MARC

 008180601s2017        us          esm        001c    eng
■001MOKWON01259023
■00520180518093752
■007cr
■020    ▼a9780355081961
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI10269083
■035    ▼a(MiAaPQ)umn:18002
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■090    ▼a전자도서(박사논문)
■1001  ▼aCarlson,  Justin  Lee.
■24510▼aFiber  Evaluation  for  Prebiotic  Effects  and  Fermentation  Kinetics:  Sustainable  Sources  and  Commercial  Products▼h[electronic  resource]▼cCarlson,  Justin  Lee.
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Minnesota▼c2017
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2017
■300    ▼a1  online  resource(208  p)
■500    ▼aSource:  Dissertation  Abstracts  International,  Volume:  78-12(E),  Section:  B.
■500    ▼aAdviser:  Joanne  L.  Slavin.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Minnesota,  2017.
■520    ▼aDietary  fibers  are  a  broad  subset  of  non-digestible  carbohydrates  that  have  many  health  benefits  to  consumers.  When  consumed  in  adequate  amounts  they  can  protect  against  cardiovascular  disease,  decrease  the  risk  of  diabetes,  aid  in  weight  loss  and  numerous  other  health  benefits.  One  unique  attribute  that  dietary  fibers  have  is  that  when  they  reach  the  distal  intestine  or  colon,  some  of  these  fibers  can  be  fermented  by  the  hundreds  of  species  of  bacteria  present.  When  these  fibers  provide  growth  to  the  beneficial  bacteria  present  in  the  gastrointestinal  tract,  they  are  referred  to  as  prebiotics,  or  prebiotic  dietary  fibers.  As  the  understanding  of  the  gut  micobiota  and  the  gut  microbiome  expand,  the  importance  of  stimulating  the  beneficial  microbiota  present  in  the  gut  becomes  increasingly  more  important.  Because  the  human  diet  is  so  complex,  understanding  the  fermentation  process  of  individual  compounds  can  be  a  difficult  task.
■520    ▼aThe  use  of  in  vitro  fermentation  models  is  one  way  to  understand  the  fermentation  of  dietary  fibers,  and  whether  or  not  they  support  the  growth  of  beneficial  taxa,  and  very  closely  mimics  the  function  of  the  colon  in  that  regard.  Incubating  fecal  bacteria  from  human  donors,  exposing  them  to  specific  dietary  fibers,  and  measuring  their  fermentation  differences  provides  a  snapshot  of  how  these  compounds  may  ferment  in  vivo.  The  primary  objective  of  this  research  was  to  conduct  a  preliminary    in  vitro  analysis  of  two  emerging  dietary  fibers  (wheat  dextrin  and  partially  hydrolyzed  guar  gum)  to  test  their  prebiotic  capacity  (Chapter  2),  and  to  compare  new  dietary  fibers  (Oatwell,  xylooligosaccharides,  beta-glucans)  to  an  established  prebiotic  dietary  fiber  (inulin)  to  measure  key  fermentation  differences  in  vitro  (Chapter  5).  The  secondary  objective  of  this  research  was  to  compare  fermentation  differences  between  donors  exposed  to  these  same  compounds  by  measuring  differences  in  the  production  of  short  chain  fatty  acids  (Chapter  3),  and  the  microbiota  that  were  stimulated  (Chapter  4).  The  final  objective  of  this  research  was  to  determine  if  conventionally  or  organically  grown  plants  in  Minnesota  provided  a  significant  amount  of  dietary  fiber,  if  it  was  fermentable,  and  whether  or  not  the  growing  differences  in  these  plants  affected  key  nutrients  and  compounds,  including:  vitamin  C,  potassium,  iron,  sodium,  calcium  and  nitrate-nitrogen.
■520    ▼aBoth  wheat  dextrin  and  partially  hydrolyzed  guar  gum  stimulated  growth  of  two  beneficial  genera  of  bacteria,  Lactobacillus  and    Bifidobacterium,  indicating  that  both  fibers  are  bifidogenic  and  lactogenic  within  24  h  of  fermentation  (Chapter  2).  At  12  h  wheat  dextrin  was  significantly  more  bifidogenic  (9.50  CFU  log10/mL)  than  partially  hydrolyzed  guar  gum  (PHGG)  (9.30  CFU  log10/mL)  (p=0.052),  and  also  at  24  h  wheat  dextrin  (9.41  CFU  log10/mL)  compared  with  PHGG  (9.27  CFU  log10/mL)  (p=0.043).  Wheat  dextrin  produced  less  total  short  chain  fatty  acids  at  both  12  h  and  24  h  than  partially  hydrolyzed  guar  gum,  and  produced  significantly  lower  amounts  of  gas  at  12  h  and  24  h  (p0.001,  p0.001),  a  key  marker  for  gastrointestinal  tolerance.
■520    ▼aChanges  in  short  chain  fatty  acid  concentration  (SCFA)  due  to  the  fermentation  of  dietary  fibers  in  the  colon  has  been  widely  studied,  but  there  are  limited  studies  analyzing  the  differences  in  this  production  across  multiple  individuals  (ages  23-68)  exposed  to  the  same  dietary  fiber  (Chapter  3).  The  objective  of  this  project  was  to  look  at  fermentation  differences  from  six  fecal  donors  all  exposed  to  partially  hydrolyzed  guar  gum  in  an  in  vitro  model.  With  the  six  donors  analyzed  in  this  study,  gas  production  varied  from  59-80  mL/0.5g  fiber  at  12  h  and  85-93  mL/0.5g  fiber  at  24  h  between  the  six  donors.  At  12  h  butyrate  concentrations  varied  from  6.99  micromol/mL  to  23.84  micromol/mL  and  from  8.78  micromol/mL  to  22.84micromol/mL  at  24  h.  Total  SCFA  concentration  at  24  h  ranged  from  42.85  micromol/mL  to  91.17  micromol/mL.  With  over  a  2-fold  difference  in  SCFA  production,  significant  differences  were  found  between  healthy  individuals  exposed  to  partially  hydrolyzed  guar  gum  in  vitro..
■520    ▼aFollowing  this  analysis,  16s  rRNA  sequencing  was  used  to  identify  the  fecal  microbiota  responsible  for  the  fermentation  of  partially  hydrolyzed  guar  gum  (Chapter  4)  comparing  samples  at  baseline,  12  h  and  24  h  post-exposure.    Parabacteroides  increased  from  3.48%  of  sequence  reads  to  10.62%  of  sequence  reads  after  24  h  (p  =  0.0181)  and  Bacteroidetes  increased  from  45.89%  of  sequence  reads  to  50.29%  of  sequence  reads  (p  =  0.0008).  Partially  hydrolyzed  guar  gum  stimulates  growth  of  Parabacteroides,  a  genus  of  bacteria  that  have  been  inversely  associated  with  irritable  bowel  syndrome  (IBS)  and  ulcerative  colitis.  PHGG  provides  stimulation  of  beneficial  Bacteroidetes  (Bacteroides    and  Parabacteroides),  which  may  be  correlated  with  many  positive  health  markers  and  outcomes  in  vivo..
■520    ▼aFive  other  dietary  fibers  were  analyzed  to  test  their  prebiotic  capacity  and  fermentation  differences,  including:  Oatwell,  inulin,  beta-glucan,  xylooligosaccharide  and  a  dried  chicory  root  blend.  Oatwell  had  the  highest  production  of  propionate  at  12  h  (4.76  micromol/mL)  compared  to  inulin,  dried  chicory  root  blend  and  xylooligosaccharide  samples  (p0.03).  Its  effect  was  similar  to  those  of  the  beta-glucan  samples.  Oatwell  and  beta-glucan  samples  promoted  the  highest  mean  propionate  production  at  24  h.  Xylooligosaccharide  resulted  in  a  significant  increase  in  the  genus  Bifidobacterium  after  24  h  of  fermentation  (0  h:  0.67  OTUs;  24  h:  5.22  OTUs;  p  =  0.038).  Inulin  and  the  dried  chicory  root  blend  increased  the  beneficial  genus  Collinsella,  consistent  with  findings  in  clinical  studies.  All  prebiotic  dietary  fibers  studied  promoted  the  formation  of  beneficial  markers  due  to  the  fermentation  of  each  specific  compound.  All  compounds  provided  different,  significant  fermentation  patterns,  and  all  provided  beneficial  effects  that  would  promote  host  health  in  vivo..
■520    ▼aProduce  can  provide  a  substantial  amount  of  dietary  fiber  in  the  consumer  diet,  along  with  many  other  nutrients.  Arugula  (Eruca  sativa),  mizuna  (Brassica  rapa  var.  nipponsinca),  red  giant  mustard  (Brassica  juncea)  and  spinach  (  Spinacia  oleracea  'Tyee')  are  fresh  produce  crops  high  in  nutritive  value  and  provide  shortfall  and  high  interest  nutrients  addressed  in  the  2015  U.S.  Dietary  Guidelines.  The  primary  objective  of  this  project  was  to  evaluate  fertility  treatments  unique  to  these  crops  that  optimize  their  nutritional  capacity.  Plants  were  grown  using  five  different  fertility  treatments,  including  four  organic  treatments  and  one  conventional  control.  The  plant  treatment  combinations  were  replicated  three  times  and  the  entire  experiment  was  duplicated.  Fertility  treatments  had  a  high  impact  on  vitamin  C  (with  over  a  3-fold  difference  in  treatments  in  the  first  experiment),  nitrate  (over  10-fold  difference  among  fertility  treatments  in  some  species)  and  potassium  concentrations  (over  5-fold  difference  among  fertility  treatments  in  some  species)  in  analyzed  plant  tissue.  No  consistent  differences  were  found  for  fiber,  calcium,  iron  and  sodium  concentrations  in  tissue  analyzed.  This  is  the  first  study  to  analyze  the  impact  that  different  production  treatments  can  have  on  multiple  deficient  nutrients  and  compounds  addressed  by  the  U.S.  Dietary  Guidelines  for  high-impact,  highly-consumed  produce  crops.
■520    ▼aBased  on  in  vitro  assays,  partially  hydrolyzed  guar  gum,  wheat  dextrin,  and  xylooligosaccharides  stimulate  the  growth  of    Lactobacilli  and  Bifidobacteria,  the  two  most  beneficial  genera  of  bacteria  in  the  gastrointestinal  tract.  All  dietary  fibers  analyzed  resulted  in  significant  amounts  of  short  chain  fatty  acids  being  produced  from  their  fermentation,  which  was  found  in  all  three  in  vitro  studies.  Although  they  are  all  fermentable  by  fecal  bacteria,  within  healthy  donors  there  can  be  over  a  2-fold  total  difference  in  acetate,  propionate  and  butyrate  production  within  24  h  of  fermentation  for  these  dietary  fibers.  For  consumers  who  prefer  to  consume  dietary  fiber  in  whole  foods  instead  of  supplements  or  fortified  products,  red  giant  mustard  and  mizuna  both  offer  between  2-4g  fiber/serving,  which  is  a  "good  source  of  dietary  fiber"  for  the  consumer.  This  includes  both  organic  and  conventionally  grown  red  giant  mustard  and  mizuna.  Like  any  other  dietary  component,  moderation  and  variety  is  still  the  most  important  factor  to  consider.  Different  dietary  fibers  all  support  different  functions  and  roles  in  the  body,  and  may  all  be  fermented  differently  depending  on  the  consumer.  Whole  foods,  fortified  foods  and  supplements  may  all  play  a  critical  role  in  developing  a  healthy  gut  microbiome,  and  may  all  be  needed  for  consumers  to  meet  their  recommended  daily  intake.
■590    ▼aSchool  code:  0130.
■650  4▼aFood  science
■690    ▼a0359
■71020▼aUniversity  of  Minnesota▼bFood  Science.
■7730  ▼tDissertation  Abstracts  International▼g78-12B(E).
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0130
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2017
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T14822808▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a20180515▼f2018

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서