Detailansicht
Human hair isotopic composition depends on the respective diet type
using the stable isotopes of C (δ13) and N (δ15) to compare Austrian omnivores, vegetarians and vegans
Paul Blauensteiner
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Diplomstudium Pharmazie
Betreuer*in
Wolfgang Wanek
DOI
10.25365/thesis.71329
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-27083.48089.354520-3
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Isotopenzusammensetzung von menschlichem Haar steht in direktem Zusammenhang mit der aufgenommenen Nahrung, weshalb stabile Isotopen eingesetzt werden können, um Unterschiede zwischen menschlichen Ernährungsgewohnheiten aufzudecken. Die Zusammensetzung der Kohlenstoff- (δ13C) und Stickstoffisotopen (δ15N) variiert, abhängig von der Ernährungsart und dem Anteil tierischer bzw. pflanzlicher Proteine in den konsumierten Lebensmitteln. Es war daher eines der Hauptziele dieser Studie, gesammelte Haarproben von Omnivoren, Veganern und Lacto-Vegetariern zu vergleichen. Frühere Studien, die sich bereits mit dem Vergleich der δ13C und δ15N Werte dieser drei Ernährungsarten beschäftigten, haben gezeigt, dass die Haarproben von Omnivoren am stärksten mit den beiden schweren Isotopen 13C und 15N angereichert waren. Haarproben von Veganern wiesen hingegen die geringsten Werte auf, wobei die Isotopenwerte von Lacto-Vegetarier zwischen jenen von Omnivoren und Veganern lagen. Unsere Ergebnisse deckten sich mit diesen Beobachtungen, basieren jedoch auf einer deutlich größeren Probenzahl, nämlich 419 Haarproben von in Österreich lebenden Menschen (242 Omnivore, 86 Lacto-Vegetarier, 91 Veganer; 264 Frauen und 155 Männer, im Alter zwischen 12 und 90 Jahren). Da vegane Ernährung eines der zentralen Themen dieser Studie war, haben wir die Haarproben von veganen Teilnehmern sorgfältig untersucht und gezeigt, dass Haarproben von jenen teilnehmenden Personen, die ihre Ernährung erst kürzlich umgestellt haben (weniger als ein Jahr vor der Entnahme der Probe), signifikant stärker mit 13C und 15N angereichert waren als die Haarproben von Veganern, die ihre Ernährung bereits vor mehr als einem Jahr umgestellt hatten. Angesichts des Mangels an Wissen über die Anreicherung auf trophischer Ebene (TLE – „trophic level enrichment“) des Menschen (Haare) im Vergleich zu seiner Ernährung, versuchten wir außerdem die TLEs österreichischer Omnivoren und Veganer, basierend auf Fragebögen und FAO-Daten zum Konsum von Lebensmitteln, zu bestimmen. Wir haben daher den durchschnittlichen TLE von menschlichem Haar für die Gesamternährung und auch für den Proteinanteil in der Nahrung berechnet, wobei wir hier auf insgesamt 759 Messungen von Lebensmitteln aus dem Supermarkt zurückgreifen konnten. Wir rechneten damit, dass der beobachtete TLE von 15N bei Omnivoren größer sei als bei Veganern, da die fleischreiche Ernährung bei Omnivoren zu einem Überschuss an Stickstoff führt, wodurch es zu einer erhöhten Ausscheidung des leichteren Isotops kommt. Allerdings war der berechnete TLE von 15N in der Gesamternährung, im Gegensatz zu unserer Annahme, in der Gruppe der Omnivoren und Veganer ähnlich und betrug 4,45-4,48‰, während der TLE von 13C bei Veganern mit 3,69‰ niedriger war als bei Omnivoren (4,60‰). Beruhend auf dieser groß angelegten Isotopenstudie von menschlichem Haar und Lebensmitteln, die es uns ermöglichte zum ersten Mal den TLE (Haar-Ernährung) von Omnivoren und Veganern zu bestimmen, konnten wir auch „stable isotope mixing models“ (SIMMs) berechnen, deren Grundlage die bayessche Statistik bildet. Mit Hilfe dieser Modelle war es uns möglich abzuschätzen, welchen Einfluss verschiedene Lebensmittelkategorien auf die Isotopenzusammensetzung hatten. Die Zusammensetzung veganer Haarproben wurde stark von C3-Pflanzenprodukten (Getreide, Obst, Gemüse, Sojaprodukte und Hülsenfrüchte) beeinflusst. Mit einem Anteil von 45,6-63,3% waren hingegen Fleisch- und Milchprodukte für die Isotopenzusammensetzung der Haarproben von Omnivoren hauptverantwortlich, gefolgt von C3-Pflanzenprodukten.
Abstract
(Englisch)
The isotopic composition of human hair is directly linked to the consumed food, hence stable isotope analysis can be used to reveal differences between human diet habits. The C (δ13C) and N (δ15N) isotopic compositions vary, depending on the respective type of nutrition and according to the contribution of animal versus plant proteins to the diet. Thus, one of the primary objectives of this study was to compare collected hair samples of omnivores, vegans and lacto-vegetarians. Previous studies that compared the δ13C and δ15N values of these three diet types revealed that the isotope signatures of omnivores were the most enriched in heavy isotopes, in both 13C and 15N, and those of vegans the least, with the isotopic values of lacto-vegetarians between these two. Our results reinforced these findings, but based on a much larger sample number, i.e., 419 hair samples from people living in Austria (242 omnivores, 86 vegetarians, 91 vegans; 264 females and 155 males, age range 12-90 years). Since vegan diet was one of the main topics of this study, we carefully examined the hair samples of vegan participants, demonstrating that hair samples of those participants who only recently changed to a vegan diet (less than a year before the collection of the hair sample) were significantly more enriched in 13C and 15N than longer-term vegans. Given the lack of knowledge of the trophic level enrichment (TLE) of humans (hair) relative to their diet, we further determined the TLEs of Austrian omnivores and vegans based on questionnaires and FAO food consumption data. Therefore, we estimated the average TLE of human hair to the bulk diet and also for dietary protein, based on 759 measurements of supermarket food items. We expected the TLE in 15N to be greater in omnivores than in vegans, due to the N excess in omnivorous diets, which are high in meat, causing higher urine excretion. In contrast, the calculated TLE in 15N for the bulk diet was similar in the omnivorous and vegan diet group, being 4.45-4.48‰, while the TLE in 13C of vegans was lower than in omnivores, with 3.69 and 4.60‰, respectively. Based on this large-scale isotopic study of human hair and supermarket food, allowing us to determine for the first time the hair-diet TLE of omnivores and vegans, we were able to calculate Bayesian stable isotope mixing models (SIMMs) for the contribution of different food categories to the human diet. The isotopic composition of vegan hair samples was heavily influenced by C3 plant products, i.e., cereals, vegetables, fruits, soy products and other legumes. The main contribution to the hair isotopic composition in the omnivorous food group, on the other hand, came from meat and dairy products, ranging from 45.6 to 63.3%, followed by C3 plant products.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Stabile Isotopen Ernährung δ13C δ15N
Schlagwörter
(Englisch)
stable isotopes dietary habits δ13C δ15N trophic level enrichment
Autor*innen
Paul Blauensteiner
Haupttitel (Englisch)
Human hair isotopic composition depends on the respective diet type
Hauptuntertitel (Englisch)
using the stable isotopes of C (δ13) and N (δ15) to compare Austrian omnivores, vegetarians and vegans
Paralleltitel (Deutsch)
Verwendung der stabilen Isotope von C (δ13) und N (δ15), um österreichische Omnivore, Lacto-Vegetarier und Veganer zu vergleichen
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
iv, 104 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Wolfgang Wanek
AC Nummer
AC16554821
Utheses ID
62689
Studienkennzahl
UA | 449 | | |