Churn Baby, Churn: Virtuaalsete Maode Kasutamine Seedimise Saladuste Taaselustamiseks

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-07-27 17:19

Mida saab arvutusliku vedeliku dünaamika meile õpetada toitumisteaduse suurima lõhe kohta?

Toimetuse märkus: see on kolmas toiduteaduse kuuest funktsioonist koosnevas seerias, mis kestab iga päev 30. märtsist 6. aprillini 2009.

DAVIS, Kalifornia. - Ann Wigmore ei olnud Ameerika dieedist vaimustatud. Pärast I maailmasõda Leedust kolinud oli ta meie saiadest ja muudest jäledustest kohkunud ning tundis igatsust, mida vanaema kunagi valmistas, sealhulgas soolast "purustatud rukkiteraviljast ja lahjendatud kitsepiimast valmistatud kruupi".

Ühel päeval rändas ta pärast aastaid halva tervisega võitlemist mahajäetud parklasse ja nagu ta kirjutas oma mälestusteraamatus Miks kannatada? Kuidas ma haigusest ja valust loomulikult jagu sain: "Seal oli minu silme all laiali sadu ruutmeetreid kõige imalamaid umbrohtusid, mida ma kunagi näinud olin." Nii sai alguse Wigmore'i usk nisurohu tervendavatesse jõududesse - usk, mis tegi temast toortoitude liikumise pioneer ja inspireeris tuhandeid inimesi loobuma inimese ühest varasemast uuendusest ja pidutsema ainult toorelt idandatud terade, toores pähklite ja krõmpsuvate porgandipulkadega. Ehkki Wigmore'i enda elu katkes, kui ta suri 1994. aastal Bostonis tulekahjus 85-aastaselt, elab tema pärand läbi paljude sihtasutuste, sealhulgas Hippokratese terviseinstituudi, mille ta alustas 1956. aastal Flas West Palm Beachil.

Ehkki "Toortoidu" kõige tulihingelisemate pooldajate üle võib olla lihtne irvitada, on Wigmore'i atavistlik filosoofia mõjutanud seda, kuidas enamik peavoolu ameeriklasi sööb ja söömisele mõtleb. Me võime eelistada Wigmore ́i hämmastavalt õrnadele retseptidele särtsakat köögiviljapraadi, kuid on raske tagasi lükata seda püsivat tunnet, et toored köögiviljad võivad meie jaoks lihtsalt tervislikumad olla.

Aastate jooksul on teadlastel olnud probleeme ka toortoitlaste vallandamisega. Toortoidu pooldajad soovivad rõhutada, et toiduvalmistamine lagundab mitmeid kasulikke ensüüme ja vitamiine, kuid kriitikud märgivad, et maohape inaktiveerib ensüümid niikuinii ning mõõdukas küpsetamine võib aidata vabastada ka teisi toitaineid, näiteks tomati lükopeeni (potentsiaalse antioksüdandina). kasu tervisele) või spinatist saadud foolhape ja beetakaroteen. Fakt on see, et üldiselt ei mõisteta piisavalt selle mehaanikat, kuidas meie seedesüsteem tahket toitu lagundab ja sellest kasu lõikab.

Ameerika Ühendriikide Toidu- ja Ravimiameti toitumismärgis selle Plantersi maapähklipakendi tagaküljel põhineb rangelt pähklite keemilisel analüüsil ja see ei ütle teile, millise osa nendest südametervislikest monoküllastumata rasvadest teie keha tegelikult neelab. Alates 2004. aastast on kaks Euroopa uurimisrühma püüdnud seda tühimikku täita, simuleerides maos in vitro mingi robo-kõhuga. Ja nüüd on Paul Singh California ülikoolist Davise toiduteaduse ja tehnoloogia osakonnas viinud projekti digimaailma, et simuleerida seedimist "in silico".

Ühel oktoobri pärastlõunal tõmbas Singh oma kontoris arvutimonitorilt graafilise video. Sädelev roosa mass, millel näib olevat pigistatav suu, vuhises vägivaldselt ja tõmbus kokku nagu parasiitmonstrum esimesest Tulnukate filmist. See ei olnud parasiit, vaid harvaesinev vaade inimese mao siseküljele, kuna see teostas rütmilist peristaltikat, purustades ja purustades tahkeid toiduaineid läbimõõduga kümnendik tolli (2,5 millimeetrit). Kuidas need osakesed täpselt välja näevad pärast seda, kui need on hambad purustatud ja kõht kortsus on, on oluline mõista, mis juhtub, kui nad lõpuks püloorsest klapist libisevad ja peensoolde, kus toitained imenduvad. Enamasti on see protsess olnud teadlastele nagu Singh nähtamatu. Lõppude lõpuks võime vaadata ainult tühja kõhu sisse, sest kokku söödud toit hägustaks vaadet. "Kuidas me saame teada, mis tegelikult toimub?" ta küsib.

Kaheaastase uteriga. Nende virtuaalne kõht on jagatud 281, 602 ruutu võrku; nad kasutavad vedeliku dünaamikat, et arvutada, kuidas kokkutõmbumislained veeretavad selle sees olevat maohapet. Seejärel saavad teadlased paigutada virtuaalsed toiduosakesed, millest igaühel on oma füüsikalised omadused, ja simuleerida, kui kaua kulub molekulisuuruste toitainete välja imemiseks.

"Igal toidul on oma mikrostruktuur," ütleb Singh, "kas see on poorne või tihendatud või hoitakse rakke koos mõne sideaine kaudu. Toitained on sellesse maatriksisse kinnitatud ja välja arvatud juhul, kui maatriks laguneb nii kaugele, et need toitained saaksid vabastatakse, jäävad nad kinnistatuks."

Indias Punjabis üles kasvanud 60-aastane Singh on sõna otseses mõttes toidumaailma raketiteadlane. Oma keldrilaboris näitab ta uhkusega järgmist mitmeotstarbelist köögikombaini, mille ta valmis 2007. aastal NASA kavandatava mehitatud Marsi missiooni jaoks. Tema riiulil on pool tosinat raamatut soojusülekande füüsikast ja veel pool tosinat vedeliku dünaamikat. Ta on kolledži õpiku "Sissejuhatus toidutehnikasse" autor, nüüd juba kolmandas väljaandes. Pärast 1993. aasta hirmutamist nelja lapse surmaga, kes olid Jack-in-the-Boxi restoranist alaküpsetatud hamburgeripirukaid söönud, aitas ta kiirtoidutööstust kiirtoidugrillidel küpsetavate hamburgerite arvutusliku mudeliga. Viimati on ta taotlenud patendi plastkarbi pakendile, mis aitab maasikakasvatajatel pärast saagikoristust oma vilju jahutada, mis on kriitiline samm maasikate värskena hoidmisel.

Mitte ükski, kes oma matemaatilises universumis kaotsi ei läheks, täiendab Singh oma arvutust laboratoorsete uuringutega, kus kasutatakse tema kavandatud mehaanilist kõhtu, mis näeb välja nagu tugevalt instrumenteeritud jäätisepurusti. Möödunud aastal ajakirjas Journal of Food Science avaldatud eksperimendis võttis Singh toored ja keedetud porgandikuubikud, laiusega 0,2 tolli (kuus millimeetrit), ja asetas need sellesse ristmikku, mis oli inspireeritud sarnastest seadmetest, mida farmaatsiatööstus uuris kuidas ravimid lahustuvad.

Pärast porgandikuubiku jäljendamist jäljendatud süljes ja selle raputamist 30 sekundit suspendeeriti see ketruskambri sees, mis oli täidetud maohappega (hoitud kehatemperatuuril) ja plastist helmestega, mis simuleerivad teiste toiduosakeste lõikumist. Seejärel registreerisid teadlased porgandi jõud ja kaalusid seda perioodiliselt, et mõõta, kui palju lahustunud oli. Keedetud porgandikuubiku vähendamine 50 protsendini algsest massist võttis aega vaid 20 minutit, kuid toores võttis terve tunni. "Emal oli õigus, kui ta ütles, et peate oma toitu hästi närima," ütleb Singh ja soovitab, et kui jääte toortoidu juurde, olge parem närimiseks valmis.

Vahepeal on Inglismaal Norwichis asuva toiduuuringute instituudi teadlased ehitanud tarkvara kontrollitud in vitro süsteemi seedesüsteemi The Model Gut, et uurida, kuidas porgandid, liha, mandlid ja veel paljud toidud seedesüsteemis lagunevad. Kuigi mandlid sisaldavad umbes 55 protsenti rasva, ütleb juhtivteadur, bioloog Giusy Mandalari, et inimene omastab vähem kui poole sellest peamiselt seetõttu, et mandlites olevad õlid on hoiustatud karmi rakuseina taga, mis tuleb meie kehal imada. Suur osa mandlite toitainesisaldusest toimib "prebiootikumina", see tähendab, et see toetab meie jämesoole kasulikke mikroobikooslusi. Kui rühm võrdles looduslikke mandleid blanšeeritud mandlitega, mida on naha eemaldamiseks kuumtöödeldud, leidsid nad, et blanšeeritud mandlid vabastavad veidi suuremaid toitaineid.

New Yorgi ülikooli toitumisnõustaja Marion Nestle ütles, et ta leidis, et need hiljutised tulemused on "üllatavad", ja märkis, et kui mandlid ja toortoidud on tõesti nii prebiootilised, siis võivad teil tekkida ebamugavused soolestikus. Kuid pärast hetke kaalumist meenutas ta hiljutist reisi Mehhikos asuvasse Rancho La Puerta, pooltaimetoitlaste kuurordisse, mis on tuntud suures koguses salatite ja muude toorsete köögiviljade serveerimise poolest. "Laagri üks suur nali," ütleb naine, "kas kõik läbivad tohutult bensiini."