โครงสร้างเมทริกซ์อาหารและผลกระทบต่อชีวปริมาณออกฤทธิ์

เมทริกซ์อาหารคือสภาพแวดล้อมทางกายภาพและเคมีที่สารอาหารฝังตัวอยู่ และโครงสร้างของมันมีอิทธิพลอย่างมากต่อปริมาณสารอาหารที่จะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการย่อยอาหารและท้ายที่สุดจะพร้อมใช้งานต่อร่างกาย สารอาหารชนิดเดียวกันอาจมีชีวปริมาณออกฤทธิ์มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับโครงสร้างของอาหารที่เป็นพาหะ

Definition

ผลกระทบของเมทริกซ์อาหารหมายถึงอิทธิพลของโครงสร้างและองค์ประกอบของอาหารต่อการปลดปล่อย การเปลี่ยนแปลง และชีวปริมาณออกฤทธิ์ของสารอาหาร โดยที่ชีวปริมาณออกฤทธิ์คือสัดส่วนของสารอาหารที่รับประทานเข้าไปซึ่งถูกดูดซึมและพร้อมใช้งานสำหรับการทำงานทางสรีรวิทยา

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมถึงวิธีที่ผนังเซลล์ โครงสร้างเนื้อเยื่อ และเครือข่ายโมเลกุลขนาดใหญ่โดยรอบควบคุมการปลดปล่อยสารอาหารและชีวปริมาณออกฤทธิ์ และวิธีที่กระบวนการแปรรูปที่ทำลายหรือจัดระเบียบเมทริกซ์ใหม่สามารถเปลี่ยนแปลงผลกระทบเหล่านั้นได้ โดยถือว่าผลกระทบของเมทริกซ์และชีวปริมาณออกฤทธิ์เป็นหัวข้ออ้างอิงและการศึกษา ไม่ใช่คำแนะนำด้านอาหาร

Core questions

• เหตุใดสารอาหารชนิดเดียวกันจึงมีชีวปริมาณออกฤทธิ์แตกต่างกันไปในอาหารแต่ละชนิด?
• ผนังเซลล์พืชและโครงสร้างเนื้อเยื่อจำกัดการปลดปล่อยสารอาหารได้อย่างไร?
• การแปรรูปเปลี่ยนแปลงเมทริกซ์และทำให้ชีวปริมาณออกฤทธิ์เปลี่ยนแปลงไปได้อย่างไร?
• มีการศึกษาชีวปริมาณออกฤทธิ์อย่างไรเมื่อรับประทานอาหารทั้งชนิด ไม่ใช่สารอาหารที่แยกออกมา?

Key concepts

• เมทริกซ์อาหารและโครงสร้างจุลภาค
• การเข้าถึงทางชีวภาพและชีวปริมาณออกฤทธิ์
• การห่อหุ้มด้วยผนังเซลล์พืช
• การปลดปล่อยสารอาหารระหว่างการย่อยอาหาร
• การทำลายเมทริกซ์ที่เกิดจากการแปรรูป
• การละลายของสารอาหารที่ชอบไขมัน
• ความสามารถในการย่อยของแป้ง

Mechanisms

สารอาหารที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์อาหารจะต้องถูกปล่อยออกมาก่อนจึงจะสามารถดูดซึมได้ และเมทริกซ์จะควบคุมว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้ง่ายเพียงใด ในอาหารจากพืช ผนังเซลล์ที่สมบูรณ์สามารถห่อหุ้มสารอาหารและจำกัดการเข้าถึงของเอนไซม์ย่อยอาหาร ดังนั้นความสมบูรณ์ของผนังเซลล์และโครงสร้างเนื้อเยื่อจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการปลดปล่อย นอกจากนี้ เมทริกซ์ยังกำหนดความสามารถในการย่อยของสารอาหารหลัก เช่น โดยการควบคุมการเข้าถึงของเอนไซม์ไปยังเม็ดแป้ง และการละลายของสารประกอบที่ชอบไขมัน เช่น วิตามินที่ละลายในน้ำมัน การแปรรูปหรือการทำลายทางกลที่ทำให้เมทริกซ์แตกตัวสามารถเพิ่มการปลดปล่อยสารอาหารและชีวปริมาณออกฤทธิ์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าโครงสร้าง ไม่ใช่แค่ปริมาณสารอาหารเพียงอย่างเดียว เป็นตัวกำหนดปริมาณที่พร้อมใช้งานจริง

Clinical relevance

เนื่องจากชีวปริมาณออกฤทธิ์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างอาหารและไม่เพียงแค่ปริมาณสารอาหารเท่านั้น ผลกระทบของเมทริกซ์จึงเป็นบริบทที่เกี่ยวข้องสำหรับการตีความข้อมูลการบริโภคสารอาหารและองค์ประกอบอาหารในสาขาวิทยาศาสตร์สุขภาพ เนื้อหานี้อธิบายว่าโครงสร้างปรับเปลี่ยนความพร้อมของสารอาหารอย่างไร และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจด้านอาหารหรือการรักษาทางคลินิกส่วนบุคคล

Evidence & guidelines

หลักฐานส่วนใหญ่มาจากงานวิจัยด้านวิทยาศาสตร์อาหารและการย่อยอาหาร รวมถึงการทบทวนแบบบูรณาการว่าโครงสร้างอาหารจากพืชส่งผลต่อชีวปริมาณออกฤทธิ์ของสารอาหารอย่างไร และการทบทวนผลกระทบของเมทริกซ์ต่อแป้งและวิตามินที่ละลายในน้ำมัน ผลการวิจัยมักจะเฉพาะเจาะจงกับสารอาหารและอาหาร และอาศัยแบบจำลองการย่อยอาหารในหลอดทดลองควบคู่ไปกับการศึกษาในมนุษย์อย่างมาก ดังนั้นข้อสรุปจึงขึ้นอยู่กับบริบท

History

การตระหนักว่าปริมาณสารอาหารเพียงอย่างเดียวไม่สามารถทำนายผลทางโภชนาการได้นั้นเติบโตขึ้นจากงานวิจัยเกี่ยวกับการย่อยอาหารและชีวปริมาณออกฤทธิ์ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 และ 21 เนื่องจากนักวิจัยแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างอาหาร โดยเฉพาะผนังเซลล์พืช ควบคุมการปลดปล่อยสารอาหารอย่างไร การทบทวนแบบบูรณาการในภายหลังได้กำหนดให้เมทริกซ์อาหารเป็นแนวคิดหลักที่เชื่อมโยงโครงสร้าง การแปรรูป และชีวปริมาณออกฤทธิ์

Debates

การทำลายเมทริกซ์ช่วยปรับปรุงโภชนาการหรือไม่?

การแปรรูปที่ทำลายเมทริกซ์สามารถเพิ่มการเข้าถึงทางชีวภาพของสารอาหารบางชนิด แต่อาจเพิ่มความสามารถในการย่อยของแป้งและการปลดปล่อยน้ำตาลในลักษณะที่ไม่พึงประสงค์เสมอไป ดังนั้นคุณค่าทางโภชนาการของการทำลายเมทริกซ์จึงขึ้นอยู่กับสารอาหารและบริบท

Key figures

• Edoardo Capuano
• David Julian McClements

Seminal works

• capuano-2018
• miao-2021

Frequently asked questions

เมทริกซ์อาหารคืออะไร?

คือโครงสร้างทางกายภาพและเคมีของอาหาร รวมถึงเซลล์ เนื้อเยื่อ และเครือข่ายโมเลกุลขนาดใหญ่ ที่ล้อมรอบและกักเก็บสารอาหาร และมีอิทธิพลต่อการปลดปล่อยและการดูดซึมสารอาหารเหล่านั้น

เหตุใดสารอาหารชนิดเดียวกันจึงมีปริมาณที่พร้อมใช้งานจากอาหารชนิดหนึ่งมากกว่าอีกชนิดหนึ่ง?

เนื่องจากเมทริกซ์โดยรอบควบคุมว่าสารอาหารถูกปล่อยออกมาได้ง่ายเพียงใดในระหว่างการย่อยอาหาร ตัวอย่างเช่น สารอาหารที่ถูกกักเก็บอยู่ในเซลล์พืชที่สมบูรณ์อาจมีชีวปริมาณออกฤทธิ์น้อยกว่าสารอาหารชนิดเดียวกันในเมทริกซ์ที่ถูกทำลายหรือแปรรูปอย่างมาก