿主に利益をもたらすというより多くの証拠が必要である。これまでの研究では、RS2がRuminococcus bromiiとEubacterium rectale21を改善し、中等度のビフィズス菌属を増加させることが示されている。

研究のスナップショット

研究の質問

米国で消費されている食品のうち、抵抗性デンプン(RS)を含むものは何か、RSはどのくらい含まれているのか?

主要な知見

このナラティブレビューでは、RS を含む食品が特定され、パン、シリアル、ケーキおよびマフィン、チップスおよびスナック、クッキーおよびクラッカー、バナナおよびプランテン、穀類、麺類およびパスタ、米、豆類、ジャガイモおよびヘーゼルナッツが含まれている。

高いアミロース濃度を持つ大麦、ジャガイモ、および米は、より多くのRSを持っている。

より低いアミロースの品種、および調理された食品は、冷却せずに調理された食品よりも高いRSを持っている。


高齢者や高齢者の成人ではプロテオバクテリアからの腸内環境の悪化を改善している22。22 別の研究では、インスリン感受性が低下した成人を対象とした2週間のRS2/日66gの補給により、モミ菌とバクテロイデスの比率が増加したことが明らかになっている23 。RSはまた、満腹感を促進するために胃の空っぽを減少させ24,その後の食事でのエネルギー摂取量を減少させる。25

一貫したデータによると、RSは食後の血糖値とインスリン血症を低下させ26,27,インスリン感受性を改善し28-30,炎症を減少させ31,食後の脂肪酸化を減少させ32,血清と低密度リポ蛋白コレステロールを減少させることが示されている33。33 最近のレビューでは、動物試験とヒト試験から得られた証拠をまとめたもので、特に食後血糖管理とインスリン感受性の改善に関連した効果が最も一貫していたことが指摘されている。34 その他の出版物では、消化器系の健康と心代謝リスク因子におけるRSの役割が検討されている。23,31,35

RSの健康効果の多くは、機能性食物繊維として適切な量(1日15g)26,29を急性投与36 または4~12週間かけて摂取することで得られる28,37。28,37 しかし、適切な食事計画を立てれば、このレベルのRSは、天然に存在するRSを含む食品によって達成することができる。実際、RSは、トウモロコシミールを豊富に含むアフリカの食生活など、非西洋的な食生活をしている人々の健康状態の改善に起因している38。38 RSを含む食品の多くは食物繊維が豊富であり、米国の食物繊維総摂取量に寄与し、健康全般に恩恵をもたらす可能性がある。米国におけるRSの平均摂取量は4.9 g/日(範囲1/4.8~7.9 g/日)と推定されている39。 しかし、摂取量データは155の個別食品から計算されており、報告された食品の約57%しか人間の消化を最もよく模倣する方法で分析されなかった。39 過去数年の間に、RSの消化を模擬した方法を用いたRS分析キットが市販された結果、RSの分析対象となる食品の数は大幅に増加している。そこで、このナラティブレビューの目的は、米国で一般的に消費されている食品中の RS 含有量を定量化した査読付きジャーナル記事のデータを用いてデータベース化することであった。また、食品中のRS含有量の品種、調製、保存、加工の違いについても記載する。このデータベースの作成は、医療従事者や研究者が RS を含む食品を特定し、これらの食品の消費が健康結果にどのように寄与するかを調べることを可能にするために重要である。以下のような利点がある。

インスリン感受性に関連するRSは、天然に存在するRSを含む食品ではなく、機能性成分として投与されたRSから適量(約15g/日)を摂取した場合に報告されている。健康効果をもたらすためには、食品中に自然に存在するRSの量と期間を特定するための追加研究が必要である。データベースを利用することで、適切な食事計画を立てれば、自由に生活している人でも食品から15gのRSを摂取することが可能である。

方法

原文参照

結果

表は、94品目からの各食品品目について、全体の加重平均加重SD、範囲(各食品品目の最小値から最大値まで)、および全食品中の自然発生RS濃度の総サンプルサイズを提供する。FoodData Centralデータベースからのパーセンテージ水分値を必要とするすべての食品が利用可能であったが、ここでは基準値からの測定値が使用されたベイクドコーントルティーヤを除いた。

 平均RS含量が最も高かった食品
  • 未調理のロールオーツ麦(7.7g/100g)
  • 未調理のロールミルオーツ麦(6.5g/100g)
  • 熟した生のカラスミ(5.1g/100g)
  • 未熟な生のカラスミ(5.0g/100g)

などの未調理または生の食品であった。

調理済み食品
  • 加熱して2日間冷やした高アミロースポテト(6.4g/100g)
  • バターまたはリマ豆(6.4g/100g)
  • ポテトサラダ(5.2g/100g)
  • 調理して冷やしてから温め直したイエローポテト(5.1g/100g)
  • コーントルティーヤ(5.1g/100g)4℃で14日(4.7 g/100 g)7日(4.6 g/100 g)保存したもの、
  • 調理した高アミロースジャガイモ(4.6 g/100 g)
平均RS含量が最も低い食品
  • 雑穀フレーク入り市販シリアル(0.0 g/100 g)
  • 調理済みバナナ(0.0 g/100 g)
  • 調理済み未熟プランタンクリスプ(0.0 g/100 g)
  • 果物(0.0 g/100 g)であっ。( 0 g/100 g)
  • フルーツスコーン(0.1 g/100 g)
  • 小麦胚芽パン(0.1 g/100 g)
  • 市販のグラノーラ(0.1 g/100 g)
  • 調理済みコーンパスタ(0.1 g/100 g)
  • 調理済み玄米(0.1 g/100 g)

考察

RS は、パン、穀物、パスタ、シリアル、豆類、豆類、ジャガイモ、米などの多くのデンプンを含む食品に含まれている。ここ数年、食品中のRSの定量分析が増加しているのは、RSを間接的に測定する市販のアッセイ法が開発されたためである。市販のアッセイが科学界で広く使用されていたため、全食品のRS含有量を示す完全なデータベースは開発されていない。

さらに、食品中の RS 含量を提供する先行資料には乾燥重量ベースの RS 値が含まれていた39 が、水分を含む全食品では正確ではないだろう。そこで、米国内の個人が消費する全食品中のRS含有量を分析した査読付き出版物のデータに基づいて、データベースが開発された。このデータベースは、いくつかの方法で登録栄養士、研究者、食品業界、消費者を支援する可能性を秘めている。

第一に、データベースは、自然由来のRS食品を食生活に取り入れるためのクライアントや患者の努力を支援するための、登録栄養士のためのリソースとなり得る。次に、特定の健康効果を達成するために必要な食品からの天然由来のRSの適切な量を検討するための、よく管理された食事介入研究の開発を支援するための実践者や研究者のためのリソースとして、このデータベースを使用することができる。

適切な量のRS(約15 g/日)128が食後のグルコース26,36およびインスリン感受性を改善し、特にインスリン抵抗性のある成人の間で29,129を改善し、消化管の健康を改善する可能性のある腸内マイクロバイオーム130を調節することが研究で示されている。

しかし、これらの研究の多くは、天然に存在するRSを含む食品ではなく、RSを単独で、あるいは特定の食品(例えば、マフィンやクッキー)に添加した機能性成分として使用している。次に、食品製造会社は、このデータベースを利用して、天然由来のRS含有食品を含む新製品を開発することができる。最後に、このデータベースは、RS食品を食生活に取り入れることに興味のある消費者のための情報源としても利用することができる。

食品中のRS含有量のばらつき

各食品のカテゴリー内およびカテゴリー間でのRS含有量のばらつきは、多くの要因の影響を受ける可能性がある。データベースによると、高アミロースの穀物は10倍以上、茹でた高アミロースのポテトは4倍以上、高アミロースの炊飯白米は低アミロースの品種に比べて4倍以上のRS含有量がある。

同じ食品でも品種の違いでRSの含有量が異なる4。例えば、データベースによると、ラセットじゃがいもの平均RS量(4.3g/100g)は、調理して冷やした黄色(2.5g/100g)や赤(2.0g/100g)のじゃがいもに比べて高い。

また、調理したマメ科植物の中では、バター豆またはリマ豆(6.4 g/100 g)、インゲン豆(3.8 g/100 g)、白インゲン豆(3.6 g/100 g)が最も平均RS量が多かったのに対し、空豆(0.7 g/100 g)、フライドピント豆(0.7 g/100 g)、グレートノース￾エルン豆(1.2 g/100 g)、緑豆(1.2 g/100 g)が最も平均RS量が少なかった。

調理方法や保存条件によって、食品のRS含有量が変化する可能性がある。熱と水分はデンプン顆粒のゲル化特性を改善し、冷却することで直鎖状のアミロース鎖がしっかりと詰まって消化酵素に抵抗することを可能にする。しかし、冷やしてから再加熱すると、バナナやプランタン、豆類、ジャガイモのRS含有量が増加する。実際、バナナを調理すると、すべてのRSが除去される。

保存温度と保存期間もまた、トウモロコシのトルティーヤなどの一部の食品におけるRSの形成に影響を与える。焼きたてのトウモロコシのトルティーヤは、4℃で保存されたトウモロコシのトルティーヤと比較して、RS含有量が最も低く、時間の経過とともにRS含有量が増加する。

コーントルティーヤにおける最大のRS形成は、4Cで3〜5日間保存されたときに起こる。別の例としては、デュラム小麦パスタが挙げられ、調理したパスタを3〜5日間冷蔵すると、調理したばかりのパスタと比較して、RSがほぼ3倍に増加する。

パンの焼成温度および焼成プロセスの期間もまた、パンのRS形成に影響を与える。白小麦のパンを低温(120℃)で長時間(20時間)焼成した場合、RSは2.2g/100gであったのに対し、高温(150℃)で短時間(3時間)焼成した場合は1.1g/100gであった(表には示されていない)61,80。

使用されている分析方法の違いは、特にRSを食物繊維宣言の構成要素として含める場合に、RSを適切に定量化する上での課題となる。例えば、AOACの2011.25と991.43の分析法では、一部のRS由来の食物繊維の値が明らかに異なっている131。これらの分析上の課題は、特にRSが栄養成分表示の食物繊維量に含まれている場合に、RSを食事に加えようとする消費者を混乱させる可能性がある。

機能性成分としてのRS

加工食品に RS を添加することで、天然に存在する RS 食品の摂取量を超えて RS の摂取量を向上させることができる。機能性成分として RS、特に RS2 と RS3 を食品に添加することで、栄養プロファイルを改善し、食感や保存期間に大きな変化を与えることなく、感覚的な魅力を維持することができる132-135。

これらの特性は、食感を改善し、より良い口当たり、色、食品の風味を提供し、それによって RS を添加した食品の消費者の受容性を高めることができる135 。これらの理由から、機能性成分として RS2 または RS3 を添加した食品を強化することは、天然に存在する RS を添加した食品よりも有利であるかもしれない136 。しかし、パスタに組み込まれた機能性成分としてのRSは、水で調理すると抵抗性を保持する。

臨床試験に基づくRS食品のクレーム

米国食品医薬品局(FDA)は現在、いくつかのタイプのRS、特にRS2を含有する高アミロースデンプンを栄養成分とRESサプリメントの成分表示のための食物繊維として認識している137。クレームが記載されている食品に対する追加の要件は、FDA Letter of Enforcement Discretionに記載されている。Docket # FDA-2015-Q-2352.138 FDAは、次の修飾された健康クレーム文のための執行裁量を行使する。”高アミローストウモロコシ耐性デンプンは、2型糖尿病のリスクを減らすことができる。FDAは、この主張のための限られた科学的証拠があると結論付けている。” 138 “食物繊維の一種である高アミローストウモロコシ耐性デンプンは、2型糖尿病のリスクを低減する可能性がある。FDAは、この主張に対する科学的証拠は限られていると結論付けている。”

欧州食品安全機関(European Food Safety Authority)は、食後血糖濃度に対する RS の有益性を記載した保健請求を認可している。強みとしては、ヒトの消費に適したサンプルで分析された食品中のRSを特定していることが挙げられる。例えば、生の食品(バナナ、プランテン、オーツ麦を除く)やでんぷんは消費に適さないため含まれていないが、一部の個人では機能性成分としてRS小麦粉を食品に添加している。しかし、これらのタイプの小麦粉は製造されたものであり、食品中に自然には存在しないため、本レビューでは含まれていない。

さらに、食品中のRSを定量化した査読付きの記事をできるだけ多く含めるために、3つのデータベースを手探りで検索した。データベースでは、全食品中のRSをより代表する乾燥重量%で与えられた場合には、水分を含むようにRS値を調整した。加重サンプリング法を使用して、低いサンプリングよりも高いサンプリング表現を持つ値に対してより多くの重みを与えることで、データの妥当性を向上させている。

また、いくつかの制限事項にも留意しなければならない。RS分析の方法は、1つの主要な制限を強調している。RSを定量化するために使用される方法にかかわらず、試験管内試験と生体内試験の分析の間には、常にギャップが存在する。Englystら7,8やEnglystの手順を採用した他の多くの研究者は、均質化または食品を粉砕して咀嚼と同様の特性を示すという大まかな前提に基づいてRS分析を行っている。

しかし、咀嚼は非常に個性的であり、粉砕または均質化された製品を再現するように制御することはできない。新たに同定されたRSの推定、例えばRS4,deのようなRSの推定は、RS2とRS3を推定するために使用された方法とは異なる。

その変化は、初期の培養時間の大幅な短縮から、RS4 を可溶化するための低温 KOH 処理まで多岐にわたっている。また、RS5を定量化する方法も記載されていない。もう一つの限界は、RSが乾燥重量%ベースで与えられた場合の水分の調整であった。

水分が測定されておらず、参考文献で与えられている場合は、食品データベースを利用して類似食品の水分量を特定していた。さらに、環境および自然の遺伝的差異は、デンプンの消化率に影響を与え、本質的に制御が困難である4 。加工、調理、および保存方法は、多かれ少なかれ抵抗性を可能にするためにデンプン顆粒の特性を変更することができる。

食品中の RS 含有量をより正確に評価するためには、RS の定量化を標準化しようとする今後の研究が必要である。最後に、食品中の RS を推定する査読付き論文のみを対象とした。食品中の独立した RS 分析を行っている民間企業や食品会社は除外されており、データベースの理解度が制限されていた。

結論

RSは、パン、シリアル、バナナ、カラスミ、穀類、麺類、パスタ、ジャガイモ、米、豆類などの加工食品および全デンプン質食品に自然に含まれている。データベースによると、オーツ麦とプランタンを含む生の食品が最も高い RS 含有率を示していた。

調理食品の中では、アミロースとアミロペクチンの比率が高いジャガイモや穀物(大麦、米)は、アミロースとアミロペクチンの比率が低いものに比べてRSの含有量が高い。ジャガイモや穀物を調理した後に冷やしたものは、茹でたものや加熱したものよりもRS量が多く、冷やすことでデンプン顆粒の逆浸透が促進されて消化しにくくなる。

保存期間もまた、トウモロコシのトルティーヤ、デュラム小麦のパスタ、黒豆やピント豆など、いくつかの食品のRSを増加させる。

RSが最も低い食品には、多粒フレークシリアル、調理済みバナナ、調理済み未熟プランタンチップス、フルーツスコーン、小麦胚芽パン、市販のグラノーラ、調理済みコーンパスタ、および調理済み玄米が含まれる。

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