食品マトリックス構造と生体利用能への影響

食品マトリックスとは、栄養素が埋め込まれている物理的・化学的環境のことであり、その構造は、消化中にどれだけの栄養素が放出され、最終的に体内で利用可能になるかに強く影響します。同じ栄養素であっても、それを運ぶ食品の構造によって、生体利用能は多かれ少なかれ変化する可能性があります。

Definition

食品マトリックス効果とは、食品の構造と組成が、その栄養素の放出、変換、および生体利用能に与える影響を指します。ここで生体利用能とは、摂取された栄養素のうち、吸収され生理学的に利用可能となる割合のことです。

Scope

本項目では、細胞壁、組織構造、および周囲の高分子ネットワークが栄養素の放出と生体利用能をどのように制御するか、またマトリックスを破壊または再編成する加工がこれらの効果をどのように変化させるかについて扱います。マトリックスと生体利用能の効果は、食事指導としてではなく、参照および教育的なトピックとして扱われます。

Core questions

• なぜ同じ栄養素でも食品によって生体利用能が異なるのですか？
• 植物の細胞壁と組織構造はどのように栄養素の放出を制限しますか？
• 加工はどのようにマトリックスを変化させ、それによって生体利用能を変化させますか？
• 単離された栄養素ではなく、全食品が摂取される場合、生体利用能はどのように研究されますか？

Key concepts

• 食品マトリックスと微細構造
• 生体アクセス可能性と生体利用能
• 植物細胞壁によるカプセル化
• 消化中の栄養素放出
• 加工によるマトリックス破壊
• 親油性栄養素の可溶化
• デンプンの消化率

Mechanisms

食品マトリックスに埋め込まれた栄養素は、吸収される前に放出される必要があり、マトリックスはその放出の容易さを制御します。植物性食品では、無傷の細胞壁が栄養素をカプセル化し、消化酵素へのアクセスを制限する可能性があるため、細胞壁と組織構造の完全性が放出の主要な決定要因となります。マトリックスはまた、例えばデンプン顆粒への酵素アクセスを制御したり、油溶性ビタミンなどの親油性化合物の可溶化を制御したりすることで、主要栄養素の消化率を形成します。マトリックスを分解する加工や機械的破壊は、栄養素の放出と生体利用能を高める可能性があり、栄養素含有量だけでなく構造が実際に利用可能な量を決定することを示しています。

Clinical relevance

生体利用能は栄養素含有量だけでなく食品構造にも依存するため、マトリックス効果は健康科学における栄養素摂取量と食品組成データを解釈するための関連性の高い文脈となります。本項目は、構造が栄養素の利用可能性をどのように調節するかを記述するものであり、個人の食事や臨床上の決定の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

エビデンスは主に食品科学および消化研究から得られており、植物性食品の構造が栄養素の生体利用能に与える影響に関する統合レビューや、デンプンおよび油溶性ビタミンに対するマトリックス効果に関するレビューが含まれます。知見は通常、栄養素および食品に特異的であり、ヒト研究と並行してin vitro消化モデルに大きく依存しているため、結論は文脈に依存します。

History

栄養素含有量だけでは栄養効果を予測できないという認識は、20世紀後半から21世紀にかけての消化と生体利用能に関する研究を通じて深まりました。研究者たちは、食品構造、特に植物細胞壁が栄養素の放出を制御することを示しました。その後、統合レビューによって、食品マトリックスが構造、加工、生体利用能を結びつける中心的な概念として位置づけられました。

Debates

マトリックスを破壊することは栄養を改善しますか？

マトリックスを分解する加工は、一部の栄養素の生体アクセス可能性を高める可能性がありますが、デンプンの消化率を高めたり、糖の放出を促進したりする可能性もあり、これらが常に望ましいとは限りません。したがって、マトリックス破壊の栄養価は、栄養素と文脈によって異なります。

Key figures

• Edoardo Capuano
• David Julian McClements

Seminal works

• capuano-2018
• miao-2021

Frequently asked questions

食品マトリックスとは何ですか？

食品マトリックスとは、細胞、組織、高分子ネットワークを含む食品の物理的・化学的構造であり、栄養素を包み込み、保持し、それらがどのように放出され吸収されるかに影響を与えます。

なぜ同じ栄養素でも、ある食品からは別の食品よりも利用可能になりやすいのですか？

それは、周囲のマトリックスが消化中に栄養素がどれだけ容易に放出されるかを制御するからです。例えば、無傷の植物細胞内に閉じ込められた栄養素は、破壊されたマトリックスや加工されたマトリックス内の同じ栄養素よりも、生体利用能がはるかに低い可能性があります。