DER GLYKAMISCHE INDEX (GI) ist definiert als „das Verhältnis zwischen der inkrementalen Fläche der Blutzuckerkurve, die durch ein Testnahrungsmittel hervorgerufen wird, und der analogen Fläche, die sich nach dem Verzehr eines Standardnahrungsmittels in isoglykämischer Menge (50 g verfügbare Kohlenhydrate) ergibt“ (FAO/WHO, 1998). Dieser Parameter gibt an, wie schnell eine Substanz in den Blutkreislauf gelangt und zu einem Anstieg des Blutzuckerspiegels (Hypoglykämie) führt. Diese Geschwindigkeit wird in Prozent ausgedrückt, wobei die gleiche Menge Glucose als Referenz verwendet wird (Glucose hat einen GI = 100).
Zucker haben einen niedrigen, mittleren oder hohen glykämischen Index. Insbesondere wird der GI-Wert berücksichtigt: niedrig, wenn er unter 55 liegt, mittel, wenn er zwischen 56 und 69 liegt, hoch, wenn er über 70 liegt.
Im Jahr 2014 wurde ein Forschungsprotokoll erstellt, um die postprandiale glykämische Reaktion und die glykämischen Indexwerte der kristallinen Dextrose von Naturalia Ingredients (CDG = kristalline Dextrose aus Weintrauben crystalDEXTROGRAPE, CFG = kristalliner Traubenfruchtzucker crystalFRUCTOGRAPE und CSG = kristalliner Traubenzucker crystalGRAPESUGAR[2]) mit den Werten zu vergleichen, die nach dem Verzehr von kommerziellen Produkten wie Saccharose aus Rüben oder Dextrose oder Fructose aus Mais oder einer Mischung davon (Dextrose 51 %; Fructose 49 %) gemessen werden. Der glykämische Index der Produkte wurde nach der Methode ISO 26642[3] ermittelt.
Das Protokoll zur Bestimmung des glykämischen Index wurde der Ethikkommission der Universität Mailand vorgelegt und von dieser genehmigt. Jeder Studienteilnehmer unterzeichnete eine Einverständniserklärung.
Bei der Schätzung der Zuckerportionen (entsprechend 25 g verfügbarer Kohlenhydrate), die während der Versuche verabreicht werden müssen, wurde die Feuchtigkeit der Proben berücksichtigt.
Zur Bewertung der postprandialen glykämischen Reaktion auf die oben genannten Produkte wurden 12 gesunde erwachsene männliche und weibliche Probanden im Alter von 20 bis 26 Jahren rekrutiert, die anhand von Angaben aus der Literatur ausgewählt wurden (keine Nahrungsmittelallergien, keine medikamentöse Behandlung, keine bekannte oder vermutete Schwangerschaft) (Wolever TMS, et al, 2008)[4]. Bei den Studienteilnehmern wurden folgende Parameter untersucht: Geschlecht, Alter, Größe, Gewicht, Body-Mass-Index und Basalglucose im Blut.
Jeder Teilnehmer nahm einmal pro Woche 6 zuckerhaltige Testmahlzeiten und 3 Standardmahlzeiten mit 25 g Glucose zu sich. Jeder Zucker wurde am Morgen des Tests in 500 ml Tee aufgelöst verabreicht. Die Teilnehmer mussten am Testtag mindestens 10 Stunden gefastet haben und durften am Vorabend weder Alkohol konsumiert noch sich körperlich anstrengend betätigt haben.
Tabelle 1 zeigt die anthropometrischen Daten, das Alter und die basalen Blutzuckerwerte der Studienteilnehmer.
Tabelle 1: Anthropometrische Merkmale und basale Blutzuckerwerte der Studienteilnehmer.
Die Gruppe der freiwilligen Studienteilnehmer hatte einen durchschnittlichen BMI und basale Blutzuckerwerte im normalen Bereich, die sich nicht signifikant zwischen den verschiedenen Mahlzeiten unterschieden.
Den Studienteilnehmern wurden vor und nach dem Verzehr der Referenzglucose bzw. der zu testenden Zucker (Zeitpunkte: 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120) auf nüchternen Magen (mindestens 10 Stunden) Kapillarblutproben entnommen; die Bestimmung der Glucosekonzentration in den Blutproben erfolgte enzymatisch (klinischer Analysator STAT 2300 YSI).
Für jeden Teilnehmer und für jeden Test wurden die inkrementellen Bereiche (IAUC) berechnet, die den postprandialen Glucosekurven zugrunde liegen.
Der glykämische Index (GI) der Produkte wurde nach folgender Formel berechnet:
Wobei:
IAUC Zucker-Test = Inkrementeller Zucker-Testbereich
IAUC Glucosebelastung = Mittelwert der inkrementellen glykämischen Bereiche der drei Glucosebelastungsversuche (Standard-Referenznahrung)
Die Daten wurden als Mittelwert ± SD ausgedrückt. Alle Ergebnisse wurden einer Varianzanalyse mit wiederholten Messungen (RM-ANOVA) unterzogen, um Unterschiede in der Wirkung der verschiedenen Zuckerarten zu ermitteln. Der Tukey-Test (TukeyHSD), der post hoc angewandt wurde, wurde dann verwendet, um die Wirkung jeder Mahlzeit mit der aller anderen Mahlzeiten zu vergleichen. Alle statistischen Berechnungen wurden mit dem Programm Statistica der Firma Statsoft Inc. durchgeführt. Darüber hinaus wurden die ermittelten GI-Werte nach der Methodik der ISO 26642 auf „Ausreißer“ untersucht, d. h. es wurden diejenigen Ergebnisse (von den 12 für jedes Produkt ermittelten GI-Werten) ermittelt, die außerhalb des Bereichs Mittelwert + 2 Std. Abweichung lagen, um diese schließlich zu eliminieren.
Abbildung 1 zeigt die durchschnittlichen inkrementellen Blutzuckerprofile, die durch Subtraktion des basalen Blutwertes von den zu jedem Probenzeitpunkt gemessenen Werten erhalten wurden. Die folgende Tabelle zeigt auch die Ergebnisse der statistischen Analyse, die durchgeführt wurde, um die Unterschiede zwischen den Blutzuckerwerten zu überprüfen, die durch die verschiedenen Zuckerarten zum Zeitpunkt der Probenahme induziert wurden. Die statistische RM-ANOVA-Analyse der Kurven zeigt, dass die Art der Mahlzeit einen hochsignifikanten Einfluss (p < 0,001) auf den postprandialen Blutzucker hat.
Abbildung 1: Inkrementelle Blutzuckerkurven nach Verzehr der verschiedenen getesteten Zucker (Mittelwert ± ES) und signifikante Unterschiede (p < 0,05) für den Tukey-HSD-Test zwischen den Blutzuckerwerten zu verschiedenen Zeitpunkten. Legende: GluSTD = Glucose aus Mais (Referenz); Fru = Fructose aus Mais; Glu + Fru = Glucose + Fructose aus Mais (51:49); Sac = Saccharose; CSG = kristalliner Traubenzucker; CDG = kristalliner Traubenzucker; CFG = kristalliner Traubenzucker.
Der Verlauf der postprandialen Blutzuckerkurve für den Zuckerkonsum zeigt erwartungsgemäß eine Spitze bei 30 Minuten und eine Rückkehr zu den Basalwerten innerhalb von etwa 90 Minuten nach Testbeginn. 1,5 Stunden nach dem Verzehr wurden für alle getesteten Zucker mit Ausnahme von Fructose aus Trauben und Mais Blutzuckerwerte unterhalb des Basalwertes festgestellt. Die glykämischen Profile, die durch den Verzehr der beiden getesteten Fructosearten hervorgerufen wurden, wiesen erwartungsgemäß deutlich niedrigere Werte auf als die für alle anderen Zuckerarten gemessenen, mit einer viel allmählicheren Wiederherstellung der Basalwerte. Die geringere glykämische Wirkung von Fructose ist wahrscheinlich auf ihr metabolisches Schicksal zurückzuführen, bei dem etwa 50 % der Fructosemenge, die nach der Resorption die Leber erreicht, in Glucose umgewandelt wird und dann in den Blutkreislauf gelangt (Tappy L et al. 2010)[5]. Saccharose und die Mischung aus Glucose und Fructose zeigten intermediäre glykämische Profile, und insbesondere 30 Minuten nach dem Verzehr waren die glykämischen Werte der Traubenmischung signifikant niedriger als die der Maiszuckermischung und der Saccharose.
Für jeden Teilnehmer und jeden Test wurden die inkrementellen Bereiche (IAUC) berechnet, die den postprandialen Glucosekurven zugrunde liegen, aus denen die GI-Werte der sechs getesteten Produkte abgeleitet wurden (Abbildung 2; Tabelle 2).
Abbildung 2: GI-Werte der 6 getesteten Produkte.
Tabelle 2: GI-Werte für die getesteten Zucker (Mittelwert ± ES); Werte in derselben Zeile mit unterschiedlichen Buchstaben unterscheiden sich signifikant für p < 0,05.
Für die statistische Analyse der GI-Ergebnisse wurden keine statistischen Vergleiche mit den GI-Werten für Glucose durchgeführt, da diese willkürlich mit 100 angenommen und nicht analytisch bestimmt wurden.
Erwartungsgemäß wurde der höchste GI-Wert für das CDG-Produkt gefunden, das aus leicht assimilierbarer kristalliner Glucose besteht, während die niedrigsten GI-Werte für Fructose gefunden wurden, für die keine signifikanten Unterschiede je nach botanischer Herkunft festgestellt wurden. Diese Ergebnisse stimmen mit den Angaben in der Literatur überein, die außergewöhnlich niedrige GI-Werte für Fructose angeben (http://www.glycemicindex.com/).
Interessant erscheinen insbesondere die Ergebnisse für Mischungen aus Glucose und Fructose im Vergleich zu den Ergebnissen für Saccharose, einem Disaccharid, das aus den beiden vorgenannten Monosacchariden besteht. Die beiden Mischungen weisen niedrige durchschnittliche GI-Werte auf (CSG=49 und Glucose+Fructose aus Mais=63), die sich nicht voneinander unterscheiden, aber deutlich (p < 0,05) unter dem für Saccharose ermittelten GI-Wert liegen (91). Diese Ergebnisse scheinen darauf hinzudeuten, dass der Verzehr von Mischungen der beiden Monosaccharide, die freie Glucose enthalten und somit sofort für die Resorption zur Verfügung stehen, die sofortige Insulinausschüttung stimulieren kann, was wiederum die Aufnahme von Glucose in die Gewebe und damit eine schnellere Senkung des zirkulierenden Glucosespiegels begünstigt. Bei Saccharose hingegen kann der Übergang der Glucose in den Blutkreislauf „verzögert“ sein. Dieser Effekt ist höchstwahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass dieses Disaccharid von den Enzymen der resorbierenden Schleimhaut hydrolysiert werden muss, bevor die Glucose, aus der es besteht, in den Blutkreislauf gelangen kann.
[1] Die Bilder und der Inhalt dieses Dokuments stammen aus der Studie, die in der Dissertation „VALUTAZIONE DELLA RISPOSTA GLICEMICA DI ZUCCHERI COMMERCIALI DERIVATI DA DIVERSE FONTI VEGETALI“ von Dr. Laura Costantino, Doktor der Lebensmittelwissenschaft und -technologie, ausführlich beschrieben ist.
[2] Zum Zeitpunkt der Studie war der Handelsname des Traubenzuckers crystalSWEETGRAPE.
[3] INTERNATIONAL STANDARD ISO 26642:2010(E): Food products — Determination of the glycaemic index (GI) and recommendation for food classification
[4] Wolever TMS, et al. Measuring the glycemic index of foods: interlaboratory study. Am J Clin Nutr.(2008) 87(1):247S-257S
[5] Tappy L, Le KA. Metabolic effects of fructose and the worldwide increase in obesity. Physiol Rev 90:23–46, 2010