Sammenligning av biotilgjengelighet av viktige næringsstoffer i melk og havredrikk - en in vitro studie

Abstract

Per i dag finnes det et voksende utvalg melkeprodukter i dagligvarebutikken, som langtidsholdbar- og laktoseredusert melk, i tillegg til de mer tradisjonsrike melkeproduktene. Til tross for dette har det vært en nedgang i melkekonsumet, samtidig som det har vært en jevn økning i omsetning av plantebaserte drikker. Disse plantebaserte drikkene er ikke like næringsrike som melk, og blir derfor beriket med ulike næringsstoffer for å overkomme de ernæringsmessige begrensningene. En annen ulempe er tilstedeværelsen av antinæringsstoffer som potensielt sett kan redusere biotilgjengelighet av kalsium. For å kunne etterkomme ernæringsanbefalingene utviklet av Nordisk Ministerråd, er det avgjørende å forstå og utvikle kunnskap om hvordan mat påvirkes og endres under fordøyelsen. Simulert fordøyelse basert på in vitro fordøyelsesmodeller er nyttige verktøy i denne sammenheng. Denne studien omhandler hvordan biotilgjengelighet av kalsium og jod, og proteinfordøyelighet blir påvirket av produktets egenskaper og ulike prosesser som er inkludert i fremstillingen på in vitro fordøyelse. Totalt ble tre ulike melkeprodukter og én havrebasert plantedrikk undersøkt. Produktene hadde ulik produksjonshistorikk, i form av varmebehandling og enzymatisk hydrolyse av laktose. Produktene ble analysert for fytinsyreinnhold, pH og totalt innhold av kalsium og jod. Etter in vitro fordøyelse ble prøvene sentrifugert, etterfulgt av analyser for innhold av ionisk kalsium, totalt kalsium, jod og hydrolysegrad av proteiner. Lavmolekylær prøvefraksjon ble undersøkt ved bruk av sentrifugering med sentrifugerør, som så ble veid og analysert for innhold av totalt kalsium og hydrolysegrad av proteiner. Høymolekylær prøvefraksjon ble analyser for innhold av jod.

Resultatene viste at Havredrikk hadde signifikant lavere kalsiuminnhold sammenlignet med melkeproduktene (p<0.01), og havredrikk var eneste prøve med innhold av fytinsyre. Det ble benyttet to ulike metoder for totalt kalsiuminnhold i produktene før in vitro fordøyelse, og resultatene fra disse var signifikant forskjellige fra hverandre (p<0.05), men den relative forskjellen mellom innhold av kalsium og de to metodene var derimot lik. F- og LM-Havredrikk hadde også signifikant lavere kalsiuminnhold etter in vitro sammenlignet med melkeprøvene (p<0.01), foruten LM-UHT. De lavmolekylære prøvene hadde et signifikant lavere kalsiuminnhold, sammenlignet med fordøyde prøvene (p<0.01). Det var ingen signifikante forskjeller i innhold av jod i produktene, heller ikke mellom de høymolekylære prøvefraksjonene (p>0.05). Ved analyse for ionisk kalsium ble det observert et høyere innhold i prøvene med uttak D120, sammenlignet med D60 og kontrollprøver (K60 og K120). F-Havredrikk var signifikant forskjellig fra F-HTST (p<0.05) og F-Laktoseredusert (p<0.01), og F-UHT var signifikant forskjellig fra F-Laktoseredusert (p<0.05). Resultatene viste ingen signifikante forskjeller (p>0.05) for proteinfordøyelighet av proteiner. Det var likevel en synlig økning i hydrolysegrad for prøver med uttak D120 i duodenal fasen, med unntak av havredrikk.

Denne oppgaven har vist at proteinfordøyeligheten øker desto lenger maten fordøyes. Det er også tydelig at fordøyelsen bidrar til å gjøre kalsium mer tilgjengelig ved økt tid under in vitro fordøyelse. I tillegg hadde alle melkeprøvene høyere innhold av totalt kalsium sammenlignet med havredrikk. Det var for øvrig ingen store forskjeller i mengden løselig kalsium mellom alle prøvene. Det var heller ingen forskjeller i innhold av jod, som tyder på at mineralet er av god biotilgjengelighet, men lavmolekylær prøvefraksjon bør undersøkes nærmere. Resultatene antydet ingen effekt av produksjonshistorikk, og viste relativt små forskjeller mellom melkeprøvene med ulik produksjonshistorikk. Til tross for lavt innhold av totalt kalsium i havredrikk, bør det utføres ytterligere undersøkelser for å konkludere om havredrikken kan utgjøre et fullverdig alternativ til melk- og meieriprodukter.

Most contemporary grocery stores offer a large variety of milk products, including long-life and lactose-reduced alternatives. Meanwhile, milk consumption is declining, alongside a steady increase in sales of plant-based drinks. These plant-based drinks are not as nutritious as milk and are therefore enriched with various nutrients to overcome the nutritional limitations. The presence of antinutrients, which may potentially reduce the bioavailability of calcium, presents another challenge with regards to these plant-based alternatives. In order to comply with the nutritional recommendations developed by the Nordic Council of Ministers, it is essential to understand and develop knowledge about how digestion is affected and changed. Simulated digestion based on in vitro digestion models are useful tools in this context. This thesis deals with how bioavailability of calcium and iodine, and digestibility of proteins are affected by the product's properties and various processes included in the production of in vitro digestion. In total, three different milk products and one oat-based plant drink were investigated. The products had variations in production histories, in terms of heat treatment and enzymatic hydrolysis of lactose. The products were analyzed for phytic acid content, pH and total content of calcium and iodine. After in vitro digestion, the samples were centrifuged, followed by analyses for ionic calcium, total calcium and iodine content and degree of hydrolysis of proteins. Low molecular weight sample fraction was weighed and examined using centrifuge tube centrifugation, which was then analyzed for total calcium content and degree of hydrolysis of proteins. The high molecular weight sample fraction was analyzed for iodine content.

The results indicated that oat drink had a significantly lower calcium content compared to that of milk products (p<0.01), and oat drink was the only sample with a phytic acid content. Different methods were used for total calcium content in the products before in vitro digestion, and the results from these were significantly different from each other (p=0.0166), but the relative difference between the content of calcium and the two methods was similar. F- and LM-Oat drinks also had significantly lower calcium content compared to the milk samples (p<0.01), apart from LM-UHT. The low molecular weight samples had a significantly lower calcium content compared to the digested samples (p<0.01). There were no significant differences in the content of iodine in the products, nor between the high molecular weight sample fractions (p>0.05). In analyzes for ionic calcium, a higher content was observed in the samples with outlet D120, compared to D60 and control samples (K60 and K120). F-Oat drink was significantly different from F-HTST (p=0.01444), and F-Lactose reduced (p<0.01), and F-UHT was significantly different from F-Lactose reduced (p=0.02636). The results showed no significant differences (p>0.05) for protein digestibility of proteins. There was nevertheless an increase in the degree of hydrolysis for samples with extraction D120 in the duodenal phase, apart from oat drink.

This thesis demonstrated that protein digestibility increases the longer the food is digested. It is also clear that digestion aids calcium availability by increasing the time during in vitro digestion. In addition, all three milk samples displayed a higher content of total calcium compared to the oat drink. No major differences in the amount of soluble calcium could be observed across the samples. There were also no differences in the content of iodine, which suggests that the mineral is of good bioavailability, however the low molecular weight sample fraction should be examined. The results indicated no effect of process history due to relatively small differences between the milk samples with different process histories. Despite the low total calcium content in oat drink, further research should be conducted in order to draw further conclusions on whether oat drink may constitute a full-fledged alternative to milk and dairy products.