>> TEMA: APTITREGLERING Energidensitet - ett sätt att reglera energiintaget Aptitreglering är en komplicerad process som bygger på samspel mellan perifera och centrala signaler i kroppen. Till detta kommer kognitiva och sensoriska intryck. Kunskap om hur och varför dessa processer fungerar har relevans när det gäller att förebygga och behandla övervikt och fetma respektive sjukdomsrelaterad undernäring. >> text: Elisabet Rothenberg, enheten för klinisk nutrition, Sahlgrenska universitetssjukhuset, Göteborg. elisabet.rothenberg@ vgreion.se Ö vervikt och fetma anses idag som ett av världens stora ohälsoproblem (1, 2). Vad som är mindre känt, ”the silent killer”, är sjukdomsrelaterad undernäring (3, 4). Båda dessa tillstånd är oönskade och ökar risken för ytterligare sjuklighet, reducerad livskvalitet och död. Denna artikel kommer i huvudsak att ägnas åt övervikt och fetma, men principresonemanget kan vändas och därmed också äga relevans för behandling av sjukdomsrelaterad undernäring. Aptit och mättnad centrala Aptit och mättnad utgör centrala signaler i regleringen av energibalansen. Vid optimal funktion samverkar Fett 9 kcal/g Alkohol 7 kcal/g Kolhydrater 4 kcal/g Protein 4 kcal/g Fiber 1,5–2,5 kcal/g Vatten 0 kcal/g signaler så att intaget av energi balanserar utgifterna och kroppsvikten hålls konstant. Vid konstant positiv energibalans – när energiintaget överskrider energiutgifterna – ökar risken för övervikt och fetma. Vid det motsatta tillståndet finns risk för utveckling av undernäring. Aptit påverkas av en rad stimuli av biologisk, beteende- och miljökaraktär. I förståelsen av de biologiska och fysiologiska processer som stimulerar och hämmar intag av föda behövs insikt om några centrala termer och begrepp. Hunger och två sorters mättnad Den biologiska drivkraften som får oss att söka efter föda är hunger. Känslan av hunger är en förutsättning för vad, hur mycket och när vi äter (5). När intag av föda minskar hungern stimuleras fysiologiska processer som hämmar fortsatt ätande. Figur 1. Energidensiteten kan variera från noll kcal per gram till nio kcal per gram. På grund av det höga energiinnehållet (nio kcal per gram) i fett påverkar fettrika livs­medel kostens totala energidensitet mer än livsmedel som innehåller mycket kolhydrater eller­protein (fyra kcal per gram). Processen att uppleva en känsla av fyllnad som gradvis utvecklas under måltiden och som till sist leder till att ätandet avslutas, det vill säga att bli mätt benämns på engelska satiation. Satiation (intrameal satiety), minskar därför hunger och begränsar den mängd mat som intas vid det aktuella ättillfället (5). Satiety (intermeal satiety), på svenska att hålla sig mätt, utvecklas efter att man slutat äta. Det är ett tillstånd av mättnad som leder till att det dröjer till nästa ättillfälle/ måltid (5). Mat som ger stor mättnad leder till längre tid mellan ättillfällen/måltider (tidsperioden mellan ättillfällena då man inte upplever hunger). Alternativt, mat som inte ger så stor mättnad tenderar leda till kortare tid mellan ättillfällen/måltider. Satiety och satiation är distinkt skilda från varandra men interagerar och inverkar tillsammans på typ och mängd mat som konsumeras (5). » Nordisk Nutrition 2 • 2010 17 >> TEMA: APTITREGLERING 2a 2b Figur 2. Energidensiteten i ett livsmedel eller en måltid bestäms av en rad olika faktorer, till exempel innehåll av vatten eller luft, hur mycket frukt och grönsaker som serveras till eller ingår. Båda måltiderna innehåller 1575 kcal, men energidensiteten skiljer sig avsevärt, 2,3 kcal per gram (figur 2a) respektive 0,52 kcal per gram (figur 2b). Foto: Penn State Food Lab, United Kingdom Protein ger mer mättnad Mat, eller mer specifikt kombinationen av makronutrienter (kolhydrater, fett och protein), med samma energivärde leder till olika effekter på satiety och satiation oberoende av energiinnehåll (5). Kroppen behandlar således inte alla kalorier på samma sätt. Protein, kolhydrat och fett utövar hierarkiskt olika effekt på mättnad i ordningen protein>kolhydrater>fett (6-9). Det finns övertygande evidens för att högre intag av protein ökar termogenesen (energiförbränning efter intag av föda) och mättar mer jämfört med koster med lägre proteininnehåll (9). Forskning tyder också på att högt proteinintag i en måltid kan leda till minskat energiintag i den efterföljande måltiden. Det finns också tecken på att koster med högre proteininnehåll resulterar i en större viktminskning och fettförbränning jämfört med koster med lägre i proteininnehåll. Slutsatserna från olika studier är dock inte samstämmiga (7). Kostfibrer mättar? Kolhydrater och kostfibrer utgör mycket heterogena grupper bestående av olika typer med varierande kemisk sammansättning. Det är därför svårt att dra någon tydlig slutsats beträffande effekten på mättnad (10). Det kan också vara svårt att separera effekten av kolhydrat från fibrer då fibrer ingår i många livsmedel med 18 Nordisk Nutrition 2 • 2010 högt kolhydratinnehåll. Flera studier pekar dock mot en positiv dosrelaterad effekt av kostfibrer med avseende på mättnad och påföljande energiintag. Aktuella doser har varit tio gram vid en måltid eller 30 gram per dag. Andra faktorer av betydelse är i vilken grad livsmedlet är raffinerat/ processat, partikelstorlek och energidensiteten. Ju mer viskösa fibrer (till exempel pektin, psyllium och guargummi) desto större blir effekten på mättnad. Denna antas bero på långsammare digestion och absorption vilket leder till att tiden för att stimulera pre- och postabsorptiva mekanismer vid mättnad blir längre. Vidare kan fibrer förlänga tuggningstid, magsäcksfylland och främja mättnad. Fett mer energi än mättnad Fett påverkar mättnad genom att förlänga tiden för magsäckstömning, stimulera mättnadsgivande hormoner i tarmen och trycka ner frisättning av ghrelin (11). Fett anses dock mätta mindre än både protein och kolhydrat (9, 12). Alkohol (7 kcal per gram) räknas inte till näringsämnen men har lika fullt inverkan på energiintaget. Dess effekt på aptiten antas också vara positiv, det vill säga stimulerande (13). Vidare verkar det vara svårare att kompensera för förändringar i energiintaget från klara drycker som innehåller alkohol eller kolhydrater jämfört med fast föda, bakomliggande mekanismer är dock oklara. Soppor ger större mättnad, delvis på grund av kognitiva faktorer, men det behövs en bättre förståelse för den roll som flytande kalorier i kosten har (14). Energidensitet centralt Att förändra sammansättningen av makronutrienter i kosten kan vara ett sätt att kontrollera energiintaget och därmed energibalansen. Så har också skett i en rad mer eller mindre seriösa ”viktminskningsdieter” under de senaste 20 åren. Att finna den optimala sammansättningen har också varit drivkraften i mycket av den forskning som bedrivits inom området, och som ökat förståelsen för bakomliggande mekanismer. Fortfarande är dock kunskapen om de energigivande näringsämnenas effekter på hunger och mättnad ofullständiga. Ett centralt begrepp i denna forskning är energidensitet, det vill säga mängden energi per viktsenhet räknat i kcal per gram eller kJ per gram (figur 1). Energidensiteten i ett livsmedel eller en måltid bestäms av en rad olika faktorer så som innehåll av vatten eller luft, hur mycket frukt och grönsaker som serveras till eller ingår (figur 2). Vatten sänker energitätheten, eftersom det bidrar med vikt men ingen energi. Då dryck i första hand innehåller vatten, tenderar den att ha ett lägre energiinnehåll än de flesta livsmedel >> TEMA: APTITREGLERING med mer fast konsistens. Procenthalten vatten i olika livsmedel varierar avsevärt. Olja innehåller till exempel inte något vatten alls, medan procenthalten vatten i nötter är mellan två och fem, i ost cirka 35, i kött 45 -65, i fisk och skaldjur 60-85, samt i frukt och grönsaker 80-95. Liten förändring – stor effekt Vid konsumtion av en relativt konstant mängd föda i vikt räknat kan blygsamma förändringar i energitäthet ha en betydande inverkan på energiintaget och därmed energibalansen. Om en vuxen person till exempel konsumerar runt 1 200 gram mat per dag med energitätheten 1,8 kcal per gram, innebär det ett energiintag på 2 160 kcal per dag. Om det genomsnittliga energiinnehållet i kosten minskas med 0,1 kcal per gram, medan konsumerad vikt hålls konstant, leder det till ett energiintag på 2040 kcal per dag. Denna relativt lilla förändring i den totala energitätheten på knappt sex procent, leder till 120 kcal mindre per dag. Om förändringen hålls kontant varje dag under ett år innebär det en total reduktion med 43 800 kcal, motsvarande drygt sex kilos viktminskning. Omvänt, om man lyckas öka energitätheten med 0,1 kcal per gram skulle det leda till motsvarande viktuppgång för en person med underviktsproblem. Luft effektivt verktyg Barbara J Rolls, The Pennsylvania State University och hennes kollegor utgör en av de forskargrupper som genomfört omfattande forskning när det gäller hur energidensiteten kan påverkas och hur denna inverkar på aptit och energiintag. I en studie undersöktes två versioner av extruderade ostpuffar med samma energitäthet (5,7 kcal per gram) (15). Snacksen skilde sig åt avseende energi per volymenhet (mindre luft: 1,00 kcal per ml, mer: 0,45 kcal per ml). Deltagarna fick äta ostpuffarna ad libitum, det vill säga, så mycket de önskade. Resultaten gav signifikanta skillnader i intag både med avseende på konsumerad mängd energi och volym. Försökspersonerna konsumerade 21 procent mindre vikt och energi Figur 3. En grupp kvinnor serverades tre olika ”preloads” 17 minuter före lunch, alla innehållande 270 kcal och bestående av en gryta på ris och kyckling, antingen med vatten vid sidan av eller med samma volym vatten tillsatt i måltiden (kycklingsoppa). Intaget vid den efterföljande lunchen var minst efter kycklingssoppan (till vänster i figuren) (17). Foto: Penn State Food Lab, United Kingdom (i snitt 70 kcal) av de ”luftigare” ostpuffarna än de mer kompakta, även om de konsumerade 73 procent större volym av de ”luftiga” ostpuffarna (i snitt 239 ml). Trots skillnader i intag, skilde sig inte känslan av hunger och fyllnad åt. I en annan studie undersöktes effekten av volym på en youghurtbaserad milkshake med samma energiinnehåll (500 kcal). Volymen varierades (300, 450 och 600 ml) genom att tillsätta olika mycket luft (16). Volymen på milkshaken påverkade energiintaget betydligt vid den påföljande lunchen. Intaget var 12 procent lägre efter milkshaken på 600 ml (i snitt 710 kcal) jämfört med den 300 ml (i snitt 806 kcal). Efter de båda större portionerna (600 och 450 ml) rapporterades också mindre hunger och större fyllnadskänsla, jämfört med milkshaken på 300 ml. Båda dessa experiment visar att volym har större effekt på intaget än energimängd och vikt, mätt som energiintag i en påföljande måltid. Soppa bättre än dryck Effekten av att tillsätta vatten har också studerats, både till en måltid och ingående som ingrediens (17). En grupp kvinnor serverades tre olika ”preloads” 17 minuter före lunch, alla innehållande 270 kcal och bestående av en gryta på ris och kyckling, antingen med vatten vid sidan av eller med samma volym vatten tillsatt i måltiden (kycklingsoppa) (figur 3). Kvinnorna åt minst av den efterföljande lunchen (i snitt 289 kcal) efter intag av kycklingsoppan, jämfört med om grytan serverades med vatten som dryck (i snitt 396 kcal), eller gryta serverad utan vatten (i snitt 392 kcal). Slutsatsen var att livsmedel med hög vattenhalt minskar efterföljande energiintag mer än om samma volym vatten intas som dryck till måltiden. I en annan studie (18) serverades soppa i tre olika former; en med hela grönsaker, en med en kombination av hela och pureade grönsaker, samt en med enbart grönsaker i puréform. Intaget i den påföljande måltiden var 20 procent (i snitt 134 kcal) lägre än när måltiden serverades med soppa. Konsistens på soppan spelade dock ingen roll. Hel frukt och grönt Andra studier har dock visat effekt av konsistens. Helt äpple gav exempelvis 15 procent lägre energiintag vid påföljande lunch jämfört med om ingen ”preload” hade serverats. Helt äpple gav också lägre energiintag i den påföljande måltiden jämfört med » Nordisk Nutrition 2 • 2010 19 >> TEMA: APTITREGLERING äppelpuré och äpplejuice (19). I en ettårig studie på energireducerad kost fann man att två portioner av en soppa med låg energidensiteten ledde till 50 procent större viktnedgång jämfört med samma mängd energi intaget som snacks med hög energitäthet. Studien sammanfattades med att regelbunden konsumtion av livsmedel med låg energidensitet kan vara ett effektivt sätt kontrollera vikten. Effekten av att öka konsumtionen av vattenrika livsmedel som frukt och grönsaker har studerats bland överviktiga kvinnor. I en 12-månaders uppföljning kunde man se att de kvinnor som åt mer frukt och grönsaker hade sänkt kostens totala energidensitet och minskat mer i vikt än de kvinnorna som fått råden att minska på fett och portioner (21). •• Många faktorer spelar in Ett livsmedels energidensitet och mättande egenskaper kan således påverkas på flera olika sätt (figur 4). Förutsättningen för att det ska fungera är att vi är mer benägna att äta samma mängd mat snarare än samma mängd kalorier per dag. En viktig invändning är dock att de flesta försök med att förändra energidensiteten, var av några refererats här, är korttidsförsök. Om effekten håller i sig över längre tid, det vill säga flera veckor eller månader är oklart. En annan invändning som har rests är att människor kompenserar effekten genom att öka portionerna (22, 23). Långtidseffekten av sänkt energidensitet måste således studeras vidare. Att sänka energidensiteten verkar dock, utifrån tillängligt vetenskapligt underlag, kunna ge möjlighet att äta relativt sett mycket mat utan att energiintaget ökar. Hur och varför detta fungerar återstår att förklara. Det är också intressant att studera om det fungerar olika i olika åldersgrupper. Det har rapporterats att små barn har lättare att respondera på energiinnehåll i livsmedel än vuxna (24-26). Utöver energidensitet och sammansättning av makronutrienter påverkar portionsstorlek, hur mycket det finns att välja på, samtidig alkoholkonsumtion, sociala omständigheter kring måltiden, hur aptitlig maten är och hur hungrig man är när man börjar äta. 20 Nordisk Nutrition 2 • 2010 Figur 4. Många olika livsmedelsfaktorer kan bidra till att påverka hur väl ett livsmedel mättar och hur det bidrar till energiintaget, varav de viktigaste sammanfattas här. Figur efter idé från James Stubbs, Slimming world, United Kingdom. Referenser 1. WHO, Obesity and over weight. 2003: Geneve. as ethanol or carbohydrate in fluids. Physiol Behav 1996; 59: 179-87. 2. Socialstyrelsen, Folkhälsorapport. 2005. 2005, Stockholm: Socialstyrelsen. 395 s. 14. Mattes R. Fluid calories and energy balance: the good, the bad, and the uncertain. Physiol Behav 2006; 89: 66-70. 3. Elia, ML, et al. To screen or not to screen for adult malnutrition? Clin Nutr 2005; 24: 867-84. 15. Osterholt KM, et al. Rolls, Incorporation of air into a snack food reduces energy intake. Appetite 2007; 48: 351-8. 4. Elia M, Stratton R. Calculating the cost of disease-related malnutrition in the UK in 2007. In: Combating malnutrition: recommendations for action. A report from the Advisory Group on Malnutrition led by BAPEN, M Elia, Russell CA, Editors. 2009, BAPEN: London. 16. Rolls BJ, et al. Waugh, Increasing the volume of a food by incorporating air affects satiety in men. Am J Clin Nutr 2000; 72: 361-8. 5. Blundell JE, et al. Control of human appetite: implications for the intake of dietary fat. Annu Rev Nutr 1996; 16: 285-319. 6. Stubbs J, et al. Energy density of foods: effects on energy intake. Crit Rev Food Sci Nutr 2000; 40: 481-515. 7. Halton TL, Hu FB, The effects of high protein diets on thermogenesis, satiety and weight loss: a critical review. J Am Coll Nutr 2004; 23: 373-85. 17. Rolls BJ et a. Water incorporated into a food but not served with a food decreases energy intake in lean women. Am J Clin Nutr 1999; 70: 448-55. 18. Flood JE, Rolls BJ. Rolls, Soup preloads in a variety of forms reduce meal energy intake. Appetite 2007; 49: 626-34. 19. Flood-Obbagy JE, Rolls BJ. The effect of fruit in different forms on energy intake and satiety at a meal. Appetite 2009; 52: 416-22. 20. Rolls BJ, et al. Provision of foods differing in energy density affects long-term weight loss. Obes Res 2005; 13: 1052-60. 8. de Castro JM. Prior day's intake has macronutrient-specific delayed negative feedback effects on the spontaneous food intake of free-living humans. J Nutr 1998; 128: 61-7. 21. Ello-Martin JA, et al. Dietary energy density in the treatment of obesity: a year-long trial comparing 2 weight-loss diets. Am J Clin Nutr 2007; 85: 1465-77. 9. Westerterp KR. Diet induced thermogenesis. Nutr Metab (Lond); 2004: 1: 5. 22. Westerterp-Plantenga MS. Modulatory factors in the effect of energy density on energy intake. Br J Nutr 2004; 92 Suppl 1: S35-9. 10. Slavin J, Green H. Dietary fiber and satiety. Nutrition Bulletin 2007; 32(Suppl 1): 32-34. 11. Little TJ, et al. Modulation by high-fat diets of gastrointestinal function and hormones associated with the regulation of energy intake: implications for the pathophysiology of obesity. Am J Clin Nutr 2007. 86: 531-41. 12. Rolls B, et al. The specificity of satiety: the influence of foods of different macronutrient content on the development of satiety. Physiol Behav 1988; 43:145-153. 13. Mattes RD. Dietary compensation by humans for supplemental energy provided 23. Westerterp-Plantenga MS. Effects of energy density of daily food intake on long-term energy intake. Physiol Behav 2004; 81: 765-71. 24. Rolls BJ, et al. Serving portion size influences 5-year-old but not 3-year-old children's food intakes. J Am Diet Assoc, 2000; 20: 232-4. 25. Birch LL, Deysher M. Caloric compensation and sensory specific satiety: evidence for self regulation of food intake by young children. Appetite 1986; 7: 323-31. 26. Birch LL, Fisher JO. Development of eating behaviors among children and adolescents. Pediatrics 1998; 101: 539-49.