T.C. HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FARKLI PİŞİRME YÖNTEMLERİNİN PATATESLERİN GLİSEMİK İNDEKS DEĞERİ ÜZERİNE ETKİSİ Dyt. Seda ÇİFTÇİ Diyetetik Programı YÜKSEK LİSANS TEZİ ANKARA 2015 T.C. HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FARKLI PİŞİRME YÖNTEMLERİNİN PATATESLERİN GLİSEMİK İNDEKS DEĞERİ ÜZERİNE ETKİSİ Dyt. Seda ÇİFTÇİ Diyetetik Programı YÜKSEK LİSANS TEZİ TEZ DANIŞMANI Doç. Dr. Hülya GÖKMEN ÖZEL ANKARA 2015 iii ONAY SAYFASI iv TEŞEKKÜR Öncelikle bu tezin oluşmasında bilgi ve tecrübelerini benimle paylaşan aynı zamanda hiçbir zaman manevi desteğini esirgemeyen ve danışmanım olmasından her zaman gurur duyduğum, örnek aldığım, beraber çalışması paha biçilmez tecrübeler sağlayan sevgili hocam, Sayın Doç. Dr. Hülya Gökmen Özel’e sonsuz teşekkür ederim. Sayın Doç. Dr. Zehra Büyüktuncer Demirel’e, Sayın Prof. Dr. Alpaslan Kılıçarslan’a, Sayın Yrd. Doç. Dr. Kevser Kahraman’a ve Prof. Dr. Hamit Köksel’e bu araştırmaya sağladıkları katkı ve verdikleri destek için teşekkür ederim. Çalışma öncesinde, esnasında ve sonrasında desteklerini esirgemeyen tüm mesai arkadaşlarıma beni her zaman yüreklendirerek destek oldukları için gönülden teşekkür ederim. Ve son olarak, hayatımın her anında beni koşulsuz destekleyen sevgili aileme bu yoğun ve yorucu süreçte bana hoşgörülü ve yardım sever davrandıkları, sınırsız destek verdikleri için teşekkürlerimi sunarım. Dyt. Seda ÇİFTÇİ v ÖZET Çiftçi, S. Farklı Pişirme Yöntemlerinin Patateslerin Glisemik İndeks Değeri Üzerine Etkisi. Hacettepe Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Diyetetik Programı, Yüksek Lisans Tezi, Ankara, 2015. Bu çalışmanın amacı farklı pişirme yöntemleri uygulanan patateslerin glisemik indeks değerinin saptanmasıdır. Çalışmaya, yaşları 19-35 yıl arasında değişen (24±3.81), beden kütle indeksleri normal (18.0-24.99 kg/m2) olan (21.58±2.14), hiçbir metabolik ve endokrin hastalığı bulunmayan 12 (4 erkek, 8 kadın) yetişkin sağlıklı gönüllü birey katılmıştır. Bireyler 10-12 saatlik açlığı takiben, tam randomizasyon yöntemi kullanılarak referans besin olarak glukoz ve beyaz ekmek, test besini olarak 25 g sindirilebilir karbonhidrat içeren haşlama, haşlama-soğutma, kızartma ve fırınlama işlemleri uygulanmış (Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 35 dk haşlanmış sade tuzsuz patates küpleri, Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 50 dk haşlanmış sade tuzsuz patates küpleri, kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 35 dk haşlanmış sade tuzsuz 24 saat buzdolabında bekletilmiş patates küpleri, kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 50 dk haşlanmış sade tuzsuz 24 saat buzdolabında bekletilmiş patates küpleri, kabuğu soyularak patates doğrama makinasında doğranan ve uzunluğu 5 cm olan 180 dereceye ısıtılmış ayçiçek yağında 8 dk kızartılmış tuzsuz çubuk patates, kabuğu soyulmadan 180 derece ısıtılmış ayçiçek yağında 8 dk kızartılmış tuzsuz elma dilimli patates, kabuğu soyularak patates doğrama makinasında doğranan ve uzunluğu 5 cm olan 200 dereceye önceden ısıtılmış fırında 30 dakika pişirilmiş tuzsuz çubuk patates, kabuğu soyulmadan 200 dereceye önceden ısıtılmış fırında 30 dakika pişirilmiş tuzsuz elma dilimli patates) patatesleri tüketmişlerdir. 50’ ve 35’ haşlanmış 24 saat +4°C’de bekletilmiş soğuk patatesler hariç diğer tüm patatesler bireyler tüketmeden hemen önce taze olarak hazırlanmıştır. Bireylerden 0., 15., 30., 45., 60., 90., ve 120. dakikalarda duplike olarak kapiller kan glukoz ölçümü yapılmıştır. Farklı pişirme yöntemleri uygulanmış patateslerin hem beyaz ekmeğe göre hem de glukoza göre glisemik indeks değerleri hesaplanmıştır. Patateslerin beyaz ekmeğe göre büyükten küçüğe glisemik indeks değerleri sırasıyla fırınlanmış parmak (çubuk) patates için 147.9, 35’ haşlanmış sıcak patates için 133.1, 50’ haşlanmış sıcak patates için 131.4, fırınlanmış elma dilimli patates için 115.1, 50’ haşlanmış 24 saat +4°C’de bekletilmiş soğuk patates için 101.9, ayçiçek yağında kızartılmış elma dilimli patates için 101.5, ayçiçek yağında kızartılmış parmak (çubuk) patates için 97.2, 35’ haşlanmış 24 saat +4°C’de bekletilmiş soğuk patates için ise 83.5’dir. Glukoza göre ise glisemik indeks değerleri şöyledir: Fırınlanmış parmak (çubuk) patates 114.6, 35’ haşlanmış sıcak patates 100.9, 50’ haşlanmış sıcak patates 130.4, fırınlanmış elma dilimli patates 90.45, 50’ haşlanmış 24 saat +4°C’de bekletilmiş soğuk patates 81.4, ayçiçek yağında kızartılmış elma dilimli patates 77.2, ayçiçek yağında kızartılmış parmak (çubuk) patates 76.4, 35’ haşlanmış 24 saat +4°C’de bekletilmiş soğuk patatesin 64.7’di. Her iki referans besine göre de 35’ haşlanmış 24 saat +4°C’de bekletilmiş soğuk patatesin glisemik indeks değeri en düşük çıkmıştır. Haşlanmış patatesin soğutularak 24 saat +4°C’de bekletilmesi yapısındaki enzime dirençli nişasta miktarının artmasına dolayısıyla glisemik indeks değerinin düşük olmasına neden olmaktadır. Kızartma yöntemi uygulanan patateslerin glisemik indeks değerleri nispeten düşük çıkmasına rağmen, fırınlama veya haşlama yöntemlerine göre tercih edilmemeli, bireylere glisemik indeks yanında sağlıklı beslenme alışkanlıklarının da kazandırılması amaçlanmalıdır. Anahtar kelimeler: Glisemik İndeks, patates, pişirme yöntemi, glukoz Bu araştırma, Hacettepe Üniversitesi Bireysel Araştırmalar Birimi tarafından (Proje No: 724-Proje ID: 014 D09 401 002) desteklenmiştir. vi ABSTRACT Çiftçi, S. Different Cooking Methods Impcat on the Value of the Glycemic Index of Potatoes. Hacettepe University Institute of Health Sciences Master of Science Thesis in Dietetics Programme, Ankara, 2015. The purpose of this study was to determine the glycemic index values of different cooking methods applied potato foods. The study was conducted over aged between 19-35 years (24 ± 3.81), body mass index between the (18.0- 24.99 kg/m2) normal value (21.58 ± 2.14), without any metabolic and endocrine diseases, 12 (4 males, 8 females) healthy adult volunteers participated. Individuals consumed reference (glucose and white bread) and test nutrients which was applied complete randomized method after 10-12 hours of fasting at 8.00-10: 00 a.m. They consumed 8 different potato test food which were containing 25 g available carbohydrate and prepared by boiled, boiled- cooled, fried and baked. All the test and reference food prepared immediately prior to eating for individuals except 50 'and 35' boiled then cooled for 24 hours at + 4 °C. From individuals 0, 15, 30, 45, 60, 90, and 120 minutes in capillary blood glucose measurements were made in duplicate. Potatoes which was prepared by different cooking methods their glycemic index values was calculated both based on glucose and white bread.From descending sort glycemic index values respectively were baked finger (bar) potatoes 147.9, boiled 35 minutes hot potatoes 133.1, boiled 50 minutes hot potatoes 131.4, baked scalloped potatoes 115.1, 50 minutes boiled than 24-hour cold-stored potato at 4 ° C 101.9, scalloped potatoes fried in sunflower oil 101.5, finger (bar) potatoes fried in sunflower oil 97.2, 35 minutes boiled than 24-hour cold-stored potato at 4 ° C 83.5. According to the glucose glycemic index values were as follows: baked finger (bar) potatoes 114.6, boiled 35 minutes hot potatoes 100.9, boiled 50 minutes hot potatoes 130.4, baked scalloped potatoes 90.45, 50 minutes boiled than 24-hour cold-stored potato at 4 ° C 81.4, scalloped potatoes fried in sunflower oil 77.2, finger (bar) potatoes fried in sunflower oil 76.4, 35 minutes boiled than 24-hour cold- stored potato at 4 ° C 64.7. For both reference food, 35 minutes boiled than 24-hour cold- stored potato’s glycemic index value was the lowest. Cooling the boiled potatoes + 4 ° C for 24 hours caused increasing resistant starch thus the value glycemic index lowers. Although potatoes which was applied frying method had relatively low glycemic index values, should not be preferred to other methods (baking and boiling). Besides the glycemic index knowledge healthy eating habits should be learned to individuals. Keywords: Glycemic Index, potatoes, cooking method, glucose This thesis, was supported by Hacettepe University Scientific Research Projects Coordination Unit (Project Number: 724-Proje ID: 014 D09 401 002). vii İÇİNDEKİLER Sayfa ONAY SAYFASI iii TEŞEKKÜR iv ÖZET v ABSTRACT vi İÇİNDEKİLER vii SİMGELER ve KISALTMALAR x TABLOLAR xii ŞEKİLLER xiv 1. GİRİŞ 1 1.1. Kuramsal Bilgiler ve Kapsam 1 1.2. Amaç(lar) 2 1.3. Hipotezler 3 2. GENEL BİLGİLER 4 2.1. Patates 4 2.1.1. Patates Nişastası 7 2.1.2. Patates Nişastasının Fiziko-Kimyasal Özellikleri 10 2.1.3. Patates Nişastasının Fonksiyonel Özellikleri 10 2.1.4. Patates Nişastasının Enzimatik Hidrolizi 13 2.2. Pişirmenin ve İşlemenin Patatese Etkisi 15 2.3. Glisemik İndeks (Gİ) 19 2.4. Glisemik İndeks Etki Mekanizması 22 2.5. Patatesin Glisemik İndeks Değerini Etkileyen Etmenler 24 2.5.1. Patatese Özgü Etmenler 24 2.5.2. Dış Etmenler 32 3. BİREYLER ve YÖNTEM 34 3.1. Araştırma Yeri, Zamanı ve Örneklem Seçimi 34 3.2. Araştırmanın Genel Planı 34 3.3. Araştırmanın Birinci Basamağı: Test ve Referans Besinin Analizleri 37 viii 3.3.1. Test Besinleri ve Beyaz Ekmeğin Proksimet Analizleri 37 3.3.2. Test Besinleri ve Beyaz Ekmeğin Sindirilebilir Karbonhidrat Miktarının Belirlenmesi 40 3.3.3. Test Besinleri ve Beyaz Ekmeğin Enerji Değerlerinin Hesaplanması 40 3.3.4. Test besinleri ve Beyaz Ekmeğin Tüketilecek Miktarlarının Belirlenmesi 40 3.4. Araştırmanın İkinci Basamağı: Araştırmaya Katılacak Olan Bireylerin Belirlenmesi ve Değerlendirilmesi 41 3.4.1. Araştırmaya Katılacak Olan Bireylerin Biyokimya Bulgularının Değerlendirilmesi 41 3.4.2. Araştırmaya Katılacak Bireylerin Antropometrik Ölçümlerinin Değerlendirilmesi 41 3.5. Araştırmanın Üçüncü Basamağı: Test Besinleri ve Referans Besinlerin Glisemik İndeks Değerlerinin Hesaplanması 44 3.5.1. Test Besinlerin Hazırlanması 44 3.5.2. Kan Glukoz Ölçümleri 45 3.5.3. Test Besinlerinin Glisemik İndeks Değerlerinin Hesaplanması 46 3.6. Verilerin İstatistiksel Olarak Hesaplanması 48 4. BULGULAR 50 4.1. Bireylerin Antropometrik Ölçümlerine İlişkin Bulgular 50 4.2. Bireylerin Çalışmaya Başlamadan Önce Değerlendirilen Biyokimyasal Verileri 52 4.3. Referans Besin ve Test Besinlerin Analizleri 54 4.4. Referans Besinlere Göre Test Besinlerin Glilsemik İndeks Değerleri 62 4.5. Test Besinlerin Bileşimine Göre Glisemik İndeks Değerleri 67 4.6. Referans Besinlerin Oluşturduğu Kan Glukozu Yanıtının Bireysel Varyasyonu 68 5. TARTIŞMA 70 ix 5.1. Bireylerin Antropometrik ve Biyokimyasal Ölçümlerinin Değerlendirilmesi 70 5.2. Referans Besin ve Test Besinlerin Hazırlanması ve Analizleri 72 5.3. Glisemik İndeks Test Protokolü 73 5.4. Test Besinin Glisemik İndeks Değerinin Değerlendirilmesi 79 6. SONUÇLAR 82 7. ÖNERİLER 85 KAYNAKLAR 87 EKLER Ek 1. Etik Kurul Onayı Ek 2. Araştırma Amaçlı Çalışma İçin Aydınlatılmış Onam Formu Ek 3. Patateslerin Agria Türü Olduğunun Resmi Belgesi Ek 4. Araştırmada Hacettepe Üniversitesi Hastanesi Laboratuvar’ına Değerlendirilen Biyokimyasal Ölçümlerin Referans Aralıkları Ek 5. Deneklerin Tüketecekleri Besinlerin Numaraları ve Rndomizasyon Şeması x SİMGELER ve KISALTMALAR µm Mikrometre ABD Amerika Bileşik Devletleri ADA Amerikan Diyabet Cemiyeti (American Diabetes Association) Ağ Ağırlık as is Olduğu gibi ATP III Yetişkin Tedavi Programı (Adult Treatment Programme III) dk. Dakika DSÖ Dünya Sağlık Örgütü DTK Diferansiyel Tarama Kalorimetresi EDN Enzime Dirençli Nişasta ELTM Eş-odaklı Lazerli Tarama Mikroskobu EPIC Avrupa Prospektif Beslenme ve Kanser Araştırma Kohort Çalışması (European Prospective Investigation into Cancer and Nutriton Cohort) GEM Geçirimli Elektron Mikroskopu Gİ Glisemik İndeks GTÖ Gıda Tarım Örgütü HDL High Density Lipoprotein HOMA-IR Homeostatik Model İnsülin Direnci Değerlendirilmesi (Homeostatic Model Assessment Insulin Resistance) HSN Hızlı Sindirilebilir Nişasta IAUC Eğri Altında Kalan Artış Alanı (İncremental area Under the Blood Glucose Response Curve) IAUCbesin Besin Verildikten Sonraki Kan Glukoz Artış Alanı IAUCglukoz Glukoz Verildikten Sonraki Kan Glukoz Artış Alanı IM Işık Mikroskobu İSO Uluslararası Standardizasyon Teşkilatı (International Organization for Standardization) Karb. Karbonhidrat Km Kuru Madde KVH Kardiyo Vasküler Hastalık xi LDL Düşük Dansiteli Lipoprotein (Low Density Lipoprotein) P Besinde Bulunan Sindirilebilir Karbonhidrat Miktarı PGX Vizkoz Posa Suplemanı (Viscous Fibre Suplement-PolyGlyco pleX®) SEIM Sıcak Evrede Işık Mikroskopu T2DM Tip 2 Diabetes Mellitus TDP Toplam Diyet Posası TEM Taramalı Elektron Mikroskopu TG Trigliserid USDA ABD Tarım Bakanlığı (United States of Department of Agriculture) VLDL Çok Düşük Dansiteli Lipoprotein (Very Low Density Lipoprotein) VM Video Mikroskopu yd-CRP Yüksek Duyarlılıklı C Reaktif Protein YSN Yavaş Sindirilebilir Nişasta xii TABLOLAR Tablo Sayfa 2.1. ABD Tarım Bakanlığı’nın patateslerin boyut ve şekillerine göre sınıflandırması. 5 2.2. Beyaz, etli ve kabuklu, çiğ 100g1 patates için enerji ve besin ögesi bileşimi. 6 2.3. Farklı pişirme yöntemlerini takiben patates dokusu ve nişasta granüllerindeki morfolojik değişiklikler. 18 2.4. Gİ değerlerinin sınıflandırılması 21 2.5. Karbonhidrattan zengin besinlerin Gİ değerlerini etkileyen etmenler 31 3.1. Beden kütle indeksi’nin (BKİ) sınıflandırılması 42 3.2. Bel çevresi ölçümlerine göre değerlendirme 43 3.3. Dünya Sağlık Örgütü bel-kalça oranı metabolik komplikasyon risk sınırları 43 4.1. Cinsiyete göre bireylerin yaş, boy, ağırlık, BKİ, BMH, bel çevresi, kalça çevresi, bel/kalça oranı, vücut yağ yüzdesi (%) ve vücut yağ miktarının (kg) aritmetik ortalama (X ) ve standart sapma (S) değerleri 51 4.2. Çalışmaya Katılan Bireylerin Çalışma Öncesi Biyokimyasal Değerleri 53 4.3. Patateslerin EDN (g/100g), toplam diyet posası (%), nem (%), yağ (%), protein (%), kül sindirilebilir karbonhidrat (%) ve enerji değerleri (kkal) 55 4.4. 25 g sindirilebilir karbonhidrat içeren referans ve test besinlerin miktarı 56 4.5. Referans ve test besinlerinin kan glukoz ölçüm değerlerinin aritmetik ortalama (X ) ve standart sapma (s.s) değerleri 58 4.6. Bireyler tarafından tüketilen referans ve test besinlerinin oluşturduğu kan glukoz artış alanının aritmetik ortalama (X ) ve standart sapma (S.S) değerleri 59 xiii 4.7. Sıfırıncı dakikada ölçülen kan glukozu (mg/dL) değeri ile 120.dk’ya kadar gözlenen en yüksek kan glukoz ölçüm değeri arasındaki, 0 ve 120. Dakikada ölçülen kan glukoz değeri arasındaki farkın ve ölçülen en yüksek kan glukoz değerinin aritmetik ortalama (X ) ve standart sapma (S.S) değerleri 61 4.8. Glukoza göre test besinlerin glisemik indeks değerlerinin aritmetik ortalama (X ) ve standart sapma (S.S) değerleri 63 4.9. Beyaz ekmeğe göre test besinlerin glisemik indeks değerlerinin aritmetik ortalama (X ) ve standart sapma (S.S) değerleri 63 4.10. Test besinlerinin beyaz ekmeğe göre hesaplanan Gİ değerlerinin glukoza göre hesaplanan glisemik indeks değerlerine oranı 65 4.11. Glukoza Göre Glisemik İndeks Değeri Sınıflandırılan Test Besinlerin Bileşimleri 67 4.12. Referans Besinlerin Bireyler Arasındaki Varyasyonu 68 4.13. Referans besinlerin her bir bireyin kendisi için varyasyon değerleri 69 xiv ŞEKİLLER Şekil Sayfa 2.1. Nişasta granülü içinde bulunan amiloz ve amilopektinin kimyasal yapısı (A) ve şematize edilmiş granül organizasyonu 8 2.2. Patates nişastası granülünün ışık mikroskobundaki görüntüsü. 9 2.3. Hücresel yapı ve nişasta granüllerini gösteren bir Russet Burbank patatesinin et dokusunun çevresel tarama elektron mikrografiği. 15 2.4. Düşük Gİ’li (a) ve yüksek Gİ’li (b) diyetlerin gastrointestinal glukoz emilimi ve postprandiyal kan glukozu üzerine kuramsal etkisi 23 3.1. Farklı Pişirme Yöntemlerinin Patateslerin Glisemik İndeks Değeri 36 3.2. Zamana karşı kan glukoz değerlerinin oluşturduğu glisemi eğrisi 47 4.1. Besinlerin glukoza ve beyaz ekmeğe göre glisemik indeks değerleri 64 4.2. Glisemik indeksi düşük olan 35 dakika haşlanmış 24 saat +4°C’de bekletilmiş, soğuk olarak tüketilmiş olan küp patates ile glisemik indeksi yüksek olan beyaz ekmek ve glukozun tüketilmesi sonucunda oluşan zamana karşı kan glukozu (mg/dL) eğrisi 66 1 1. GİRİŞ 1.1. Kuramsal Bilgiler ve Kapsam Kökeni Türkiye olmayan bitkilerden biri olan patates (Solanum Tuberosum L.) ilk kez, Güney Amerika’nın And Dağları’ndan Avrupa’ya süs bitkisi olarak getirilmiştir. Ülkemizin doğu bölgelerine 150 yıl kadar önce Rusya ve Kafkaslar üzerinden, batı bölgelerine ise bir asır kadar önce Avrupa üzerinden girmiştir. Günümüzde, yurdumuzun hemen hemen her yerinde yetiştirilebilmekle beraber, özellikle Doğu ve Orta Anadolu’da daha fazla yetiştirilmektedir (1). Patates Dünyada genelinde pirinç ve buğdaydan sonra insan beslenmesinde en sık kullanılan üçüncü besindir (2). Ucuzluğu, birim alandan fazla verim sağlanması, besin değerinin yüksek oluşu, sindiriminin kolaylığı, çeşitli şekillerde kullanılabilmesi ve farklı iklimlerde yetişebilmesi sayesinde bugün hemen hemen tüm dünyada yetiştirilmekte ve tüketilmektedir (1). Dünyadaki patates üretimi 2012 yılında 364 milyon ton iken (3)., bu rakamın 2020 yılında da 400 milyon tonu geçmesi beklenmektedir (4). Günümüzde Çin, dünyanın en büyük patates üreticisi konumundadır ve dünyadaki patates üretiminin %20’sinden fazlası Çin’de gerçekleşmektedir (5). Amerika Bileşik Devletleri’ndeki (ABD) en popüler sebzelerden biri olan patatesin yılık kişi başı tüketimi yaklaşık olarak 49.5 kg’dır (6). Patates, birçok Avrupa Ülkesinde de sıcak yemeklerin ana bileşenidir. On Avrupa ülkesini (Yunanistan, İspanya, İtalya, Fransa, Almanya, Hollanda, Bileşik Krallık, Danimarka, İsveç ve Norveç) içeren EPIC [Avrupa Prospektif Beslenme ve Kanser Araştırma Kohort Çalışması (European Prospective Investigation into Cancer and Nutriton Cohort)] çalışmasının sonucunda patatesten gelen karbonhidratın, toplam karbonhidrat alımının ortalama %7’sini oluşturduğu bulunmuştur. Günümüzde, Bileşik Krallık, İrlanda, Hollanda, Polonya ve Baltık Ülkeleri’nde kişi başı yıllık patates tüketimi 80 kg’ın üzerindedir (7). Ülkemizde 2010 yılında yapılan Türkiye Beslenme ve Sağlık Araştırması’nın (TBSA) verilerine göre bireylerin % 41.2’si haftada 1-2 kez patates tüketirken %28.5’i haftada 3-4 kez patates tüketmektedir (8). Türkiye İstatistik Kurumu 2 verilerine göre, ülkemizde 2014 yılında bir önceki yıla göre patates üretiminde %5.5 oranında artış gözlenmiştir (9). FAO/WHO (Gıda Tarım Örgütü/Dünya Sağlık Örgütü) Uzmanlar Komitesi 1997 yılında glisemik indeksi, sağlığın devamında ve bazı hastalıkların tedavisinde en uygun karbonhidrat kaynaklarının seçilmesinde kullanılabilecek bir yöntem olduğunu belirtmişlerdir (10). Düşük glisemik indekse sahip diyetler tip 2 diyabetli bireylerde kan glukoz kontrolünü sağlamakta, hipertrigliseridemili bireylerde serum lipidlerini azaltmakta, HDL kolesterolünü arttırmakta ve ayrıca tip 2 diyabet ve kardiyovasküler hastalık gelişme riskini düşürmektedir(11). Besinlerin hazırlanmasında ve üretiminde yapılan doğrama, parçalama, yoğurma gibi işlemler, besinlerin glisemik indeksinin değişmedine yol açarlar. Çünkü bu işlemler besinin partikül büyüklüğünü azaltmakta ve içerisindeki nişastayı hidrolize daha duyarlı hale getirmektedir. Besinin ezilmesi veya püre haline getirilmesinin yanında, besine uygulanan nem ve pişirme yöntemi de glisemik indeksini etkilemektedir (12). Ülkemizde patatesin sık tüketilen bir besin olması ve besinlerin glisemik yanıtlarının glukoz metabolizması, insülin direnci ve kardiyovasküler risk etmenleri arasında ilişki bulunmasından dolayı, patatese uygulanacak farklı pişirme yöntemlerinin patateslerin glisemik indeks değeri üzerine etkisi üzerine çalışılmasına gerek duyulmuştur. 1.2. Amaç(lar) Bu çalışmada patatese uygulanan farklı pişirme yöntemleri sonucunda, patatesin glisemik değerlerinin belirlenmesi, en düşük glisemik indeks değerine sahip yöntemin saptanması ayrıca elde edilen değerler doğrultusunda sağlıklı ve diyabetli bireylerde patates için en sağlıklı pişirme yöntemi önerisinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. 3 1.3. Hipotezler Bu çalışmanın hipotezleri: Hipotez 1: Az pişmiş ve buzdolabında bekletilmiş patateslerin Gİ değeri diğer uygulanan yöntemlere göre daha düşüktür. Hipotez 2: Patatesin Gİ değeri patatese uygulanan pişirme yöntemine göre değişmektedir. Hipotez 3: Haşlanmış ve fırınlanmış patatesin Gİ değeri (yüksek) birbirine benzerdir. 4 2. GENEL BİLGİLER 2.1. Patates Yaygın olarak tüketilen, yumru köklü bir ürün olan patates, günümüzün popüler karbonhidrat kaynaklarından biridir. Batı dünyasında ve gelişmekte olan ülkelerde sıklıkla tüketilmesinden dolayı temel besin kaynaklarından biri haline gelmiştir. Patates, karbonhidrat ve enerji kaynağı olmasının yanı sıra mikro besin ögelerinden de zengindir. Örneğin, C vitamini, B vitaminleri, potasyum, karotenoidler ve antioksidan fenoller gibi. Patates aynı zamanda glikoalkaloid ve solanin gibi toksik maddeler de içermektedir (13). Patates dünya genelinde büyük miktarlarda ekilmekte, hasat edilmekte ve tüketilmekte olup pirinç, buğday ve mısırdan sonra dünyadaki dördüncü en önemli besin kaynağıdır. Gelişmiş ülkelerde temel besin olan patates kişi başı alınan günlük kalorinin 130 kkal’lik kısmını oluştururken, gelişmekte olan ülkelerde hala sebze olarak sayılmakla beraber, kişi başı alınan günlük kalorinin 41 kkal’lik kısmını oluşturmaktadır. Temel besin maddesi olarak patatese bağlı beslenen toplumların yaşadığı ülkelerde beslenme yetersizlikleri tam olarak bilinmemektedir. Ayrıca, patatesin fitokimyasal besin ögeleri içeriği yüksektir (14). Patates yumrusu, patatesin toprağın altında olan kabarık gövdesidir. Patatesin kış boyunca enerji depoladığı organıdır. İçindeki depolanan enerjinin hemen hemen tamamı nişasta yapısındadır bu yüzden “sindirilebilir karbonhidrat” olarak sınıflandırılır. Patates yumrusu çürümeye karşı direnç göstermek ve baharda coşkulu bir filizlenmeyi desteklemek zorundadır (15). Patates, ABD Tarım Bakanlığı’na göre [USDA’ya (The United States Department of Agriculture)] göre 5 grupta sınıflandırılır. Şekil, boyut ve dış kısmındaki kusurlar gibi etmenler, yapay görme ile değerlendirilebilir (Tablo 2.1.). 5 Tablo 2.1. ABD Tarım Bakanlığı’nın patateslerin boyut ve şekillerine göre sınıflandırması (16,17). USDA Sınıfı Minimum Çap (cm) Şekli US Ekstra No. 1 5.71 Oldukça iyi şekilli US No. 1 4.76 Oldukça iyi şekilli US Ticari 4.76 Oldukça iyi şekilli US Ekstra No. 2 3.81 Önemsiz şekil bozukluğu Kusurlu < 3.81 Önemli şekil bozukluğu Patatesin içerdiği sindirilebilir karbonhidrat miktarı ve klasik ticari patates çeşitlerindeki besin ögesi bileşimi Tablo 2.2’de gösterilmektedir. Patates yumrusu, besin ögesi kompozisyonu yönünden değerlendirildiğinde en önemli özelliği yüksek oranda su (yaklaşık %80) içermesidir. Ayrıca patates yumrusunun kuru ağırlığı çoğunlukla nişasta yapısında olup sindirilebilir karbonhidrat içermekle beraber neredeyse hiç yağ içermemektedir (15). Karbonhidratlar insan beslenmesindeki başlıca dört enerji kaynağından birini oluşturmaktadır. Diğer enerji kaynakları ise yağ, protein ve alkoldür. Karbonhidratların enerji değeri 4 kkal/g’dır. Sosyal ve ekonomik etmenlere bağlı olarak da, enerjinin %40-75’i karbonhidratlardan gelmektedir. Karbonhidratlardan gelen glukoz, kan glukozu ve insülin seviyesini, kolesterol ve trigliserit metabolizmasını etkilemektedir (18). Patatesin su içeriği, besin ögelerini ve enerji yoğunluğunu etkiler. Sabit ağırlık (100 g) temel alındığında, patates diğer birçok temel karbonhidrat içeren besine kıyasla düşük enerji yoğunluğuna sahiptir. Tablo 2.2’de beyaz etli ve kabuklu 100 g çiğ patatesin besin kompozisyonu görülmektedir. Günümüzde şişmanlık ve fazla enerji alımı büyüyen bir sorundur. Çünkü şişmanlığın gelişmesi, bireylerde glukoz introlansına yatkınlık kazanılmasına neden olmaktadır (15). 6 Tablo 2.2. Beyaz, etli ve kabuklu, çiğ 100g1 patates için enerji ve besin ögesi bileşimi (15). Besin Ögesi Birim 100g başına düşen değer Besin Ögesi Birim 100g başına düşen değer Proksimet analizler Vitaminler Su g 81.6 Vitamin C mg 19.7 Enerji kj 288 Tiamin mg 0.071 Protein g 1.68 Riboflavin mg 0.034 Toplam lipid (yağ) g 0.1 Niasin mg 1.066 Kül g 0.94 Pantotenik asit mg 0.281 Farklı Karbonhidrat g 15.7 Vitamin B6 mg 0.203 Posa, toplam diyete ait g 2.4 Folat, toplam mcg 18 Şeker, toplam g 1.15 Folik asit mcg 0 Sukroz g 0.28 Folat, besindeki mcg 18 Glukoz (dekstroz) g 0.53 Folat, DFE mcg_DEF 18 Fruktoz g 0.34 Kolin, toplam mg 11 Laktoz g 0 Betain mg 0.2 Maltoz g 0 Vitamin B12 mcg 0 Galaktoz g 0 Vitamin A, IU IU 8 Nişasta g 13.5 Vitamin A, RAE mcg_RAE 0 Sindirilebilir Karbonhidrat2 G1. 14.65 Mineraller Kalsiyum, Ca mg 9 Demir, Fe mg 0.52 Magnezyum, Mg mg 21 Fosfor, P mg 62 Potasyum, K mg 407 Sodyum, Na mg 6 Çinko, Zn mg 0.29 Bakır, Cu mg 0.116 Mangenaz, Mn mg 0.145 Selenyum, Se mcg 0.3 1bir patates: küçük, 170g, orta, 213g, büyük 360g. Bir bardak küp şeklinde doğranmış 150g 2nişasta+şeker 7 2.1.1. Patates Nişastası Nişasta, patates yumrusu ve tahıl tanelerinin endospermleri gibi başlıca nişasta depolayan organların hücrelerinde (fotosentezde yapılan ayrıca yapraklardan gelen) sükrozdan sentezlenir. Aslında sükrozun başlangıç metabolizması sitozolde meydana gelmesine rağmen, nişastanın sentezi sadece bir organelde plastid veya amiloplastta meydana gelir. Sükroz, patatesin yumrusu ve baklagillerin tohumu gibi nişasta depolayan organlarda glukoz-6-fosfat’a çevrilir ve membrandaki transporter aracılıyla amiloplasta girer. Amiloplastın içine girer girmez glukoz-6-fosfat’tan, glukoz- 1-fosfat’a dönüşür ve sonra ADPglukoz pirofosforilaz enzimi aracılığıyla nükleotit ve ADPglukoza çevrilir. Nişasta polimerlerini sentezleyen ADPglukoz, nişastanın sentezi için bir substrattır (19). İnsan beslenmesindeki temel karbonhidrat kaynaklarından biri olan nişasta bitkilerin her bölümünde granül olarak bulunur ve karbonun esas depolanma kaynağıdır. Botanik kökenine bağlı olarak hacmi, şekli, boyut dağılımı ve yüzey topografyası değişiklik gösterebilir. Ayrıca nişasta yarı kristalize granüller halinde depo edilmektedir (18). Nişasta granülleri Şekil 2.1’de görüldüğü gibi D-Glukozun glukozit bağları ile birbirlerine bağlanan iki polimerinden oluşur. Bunlar amiloz ve amilopektindir. Amiloz, düz zincir poliglukandır ve yaklaşık olarak 1000 D- glukozun α (1-4) ile bağlanmasıyla oluşan elzem linear bir polisakkarittir. Amilopektin ise yaklaşık olarak 4000 D-glukozun α (1-6) dallı olarak bağlanması ile oluşan oldukça dallı yapıya sahip bir polisakkarittir (19). 8 (A) (B) (C) (D) Şekil 2.1. Nişasta granülü içinde bulunan amiloz ve amilopektinin kimyasal yapısı (A) ve şematize edilmiş granül organizasyonu (B, C, D). Amorf büyüme halkaları ile ayrılmış kristal lameller (B), amorf ve kristal bölgenin büyütülmüş hali (C), yan yana bulunan amilopektin zincirleri tarafından oluşturulan çift heliks yapısı kristal lamelleri oluştururken, dallanma noktaları ise amorf bölgede yer alır (D) (Şekil 2.1.)(20). Nişastanın iki kristalize yapısı (‘A’ ve ‘B’ tip olarak tanımlanan) farklı miktarlarda amilopektin içerir. A-tip nişasta tahıllarda bulunurken, B-tip nişasta yumru köklerde bulunur ve amilozdan zengin nişastalardır. Üçüncü tip nişasta C-tip, A-tip ve B-tip nişastanın karışımı olarak görülür ve kuru baklagillerde bulunur. Genel olarak sindirilebilir nişasta, ince bağırsakta serbest glukoz açığa çıkması ve sonra emilmesi için, a-amilazlar, glukoamilaz ve sukraz-izomaltaz tarafından (hidrolize olur) yıkılır (21). Fakat 9 beslememizdeki nişastanın tümü ince bağırsakta emilemez ve sindirilemez (22). İntakt olgun nişasta granüllerinde meydana gelen, kristalize ve amorf bölgelerdeki eş merkezli büyüme halkalarının oluşturduğu yapıya (şekil 2.a) polarize ışık altında bakıldığında onların karakteristik özelliği olan çift kırılım özelliği (şekil 2. b) görülür (23,24). Şekil 2.2. Patates nişastası granülünün ışık mikroskobundaki görüntüsü. Şekil 2.a’da aydınlık alan aydınlatması altında konsantrik büyüme halkaları açıkça gözükürken, şekil 2.b’ de polarize ışık altında karakteristik Malta Haçı Şekli (Maltese Cross Pattern) görüntülenmektedir. 10 2.1.2. Patates Nişastasının Fiziko-Kimyasal Özellikleri Farklı patates çeşitlerinin içerdiği toplam nişasta miktarı yaklaşık olarak %9’dan %23’e kadar geniş bir aralıkta değişmektedir (13). Patates nişastasının granülleri geniş olup mercek şeklinde, oval veya küre şeklinde olabilir ayrıca granüller 23-30 µm büyüklüğünde ve yüzey genişliği 5-100 µm aralığındadır. Granüller tek tepeli büyüklük dağılımına sahiptir (25,26). Yerli patatesin nişasta granülleri genellikle pürüzsüz olmasına rağmen elektron mikroskop taramasında ve atomik güç mikroskobunda bakıldığında yüzeyde kabartılar ve kanallar açığa çıkar (18). Yumru ve köklerde bulunan nişastanın nem içeriği %14-18 aralığında iken tahıllardaki nişastanın nem içeriği %10-12 aralığında değişmektedir (26). Patates nişastasının amiloz içeriği genellikle %25 ile %33 arasındadır. Patates nişastası tahılların içerdiği nişasta ile kıyaslandığında çok az yağ ve protein içerir. Ayrıca diğer nişastalarla kıyaslandığında (fosfat mono ester formunda) biraz daha yüksek oranda fosfor içerir. Patates nişastasının fosfor içeriği 36-116mg/100g aralığında değişmektedir ve ortanca değeri 60-80 mg/100g’dır (18). 2.1.3. Patates Nişastasının Fonksiyonel Özellikleri Patatesin tüketilmeden önce pişmiş olması gereklidir. Bu nedenle, patates nişastasının çözünürlük, şişme gücü, jelatinizasyon ve retrogradasyon ayrıca termal karakteristik fonksiyonu gibi fonksiyonel özelliklerinin incelenmesi patatesin glisemik etkisinin anlaşılması için elzemdir. Nişasta granülleri fazla miktarda suda ısıtıldığında, amiloz ve amilopektinin iç ve ara zincir hidrojen bağları kırılırlar. Böylece açığa çıkan hidroksil gruplarına su molekülleri bağlanır. Jelanitinizasyon olarak isimlendirilen bu süreçte nişasta granüllerinin kristalize yapısı parçalanır, glukan zincirlerinin (çoğunlukla glukozda) çözünürlüğünün artması ve granülün şişmesi ile sonuçlanır. Bu durum Diferansiyel Tarama Kalorimetresi (DTK) tarafından belirlenen endotermi, polarize ışık mikroskobu sayesinde görülen çift-kırılım özelliğinin kaybolması ve X-ray difraksiyonunun kanıtladığı 11 kristallik özelliğinin kaybolması ile karakterizedir. Ayrıca nişasta granüllerinde gözlenen şişmenin ve çözünürlüğün boyutu, nişasta zincirleri arasındaki etkileşimin gücünü yansıtır. Nişastanın maruz kaldığı ısı artıkça, kristalizasyon, yapısal organizasyon ve çift kırılım özelliğinin kaybolduğu geri dönüşümsüz sürecinin bir parçası haline gelir (27,28). Diğer bitkisel kaynaklarda bulunan nişasta ile kıyaslandığında, patates nişastasının yüksek çözünürlük ve şişme gücüne, fosfat grupları arasındaki kristalize bölgede bulunan ve amilopektin zincirlerini zayıflatan bağlara bitişik olan uzaklaştırıcı güçlerin kısmen neden olduğu kabul edilmektedir. Bu durum, su moleküllerinin yapıyı kolayca bozmasına izin vermektedir (29). DTK, nişastanın jelatinizasyonu için gerekli ısı enerjisini ölçmekte yaygın olarak kullanılır. Toplam ısı değişimi granüllün içinde kırılan hidrojen bağlarına bağlı moleküler sıranın kaybolmasını ayarlar. Bunun nişastanın kristalize yapısını, kalitesini ve miktarını belirleyici bir parametre olduğu düşünülür (30). Nişastaların çoğu ısı koşullarına ve bitkisel yapılarına bağlı olarak 60-80°C’de jelatinize olur. Patates nişastası genellikle 64°C ile 72°C arasında jelatinize olmaktadır (18). Jelatinizasyon, ısısının artması, bazı granüller yapının korunması şartıyla şişme gücünde azalma ile ilişkilidir. Aynı zamanda yüksek ısıda şişme başlangıcını ve azalmış şişme hacmini yansıtır (31). Eğer nişasta konsantrasyonu yaklaşık %5’in üzerinde ise, bozulmuş granüllerde bulunan hidratlaştırılmış ve bölümlere ayrılmış amiloz ile amilopektin molekülleri jel yapmak için tekrar birleşirler. Bu jel soğudukça yavaş yavaş bozularak orijinal nişastadan farklı yarı kritalize hal alır. Daha fazla soğutma jelin katılığında ve su kaybında artışla büzülmeye neden olur. Amiloz molekülleri (dakikada-saatte) amilopektin moleküllerinden (günler- haftalar alır) daha kısa sürede retrogradasyona uğrarlar. Doğrusal amilaz zincirinin yeniden toplanması amilopektinin varlığı tarafından kısıtlanır ki bu durumda patates amilazının uzun zincir uzunluğu, zincirin yeniden birleşmesini kısıtlayabilir. Dolayısıyla beslenme açısından retrograde olmuş nişasta sindirime daha dirençlidir (18). 12 Nişasta, sindirim enzimlerinin etkisiyle hidrolizi esnasında glukoz salım hızına dayalı olarak Englyst, Kingman ve Cummings tarafından hızlı sindirilebilir nişasta (HSN), yavaş sindirilebilir nişasta (YSN) ve dirençli nişasta (DN) olarak sınıflandırılmıştır. HSN, besin mideye girdikten sonra kan glukoz düzeyinde aniden yükselmeye neden olan nişasta çeşididir. YSN, HSN’ye kıyasla daha düşük hızda tamamen ince bağırsakta sindirilir. DN ise sağlıklı bireylerin bağırsaklarında sindirilemeyen nişastadır. Nişastanın bir türü olan YSN in vitro enzim hidrolizinde glukoza 20 ila 120. dakikalar arasında çevrilir. Bu tip nişasta genellikle çiğ tahıl ürünlerinde bulunmaktadır. 120. dakika boyunca enzim hidrolizinde hidrolize olmayan nişastaya DN denir (32). Fakat bu nişasta kolonda fermente olur (33). YSN ve DN insan sağlığı üzerinde farklı pozitif etkileri olan nişastalardır (32). Besinin içerdiği dirençli nişasta miktarının yüksek olması o besinin glisemik yanıtını düşürür (34). DN kalın bağırsakta fermente olur ve diyet posasının özelliklerine benzer özellikleri vardır, prebiyotik etkiye sahiptir, lipit metabolizması üzerine etkilidir, kolesterolü düşürür ayrıca kolon kanseri ve ülseratif kolit riskini azaltır (35). DN yapımı genellikle kısmi asit hidrolizi ve hidrothermal uygulamaları, ısıtma, retrogradasyon, ekstrüzyon, pişirme ve kimyasal modifikasyonu içerir. DN, DN1-5 olmak üzere 5 alt grupta sınıflandırılır: 1) DN1: Fiziksel olarak ulaşılamaz nişastadır, tamamen veya kısmen öğütülmüş tanelerin veya tohumların içine hapsolmuştur. Besin kaynakları, tamamen veya kısmen öğütülmüş tahıllar ve tohumlar, kurubaklagiller ve makarnadır. 2) DN2: Bazı tür çiğ nişasta granülleridir. Besin kaynakları, çiğ patatesler, yeşil muz, bazı kuru baklagiller, yüksek-amiloz içeren nişastalardır. 3) DN3: Modifiye olmayan nişastadan işlenmiş ya da besin işleme uygulamalarından sonuçlanmış retrograde olmuş nişastadır. Besin kaynakları, pişmiş ve soğumuş patates, ekmek, mısır gevreği, uzun süreli ve/ya tekrarlanan nemli ısıl işleme maruz kalan gıda ürünleridir. 13 4) DN4: Nişastalar enzimatik sindirime direnç sağlamak için kimyasal olarak modifiye edilir. Besin kaynakları, bazı posalar, modifiye nişastanın kullanıldığı içecekler, nişasta esterleri ve çapraz bağlı nişastalardır (33,36). 5) DN5: Yüksek amiloz içeren mısır nişastasının serbest yağ asitleri ile işlenmesiyle geliştirilmiştir. Yapılan bir çalışmada, buğday unundan yapılan ekmek ve palmitik asit ile kompleks oluşturmuş DN5 içeren ekmeği tüketen bireylerin postprandiyal plazma glukoz ve insülin yanıtı kıyaslandığında, palmitik asit ile kompleks oluşturmuş DN5 içeren ekmeği tüketen bireylerin postprandiyal plazma glukoz ve insülin yanıtı önemli oranda düşük çıkmıştır (37). Lehman ve Robin’e göre YSN, yüksek glisemik indeks değerine sahip HSN ile kıyaslandığında, orta ila düşük glisemik indeks değerine sahiptir ve besinlerin glisemik yükünü azaltır. Böylece YSN, kan glukoz oranını dengede tutabildiği için, diyabet ve kardiyovasküler hastalıkların önlenmesinde pozitif bir etkiye sahip olabileceği düşünülmektedir (38). 2.1.4. Patates Nişastasının Enzimatik Hidrolizi Nişasta granüllerinin glukoza amilolitik enzimler tarafından yıkılma hızı geniş olarak araştırılmıştır. Farklı bitkisel yapıya sahip doğal nişasta granülleri enzimatik yıkıma karşı farklı hassasiyet gösterirken bunların içinde patates nişastasının granülleri en fazla direnç gösterenlerdir. Küçük granüller büyük granüllerden daha hızlı sindirilirler. Çünkü küçük granüllerin yüzey alanın hacmine oranı büyüdükçe bu durum enzimlerin daha kolay ulaşmasına izin verir böylece daha hızlı yıkılırlar. Patates nişastasının yüzey alanının hacmine oranı granül boyutundaki büyük farklılıklar nedeniyle değişmektedir (18). Yapılan bir çalışmada, doğal mısır nişastasının patates nişastasından 30 kat daha hızlı sindirildiği görülmüştür. Bu durum, mısır granüllerinin yüzeyinde bulunan, enzimlerin erişilebildiği kanalların, patates ve mısır granülleri arasında görülen hidroliz hızındaki büyük farklılığın temel nedeni 14 olduğu hipotezini açıklamaktadır (39). Enzimlerde bekletilen yerli patatesin nişasta granülleri, yüzeylerinde küçük çukurlaşma gösterirler, bu durum, patates nişastasının sindiriminin granülün dışında aşınma yoluyla olduğunu akla getirmektedir. Granül yüzeyinin altındaki geniş parçacıkların oluşturduğu sert ve kristalize tabakaların granülün dış yüzeyindeki aşınmayı yavaşlatabileceği önerilmektedir (18). Pirinç ve mısırın, hem çiğ hem de işlenmiş durumda enzimatik sindirime büyük direnç göstermesi yüksek amiloz içeriği ile ilişkilendirilir. Amilozun sindirimi nasıl azalttığı belirsizdir, granülün yapısal matriksinde bulunan amilopektin ile ilgili amilozun dağılımı ve konumu hala tam olarak belirlenememiştir. Fakat amiloz zincirlerinin granüllerin çekirdeğinde çok bulunduğu ve amilopektine karşı ışınsal tarzda dağıldığı bilinmektedir. Daha büyük amiloz molekülleri granülün merkezinde daha fazla yer alabilir buna karşın daha kısa amiloz zincirleri nişasta granülünün periferal bölgesinde yer alır böylece jelatinizasyonda daha kolay sızabilir. Patates amilozu ise, yapıyı stabilize etme etkisi olabilen ve enzimatik sindirimde patates nişastası granülünün direncine katkıda bulunabilen çok uzun zincir uzunluğuna sahiptir. Mısır, arpa ve bezelye nişastasında bulunan amilozun, amilopektinin kristalize düzenindeki yapısal sırayı bozduğu düşünülmektedir (18). Çiğ patates nişastasının enzimatik bozulamaya karşı yüksek direnci jeletinizasyonda tamamen kaybolur (40,41). Çiğ patates nişastasının enzimatik bozulmasını etkileyen orta granül boyutu ve amiloz içeriği gibi etmenler nişasta jelatinize olduğu zaman artık geçerli değildir (40). Yapılan bir çalışmada çiğ patates nişastasının sindirimine hiçbir etkisi olmayan yüksek fosfor içeriğinin, jelatinize olmuş patates nişastasının enzimatik sindirimine direnç doğurduğu gözlemlenmiştir (42). Bu etki aynı zamanda, patates ve diğer nişastaların karışımı için Noda ve diğerleri tarafından da görülmüştür. Fakat jelatinize olmuş patates nişastasının enzimatik sindirim hızı ile fosfor içeriği arasında herhangi bir ilişki bulunamamıştır (40). Lui ve diğerleri jelatinize olmuş patates nişastasının sindirilebilirliğini etkileyen bütün etmenlerin amiloz içeriği, fosfor içeriği, belirli bir zincir uzunluğu fraksiyonlarının oranı ve nişastanın morfolojisi olduğunu belirtmektedir (43). 15 2.2. Pişirmenin ve İşlemenin Patatese Etkisi Ülkemizde patates tüketilmeden önce haşlama, fırınlama, mikrodalgada pişirme veya kızartma gibi farklı yöntemler kullanılarak hazırlanır. Patates dokusu büyük (200x340 µm) ve küçük (80x90 µm) hücrelerden oluşur, bu hücrelerin her birinin 6 ila 10 geniş nişasta granülleri (10-70 µm) ve yüzlerce çok küçük nişasta granülleri (0.5-1 µm) içerdiği görülmüştür (44). Çiğ patates yumrularındaki hücrelerde, hücrenin boyutundaki, şeklindeki, hücre duvarı kalınlığındaki ve bitki çeşitleri arasındaki nişasta granülünün boyutundaki farklılıklarla beraber izodiyametrik çok yüzlü olduğu bildirilmiştir (44,45). Bu özelliklerden bazılarının belirgin olduğu Russet Burbank patatesinin bir bölümünün çevresel tarama elektron mikrografi görüntüsü şekil 2.3’te görülmektedir (18). Şekil 2.3. Hücresel yapı ve nişasta granüllerini gösteren bir Russet Burbank patatesinin et dokusunun çevresel tarama elektron mikrografiği (18). 16 Ayrışmış patates nişastası granüllerinin hepsi, aynı anda jelatinize olamazlar, daha büyük granüller küçük granüllerden önce jelatinize olma eğilimindedir. Çünkü içerdikleri amiloz miktarları aynı değildir (46,47). Nişastanın bağırsakta sindirilmesi, pişirildikten sonra jelatinize olmuş granüllerin oranına bağlıdır. Bu yüzden nişastanın jelatinizasyonunun anlaşılması önemlidir. Tablo 2.3’de nişastanın jelatinizasyonuna ve patatesin mikro yapısına pişirmenin etkilerini gösteren yayınlanmış mikroskop çalışmaları özetlenmiştir (18). Temel olarak pişirmenin başlıca etkisi patates dokusunun yumuşamasına, daha lezzetli ve işlenebilir bir şekil almasına neden olur. Patates dokusundaki hücreler, pektinden zengin bir bölge olarak bilinen orta lamelde birbirlerine bağlanırlar. Çiğ patateste hücreler sayısız kısmi kristalize olmuş nişasta granülü içerir. Ayrıca çiğ patatesin maddesel yapısı hücre turgor basıncı ve hücre duvarı mekaniğinin birleşmesi ile anlaşılabilir. Isıtma ile turgor basıncı kolayca kaybolur. Ayrıca membranların bozulması da turgor basıncının yok olmasına neden olmaktadır. Bu çalışmalarda belirtildiği gibi, patates yumrusunun parankima dokusuna ısı uygulanması iki bağımsız eş zamanlı duruma yol açar. Birincisi hücreler arasındaki bağın zayıflaması yani hücre duvarlarının ve orta tabakanın bozulması, ikincisi ise hücre içi nişastanın şişmesi ve jelatinizasyonun meydana gelmesidir. Pişmiş patates dokusunun yumuşaması mekanik baskı uygulandığında hücrelerin kolayca ayrılmasına neden olur. Şişmiş nişasta ısıl işlem boyunca hücreleri doldurur ve hücrelerin ayrılmaları için baskı yapabilir bu arada β-eliminasyon ile pektinin orta lamelde ısıl bozulması hücreler arası bağı zayıflatabilmektedir (45,48). Patatesler 5 dk. kaynatıldığında, nişasta granülleri su ile bileşir, şişer ve hücre lümenini doldurur. Bu durum hücreler orta tabakada ayrılmaya başlayana kadar pişirme süreci boyunca devam eder. 10 dk. pişirildikten sonra, şişmiş nişasta granüllerinin, devam eden ısınmayla daha fazla genişleyemeyecek yoğun kümeler oluşturduğu gözlenir. Hücreler 20-30 dk. sonra tamamen ayrılır ve 50 dk. sonra hücre yapısı tamamen bozulur (45). 17 Patates çeşitleri arasında, hücre duvarının yoğunluğunun ve orta tabakanın bozulma hızının dahil olduğu farklılıklar gözlenir (49). Patatesler kızartıldığında, hücrelerdeki mevcut su ve yüksek ısı nişastanın jelatizasyonunun tamamlanmasına neden olur. Hücrelerde dehidratasyon meydana gelmeden önce hücrelerin içindeki su nişasta granülleri tarafından çabucak emilir. Eş-odaklı Lazerli Tarama Mikroskobu (ELTM), kızartmadan sonra patates kabuğunun ışınsal etkin kısmında kullanılmıştır ve kızartma yağının bozulmamış patates hücrelerinin çevrelerinde veya hücre içinde yer aldığını açığa kavuşturmuştur (50). Kızartma işleminde ayrışmış nişasta granülleri, patates hücrelerinin içinde yer alan nişasta granüllerinden 6-7°C daha düşük ısıda jelatinize olmuştur (51). Fırınlama sisteminde besinleri pişirmek için kuru ısı kullanılır ve pişirme ısısına ulaşma süreci diğer pişirme şekillerinden daha yavaştır. Yapılan bir çalışmada, patatesler bütün olarak 60 dk. geleneksel fan güçlü fırında 190 °C’de fırınlanmış ve patateslerin iç ısı değerleri direk ölçümler yapılarak belirlenmiştir. Patatesin merkezinin 100°C’ye ulaşması için 30 dk. ve patatesin merkezindeki yapının tüketime uygun bir yumuşaklık derecesine ulaşması için ise 60 dk. gerekmektedir. Patatesin içine ısı transfer oranının (patatesin yüzeyindeki buharlaşmanın neden olduğu soğumadan dolayı) sınırlı olduğu ve kurumuş patates kabuğunun ısı transferi için bariyer görevi gördüğü sonucuna varılmıştır (52). Karlsson ve diğerleri yaptığı çalışmada, ısıya maruz kalan patateslerin farklı bölgelerinin faklı davranışlar sergilediği görülmüştür. Patates yumrusunun kuru madde içeriği ve jelatinizasyon ısı aralığı diğer bölgeleri ile kıyaslandığında bu durum aşikârdır. Jelatinizasyon ısısının çeşitler arasında faklı olmasının nedeni patateslerin içeriğindeki su miktarı farklılıkları veya nişasta granüllerinin boyutlarındaki farklılıklar ile açıklanabilir. 20-300g aralığındaki patates yumrusunun boyutuna bağlı olarak jelatinizasyon davranışında farklılıklar belirlenmemiştir. Aynı cins fakat farklı zamanda (2000-2001) hasat edilmiş patates yumrularında farklılıklar belirlenmiştir. Ayrılmış nişasta daha düşük ısıda jelatinize olmuştur ve doğal durumundaki 18 örneklerden daha yüksek geçiş entalpisine sahiptir. Farklı doku bölgelerinden izole edilmiş nişastanın geçiş entalpisi değişmemiştir (53). Tablo 2.3. Farklı pişirme yöntemlerini takiben patates dokusu ve nişasta granüllerindeki morfolojik değişiklikler. Pişirme Metodu Görüntüleme Metodu Gözlemler Bütün patates suyun içinde ısıtılır (5 dakika, 100°C)a, patatesin merkezi, 46°C Taramalı Elektron Mikroskobu (TEM) Patatesin merkezinde küçük bazı birbirinden ayrı granüller patatesin periferal bölgesinde kümeleşti. Hücre duvarı bozulmadı. Bütün patates suyun içinde ısıtılır (10 dakika, 100°C)a, patatesin merkezi, 65 °C Taramalı Elektron Mikroskobu (TEM) Küçük ve orta moleküller patatesin merkezinde kümeleşti ve büyük şişmiş moleküller patatesin periferal bölgesinde kümeleşti. Hücre duvarı bozulmadı. Bütün patates suyun içinde ısıtılır (20 dakika, 100°C)a, patatesin merkezi, 90°C Taramalı Elektron Mikroskopu (TEM) Patatesin bütün alanlarında şişmiş moleküller görüldü. Bitişik hücre duvarları ayrılmadan kaldı. Patates Diskleri (16x4mm) suyun içinde ısıtılır (5 dakika 100°C)b Geçirimli Elektron Mikroskobu (GEM) Hücre içi temasın azalmasıyla hücre duvarları genişledi. Patates Diskleri (16x4mm) suyun içinde ısıtılır (10 dakika 100°C)b Geçirimli Elektron Mikroskobu (GEM) Hücre duvarları bozulmadı fakat orta katmanda bozulma görüldü. Patates Diskleri (10mm çapx10mm uzunluğu) suyun içinde ısıtılır (5-30 dakika 60- 100°C)c Işık Mikroskobu (IM) Granüller 60°C’de kısmen kristalize olur. Granüller 70°C ve üzerinde 5 dk. sonra önemli ölçüde şişti, ısıtmayı takiben çift-kırılım kayboldu. Şişmiş granüller hücre hacminin çoğunu doldurdu. Patates Diskleri (10mm çapx10mm uzunluğu) suyun içinde ısıtılır (5-30 dakika 60- 100°C)c Işık Mikroskobu (IM) 5 dk. 100°C’de ısıtıldıktan sonra sayılı granül şişti. Çift- kırılım 70°C’de görüldü fakat 100°C’de kayboldu. Yağda kızartılmış izole edilmiş patates hücreleri (2-3 dakika minimum 30°C-40°C’den artarak 180°C’ye kadar ve 3 dk. tutuldu)d Sıcak evrede Işık Mikroskobu (SEIM) ve Video Mikroskobu (VM) Granüller 72°C’de şişmeye başladı. 85°C’de şekilleri değişti. 100°C’de şişti ve birleşti. Fakat granüllerin etrafındaki sınırlar hala görünürdü. Yağda kızartılmış izole edilmiş patates hücreleri (2-3 dakika 180°C)d Sıcak Evrede Işık Mikroskobu (SEIM) ve Video Mikroskobu (VM) Granüller 3.-5 sn. daldırmadan sonra şişmeye başladı ve tamamen jelatinizasyon <2 sn. gözlendi. hücreler şişmiş granüllerle doldu. aHuang et al. (1990)(18). bvanMarle et al. (1997)(49). cOrmerod, Ralfs, Jobling and Gidley (2002)(48). dAguilera et al. (2001)(51). 19 2.3. Glisemik İndeks (Gİ) Postprandiyal kan glukozu yanıtının, karbonhidrat zinciri uzunluğuna bağlı olarak (basit veya kompleks karbonhidrat içeriği) belirlendiği bilinmektedir (54). Yapılan bir çalışmada karbonhidrat içeren besinlerin, makro besin ögesi kompozisyonlarının aynı olabileceğini fakat farklı glisemik yanıta sahip olabilecekleri vurgulanmıştır (10). Zaman içinde, artan deneysel kanıtlar bu sınıflandırmayı sorgulamış ve Gİ kavramını doğurmuştur (54). Glisemik indeks kavramı, posa tüketiminin besinlerin bağırsaktan emilim hızını azalttığını öneren ‘posa hipotezinin’ bir uzantısıdır (11).Tip 1 diyabetin beslenme tedavisinde bir araç olarak yediğimiz karbonhidratın tipini tanımlayarak yendikten sonra insülin seviyesi ve kan glukoz yanıtının belirlenebilmesi amacıyla, ilk kez 1981 yılında David Jenkins ve meslektaşları tarafından Toronto Üniversitesinde tasarlanmıştır (12,55,56). Glisemik İndeks (Gİ) (%) 50 g sindirilebilir karbonhidrat içeren besin porsiyonu tüketildikten sonra kan glukozu yanıtı eğrisinin altında kalan artış alanının 50 g glukoz yanıtına yüzdesidir. Genellikle referans besin olarak glukoz kullanılır ve Gİ değeri 100 olarak tanımlanır. Böylece 50 g sindirilebilir karbonhidratı sağlayacak yeterince patates tüketilirse, alınan 50 g glukozun yani referans besinin dozuna kıyaslandığında kan glukozu yanıtının %80’ine neden olmaktadır. Bu durumda patatesin Gİ değeri 80 demektir (15,56). Gİ = 50 g sindirilebilir karbonhidrat içeren test besin için eğri altında kalan alan 50 g sindirilebilir karbonhidrat içeren referans ( beyaz ekmek veya glukoza göre ) besin için eğri altında kalan alan ×100 Gİ değerleri aynı zamanda öğün sonrası glukoz emilim hızını yansıtmaktadır. Bu durum ise, postprandiyal hormonal ve metabolik yanıt üzerine önemli etki göstermektedir (57). Gİ, karbonhidratların sindirimini, bağırsaktan glukozun emilimini ve test süreci boyunca kan dolaşımından atımını içeren fizyolojik kökenli bir ölçümdür (18). 20 Patatesin Gİ değeri tüm patatesin glisemik etkisini abartılı olarak yansıtır. Çünkü Gİ, sadece sindirilebilir karbonhidratı temel almaktadır. Fakat patates sadece %20 oranında sindirilebilir karbonhidrat içerir (15). Gİ, besinde bulunan sindirilebilir karbonhidratın ve aynı miktardaki glukozun gösterdiği glisemik etkiyi ifade eder, böylece Gİ ölçümü eşkarbonhidrattır. Gİ dolaylı olarak ölçülmektedir çünkü glisemik etki karbonhidrata bağlanmasına ve karbonhidrat tabanlı hesaplanmasına rağmen sadece karbonhidratın etkisi değil tüm besinin glisemik etkisi ölçülmektedir. Gİ ölçümünde kullanılan besin miktarının mutlaka alışılmış alım miktarı olması gerekmez fakat glukoz referans değeri ile aynı miktarda (genellikle 50 g) glukoz içermesi gerekmektedir (58). Gİ = ( IAUCbesin IUACglukoz ) x ( Glukozun miktarı Sindirilebilir karbonhidratın miktarı ) x100% (3) Glukoz miktarı / Sindirilebilir karbonhidrat miktarı = 50g/50g = 1 (Eşkarbonhidrat) Referans besin olarak beyaz ekmek alındığında, Gİ değeri %20 ila %120’ye kadar geniş bir aralıkta seyreder. Bu geniş aralığın temel nedeni karbonhidratların sindirilme veya emilme hızındaki farklılıktır. Böylece düşük Gİ’li besinler glukozun kana daha düşük hızda geçmesini sağlarlar (59). Diğer bir tanımlamayla Gİ, karbonhidratlı besinlerin postprandiyal glisemik yanıtlarının, standart bir referans besinin postprandiyal glisemik yanıtına oranıyla hesaplanarak elde edilen karbonhidrat emilim hızı değerine göre sayısal olarak sınıflandırılmasıdır. Böylece Gİ karbonhidrattan zengin besinleri postprandiyal glukoz artışı sonucu daha düşük olanlar (düşük Gİ’li besinler) ve daha yüksek postprandiyal kan glukoz artışına sahip olanlar (yüksek Gİ’li besinler) olarak farklılaştırmaktadır. Sonuç olarak, Gİ’nin besinin kendisi için spesifik bir özellik olduğu ayrıca besin tüketildikten sonra bireyin kan glukozunda meydana gelen değişiklik olan ‘glisemik yanıt’ teriminden farklı olduğu düşünülmektedir (54). 21 Glisemik yanıtın en önemli belirleyicisi besinin emilme hızıdır. İç ve dış etmenler, gastrointestinal hareketlilik, sindirim ve emilim glisemik yanıtın hızını değiştirebilmektedir. Nişastanın yapısı, pişirme tekniği, parçacık büyüklüğü, posa, yağ ve protein varlığı glisemik indeks değerini etkilemekte ve farklı sonuçlar vermesine neden olmaktadır. Geleneksel kültürde yer alan makarna, tam tahıllı veya çavdarlı ekmek, bulgur, arpa, pirinç, kuru fasulye, mercimek, nohut gibi temel nişastalı besinlerin glisemik indeksleri çoğunlukla düşüktür (11). Pima Hintlileri ve Avusturalya Yerlileri gibi kültürlerde son zamanlarda düşük Gİ’e sahip geleneksel besinlerin yüksek Gİ’ye sahip besinlerle kısmen değişmesi bu popülasyonda ki diyabet oranındaki artışı bir ölçüde açıklamaktadır. Başlıca geleneksel nişastalı besinlerin Gİ değerleri tüketicilerin son zamanlardaki değişen talepleri doğrultusunda besin işleme ve üretimindeki değişikliklerden etkilenebilmektedir (54). Genellikle çok rafine olmuş karbonhidrattan zengin besinler yüksek glisemik indekse sahipken nişastalı olmayan sebzeler, meyveler ve kuru baklagiller düşük glisemik indekse sahip olma eğilimindedir (57). Tablo 2.4’de Gİ değerleri sınıflandırılarak gösterilmiştir (56). Tablo 2.4. Gİ değerlerinin sınıflandırılması (56). Yöntemler Değerler Glisemik İndeks Düşük <55 Orta 55-70 Yüksek ≥70 Glisemik Yük Düşük ≤10 Orta 11-19 Yüksek ≥20 22 Gİ, başlangıçta eşit miktarda sindirilebilir karbonhidrat içeriğine göre kategorize edilerek gruplandırılmıştır. Amacı, besinleri karşılaştırmak ve diyabettin beslenme tedavisinde besin değişimini kolaylaştırmaktır. Fakat birçok besinde ‘sindirilebilir’ karbonhidrat miktarı doğru olarak glisemik yanıtın öngörülmesini sağlamamıştır. Karbonhidratlı besinlerin seçiminde besin bileşimindeki bilgiyle beraber Gİ değerlerinin kullanılması 1998 yılında GTÖ (Gıda Tarım Örgütü) tarafından uygun bulunmuştur. Yine GTÖ’nün 2007 yılında yenilenen ‘İnsan Beslenmesinde Karbonhidratlar’ kılavuzunda Gİ, karbonhidrat içeren besinlerin seçiminde en uygun yol gösterici olarak dikkate alınmıştır. Ancak karbonhidratlı besin seçiminde sadece Gİ değerinin kullanılmasının endişe veren yanı bazı düşük Gİ değerine sahip besinlerin enerji değerleri yüksek olabilmekte ve yüksek miktarlarda şeker veya yağ içerebilmektedirler (60). 2.4. Glisemik İndeks Etki Mekanizması Glisemik indeksin etki mekanizmasının varsayılan metabolik etkileri glukozun ince bağırsaktan emilme oranı ile ilişkilidir. Düşük glisemik indeks değerine sahip karbonhidratlı besinleri tükettikten sonra glukozun emilim hızındaki azalma bağırsaktaki hormonların (örneğin inkreatin) ve insülinin postprandiyal yükselişini azaltmaktadır. Karbonhidratın uzamış olan emilim zamanı, serbest yağ asitlerinin (SYA) baskılanmasını ve karşıt-düzenleme cevaplarını sürdürürken aynı zamanda kan glukoz konsantrasyonunun düşük olmasını sağlamaktadır (Şekil 2.4). Düşük Gİ’li besinler bağırsaktan daha yavaş emilir, bu nedenle sırasıyla postprandiyal kan glukozunde ve insülin seviyesinde daha yavaş yükselme ile sonuçlanır (11,54). 23 Şekil 2.4. Düşük Gİ’li (a) ve yüksek Gİ’li (b) diyetlerin gastrointestinal glukoz emilimi ve postprandiyal kan glukozu üzerine kuramsal etkisi (11). Bir besinin içerdiği karbonhidratın emilim hızını etkileyen birçok etmen bulunmaktadır. Bu da besinin Gİ değerini de etkilemektedir. Bu etmenler, besinin sindirilme oranı, geçiş zamanı, yapısı, hazırlanma şekli, olgunluğu, yapısındaki nişastanın şekli (amiloz veya amilopektin oranının baskın olması), monosakkarit bileşenleri, α-amilaz inhibitörleri gibi besin ögesi olmayan bileşikler, protein ile yağ içeriği, posanın miktarı ve türünü içermektedir (54). Sağlıklı ve tip 2 diyabetli bireylerde yapılan çalışmalarda, karbonhidratların uzun bir süre boyunca yavaş yavaş tüketildiğinde emilim hızının azalmasının metabolik etkileri gösterilmiştir. Örneğin, glukoz solüsyonu 180 dakika boyunca eşit oranda içirilmiş buna karşın aynı miktarda glukoz aralıklı olarak tüketilrimiştir. İnsülin sekresyonunda belirgin bir azalma ve serum serbest yağ asitleri seviyesinde düşükme gözlenmiştir. Bu etkinin, sürekli doku insülinizasyonuna, bastırılmış serbest yağ asidi salınımına ve Zaman G lu k o z G lu k o z Zaman 24 karşıt-düzenleyici endokrin cevapların yokluğuna kısmen bağlı olabilmektedir. Böylece minimum hormonal dalgalanmalar gözlenmektedir. Zaman içinde glukoz sirkülasyondan daha hızlı uzaklaştırılmakta ve kan glukoz konsantrasyonları bağırsaktan glukoz emiliminin devam etmesine rağmen başlangıca doğru geri dönüş yapmaktadır. Bu da, gelişmiş tokluk piki ve glukoz eğrisinin altındaki artış alanı ile sonuçlanmaktadır. Yapılan diğer bir çalışma ‘ikinci öğün’ etkisinin geliştiğini göstermiştir. İntravenöz glukoz tolerans testi glukozun tek seferde içilmesi, aralıklı içilmesine göre daha hızlı alındığını göstermiştir. Gelişmiş ikinci öğün postprandiyal gliseminin serbest yağ asitlerinin uzun süreli baskılanması ile ilişkili olabilmektedir (54). 2.5. Patatesin Glisemik İndeks Değerini Etkileyen Etmenler Patatese özgü etmenler, iç etmenler hasat edilmiş patateste bulunan özellikler ve dış etmenler yani işlemenin gruplandırılan etkileri patates ve patates ürünlerinin farklı glisemik etkisini belirleyebilmektedir (15). 2.5.1. Patatese Özgü Etmenler Patatesin Yapısında Yer Alan Nişastanın Türü: Amiloz/Amilopektin Oranı Patateste en fazla bulunan madde sudan sonra nişastadır. Toplam nişasta miktarı patatesin toplam sindirilebilir karbonhidrat miktarını belirlemektedir. Botanik çeşitliliğe bağlı olarak patateslerin nişasta miktarı (kuru olarak baz alındığında) %70-90 aralığındadır. Bu da patateslerin Gİ değerlerinde farklılıklara neden olmaktadır (6). Sıklıkla kullanılan besin işleme koşullarında doğrusal amiloz molekülleri, retrogradasyon ve tekrar kristalleşme eğilimi gösterirler. Bunun sonucunda, ince bağırsakta emilim ve sindirim enzimlerine karşı dirençli, yoğun ve sıralı şekilde düzenlenmiş bölgeler meydana gelir. Ayrıca amiloz içeriği yüksek olan nişastanın enzime erişebilirliği, tamamlanmamış jelatinizasyonu ve işleme boyunca nişasta granüllerinin sınırlı şişmesi sonucunda daha fazla engellenmektedir. Patateslerdeki amiloz 25 konsantrasyonu büyüme koşulları ve genotip farklılıklarına bağlı %24 ila 32 arasında değişmektedir (6). Kısacası nişastadaki amiloz/amilopektin oranı önemlidir. Bir besinde amiloz oranının yükselmesi amilozun α-amilazla hidrolizi sonucu daha az sayıda glukoz oluşturması ile ilişkili olarak o besinin Gİ değerini düşürmektedir (61). Patates Granüllerinin Yapısı Doğal patates nişasta granüllerinin çok düzenli sıkıca bütünleşmiş yapısı, onlara amilazların saldırısına karşı yüksek derecede direnç sağlamaktadır. Çiğ patates nişastası bağırsakta maruz kalacağı enzim aktivitesine karşı dirençlidir, fakat jelatinize olur olmaz hızlıca sindirilmektedir (62). Böylece, doğal jelatinize olmayan durumdaki patates nişastasının kan glukozu üzerine etkisi yoktur. Buna karşın, çiğ patates nişastasının besindeki glisemik etkisi besinin içindeki konsantrasyonuna bağlı olarak değişir ve jelatinize olduğu zaman yüksek Gİ değerine sahip olabilir (15). Protein, Yağ ve Karbonhidrat İçeriği Proteinden zengin besinler glukoz konsantrasyonunu arttırmadan insülin salınımını arttırırlar. Böylece insülin yanıtı artarken buna karşın glukoz yanıtı değişmez veya fiilen azalır. Böylece eğer karbonhidratla beraber daha fazla protein alınırsa, insülin yanıtı artacaktır buna karşın postprandiyal glukoz yanıtı fazla değişmeyecektir. Benzer olarak, karbonhidrat içeren öğüne yağ eklenmesi insülin salınımının arttırmasına rağmen plazma glukoz yanıtını aslında azaltmaktadır. Ayrıca, her 3 makro besin ögesi de birçok bağırsak peptitlerinin salınımını farklı derecelerde uyarır. Protein ve yağlar, küçük bir glukoz etkisine rağmen, bağırsak peptitlerinin salınımının uyarılmasında özellikle etkilidirler. Böylece, karbonhidratlı besinlerin insülin yanıtı beraber tüketildiği yağ ve protein miktarına veya her ikisinin birden tüketilen miktarına bağlı olarak değişmektedir (12). Sadece karbonhidrat içermeyen birçok besin vardır fakat bu besinler diğer makro besin ögelerini içermektedir. Böylece düşük Gİ değerine sahip 26 besinler diğer nedenlerden dolayı önerilmeyebilir. Örneğin, çikolata ve kajunun Gİ değeri düşüktür fakat yüksek miktarda yağ içerirler. Diğer yüksek Gİ’e sahip fakat sağlıklı beslenme açısından daha çekici olan besinler de vardır. Çünkü bu besinlerin enerji yoğunluğu düşük, mikro besin ögelerinden zengin ve daha besleyicidir. Havuç buna örnektir (12). Patates Nişastası Granülünün Fosfat İçermesi Patates nişastası tahıl nişastasından farklı olarak yüksek miktarda fosfor içermektedir. Nişasta granülünün fosfat içeriğinin granül boyutunun daha büyük olmasını desteklediği ve jelatinizasyona duyarlılığı arttırdığı düşünülmektedir. Ayrıca patates nişastası reoloji (akış bilim) için önemlidir. Bir dereceye kadar jelatinizasyonun sindirime duyarlı olduğu görülmektedir. Fosfat içeriği, jelatinizasyonun sınırlı olduğu patates nişastasını da içeren besin sisteminde her geçen gün daha fazla dikkat çeken glisemik etkide kısmi bir rol oynamaktadır (15). Depolanması Seçilecek olan depolama koşulu mahsul, talep, son kulanım gibi üretim sistemine göre belirlenir. Birden fazla cinsin bulunduğu ülkelerde, depolama periyodunun (örneğin 3-4 ay) uzun olmasına gerek yoktur. Fakat depolama gerektiren önemli etmenlerden biri ise hasat zamanında marketlerin talebine göre elde kalan fazlalıkların depolanmasıdır. Sadece bir cinsin bulunduğu ülkelerde, depolama tüm yılın talebini karşılamak zorunda kalmaktadır (63). Kısa dönem depolama 3-4 aylık dönemi içerir, soğutucuya koymadan yeraltı ambarlarında saklamak çiftlik için ucuz bir alternatif depolama yöntemidir. Bu sistem And’lardaki küçük üreticiler, Avrupa’daki deneyimli tarımcılar ve Arjantin’deki büyük üreticiler tarafından kullanılır. Genelde bu şekilde kullanılan patateslerin indirgen şeker içeriği düşüktür (63). Üreticiler ve tüketiciler için en önemli kalite belirleyicisi patatesin rengidir. 8-10°C’nin altında depolanmış patateslerde, düşük ısı tatlandırıcıları olarak bilinen glukoz ve früktoz gibi indirgen şekerlerin konsantrasyonları 27 artmaktadır. Bu indirgen şekerler kızartma boyunca serbest aminoasitlerle beraber Maillard kahverengileşme reaksiyonuna katılırlar bu da patates kızartmasında ve cipsinde koyu kahverengi renge neden olmaktadırlar. Bu bağlamda patates 8-10°C’de depolanırken istenmeyen filizlenmeye karşı da kesinlikle takip edilmelidir (63). En uygun depolama ısısının başlıca belirleyicisi son kullanım süresidir. Hasat yumru kalitesine, depolama özellikleri kalitesine, depolamanın iyi yönetimine, çeşitliliğine ve filizlenme inhibitörlerinin varlığına bağlı olarak yüksek kalitedeki patates yumruları 2-12 ay depolanabilir. Patates yumrularının solunum hızı 2-3°C’de en düşüktür ki bu da ağırlık kaybını azaltır. Fakat 0-2°C’de depolama donma veya soğuk yaralanması riskini arttırmaktadır. Genellikle donmuş patatesler düşük ısıdan çıkarıldıklarında düzgün görünmektedir. Fakat daha sıcak ısılarda, donma belirtileri birkaç gün içinde belirgin olmaya başlar. Depolama ısısı 4-5°C’nin üzerinde olunca filizlenme artar. Böylece 4°C’nin üzerindeki patates yumrularının filizlenmenin baskılanması için tedaviye ihtiyacı vardır. Taze tüketilecek olan patates yumruları kararmaya neden olan, glukoz ve früktoz gibi indirgen şekerlerin oluşmasını minimuma indirmek için 7-10°C’de depolanır. Birçok kızartmalık patates çeşidi eğer 9-10°C’nin altında depolanırsa fazla miktarlarda indirgen şeker biriktirir. Ülkelerin çoğunda işlenmesi hedeflenen patates yumruları 10- 12°C’de depolanır bu ısıda şeker birikimi düşük olduğunda cips ve kızartmaların açık renkli olmasını sağlamaktadır (63). Şeker İçeriği Sükrozun glisemik indeks değeri (beyaz ekmek referans alındığında) 65’in altındadır. Glukozun Gİ değeri 97, früktoz ve laktozun Gİ değeri sırasıyla 23 ve 46’dır (12). Glukozun, Gİ değeri früktoza göre yüksektir. Bu nedenle glukoz içeriği yüksek olan besinlerin glisemik indeks değerleri früktoz içeren besinlere göre yüksektir (61). Patateste bulunan başlıca disakkarit sükroz iken başlıca monosakkaritler de glukoz ve früktozdur. Nişasta ile serbest şekerler arasındaki denge patates yumrusunun depolanma ve işlem görme sürecinde değişmektedir (64). 28 Posa İçeriği Diyet lifinin bir kısmı gastrointestinal sistemde uçucu yağ asitlerine fermente edilir. Karbonhidratlı öğünlere viskoz diyet posasının eklenmesi glisemik yanıtı azaltabilir. Kıvamlı çözelti oluşturarak, çözünebilir posa gastrik boşalmayı erteler, ince bağırsak lümeninde difüzyonu ve karışımı azaltır. Böylece sindirim hızını ve bağırsaktan glukoz emilimini azaltmaktadır (6). Posa, glisemik indeksi etkilemektedir. Suda çözünen β-glukanlar, penzozanlar, pektinler ve gamlar gibi bulunduğu sistemin viskositesini arttıran posa türleri besinin mideden incebarsağa geçişini yavaşlatarak ve enzimlerin substrata ulaşmasını engelleyerek Gİ değerini düşürmektedir (61). Patatesin posası patates yumrusunun %1-2’sini oluşturur ve hücre duvarlarından özellikle de peridermin kalın hücre duvarlarından sağlanır (64). Yapılan bir çalışmada 10 sağlıklı birey suda erimiş 50g glukoz 3 kez, 6 farklı hiç posa içermeyen nişastalı besini (Gİ değerleri 52-72 arasında) ve 250mL suda çözünmüş 2.5g veya 5g granüller PGX’i (viskoz posa suplemanı) tüketmişlerdir. Besinlerin Gİ değerleri İSO Standardı kullanılarak elde edilmiştir. PGX besinlerin Gİ değerini 2.5g tüketildiğinde %19 azaltırken 5g tüketildiğinde %30 düşürmektedir (65). Patatesin Cinsi ve Olgunluk Düzeyi Patatesin olgunluğu patates ürünlerinin Gİ değerini etkiler. Küçük ve daha az olgun patatesler, büyük ve olgun patateslere göre daha düşük Gİ değerine sahip olma eğilimindedir. Patatesler olgunlaştıkça, amiloz miktarı hafifçe artarken amilopektin dallanma aşamaları belirgin oranda artmaktadır. Olgunlaşma düzeyi az olan patateslerde amilopektin dallanmasının daha düşük olması nişastanın jelatinizasyona daha büyük direnç göstermesi ile ilişkilendirilmektedir. Böylece düşük Gİ değeri ve gastrointestinal sistemde nişastanın hidroliz hızında yavaşlama ile sonuçlanmaktadır (66). 29 Besin Ögesi Olmayan Bileşikler Fitrik asit, fenolik maddeler, lektinler, bazı organik asitler ve α-amiloz inhibitörleri gibi besin ögesi olmayan bileşiklerin varlığı ince bağırsakta nişastanın sindirimini yavaşlatarak besinin Gİ değerini düşürmektedir (67). Besinin Fiziksel Yapısı Besinin fiziksel yapısı Gİ değerini etkiler. Yoğun, sıkı yapılı besinler örneğin fındık, makarna, baklagiller ve viskoz besinler daha yavaş sindirilmektedirler. Böylece, kan dolaşımına glukoz salınımı yavaşlar ve bu durum düşük Gİ ile sonuçlanır. Diğer yandan ekmek veya viskoz olmayan sıvılar gibi gözenekli besinlerde amilaz karbonhidratlara kolayca ulaşır ve hızlıca karbonhidratları yıkar. Sonuç olarak glukoz hızlıca kan dolaşımına katılır. Bu yoğun etkiye örnek olarak aynı hamurdan pişirilen bagel (geleneksel olarak pişmiş yarı-dayanıklı) ile ekmeğin glisemik etkilerinin kıyaslaması (tam dayanıklı) örnek gösterilebilir (68). Asidite Öğünün asiditesinin yüksek olması glisemik indeks değerinin azalmasına neden olur. Besinlerdeki asit gastrik boşalmayı yavaşlatarak ve karbonhidratların sindirim hızını azaltarak yani glukoz yanıtını etkileyerek besinin glisemik indeks değerini azaltır. Besinlere tüketirken sirke, limon suyu gibi lezzetlendiricilerin ilave edilmesi ve ekşi maya ile ekmek hazırlanması glisemik indeksin azalmasını sağlamaktadır (12,61). Örneğin, ekşi maya ile yapılan ekmeklerde laktobasillus veya laktik asit kültürü mayalanma sürecinde kullanıldığı için beyaz ekmekten daha düşük Gİ değerine sahiptir (69). Lemann ve diğerlerinin yaptığı çalışmada, pişirildikten sonra soğutulmuş olan patatesin sirke ilave edilerek tüketilmesinin, sadece soğutularak tüketilmesine kıyasla patatesin Gİ değerinin % 43 oranında azalmasını sağlamaktadır (70). Yapılan başka bir çalışmada ise sadece yüksek Gİ değerine sahip besinlere sirke ilave edilmesinin tip2 diyabetli bireylerde post- prandiyal glisemik etkiyi azalttığı gösterilmiştir (71). 30 Besinin Tüketim Hızı Çiğneme derecesi bireyler arasında belirgin oranda farklılık göstermektedir. Çiğneme hareketi, bir besine karşı oluşan glisemik yanıtın bireyler arasında farklılık göstermesinin nedeni olabilir. Yapılan bir çalışmada, model olarak pirinç kullanılmış ve bireyler arasındaki çiğneme farklılıkları partikülün yıkım derecesinin in vivo ve in vitro glisemik yanıta etkisinin sonucunu değerlendirilmiştir. Randomize kontrollü çapraz çalışma olarak planlanan 15 birey üzerinde yapılan çalışmanın sonucunda, alışkanlığa bağlı çiğneme derecesinin glisemik yanıtın hem büyüklüğünü hem de modelini potansiyel olarak etkileyebileceği ve gözlenen bireysel farlılıkları kısmen açıklayabileceği gösterilmiştir (72). Yapılan başka bir çalışmada ise pirinç tüketimi için kullanılan kaşık, el ve çubuk aparatlarının ağıza alınan besin miktarını dolayısıyla çiğneme sayısını ve böylece Gİ değerini değiştirdiğini göstermişlerdir (73). Pişirme Yöntemi ve Besin İşleme Teknikleri Pişirme koşulları, hücre duvarını, granülün yapısını ve jelatinizasyonu bozarak glisemik indeks değerini arttırır. Böylece besinin postprandiyal glukoz yanıtını değiştirir. Jelatinizasyon aşamasının minimuma indirilmesi veya kontrol edilmesi nişasta granülünün kristalizasyon derecesini arttırabilir. Kapsamlı olarak buharda pişirme yerine en az fırında kızartma pullanma öncesinde son üründe yüksek kristalizasyon sağlayacaktır. Örneğin, fırınlanmış pul pul olmuş ürünün glisemik yanıtı çiğ buğday gevreğinin glisemik yanıtına benzerdir (6). Yapılan bir çalışmada seçilmiş patateslerdeki nişasta miktarları çeşitli pişirme koşullarına maruz bırakılmıştır. Açık olarak, taze çiğ patatesler daha az sindirilebilir nişasta (%10) içerirlerken haşlanmış ve püre patatesler (%70 ve %78) daha fazla sindirilebilir nişasta içerirler. Patates kızartması yaklaşık olarak %7 oranında dirençli nişasta içermektedir. Kızartılmış patateslerin dirençli nişastası amilolize dirençli amiloz-lipid bileşiklerine kısmen bağlı olabilmektedir (74). 31 Tablo 2.5. Karbonhidrattan zengin besinlerin Gİ değerlerini etkileyen etmenler Besinler Önerilen Mekanizma Gİ Değeri Üzerine Etkisi Diyet Posası (jel oluşturucu tip, viskoz) Gastrik Boşalmayı Yavaşlatır Düşürücü Diyet Posası (tam tahıllı gevreklerde doğal olarak oluşan seviye ) Sindirimi yavaşlatır Çok az düşürücü etki Nişasta: Granül Yapısı (intakt veya jelatinize olmuş) Sindirimi yavaşlatır Jelatinizasyon intakt yapı ile kıyaslandığında arttırıcı Nişasta: Amiloz (Dallı yapıda değil) Eğer retrogradasyona uğramışsa bağırsakta daha yavaş yıkılır Amilopektinle kıyaslandığında Gİ değerini düşürücü Nişasta: Amilopektin (Dallı yapıda) Bağırsakta daha hızlı yıkılır Amilozla kıyaslandığında Gİ değerini arttırıcı Eklenmiş Şeker (Fruktoz- Galaktoz) Karaciğerde früktozun glukoza metabolik dönüşümü zaman alır Lezzet veya pişirme arttırıcı olarak eğer küçük miktarlarda kullanılırsa az etki gösterir Früktoz veya galaktoz Karaciğerde glukoza metabolik dönüşümü zaman alır Çok düşük etki Yağ Gastrik boşalmayı geciktirir Düşürücü Protein Bazı proteinler insülin salınımını arttırır Düşürücü Sıvı yapıda su ve karbonhidrat Daha hızlı gastrik boşalma Arttırıcı Yapı-ilişkili Etmenler Nişastanın yüksek kristalimsiliğini sürdürücü ve/ya tetikleyici etmenler Düşürücü Büyük yapılar Homojenize olduğunda daha yüksek Gİ değeri Hücre yapısı (Hücre duvarı bütünlüğü) Olgunluğu artınca daha yüksek Gİ Makromoleküler etkileşimlerin oluşumu Gİ değerinin düşmesini kolaylaştırır Daha büyük parçacık boyutu dağılımı Gİ değerinin düşmesini kolaylaştırır Besin hazırlama metodu Daha düşük seviyede jelatinizasyon Gİ değerini düşürücü etki sağlar Uzun süreli çiğneme Arttırıcı Organik asitler Gastrik boşalmayı veya sindirimi yavaşlatır Düşürücü Amilaz İnhibitörleri Bağırsaktaki amilazın etkisini geciktirir Düşürücü 32 2.5.2. Dış Etmenler İşleme Süreci Bir besinin tek başına işlenmesi onun Gİ değerini büyük ölçüde etkilemektedir. Karbonhidratlı besinlerdeki nişasta, büyük granüller halinde bulunur. Bu granüller, amiloz ve amilopektinin hidrolize edilebilmesi için tahrip edilmelidir. Öğütme, ezme, sıkıştırma veya tanenin iyice çiğnenmesi granülleri tahrip edebilir (12). Ayrıca bir besinin kimyasal olarak modifiye edilmesi Gİ değerini etkiler. Örneğin, %1-2 asetillenmiş patates nişastasının Gİ değeri düşer; karbonhidratı stabilize etmek için β-siklodekstrinler eklenmesi gibi (12). Patatesin Sindirimine Pişirmenin Etkisi Isı ve nem uygulaması nişasta granülünün yapısını etkiler. Nişasta granülü uzun süre ısıya ve neme maruz kalırsa kristal yapısında düzensizlik meydana gelir. Kristal yapısının bozulmasıyla önce jelatinizasyon görülür ve bunu granüllerin bozulması takip eder. Eğer nişasta bekletilirse veya bir süreliğine depolanırsa soğuma meydana gelir ki bu durumda nişasta jel olmaya başlar. Oluşacak yapı depolanma ısısı ve süresine, amiloz ve amilopektin oranına, nem miktarına bağlı olarak çeşitlilik gösterecektir. Ayrıca jelin kristalleşmesi meydana gelebilir. Bu durum nişastanın retrogradasyonu olarak adlandırılır. Bu nişasta kompleksleri çözünemez ve ince bağırsakta hidrolize cevap veremezler. Tekrarlayan ısıtma ve soğutma döngüleri retrogradasyonu arttırabilir. Nişasta aynı zamanda proteinlerle çözünmez kompleks yapar [örneğin, kahverengileşme (Maillard) reaksiyonunda olduğu gibi] böylece sindirim ve emilim için uygun olmaz (12). 33 Patatesin Sindirimine Soğutmanın Etkisi Haşlanmış patates buzdolabında saklandığı zaman içeriğindeki dirençli nişasta miktarı artar. Patateslerin soğukta saklanmasının içeriğindeki nişastanın biyoyararlığını etkilediği in vivo koşullarda gösterilmiştir (6). Fernandes ve diğerlerinin yaptığı çalışmada sıcak kırmızı patates (Gİ=89) tüketiminin, soğuk kırmızı patatese (Gİ=56) göre kan glukozunu (%40) daha fazla yükselttiğini gözlemlemiştir. Önceden pişirilmiş, dondurulmuş ve yenmeden önce tekrar ısıtılmış patates kızartması piştikten hemen sonra tüketilene kıyasla daha düşük Gİ değerine sahiptir (75). Bazı Yeni Zelanda patatesi çeşitlerinin (draga, frisia, nadine, desiree, karaka, moonlight, agria, fronika, White delight) taze pişirilmiş ve pişirilip soğutulmuş olanlarının içerdikleri hızlı sindirilen nişasta miktarı yavaş sindirilen nişasta miktarı ile kıyaslandığında hızlı sindirilen nişasta miktarında azalma olduğu görülmüştür. Tüketilmeden önce ön pişirme ve tekrar ısıtma uygulanan patatesler pişirildikten hemen sonra tüketilen patateslere kıyasla daha düşük bir glisemik yanıt gösterirler (76). Soğutularak 24 saat bekletilen patateslerin, dirençli nişasta miktarı haşlanmış patatesteki dirençli nişasta miktarına göre %1.18’den %4.63’e yükselmiştir. Patates kızartmasında dış tabakanın soğuması genel olarak tüm dirençli nişastayı etkilemektedir. Kızartılmış patatesin tümünde görülen dirençli nişasta (%5.16) sadece iç kısmında görülen dirençli nişastadan (%1.17) daha fazladır (74). Soğuk ve sıcak kırmızı patates tüketiminin postprandiyal glukoz seviyesi üzerine etkisi karşılaştırıldığında soğuk patateslerin sıcak patateslere kıyasla daha düşük yanıt verdiğini göstermiştir (75). 34 3. BİREYLER ve YÖNTEM 3.1. Araştırma Yeri, Zamanı ve Örneklem Seçimi Araştırma, Ankara ilinde bulunan Hacettepe Üniversitesi Beslenme ve Diyetetik Bölümü Laboratuvarlarında Eylül 2014-Temmuz 2015 tarihleri arasında 13 sağlıklı (18-35 yaş arasında) yetişkin birey (5 erkek, 8 kadın) üzerinde gerçekleştirilmiştir. Aşağıdaki özelliklere sahip olan bireyler araştırmaya dâhil edilmemiştir:  Beden kütle indeksi (BKİ) 25 ve üzerinde olanlar,  Gebeler ve emziren kadınlar,  Profesyonel veya amatör sporcular,  Düzenli bir veya daha fazla ilaç kullananlar,  18 yaşından küçük ve 35 yaşından büyük olanlar,  Sigara kullananlar,  Yapılan muayene ve kan tahlilleri sonucunda insülin direnci, tip 1 veya tip 2 diyabet tanısı alanlar Bu araştırmanın etik kurul izni GO 13/549 proje numarası ile 11.12.2013 tarihinde, karar numarası GO 13/549-10 olarak Hacettepe Üniversitesi Girişimsel Olmayan Klinik Araştırmalardan alınmıştır (EK 1). Çalışmaya katılan bireyler çalışma öncesinde bilgilendirilerek gönüllü onam formu okutulup, imzalatılmıştır (EK 2). Ayrıca bu araştırma Hacettepe Üniversitesi Bireysel Araştırmalar Birimi tarafından (Proje No: 724-Proje ID: 014 D09 401 002) desteklenmiştir. 3.2. Araştırmanın Genel Planı Araştırmanın birinci aşamasında 8 adet farklı işlem uygulanmış agria türü patateslerin 25 g sindirilebilir karbonhidrat içeren miktarlarının belirlenebilmesi için proksimet analizleri, dirençli nişasta analizleri ve toplam diyet posası analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, elde edilen 35 veriler kullanılarak patateslerin 25 g sindirilebilen karbonhidrat içeren miktarları hesaplanmıştır. Araştırmada glisemik indeks değerini saptamak için agria türü patates kullanılarak 8 farklı yöntemlerle pişirilen patatesler şunlardır: 1. Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 35 dk haşlanmış sade tuzsuz patates küpleri 2. Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 50 dk haşlanmış sade tuzsuz patates küpleri 3. Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 35 dk haşlanmış sade tuzsuz 24 saat buzdolabında bekletilmiş patates küpleri 4. Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 50 dk haşlanmış sade tuzsuz 24 saat buzdolabında bekletilmiş patates küpleri 5. Kabuğu soyularak patates doğrama makinasında doğranan ve uzunluğu 5 cm olan 180°C dereceye ısıtılmış ayçiçek yağında 8 dk kızartılmış tuzsuz çubuk patates 6. Kabuğu soyulmadan 180°C derece ısıtılmış ayçiçek yağında 8 dk kızartılmış tuzsuz elma dilimli patates 7. Kabuğu soyularak patates doğrama makinasında doğranan ve uzunluğu 5 cm olan 200°C dereceye önceden ısıtılmış fırında 30 dakika pişirilmiş tuzsuz çubuk patates 8. Kabuğu soyulmadan 200°C dereceye önceden ısıtılmış fırında 30 dakika pişirilmiş tuzsuz elma dilimli patates İkinci aşamada bu patateslerin glisemik indeks değerlerinin in vivo hesaplanabilmesi için patatesleri tüketecek olan 12 gönüllü sağlıklı birey (8 kadın ve 4 erkek) çalışmaya kaydedilmiştir. Üçüncü aşamada ise bireyler randomize olarak farklı yöntemlerle pişirilmiş patatesleri tüketmeden önce (0. dk) ve tükettikten 15, 30, 45, 60, 90 ve 120 dakika sonra parmaktan kapiller kan alınarak, besinlerin glisemik 36 indeks değerleri hesaplanmıştır. Çalışmanın kapsamlı özeti Şekil 3.1’de verilmiştir. Şekil 3.1. Farklı Pişirme Yöntemlerinin Patateslerin Glisemik İndeks Değeri Glisemik İndeks Değeri Belirlenecek Olan Farklı Yöntemlerle Pişirilmiş Patatesler 1. Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 35 dk haşlanmış sade tuzsuz patates küpleri 2. Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 50 dk haşlanmış sade tuzsuz patates küpleri 3. Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 35 dk haşlanmış sade tuzsuz 24 saat buzdolabunda bekletilmiş patates küpleri 4. Kabuğu soyularak kaynayan suya atılan 2.5x2.5 cm’lik 50 dk haşlanmış sade tuzsuz 24 saat buzdolabında bekletilmiş patates küpleri 5. Kabuğu soyularak patates doğrama makinasında doğranan ve uzunluğu 5 cm olan 180 dereceye ısıtılmış ayçiçek yağında 8 dk kızartılmış çubuk patates 6. Kabuğu soyulmadan 180 derece ısıtılmış ayçiçek yağında 8 dk kızartılmış elma dilimli patates 7. Kabuğu soyularak patates doğrama makinasında doğranan ve uzunluğu 5 cm olan 200 dereceye önceden ısıtılmış fırında 30 dakika pişirilmiş çubuk patates 8. Kabuğu soyulmadan 200 dereceye önceden ısıtılmış fırında 30 dakika pişirilmiş elma dilimli patates 3. Basamak (Test Besinlerinin Glisemik İndeks Değerinin Belirlenmesi) 12 bireye randomize olarak belirlenen besinlerin tükettirilmesi ve bireylerde tüketim esnasında (0-15-30-45-60-90 ve 120. dk.) kapiller kan glukoz değeri ölçümü yapılması 2. Basamak (Araştırmaya Katılacak Olan Bireylerin Belirlenmesi) Endokrinolojik muayenesi ve yapılacak kan tahlilleri yapılan herhangi bir kronik hastalığı olmayan BKI değeri 25'den küçük olan sağlıklı yetişkin 8 kadın 4 erkek bireyin çalışmaya alınması 1. Basamak ( Kimyasal Analiz) Sekiz farklı yöntemle pişmişirilmiş patateslerin ayrıca referans besin olarak kullanılacak olan beyaz ekmeğin dirençli nişasta miktarının saptanması ve bu besinlerin proksimet analizlerinin (protein, yağ, kül ve nem) yapılması ve karbonhidrat miktarının hesaplanması Bu sonuçlardan elde edilecek veriler kullanılarak besinlerin 25g sindirilebilir karbonhidrat içeren miktarlarının belirlenmesi P İŞ İR M E Y Ö N T E M İ U Y G U L A M A S Ü R E C İ Referans Besinlere (Glukoza ve Beyaz Ekmek) Göre Tüketilmiş Olan Patateslerin Glisemik İndeks Değerlerinin Hesaplanması S O N U Ç 37 3.3. Araştırmanın Birinci Basamağı: Test ve Referans Besinin Analizleri Patateslerin nem, kül, dirençli nişasta analizleri ve toplam diyet posası analizleri Abdullah Gül Üniversitesi Laboratuvarı’nda, nem, kül, yağ ve protein analizleri ise Hacettepe Üniversitesi Beslenme ve Diyetetik Bölümü Laboratuvarında yapılmıştır. Araştırmada kullanılan patateslerin tümü Agria türü olup sertifikalı olarak temin edilmiştir (EK 3). 3.3.1. Test Besinleri ve Beyaz Ekmeğin Proksimet Analizleri Nem miktarı tayini: Kalın alüminyum folyodan krozeler yapılarak sabit ağırlığa getirilir. Darası alındıktan sonra kaplarına 1.5 g örnek hassas tartıda tartılarak konur. Daha sonra etüvde 135°C’de 1 saat bekletilir. Etüvden çıkarılan örnek desikatöre alınır ve soğuduktan sonra tartılır. Başlangıç örnek miktarının ağırlığından kuru madde miktarının ağırlığı çıkartılarak nem miktarı elde edilmiş ve yüzde olarak hesaplanmıştır (77). Kül Miktarı Tayini: Örneklerin kül içerikleri AOAC 900.02 yöntemine göre belirlenmiştir. Önce etüvde kurutulan örneğin kül fırınında 600°C’de 5 saat yakılması ile elde edilen külün ağırlığı saptanmış ve yüzde olarak hesaplanmıştır (77). Toplam Protein Tayini: Kjeldahl Yöntemi, örneğin içinde bulunan organik nitrojenin katalistler aracılığı ile amonyağa indirgenmesinin sağlanması için yoğunlaştırılmış sülfürik asit (H2SO4) varlığında kaynatıldığı yaş yakma yöntemidir. Sindirilen ürün bazik hale getirilerek distile edilir ve titrasyon ile azot miktarı belirlenir. Yakma, distilasyon ve titrasyon yöntemin aşamalarıdır. Yakma, organik materyal içinde bulunan nitrojenin ayrılma aşamasıdır ve bu aşamada yoğunlaştırılmış sülfürik asit ile kaynatma yapılır. Son ürün ise amonyum sülfat (NH4)2SO4)’tır. Distilasyon aşamasında ise asit solüsyona baz eklenerek elde edilen amonyum hidroksitten (NH4OH) amonyağı (NH3) ayırmaktır. Son aşamada ise, titrasyon ile kalan solüsyonda mevcut olan amonyak miktarı ölçülür. Sonuç olarak elde edilmek istenen 38 protein miktarının belirlenmesi için bulunan azot miktarı (% N) 6.25 çevirme faktörü ile çarpılır. Böylece besinin protein yüzdesi bulunmuş olur. Bu araştırmada farklı yöntemlerle pişirilen patateslerin her biri, sırasıyla kjeldahl balonunun içinde yoğunlaştırılmış H2SO4 ile yakıldıktan sonra elde edilen (NH4)2SO4’te distile edilerek borik asit çözeltisi içine amonyum borat olarak toplanması sağlanmıştır. Ve son olarak borik asit çözeltisini standart H2SO4 ile titre edilerek hem örneklerden hem de kör uygulamalardan elde edilen sonuçlarla önce azot miktarı hesaplanmış sonra da 6.25 çevirme faktörü ile çarparak besinin protein yüzde miktarı elde edilmiştir (78,79). Toplam Yağ Tayini: Araştırmadaki besinlerin toplam yağ miktarları Soxhlet cihazında eterde ekstraksiyon yöntemi kullanılarak tayin edilmiştir. Analiz edilecek örneğin nem oranının %10’un altında olması için örnek 80 C’de etüvde kurutulur. Hazırlanan örnek kartuş içerisinde su tutucu bir madde (Na2SO4) ile birlikte Soxhlet kolonuna yerleştirilmiştir ve üzerine cam pamuk kapatılır. Sabit tartıma getirilmiş içinde 2 adet cam boncuk bulunan Soxhlet balonları da sistemde Soxhlet kolonuna bağlanır. Ekstraksiyonun gerçekleştiği Soxhlet kolonuna organik çözücü olarak eter eklenerek, sistem geri soğutucuya bağlanmış ve 6-8 saat süresince ekstrakte edilmiştir. Ekstraksiyon sonunda Soxhlet balonları evaporatöre bağlanarak eter uzaklaştırılmıştır. Daha sonra Soxhlet balonları 105°C±2°C‟de sabit ağırlığa gelinceye kadar etüvde tutulmuştur. Desikatörde oda sıcaklığına getirilerek soğutulduktan sonra tartılmış ve ağırlık farkı yağ miktarı yüzde olarak verilmiştir. Hesaplamalar aşağıda gösterildiği gibi yapılmıştır (77). % Yağ ( g 100g ) = M2-M1 m x100 M1: Sabit tartıma getirilmiş balonun ağırlığı (g) M2: Balonda son tartımda bulunan toplam yağ miktarı (g) m: Alınan örneğin ağırlığı (g) 39 Toplam Besinsel Lif Tayini: Örneklerin toplam besinsel lif analizi AOAC 991.43 yöntemine göre gravimetrik olarak belirlenmiştir. Bu belirleme Megazyme Total Dietary Fiber isimli kit yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Örnekler 100°C’de iken nişastanın jelatinizasyonu ayrıca hidroliz ve depolimerizasyonu sağlamak için termostabil -amilaz (100C, 35 dk.) ilave edilmiştir. Proteaz ile 60°C’de 30 dk. yapılan inkübasyon proteinlerin çözünmesi ve depolimerize olması sağlanmıştır. Amiloglukosidaz ise nişasta parçacıklarının glukoza hidrolize olmasını sağlamıştır. Etanol ile muamele yapılması da çözünür posanın çökelmesini sağlarken depolimerize proteinin ve glukozun nişastadan uzaklaşmasını sağlamıştır. Kalan kısım Gooch krozesi üzerindeki selit yatağından filtre edilmiş (Gooch krozesi, gözenek büyüklüğü 40-100 μm, porozite 2), ayrıca önce %78’lik ve %95’lik etanol sonra da aseton ile yıkanmıştır. Son olarak etüvde 1 gece (105°C) kurutulmuştur. Dublikelerden biri protein diğeri ise kül için analiz edilerek kurutulmuş ve filtre edilmiş kalıntılar arasındaki fark hesaplanmış ve toplam diyet posası değeri bulunmuştur (77,80). Enzime Dirençli Nişasta Tayini: Örneklerin enzime dirençli nişasta (EDN) içerikleri “Megazyme resistant starch kit®” (Megazyme int., Wicklow, Irlanda) kullanılarak spektrofotometrik olarak belirlenmiştir. Örnekler α-amilaz ve amiloglukozidaz enzimleri ile 37°C’de 16 saat inkübe edilerek nişastanın sindirilmesi ve glukoza dönüşmesi sağlanmıştır. Reaksiyon, etil alkol ilavesi ile sonlandırılıp santrifüj edilerek sindirilemeyen kısım (EDN) pelet şeklinde alınmıştır. EDN peleti derişik (2 M) potasyum hidroksit (KOH) ile çözündürülüp ve çözünen nişasta amiloglukozidaz ile glukoza dönüştürülmüştür. Oluşan glukoz spektrofotometrik olarak belirlenmiştir(81,82). 40 3.3.2. Test Besinleri ve Beyaz Ekmeğin Sindirilebilir Karbonhidrat Miktarının Belirlenmesi Test besinlerin sindirilebilir karbonhidrat miktarı örneklerin nem, kül, protein, yağ ve toplam besinsel lif içeriği toplamının 100’den çıkarılması ile hesaplanmıştır(83). 3.3.3. Test Besinleri ve Beyaz Ekmeğin Enerji Değerlerinin Hesaplanması Test besinlerinin toplam enerji değerleri 100 gramlarının içerdikleri karbonhidrat, protein ve yağ miktarının yine bu besin ögelerinin 1 gram başına sağladıkları enerji değeri ile çarpılmasıyla elde edilmiştir (83). 3.3.4. Test besinleri ve Beyaz Ekmeğin Tüketilecek Miktarlarının Belirlenmesi Bireylerin tüketecekleri test besinlerin protein, yağ, toplam diyet lifi, enzime dirençli nişasta, nem ve kül miktarı belirlendikten sonra elde edilen sindirilebilir karbonhidrat miktarı üzerinden hesap yapılmıştır. Bireylere besinlerin 25 g sindirilebilir karbonhidrat içeren miktarları verilmiştir. Bu değer aşağıdaki eşitlik kullanılarak hesaplanmıştır: 25g sindirilebilir karbonhidrat içeren test besinin miktarı= 25(g) Test besinin 100 gramının içerdiği sindirilebilir karbonhidrat miktarı(g) 𝑥100 Hesaplamalar sonucunda referans ve test besinlerin sindirilebilir karbonhidrat, protein, yağ, toplam diyet lifi, enzime dirençli nişasta, nem, kül ve enerji miktarları elde edilmiştir. 41 3.4. Araştırmanın İkinci Basamağı: Araştırmaya Katılacak Olan Bireylerin Belirlenmesi ve Değerlendirilmesi Araştırmaya katılan bireyler aşağıdaki şekilde değerlendirilmiştir. 3.4.1. Araştırmaya Katılacak Olan Bireylerin Biyokimya Bulgularının Değerlendirilmesi Araştırmaya katılan 13 gönüllü bireyin (8 kadın ve 5 erkek) çalışmaya başlamadan önce genel muayeneleri ve biyokimyasal analizleri sağlık durumlarını belirlemek için hekim tarafından gerçekleştirilmiştir. Bireylerden 12 saat açlıktan sonra alınan kan örneklerinde, glukoz, insülin, total kolesterol, trigliserit, HDL kolesterol, LDL kolesterol, VLDL kolesterol, TSH, ALT, total protein, albümin, kreatinin analizi ve tam kan sayımı yapılmıştır. Bireylerin tümüne 75 g’lık oral glukoz tolerans testi uygulanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Biyokimyasal değerlerin ölçüm aralıkları EK 4’te verilmiştir Ayrıca elde edilen tetkik sonuçları ile bireylerin HOMA-IR değerleri hesaplanmıştır. HOMA IR düzeyi <2.5 altında ise insülin direnci normal olarak kabul edilmiştir (84). HOMA-IR değeri aşağıdaki eşitlik ile hesaplanmıştır (85). HOMA IR = AKŞ ( g dL⁄ ) × Açlık insülin (IU L⁄ ) 405 3.4.2. Araştırmaya Katılacak Bireylerin Antropometrik Ölçümlerinin Değerlendirilmesi Antropometrik ölçümler ve vücut bileşeni ölçümleri, en az 8 saatlik açlık sonrasını izleyen sabah 8:00 ila 10:00 aralığında alınmıştır. Vücut Ağırlığı ve Boy Uzunluğunun Ölçülmesi: Vücut ağırlığı ve kompozisyonu Tanita Body Composition Analyzer MC-980® cihazı kullanılarak çıplak ayakla ölçülmüştür. Boy uzunluğu ise çıplak ayakla dik pozisyonda iken (kulak yolu göz orbiti ile aynı hizada ve yere paralel) 42 Frankfurt düzlemi sağlanarak ara nefes alındığında Seca Boy Ölçer (stadiometre) İle ölçülmüştür (86). Beden Kütle İndeksi (BKİ): Bireylerin BKİ değerleri vücut ağırlıklarının boy uzunluklarının metre karesine bölünmesi ile hesaplanmıştır. BKİ = vücut ağırlığı (kg) boy uzunluğu (m)×boy uzunluğu (m) Elde edilen veriler Tablo 3.1’ye göre değerlendirilmiştir(87). Tablo 3.1. Beden kütle indeksi’nin (BKİ) sınıflandırılması Sınıflandırma BKİ (kg/m²) Zayıf <18.5 Normal 18.5-24.9 Hafif Şişman 25.0-29.9 Şişman ≥30.00 Bel Çevresi: Bireyin ayakta, abdomeni gevşek ve kolları iki yanda aynı zamanda ayaklarının yan yana durması sağlanır. 0.1cm’e duyarlı esnemeyen mezür ölçen kişi tarafından yere yatay tutularak ölçümü alınacak kişi normal ekspresyondayken arkus kostaryum ve spina iliaka anterior superior arasındaki mesafenin orta noktası işaretlenerek belirlenen noktadan ölçüm yapılır. Elde edilen değerler Dünya Sağlık Örgütü’nun kriterlerine (Tablo 3.2) göre değerlendirilmiştir (88). 43 Tablo 3.2. Bel çevresi ölçümlerine göre değerlendirme Risk Yüksek risk Erkek ≥94 cm ≥102 cm Kadın ≥80 cm ≥88 cm Kalça Çevresi: Birey ayakta dik pozisyonda iken kollar iki yana hafif açık ve ayaklar yan yana en fazla arasında 10cm fark olacak şekilde bireyin durması sağlanır. Esnemeyen bir mezür yere paralel tutularak kalçanın en geniş olduğu çevre ölçülür (88). Bel/kalça Oranı: Bel/kalça oranı bel çevresinin değerinin kalça çevresinin değerine bölünmesi ile elde edilir. Elde edilen değerler Tablo 3.3‘e göre değerlendirilmiştir (88). Tablo 3.3. Dünya Sağlık Örgütü bel-kalça oranı metabolik komplikasyon risk sınırları Özellik Erkek Kadın Metabolik komplikasyon gelişmesi riski Bel-kalça Oranı ≥0.90 ≥0.85 Önemli Miktarda Yüksek Vücut Kompozisyonu: Vücut kompozisyonu (vücut ağırlığı, vücut toplam yağ miktarı ve yüzdesi, abdominal yağ miktarı, yağsız doku miktarı) Tanita Body Composition Analyzer® MC-980 cihazı ile ölçülmüştür. Tüm bireylere ölçümden bir gün önce uymaları gereken aşağıdaki koşullar anlatılmıştır. 44 Bunlar:  24-48 saat öncesinde ağır fiziksel aktivite yapmamaları,  24 saat öncesinde alkol kullanmamaları,  En az 8 saatlik açlıkla en geç saat 10.00’a kadar gelmeleri,  Menstrüasyon döneminde olmamaları,  Ölçüm yapılmadan önce üzerlerindeki metal aksanlı aksesuarları çıkarmaları 3.5. Araştırmanın Üçüncü Basamağı: Test Besinleri ve Referans Besinlerin Glisemik İndeks Değerlerinin Hesaplanması 3.5.1. Test Besinlerin Hazırlanması Bireylerin tükettiği tüm besinler Hacettepe Üniversitesi, Beslenme ve Diyetetik Bölümü, Beslenme İlkeleri Laboratuvarında hazırlanmıştır. Patatesler 0.01 grama duyarlı terazide tartılarak istenilen porsiyon ölçüleri ayarlanmıştır. Bu patateslere hazırlama, pişirme, servis ve tüketim sırasında hiçbir lezzet maddesi ilave eklenmemiştir. Haşlama İşlemi Uygulanmış Patatesler: Kabuklu patatesler haşlanmadan önce akan suyun altında iyice yıkanmıştır. Daha sonra kabukları patates soyucusu ile soyulmuştur. Soyulmuş patatesler 2.5x2.5x2.5 cm boyutlarında küp şeklinde doğranmıştır. Küp şeklideki patatesler üzerlerini kaplayacak kadar yani 1 gram patates başına 2.8 grama karşılık gelen miktardaki kaynamakta olan (Ankara’da 97°C) suya bekletilmeden atılmıştır. 35 dakika ve 50 dakika olmak üzere iki farklı sürede ve iki ayrı tencerede haşlanmıştır. Süresi dolan ve haşlanan patatesler bekletilmeden tüketecek olan bireye tüketeceği miktar tartılıp porsiyon ayarı yapılarak hemen servis edilmiştir. Haşlama-Soğutma İşlemi Uygulanmış Patatesler: Bireylerin tüketeceği saatten 24 saat önce 35 dakika ve 50 dakika olmak üzere iki farklı sürede haşlanmış olan küp şeklindeki patatesler +4°C’de 24 saat kapalı bir 45 kabın içinde bekletilmiştir. Bireyin tüketmesi gereken saate patatesin miktarı tartılıp porsiyon ayarı yapılarak hemen servis edilmiştir. Fırınlama İşlemi Uygulanmış Patatesler: Yıkanmış ve soyulmuş olan patateslerden Fackelmann® patates doğrama makinası kullanılarak 1cmx1cmx5cm boyutunda doğranmış, çubuk şeklinde patatesler (parmak patates) yapılmıştır (89). Ayrıca yıkanmış ve üstü fırçalanmış fakat soyulmamış patateslerden Fackelmann® elma doğrama aparatı kullanılarak (kabuklu) elma dilimi şeklinde patatesler yapılmıştır. Şekil almış patatesler daha önceden 180°C’ye ısıtılmış olan fırına üzerine yağlı kâğıt serilmiş olan tepsiye aralıklı olarak dizilerek 30 dakika pişirilmiştir. Pişmiş patatesler bekletilmeden tartılarak porsiyon ölçüsü ayarlanmış ve bekletilmeden bireylere servis edilmiştir. Ayçiçek Yağında Kızartılmış Patatesler: Parmak (çubuk) şekilli ve (kabuklu) elma dilimi şeklindeki patatesler ayçiçek bitkisinin tohumlarından tekniğine uygun bir şekilde işlenerek elde edilen derin ayçiçek yağında en az yağ çekmesi sağlamak için 180°C’de 8 dakika kızartılmıştır (90). 3.5.2. Kan Glukoz Ölçümleri Çalışma için uygun bulunan ve onam formunu imzalayan bireyler Hacettepe Üniversitesi Beslenme ve Diyetetik Bölümü Beslenme İlkeleri Laboratuvarına test ve referans besinleri tüketmek üzere 10-12 saat açlık sonrası davet edilmişlerdir. Testten önceki gün bireylerden beslenmelerinde değişiklik yapmamaları, alkol kullanmamaları, kafein içeren içecekleri tüketmemeleri, karbonhidratlı besin tüketiminde sınırlama yapmamaları ve aşırı egzersiz yapmamaları istenmiştir. Tüm bu koşullar test ve referans besinlerinin tüketildiği günlerde bireylere hatırlatılmış, uyup uymadıkları sorgulanmıştır. Bunun sonucunda çalışma koşullarına uymayan bir birey çalışmadan çıkarılmış ve çalışma 12 bireyle (4 Erkek, 8 Kadın) yürütülmüştür. Referans ve test besinleri bireylere randomize olarak verilmiş, 46 besinleri tüketirken besinin içerdiği su miktarından bağımsız olarak 250 mL su ile birlikte tüketmeleri sağlanmıştır. Sadece referans besin olarak glukoz kullanıldığında 250 mL su ile sulandırıldığı için, ayrıca su kullanılmamıştır. Randomizasyon için tam randomizasyon yöntemi kullanılmıştır (Ek 5) (91). Bireylerden referans ve test besinleri tüketmeden önce 0. dakikada kapiller kan alınmış, tüketmeleri gereken 25 g sindirilebilir karbonhidrat içeren besini 10 dakika içerisinde tüketmeleri istenmiştir. Bireylerin tükettiği tüm patatesler (1 gün bekletilmiş olanlar haricinde) bireylerin tüketeceği saate hazırlanmış ve besinlerin bekletilmeden bireyler tarafından tüketilmeleri sağlanmıştır. Hazırlanan papatesler 0.01 grama duyarlı terazi ile ölçülerek bireylerin tüketilec