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Doctoral Thesis
2024
Nutritional and hemoglobin status in relation to dietary micronutrient intake: studies in female and male small-scale farmers from Lindi region, Tanzania, and Gurué district, Mozambique
Nutritional and hemoglobin status in relation to dietary micronutrient intake: studies in female and male small-scale farmers from Lindi region, Tanzania, and Gurué district, Mozambique
Ernährungs- und Hämoglobinstatus im Zusammenhang mit der Aufnahme von Mikronährstoffen über die Nahrung: Studien an weiblichen und männlichen Kleinbauern aus der Region Lindi, Tansania, und dem Distrikt Gurué, Mosambik
Abstract (English)
Inadequate consumption of micronutrient-dense and protein-rich foods, such as vegetables, legumes and meat, are important contributing causes for malnutrition, anemia and micronutrient deficiencies in rural communities of Tanzania and Mozambique. The increasing public health concern of the malnutrition form of overweight has repeatedly been reported in urban as well as rural areas of Sub-Sahara Africa and may have already reached farmers in Tanzania and Mozambique. Nutritional status is assessed by anthropometry, dietary intake and hemoglobin. Compared to the often-used body mass index (BMI) and traditional 24-hour recall, the mid-upper-arm-circumference (MUAC), as well as a food group-based algorithm (CIMI) can be suitable additional assessment tools, especially in resource poor environments. Cross-sectional studies within the framework of the Vegi-Leg project were conducted to assess the nutritional status (anthropometrics and hemoglobin measurements), and the dietary behaviours (Household Dietary Diversity Scores (HDDS), Food Frequency Questionnaires (FFQ) and 24-hour recalls) of female and male farmers from rural areas of Tanzania and Mozambique. Data were analysed by region, sex, age, partly season (Tanzania)and correlates. Additional data from similar projects, namely Scale-N and Trans-SEC in rural villages of Tanzania were included in MUAC and CIMI analysis. MUAC as an additional and easy-to-handle anthropometric marker for underweight, as well as overweight was evaluated using data from Vegi-Leg and Scale-N surveys. MUAC cut-offs, calculated via BMI cut-offs and multiple linear regression (MLR), compared to those selected by highest Youden’s index (YI) value, were assessed. The CIMI algorithm included 23 food groups and was tested in comparison to NutriSurvey (detailed quantitative 24 hour recalls) with data from Scale-N and Trans-SEC.A total of 1526 farmers from the Vegi-Leg project (669 from Tanzania, 857 from Mozambique) were studied, of whom 19% were overweight and 35% were anemic. The study showed an overall higher prevalence of overweight (19%) than underweight (10%), mainly due to the high prevalence of overweight female farmers (up to 35%) in southern Tanzania. The highest prevalence of overweight and anemia, at 35% and 48%, was observed in Tanzanian and Mozambican women, respectively. Regarding HDDS and FFQ data, pigeon pea farmers in Lindi and Gurué reported high consumption frequencies of cereals, legumes, vegetables and oil, while meat, fish and eggs were only consumed rarely. Overall, only a small proportion of enrolled women and men reached the recommended daily dietary intake of vitamin A (10%), iron (51%) and zinc (44%) according to the 24-hour recalls. Multiple regression models revealed that dark green leafy vegetables (DGLVs) highly predicted vitamin A intake, whereas legumes in Tanzania and starchy plants in Mozambique were the dominant sources of vitamin A. Cereals contributed to over half of the iron and the zinc intake in both countries. Seasonal analysis revealed high fluctuations for the consumption frequency of food items from the food groups ‘legumes and pulses’, ‘green leafy vegetables’, ‘other vegetables’ and ‘fruits’, including tomatoes, pigeon peas, mangoes and oranges. The results from Lindi Tanzania revealed, that in seasons, when the availability of food groups like fruits, legumes or vegetables was low, the consumption frequency decreased significantly. BMI, which correlated positively and strongly with MUAC, was higher in Tanzania than in Mozambique and higher among female than male farmers, and decreased significantly from the age of 65 years. MUAC cut-offs of <24 cm and ≥30.5 cm, calculated by multiple linear regression, detected 55% of farmers being underweight and 74% being overweight, with a specificity of 96%; the higher cut-off <25 cm and lower cut-off ≥29 cm, each selected according to Youden’s Index, consequently detected more underweight (80%) and overweight farmers (91%), but on the basis of a lower specificity (87–88%). The results of the algorithm CIMI and NutriSurvey were similar with regard to the average intake and range of data distribution. The correlation coefficients of NutriSurvey and CIMI with regards to energy (0.931), protein (0.898), iron (0.775) and zinc (0.838) intake, supported the matching of both calculations. An increased consumption of micronutrient rich DGLVs and legumes, while reducing the high amounts of refined sugar, maize and polished rice, is suggested to counteract the high prevalence of anemia and overweight among smallholder farmers in rural Tanzania and Mozambique. MUAC cut-offs to detect malnutrition whether defined via linear regression or Youden’s Index, proved to be easy-to-use tools for large-scale rural screenings of both underweight and overweight. The food group based CIMI algorithm is a valid instrument that calculates energy and nutrient intake in agreement with the preferred nutrition software NutriSurvey.
Abstract (German)
Der unzureichende Verzehr von mikronährstoff- und eiweißreichen Lebensmitteln ist eine wichtige Ursache für Mangelernährung, Anämie und Mikronährstoffmangel im ländlichen Tansania und Mosambik. Die zunehmenden Zahlen von Übergewicht und Fettleibigkeit wurden bereits mehrfach in sowohl städtischen als auch ländlichen Gebieten Subsahara-Afrikas ermittelt und haben möglicherweise bereits die Bauern in Tansania und Mosambik erreicht. Der Ernährungszustand wurde durch Anthropometrie, Nahrungsaufnahme und Biomarker wie Hämoglobin ermittelt. Im Vergleich zum häufig verwendeten Body-Mass-Index (BMI) und der traditionellen 24-hour recalls könnten der mittlere Oberarmumfang (MUAC) sowie ein auf Lebensmittelgruppen basierender Algorithmus (CIMI) zu schnelleren und effizienteren Bewertungen führen, insbesondere in ressourcenarmen Umgebungen.
Im Rahmen des Vegi-Leg-Projekts wurden Querschnittsstudien durchgeführt, um den Ernährungszustand von Bäuerinnen und Bauern in Tansania und Mosambik zu bewerten. Die Daten wurden nach Region, Geschlecht, Alter, teilweise Saison (Tansania) analysiert. Zusätzliche Daten aus ähnlichen Projekten, nämlich Scale-N und Trans-SEC in ländlichen Dörfern Tansanias, wurden in die MUAC- und CIMI-Analyse einbezogen. Der MUAC als zusätzlicher und einfach zu handhabender anthropometrischer Marker für Unter- und Übergewicht wurde anhand von Daten aus Vegi-Leg- und Scale-N-Erhebungen bewertet. Es wurden MUAC-Cut-offs, die über BMI-Cut-offs (, und multiple lineare Regression (MLR) im Vergleich zu den nach dem höchsten Youden-Index (YI) ausgewählten Werten berechnet wurden, bewertet. Der CIMI-Algorithmus umfasste 23 Lebensmittelgruppen und wurde im Vergleich zu NutriSurvey getestet.
Es wurden insgesamt 1526 Bäuerinnen und Bauern aus dem Vegi-Leg-Projekt (669 aus Tansania, 857 aus Mosambik) untersucht, von denen 19 % übergewichtig und 35 % anämisch waren. Die Studie ergab eine insgesamt höhere Prävalenz von Übergewicht (19 %) als von Untergewicht (10 %), was hauptsächlich auf die sehr hohe Prävalenz von übergewichtigen Bäuerinnen im Süden Tansanias zurückzuführen ist. Die höchste Prävalenz von Übergewicht und Anämie wurde mit 35 % bzw. 48 % bei tansanischen und mosambikanischen Frauen festgestellt. Gemäß den 24-hour-recalls, erreichte insgesamt nur ein kleiner Teil der teilnehmenden Frauen und Männer die empfohlene tägliche Zufuhr von Vitamin A (10 %), Eisen (51 %) und Zink (44 %). Multiple Regressionsmodelle ergaben, dass der Konsum (in Gramm) von dunkelgrünem Blattgemüse (DGLV) die Vitamin-A-Aufnahme in hohem Maße positiv beeinflusste, während Hülsenfrüchte in Tansania und stärkehaltige Pflanzen in Mosambik die tatsächlichen Hauptquellen für Vitamin A waren. Die saisonale Analyse ergab starke Schwankungen bei der Verzehrshäufigkeit von Lebensmitteln aus den Lebensmittelgruppen "Hülsenfrüchte", "grünes Blattgemüse", "sonstiges Gemüse" und "Obst", einschließlich Tomaten, Straucherbsen, Mangos und Orangen. Die Ergebnisse aus Lindi in Tansania zeigten, dass in den Jahreszeiten mit geringerer Verfügbarkeit an Nahrungsmitteln wie Obst, Hülsenfrüchten oder Gemüse auch deren Verzehrhäufigkeit deutlich zurückging. Der BMI, der positiv und stark mit dem MUAC korrelierte, war in Tansania höher als in Mosambik und bei weiblichen höher als bei männlichen Bauern und nahm ab einem Alter von 65 Jahren deutlich ab. Die mittels multipler linearer Regression berechneten MUACGrenzwerte von <24 cm und ≥30,5 cm wiesen bei einer Spezifität von 96 %, 55 % der Landwirte als untergewichtig und 74 % als übergewichtig aus: der höhere Grenzwert <25 cm und der niedrigere Grenzwert ≥29 cm, die jeweils nach dem Youden-Index ausgewählt wurden, wiesen folglich mehr untergewichtige (80 %) als auch mehr übergewichtige Landwirte (91 %) aus, allerdings auf der Grundlage einer niedrigeren Spezifität von 87-88 %. Die Ergebnisse des Algorithmus CIMI und NutriSurvey waren hinsichtlich der durchschnittlichen Aufnahme und der Datenverteilung ähnlich. Die Korrelationskoeffizienten von NutriSurvey und CIMI in Bezug auf die Energie- (0,931), Protein- (0,898), Eisen- (0,775) und Zinkaufnahme (0,838) unterstützen die Übereinstimmung der beiden Berechnungen.
Ein erhöhter Verzehr von mikronährstoffreichen Lebensmitteln und Hülsenfrüchten bei gleichzeitiger Reduzierung des hohen Anteils an raffiniertem Zucker, Maisund poliertem Reis wird vorgeschlagen, um der hohen Prävalenz von Anämie und Übergewicht unter Kleinbauern im ländlichen Tansania und Mosambik entgegenzuwirken. MUAC-Grenzwerte zur Erkennung von Mangelernährung, die entweder über eine lineare Regression oder den Youden-Index definiert werden, haben sich als einfach zu handhabende Instrumente für groß angelegte ländliche Screenings von Unter- und Übergewicht erwiesen. Der auf Lebensmittelgruppen basierende CIMI-Algorithmus ist ein valides Instrument, das die Energieund Nährstoffaufnahme in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ernährungssoftware NutriSurvey berechnet.
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Faculty of Natural Sciences
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Institute of Nutritional Sciences
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2024-03-13
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English
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Classification (DDC)
570 Biology