Отдел за принадлежност към човешкото хранене, Университет Вагенинген, Вагенинген, Холандия, Monell Chemical Senses Center, Филаделфия, Пенсилвания, Съединени американски щати

съдържание

Принадлежности Monell Chemical Senses Center, Филаделфия, Пенсилвания, Съединени американски щати, Катедра по клинична неврология, Karolinska Institutet, Стокхолм, Швеция, Катедра по психология, Университет на Пенсилвания, Филаделфия, Пенсилвания, Съединени американски щати

Фигури

Резюме

Цитат: Boesveldt S, Lundström JN (2014) Откриване на съдържание на мазнини в храната от разстояние: Дискриминация на мазнините на базата на обоняние при хората. PLoS ONE 9 (1): e85977. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085977

Редактор: Хироаки Мацунами, Университет Дюк, Съединени американски щати

Получено: 15 август 2013 г .; Прието: 3 декември 2013 г .; Публикувано: 22 януари 2014 г.

Финансиране: Подкрепа беше предоставена от фондация Knut and Alice Wallenberg (KAW 2012.0141), присъдена на JNL, и безвъзмездна помощ от Холандската организация за научни изследвания (NWO; 451-11-021), предоставена на SB. Финансистите не са играли роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решението за публикуване или подготовката на ръкописа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

В много западни диети до 40% от дневния калориен прием е под формата на липиди, въпреки факта, че препоръчителното ниво за повечето индивиди е поне с 10% по-ниско [1]. Смята се, че желанието за консумация на големи количества мазнини произтича от еволюционен натиск за натрупване на калории, а мазнините са сред малкото енергийни източници, които можем ефективно да съхраняваме за по-дълъг период от време. Всъщност последните данни показват, че човешката устна кухина съдържа предполагаеми вкусови рецептори, които са специално настроени да разпознават мастни киселини [2], [3]. Освен това, поведенчески проучвания са предоставили доказателства за механизми за орално хемосензорно откриване на различни видове свободни мастни киселини [4] - [6] и са показали, че хората имат различни прагове на откриване за различни пътища на представяне на стимула [7]. Тази физиологична система би била еволюционна полза по време на недостиг на храна.

В три поведенчески експеримента имахме за цел да определим дали хората могат да откриват мазнини само въз основа на обонянието, използвайки по-естествена среда, а именно проби от мляко, съдържащи различни екологично значими проценти мазнини. В експеримент 1 установихме дали хората са в състояние да различават съдържанието на мазнини в естествен продукт въз основа само на обонянието им в проба от Северна Америка (САЩ). В експеримент 2 ние възпроизведохме експеримента в различна популация (Холандия), където средната дневна консумация на глава мляко като напитка надвишава дневната консумация в САЩ с 31% [17]. Последните проучвания предполагат, че чувствителността към вкуса на мазнините е свързана с ИТМ и обичайния прием на мазнини [6], [18], вероятно поради ефекти на експозиция. Следователно в експеримент 3 определихме дали ИТМ и обичайният прием на мазнини, този път оценени на индивидуално ниво, модулират способността на индивида да открива миризмата на мазнини.

Материали и методи

Декларация за етика

Всички участници предоставиха писмено информирано съгласие преди участие и всички аспекти на проучването бяха одобрени от Институционалния съвет за преглед в университета в Пенсилвания.

Експеримент 1

Участници. В проучването са участвали общо 30 участници (средна възраст 27,3 ± 4,2 години; 14 мъже; среден ИТМ 23,1 ± 3,1 kg/m 2), наети от по-голямата част на Филаделфия (PA, САЩ). Всички участници бяха здрави, непушачи, нормозмични (както се определя от частта за идентифициране на миризмите от 16 елемента на Sniffin ’Sticks [19]), не бяха бременни или кърмещи, нито с непоносимост към лактоза или алергии, свързани с млякото. Субектите бяха помолени да не ядат и не пият нищо друго освен вода един час преди тестването, нито да носят ароматизирани продукти в деня на тестването.

Стимули. Стимулите за миризма са създадени от мляко на прах (FrieslandCampina, Холандия), а не от прясно мляко, за да се ограничи потенциалното влияние на различните земеделски практики върху различните проби мляко. Експериментите са извършени с три различни млечни стимула с различно съдържание на мазнини. Обезмаслените (S) и мастните (F) проби се приготвят чрез смесване на 1 грам 1,25% или 28% мляко на прах (Friesland Campina), съответно, с 10 ml вода. Пробата за среда (М) е направена от смес от 50% S проба и 50% F проба. Това даде проценти на мазнини съответно 0,125%, 1,46% и 2,8% за пробите S, M и F,.

Процедура на обучение. Преди теста за дискриминация на миризмата участниците оцениха възприеманата интензивност и приятност на всяка от трите проби мляко (S, M и F) на 100 mm визуална аналогова скала (VAS). Скалата на интензивността варира от „не се забелязва“ вляво до „изключително интензивна вдясно“, а скалата на приятността варира от „неприятна“ до „приятна“. Един участник не е попълнил тези оценки. Впоследствие на участниците бяха завързани очи и им беше представена три алтернативи, парадигма на теста за дискриминация с принудителен избор без обратна връзка, състояща се от общо 27 тройки млечни проби с 9 повторения на всяка тестова комбинация (SSF, SSM и FMM) с помощта на пробен интервал от около 30 секунди между всеки триплет. Всяко изпитване се състои от три бутилки, от които две съдържат една и съща проба мляко, а една различна проба мляко. Участниците трябваше да помиришат бутилките и да изберат странната. Редът на представяне на тройните миризми беше рандомизиран, но еднакъв за всички участници. Всички проби от мляко бяха представени в стъклени бутилки от 100 ml кехлибарено, съдържащи общо 10 ml течност, всяка без визуални маркери.

Анализ на данни. Броят на правилните опити беше обобщен и преобразуван в процент правилен резултат. Тези проценти бяха анализирани с помощта на t-тест с една проба спрямо нивото на шанса (33,3%) за отделните триплетни комбинации, както и сборен резултат от всички опити. Използвани са отделни повтарящи се мерки ANOVA, за да се анализират възможни разлики в интензивността, приятността и способността за дискриминация между различните комбинации.

Експеримент 2

Участници. Общо 18 здрави участници (средна възраст 22,1 ± 1,2 години; 6 мъже; среден ИТМ 22,7 ± 3,1 kg/m2) от района на Вагенинген (Холандия) са участвали в проучването. Бяха приложени същите критерии за включване и инструкции, предоставени в експеримент 1.

Стимули. Анализът на масова спектрометрия с газова хроматография (GC-MS) показва, че обезмаслените и мазнини, използвани в експеримент 1, имат малки разлики в съдържанието на витамини. Въпреки че не е известен механизъм за откриване на обоняние за витамини, в експеримент 2 бяха използвани нови партиди обезмаслено и мазно мляко на прах със сертифицирано идентично съдържание (посредством GC-MS). От тази нова партида мляко на прах бяха създадени стимули за миризма, Нидерландия), използвайки идентичен метод, използван в експеримент 1, с изключение на малка разлика в концентрацията на мазнини (обезмаслена пудра: 1,25%, мазнина на прах 26% масленост, добив течни проби с процент мазнини 0,125%, 1,36% и 2,6% за пробите S, M и F, съответно).

Процедура на обучение. Преди теста за дискриминация на миризмата участниците оцениха възприеманата приятност на всяка от трите проби мляко (S, M и F) на 100 mm VAS. След това на участниците бяха представени общо 18 тройки проби с мляко, като се използват три повторения на всяка уникална комбинация: SSM, MMS, MMF, FFM, FFS и SSF; тази корекция на стимулите в сравнение с експеримент 1 е извършена, за да противодейства на потенциален ефект на уникална цел; с други думи, за да се противодейства на възможността една от трите категории да се идентифицира по-лесно сред останалите, когато е цел, основана на несвързани аспекти, което я прави идеална цел в рамките на задача за дискриминация. Всички други аспекти бяха идентични с описаните за експеримент 1 по-горе.

Анализ на данни. Съответните тризнаци бяха добавени заедно (SSM + MMS, SSF + FFS, MMF + FFM), което доведе до три комбинации от миризми; SM, SF и MF. След това данните бяха анализирани, както е описано по-горе за експеримент 1. Освен това, за да се сравнят възможните разлики в способността за дискриминация между двете популации (експеримент 1 и експеримент 2), бяха направени независими t-тестове, за отделните триплет комбинации, както и за общ резултат от всички опити (процент правилен).

Експеримент 3

Участници. Общо 60 участници от по-голямата област Филаделфия (Пенсилвания, САЩ) са участвали в експеримент 3. В допълнение към обекта с нормално тегло, обявата за набиране специално е поискала лица с наднормено тегло да кандидатстват за проучването, което води до 30 участници с нормално тегло ( ИТМ между 18,5–25,0 kg/m2, среден BMI 22,5 ± 1,8 kg/m 2; средна възраст 25,0 ± 3,7 години; 15 мъже) и 30 участници с наднормено тегло (BMI> 27 kg/m 2, среден BMI 35,6 ± 8,4 kg/m 2; средна възраст 30,6 ± 7,2 години; 12 мъже). Един участник е по-добър от гледна точка на прекомерен ИТМ (70,5 kg/m 2); ще представим основните резултати относно резултатите от дискриминация със и без този индивид (резултатите остават сходни), като същевременно изключим този участник от (вторичните) анализи на оценките за приятност и интензивност и консумацията на млечни продукти. Бяха приложени същите критерии за включване и инструкции, предоставени в експерименти 1 и 2.

Стимули. Дразнителите на миризмата и подготовката бяха идентични с описаните за експеримент 2 по-горе.

Процедура на обучение. За определяне на височината и теглото на всеки участник за изчисляване на ИТМ (kg/m 2) беше използвана скала за лека тежест на Detecto (Detecto, Webb City, MO, USA). След това участниците оцениха възприеманата интензивност и приятност на всяка от трите проби мляко (S, M и F) на 100 mm VAS. Задачата за разграничаване на миризмата за трите проби беше идентична, както е описано по-горе за експеримент 2. Накрая участниците попълниха въпросник за обичайната им консумация на млечни продукти (вж. Файл S1).

Анализ на данни. За да се анализират резултатите от въпросника за консумация на млечни продукти, с помощта на Националната база данни за хранителните вещества на USDA за стандартни справки беше създадена база данни за хранителните вещества [20]. С тази база данни отговорите на въпросника бяха преобразувани в общо количество мляко (пълно и намалено), консумирано на ден (в грамове и ккал) и общо количество мазнини от млечни продукти, консумирани на ден (грамове). След това данните бяха анализирани, както е описано по-горе за експеримент 2. Освен това бяха проведени t-тестове с независима проба, за да се анализират разликите между групите (нормално тегло, наднормено тегло) за оценка на сумата на дискриминацията. Повтарящи се мерки ANOVA бяха използвани за анализ на ефекта на ИТМ и консумацията на млечни продукти върху способността за дискриминация.

Резултати

Експеримент 1

Като цяло участниците са успели да разграничат различните проби мляко (среден общ процент правилен = 48,6, t (29) = 6,27, p Фигура 1. Среден процент правилна дискриминация за всеки стимул триплет.

Във всички графики: Грешките обозначават стандартно отклонение, а звездите над лентата означават резултати, значително различни от очакваното изпълнение на шансовете (33,3%, p Таблица 1. Средно ± SD оценки за интензивност и приятност за трите проби мляко в експеримент 3, за всички участници комбинирани и за участници с нормално тегло и с наднормено тегло поотделно.

Няма значителна връзка между общото количество консумирано мляко на ден (в грамове и kcal) или количеството мазнини от млякото, консумирано на ден (в грамове, фигура 1D) и способността да се прави разлика между пробите мляко, вариращи в процента на мазнините ( r = –121, p = .401; r = –100, p = .453; r = –.018, p = .895; съответно). Освен това няма значителна разлика в консумацията на млечни продукти между субекти с нормално тегло и с наднормено тегло (общо количество консумирано мляко на ден в грамове, t (57) = .39, p = .699; общо количество мляко, консумирано на ден в kcal, t (57) = .09, p = .933; количество мазнини от млечни продукти, консумирани на ден в грамове, t (57) = .03, p = .973).

Генерална дискусия

В настоящото проучване имахме за цел да установим способността за откриване на обонятелна мазнина при хора, като използваме екологично подходяща обстановка (проби от мляко, съдържащи различни реалистични проценти на мазнини). В поредица от три поведенчески експеримента, използвайки проучвани популации от различни култури, за първи път демонстрирахме, че хората могат да различават различните концентрации на мазнини в хранителен продукт, като използват само обонянието си. Освен това тази способност не е свързана с разликите в ИТМ или консумацията на мазнини в млечните продукти.

Интересното е, че няма статистическа разлика в способността да се прави разлика между различните проценти на мазнини между различните популации (САЩ и Холандия), различаващи се в консумацията на мляко, както и няма индивидуална корелация нито с ИТМ, нито с консумация на млечни продукти (мазнини). Това е за разлика от предишни проучвания на Стюарт и колеги, които демонстрират, че чувствителността към вкус на мазнини е свързана както с по-ниския прием на мазнини, така и с ИТМ [6], [18]. Нашите резултати предполагат обаче, че обонятелната мастна дискриминация е стабилна черта, която не зависи пряко от предишна експозиция или научени асоциации. Имайте предвид обаче, че е вероятно всички участници и в трите проучвания да са имали предишен опит с млякото. Следователно не можем да изключим изрично възможността предишното излагане да има значителен ефект върху откриването на миризма на мазнини.

В заключение, тези данни показват, че хората са в състояние да различават различните степени на мазнини, дори когато са вградени в млечна миризма. Интересното е, че за разлика от вкуса на мазнините, тази способност не е свързана нито с ИТМ, нито с консумацията на мазнини от млечни продукти, което предполага, че това не е научена способност или зависи от хранителни характеристики. Демонстрацията, че хората имат функционална обонятелна система, специфична за откриване на нива на съдържание на мазнини, изисква по-нататъшно проучване на този механизъм, като се има предвид потенциалът му да помогне за общо намаляване на приема на мазнини.

подкрепяща информация

Файл S1.

Въпросник, използван за оценка на консумацията на млечни продукти. Допълнителна информация е достъпна на уебсайта на PLOS ONE.