Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Инулинов представляют собой группу природных полисахаридов , полученных многими видами растений , [1] промышленно чаще извлекается из цикория . [2] Инулины относятся к классу пищевых волокон, известных как фруктаны . Инулин используется некоторыми растениями как средство хранения энергии и обычно содержится в корнях или корневищах . Большинство растений, которые синтезируют и хранят инулин, не хранят другие формы углеводов, такие как крахмал . В США в 2018 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментоводобрил инулин в качестве ингредиента пищевых волокон, используемых для повышения питательной ценности производимых пищевых продуктов. [3] Использование инулина для измерения функции почек является «золотым стандартом» для сравнения с другими средствами оценки скорости клубочковой фильтрации . [4]

Происхождение и история [ править ]

Инулин - это естественный запасной углевод, присутствующий в более чем 36 000 видов растений, включая агаву , пшеницу , лук , бананы , чеснок , спаржу , топинамбур и цикорий. У этих растений инулин используется в качестве запаса энергии и для регулирования устойчивости к холоду. [5] [6] Поскольку он растворим в воде, он осмотически активен. Некоторые растения могут изменять осмотический потенциалих клеток, изменяя степень полимеризации молекул инулина путем гидролиза. Изменяя осмотический потенциал без изменения общего количества углеводов, растения могут противостоять холоду и засухе в зимние периоды. [7]

Инулин был открыт в 1804 году немецким ученым Валентином Роуз. Он нашел «своеобразное вещество» из корней Inula helenium путем экстракции кипятком. [7] Вещество было названо инулин из-за I. helenium , но его также называют геленином, алатином и мениантином. Неперевариваемые полисахариды вызывали серьезную научную озабоченность в начале 20 века. [8] Ирвин использовал химические методы, такие как метилирование, для изучения молекулярной структуры инулина, и он разработал метод выделения этой новой ангидрофруктозы. [8] [9]Во время исследований почечных канальцев в 1930-х годах исследователи искали вещество, которое могло бы служить биомаркером, которое не реабсорбируется и не секретируется после введения в канальцы. [10] [11] Ричардс ввел инулин из-за его высокой молекулярной массы и устойчивости к ферментам. [10] Инулин используется для определения скорости клубочковой фильтрации из почек . [12]

Химическая структура и свойства [ править ]

Инулин представляет собой гетерогенный набор полимеров фруктозы . Он состоит из обрывающих цепь глюкозильных фрагментов и повторяющихся фруктозильных фрагментов [13], которые связаны β (2,1) связями. Степень полимеризации (DP) стандартного инулина колеблется от 2 до 60. После удаления фракций с DP ниже 10 в процессе производства остающийся продукт представляет собой высокоэффективный инулин. [5] [6] В некоторых статьях фракции с DP ниже 10 рассматривались как короткоцепочечные фруктоолигосахариды, а молекулы с более длинной цепью назывались инулином. [7]

Из-за связей β (2,1) инулин не переваривается ферментами в пищеварительной системе человека, что способствует его функциональным свойствам: пониженной калорийности, диетическим волокнам и пребиотическим эффектам. Без цвета и запаха он мало влияет на сенсорные характеристики пищевых продуктов. Олигофруктоза имеет 35% сладости сахарозы, а ее сладкий профиль аналогичен сахару. Стандартный инулин слегка сладковат, а высокоэффективный - нет. Его растворимость выше, чем у классических волокон. При тщательном смешивании с жидкостью инулин образует гель и белую кремообразную структуру, похожую на жир. Его трехмерная гелевая сетка, состоящая из нерастворимых субмикронных кристаллических частиц инулина, иммобилизует большое количество воды, обеспечивая ее физическую стабильность. [14]Он также может улучшить стабильность пен и эмульсий. [6]

Использует [ редактировать ]

Сбор и добыча [ править ]

Корень цикория является основным источником экстракции для промышленного производства инулина. Процесс экстракции инулина аналогичен получению сахара из сахарной свеклы . [5] После сбора корни цикория нарезают ломтиками и промывают, затем замачивают в растворителе ; затем инулин выделяют, очищают и сушат распылением. Инулин также может быть синтезирован из сахарозы . [5]

Обработанные продукты [ править ]

Инулин получил отсутствие возражений статуса в целом признана безопасным (GRAS) от пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) , [15] , в том числе с длинной цепью инулина , как GRAS. [16] В начале 21 века использование инулина в обработанных пищевых продуктах было частично связано с его адаптируемыми характеристиками для производства. [17] Он одобрен FDA в качестве ингредиента для повышения ценности пищевых волокон в пищевых продуктах промышленного производства. [3] Его вкус варьируется от мягкого до слегка сладкого (около 10% сладости сахара / сахарозы). Его можно использовать для замены сахара, жира и муки. Это выгодно, потому что инулин содержит 25–35% пищевой энергии углеводов (крахмала, сахара).[18] [19] Помимо того, что инулин является универсальным ингредиентом, он обеспечивает питательные преимущества за счет увеличенияабсорбции кальция [20] и, возможно,абсорбции магния [21], одновременно способствуя росту кишечных бактерий . [17] Сообщается, что инулин цикория увеличивает абсорбцию кальция у молодых женщин с более низким усвоением кальция [22] и у молодых мужчин. [1] С точки зрения питания, он считается формой растворимой клетчатки и иногда классифицируется как пребиотик. [17] И наоборот, он также считается FODMAP., класс углеводов, которые быстро ферментируются в газе толстой кишки . [17] Хотя FODMAP могут вызывать у некоторых людей определенный дискомфорт при пищеварении, они вызывают потенциально благоприятные изменения в кишечной флоре, которые способствуют поддержанию здоровья толстой кишки. [23] [24] [25]

Из-за ограниченной способности организма перерабатывать фруктаны, инулин оказывает минимальное повышающее влияние на уровень сахара в крови и потенциально может использоваться для лечения заболеваний, связанных с сахаром в крови, таких как метаболический синдром . [26]

Медицинский [ править ]

Инулин и его аналог синистрин используются для измерения функции почек путем определения скорости клубочковой фильтрации (СКФ), которая представляет собой объем жидкости, отфильтрованной из почечных (почечных) клубочковых капилляров в капсулу Боумена за единицу времени. [27]

Инулин усиливает рост и активность бактерий или подавляет рост или активность некоторых патогенных бактерий. [28]

Систематический обзор результатов клинических исследований 2017 года показал, что добавление инулина к пище снижает биомаркеры метаболического синдрома. [26]

Диета и побочные эффекты [ править ]

У чувствительных людей могут возникнуть следующие побочные эффекты диеты с инулиновой клетчаткой: [29]

  • Дискомфорт в кишечнике, включая метеоризм, вздутие живота, шум в животе, отрыжку и спазмы.
  • Понос
  • Анафилактическая аллергическая реакция (редко) - инулин используется для определения СКФ, и в некоторых единичных случаях вызывает аллергическую реакцию, возможно, связанную с реакцией пищевой аллергии. [30]

Промышленное использование [ править ]

Негидролизованный инулин также может быть напрямую преобразован в этанол в процессе одновременного осахаривания и ферментации, что может иметь потенциал для преобразования сельскохозяйственных культур с высоким содержанием инулина в этанол для топлива. [31]

Биохимия [ править ]

Инулины - это полимеры, состоящие в основном из звеньев фруктозы ( фруктанов ) и обычно содержащие концевую глюкозу . Фруктозные звенья в инулинах соединены β (2 → 1) гликозидной связью . Молекула почти исключительно линейная, с разветвлением всего на несколько процентов. [32] : 58 В общем, растительные инулины содержат от 2 до 70 единиц фруктозы [32] : 58, а иногда и до 200, [33] : 17, но молекулы, содержащие менее 10 единиц, называются фруктоолигосахаридами, самый простой из которых - 1- кестоза, который состоит из двух единиц фруктозы и одной единицы глюкозы. Бактериальный инулин более разветвлен (разветвление более 15%) и содержит порядка десятков или сотен субъединиц. [33] : 17

Инулины называются следующим образом, где n - количество остатков фруктозы, а py - аббревиатура пиранозила :

  • Инулины с концевой глюкозой известны как альфа- D-глюкопиранозил- [бета-D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозиды, сокращенно GpyFn .
  • Инулины без глюкозы представляют собой бета- D-фруктопиранозил- [D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозиды, сокращенно FpyFn .

Гидролиз инулинов может давать фруктоолигосахариды, которые являются олигомерами со степенью полимеризации (DP) 10 или меньше.

Расчет скорости клубочковой фильтрации [ править ]

Инулин лечится нефронами в том смысле, что он полностью фильтруется в клубочках, но не секретируется и не реабсорбируется канальцами. Это свойство инулина позволяет клинически использовать клиренс инулина в качестве высокоточного измерения скорости клубочковой фильтрации (СКФ) - скорости потока плазмы из афферентной артериолы, которая фильтруется в капсулу Боумена, измеряется в мл / мин. [ необходима цитата ]

Полезно сравнить свойства инулина со свойствами парааминогиппуровой кислоты (ПАУ). ПАУ частично фильтруется из плазмы в клубочках и не абсорбируется канальцами аналогично инулину. ПАУ отличается от инулина тем, что часть ПАУ, которая минует клубочки и попадает в канальцевые клетки нефрона (через перитубулярные капилляры ), полностью секретируется. Почечный клиренс ПАУ, таким образом, полезен при расчете почечного плазменного потока (RPF), который эмпирически равен (1- гематокрит ) умноженному на почечный кровоток . Следует отметить, что клиренс ПАУ отражает только RPF для частей почек, которые имеют дело с образованием мочи, и, таким образом, занижает фактический RPF примерно на 10%. [34]

Измерение СКФ с помощью инулина или синистрина по-прежнему считается золотым стандартом . Однако в настоящее время он в значительной степени заменен другими, более простыми мерами, которые являются приближением СКФ. Эти меры, которые включают удаление таких субстратов, как ЭДТА , иогексол , цистатин С , 125 I - иоталамат ( радиоиоталамат натрия), радиоизотоп хрома 51 Cr (хелатированный с ЭДТА) и креатинин , подтвердили свою полезность у больших групп пациентов. при хронической болезни почек. [ необходима цитата ]

И для инулина, и для креатинина в расчетах учитываются концентрации в моче и сыворотке. Однако, в отличие от креатинина, инулин естественным образом не присутствует в организме. Это преимущество инулина (потому что вводимое количество будет известно) и недостаток (поскольку инфузия необходима). [ необходима цитата ]

Метаболизм in vivo [ править ]

Инулин плохо усваивается человеческими ферментами птиалин и амилаза , которые адаптированы для переваривания крахмала. В результате он проходит через большую часть пищеварительной системы в неизменном виде. Только в толстой кишке бактерии метаболизируют инулин с выделением значительного количества углекислого газа , водорода и / или метана . Пища , содержащая инулин, может быть довольно газообразной , особенно для тех, кто не привык к инулину , и поначалу эти продукты следует употреблять в умеренных количествах. [ необходима цитата ]

Инулин представляет собой растворимую клетчатку, один из трех типов пищевых волокон, включая растворимый , нерастворимый и резистентный крахмал . Растворимая клетчатка растворяется в воде с образованием гелеобразного материала. Некоторые растворимые волокна могут помочь снизить уровень холестерина и глюкозы в крови. [ необходима цитата ]

Поскольку нормальное пищеварение не расщепляет инулин на моносахариды , оно не повышает уровень сахара в крови и, следовательно, может быть полезным при лечении диабета. Инулин также стимулирует рост бактерий в кишечнике . [5] Инулин проходит через желудок и двенадцатиперстную кишку непереваренным и очень доступен для кишечной бактериальной флоры . Это делает его похожим на устойчивый крахмал и другие ферментируемые углеводы. [ необходима цитата ]

Некоторые традиционные диеты содержат более 20 г инулина или фруктоолигосахаридов в день. Согласно оценкам, в рацион доисторических охотников-собирателей в пустыне Чиуауа входило 135 г фруктанов типа инулина в день. [35] Многие продукты с высоким содержанием инулина или фруктоолигосахаридов, такие как цикорий, чеснок и лук-порей , веками считались «стимуляторами хорошего здоровья». [36]

Из-за своей устойчивости к пищеварительным ферментам инулин сопротивляется абсорбции во время прохождения через верхние отделы желудочно-кишечного тракта. Достигнув толстой кишки, инулин превращается бактериями толстой кишки в гель, известный как пребиотик, пищевой ингредиент, который очень питает микрофлору кишечника . По состоянию на 2013 год ни один регулирующий орган не разрешал заявлять о пользе для здоровья при маркетинге пребиотиков как класса. Воздействие инулина на здоровье было изучено в ходе небольших клинических испытаний, которые показали, что он вызывает нежелательные эффекты со стороны желудочно-кишечного тракта, такие как вздутие живота и метеоризм, не влияет на уровень триглицеридов или развитие ожирения печени , может помочь предотвратить диарею путешественников и может способствовать увеличению всасывания кальция у подростков. .[17]

Природные источники [ править ]

К растениям, содержащим высокие концентрации инулина, относятся:

  • Агава ( Agave spp.)
  • Банан / подорожник ( Musaceae )
  • Лопух ( Arctium lappa )
  • Камас ( Camassia spp.)
  • Цикорий ( Cichorium intybus )
  • Эхинацея ( Echinacea spp.)
  • Костус ( Saussurea lappa )
  • Одуванчик ( Taraxacum officinale )
  • Девясил ( Inula helenium )
  • Чеснок ( Allium sativum )
  • Артишок земной ( Cynara scolymus , Cynara cardunculus var. Scolymus )
  • Топинамбур ( Helianthus tuberosus )
  • Хикама ( Pachyrhizus erosus )
  • Проклятие леопарда ( Arnica montana )
  • Корень полыни ( Artemisia vulgaris )
  • Лук ( Allium cepa )
  • Дикий ямс ( Dioscorea spp.)
  • Якон ( Smallanthus sonchifolius )

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Роберфроид, МБ (2003). «Представляем фруктаны инулиноподобного типа» . Br. J. Nutr . 93 : 13–26. DOI : 10.1079 / bjn20041350 . PMID  15877886 .
  2. ^ Роберфруа MB (2007). «Фруктаны инулиноподобного типа: функциональные пищевые ингредиенты» . Журнал питания . 137 (11 доп.): 2493S – 2502S. DOI : 10.1093 / JN / 137.11.2493S . PMID 17951492 . 
  3. ^ a b «Декларация некоторых изолированных или синтетических неперевариваемых углеводов в качестве пищевых волокон на этикетках с информацией о пищевых продуктах и ​​добавках: руководство для промышленности» (PDF) . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 14 июня 2018 . Проверено 15 июня 2018 .
  4. ^ Hsu, CY; Бансал, Н. (август 2011 г.). «Измеренная СКФ как« золотой стандарт »- не все то золото, что блестит?» . Клинический журнал Американского общества нефрологов . 6 (8): 1813–1814. DOI : 10,2215 / cjn.06040611 . PMID 21784836 . 
  5. ^ a b c d e Niness, KR (июль 1999 г.). «Инулин и олигофруктоза: что это такое?» . Журнал питания . 129 (7 доп.): 1402S – 6S. DOI : 10.1093 / JN / 129.7.1402S . PMID 10395607 . 
  6. ^ a b c Kalyani Nair, K .; Харб, Суман; Томпкинсон, ДК (18 марта 2010 г.). «Диетическое волокно инулина с функциональными характеристиками и характеристиками здоровья - обзор». Food Reviews International . 26 (2): 189–203. DOI : 10.1080 / 87559121003590664 . S2CID 84555786 . 
  7. ^ a b c Boeckner, LS; Schnepf, MI; Тунгландия, Британская Колумбия (2001). Инулин: обзор последствий для питания и здоровья . Достижения в исследованиях пищевых продуктов и питания. 43 . С.  1–63 . DOI : 10.1016 / s1043-4526 (01) 43002-6 . ISBN 9780120164431. PMID  11285681 .
  8. ^ а б Ирвин, Джеймс Колкухун; Сутар, Чарльз Уильям (1920). «CLXV. Состав полисахаридов. Часть II. Превращение целлюлозы в глюкозу» . Журнал Химического общества, Сделки . 117 : 1489–1500. DOI : 10.1039 / CT9201701489 .
  9. ^ Ирвин, Джеймс Колкухун; Стивенсон, Джон Уайтфорд (июль 1929 г.). «Молекулярная структура инулина. Выделение новой ангидрофруктозы». Журнал Американского химического общества . 51 (7): 2197–2203. DOI : 10.1021 / ja01382a035 .
  10. ^ a b Ричардс, АН; Вестфолл, BB; Ботт, Пенсильвания (1 октября 1934 г.). «Почечная экскреция инулина, креатинина и ксилозы у нормальных собак». Экспериментальная биология и медицина . 32 (1): 73–75. DOI : 10.3181 / 00379727-32-7564P . S2CID 87153900 . 
  11. ^ Шеннон, JA; Смит, HW (июль 1935 г.). «Выведение инулина, ксилозы и мочевины нормальным и флоринзинизированным человеком» . Журнал клинических исследований . 14 (4): 393–401. DOI : 10.1172 / JCI100690 . PMC 424694 . PMID 16694313 .  
  12. ^ Култхард, MG; Раддок, В. (февраль 1983 г.). «Валидация инулина в качестве маркера клубочковой фильтрации у недоношенных детей». Kidney International . 23 (2): 407–409. DOI : 10.1038 / ki.1983.34 . PMID 6842964 . 
  13. ^ Барклай, Томас и др. Инулин - универсальный полисахарид, имеющий множество фармацевтических и пищевых химикатов. Дисс. Международный совет по фармацевтическим вспомогательным веществам, 2010 г.
  14. Franck, A. (9 марта 2007 г.). «Технологическая функциональность инулина и олигофруктозы» . Британский журнал питания . 87 (S2): S287 – S291. DOI : 10.1079 / BJN / 2002550 . PMID 12088531 . 
  15. ^ Rulis, Алан М. (5 мая 2003). «Ответное письмо агентства GRAS, извещение № GRN 000118» . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
  16. ^ Киф, Dennis M. (9 декабря 2015). «Ответное письмо агентства GRAS, извещение № GRN 000576» . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
  17. ^ a b c d e Славин, Джоанна (22 апреля 2013 г.). «Клетчатка и пребиотики: механизмы и польза для здоровья» . Питательные вещества . 5 (4): 1417–1435. DOI : 10.3390 / nu5041417 . ISSN 2072-6643 . PMC 3705355 . PMID 23609775 .   
  18. ^ Роберфруа, MB (1999). «Калорийность инулина и олигофруктозы» . J. Nutr . 129 (7 доп.): 1436S – 7S. DOI : 10.1093 / JN / 129.7.1436S . PMID 10395615 . 
  19. ^ «Калорийность инулина и олигофруктозы» [ постоянная мертвая ссылка ] .
  20. ^ Абрамс С., Гриффин И., Хоторн К., Лян Л., Ганн С., Дарлингтон Г., Эллис К. (2005). «Комбинация пребиотических короткоцепочечных и длинноцепочечных фруктанов инулинового типа улучшает усвоение кальция и минерализацию костей у подростков» . Являюсь. J. Clin. Nutr . 82 (2): 471–476. DOI : 10,1093 / ajcn.82.2.471 . PMID 16087995 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  21. ^ Кудрэ ° С , Demigné С, Rayssiguier Y. (2003). «Влияние пищевых волокон на всасывание магния у животных и людей» . J. Nutr . 133 (1): 1–4. DOI : 10.1093 / JN / 133.1.1 . PMID 12514257 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  22. ^ Гриффин, Эй Джей; PM Hicks; Р.П. Хини; С.А. Абрамс (2003). «Обогащенный цикорий инулин увеличивает всасывание кальция, главным образом, у девочек с более низким усвоением кальция». Nutr. Res . 23 (7): 901–909. DOI : 10.1016 / s0271-5317 (03) 00085-х .
  23. ^ Makharia А., Catassi С., Makharia GK (2015). «Перекрытие между синдромом раздраженного кишечника и чувствительностью к глютену без целиакии: клиническая дилемма» . Питательные вещества (Обзор). 7 (12): 10417–26. DOI : 10.3390 / nu7125541 . PMC 4690093 . PMID 26690475 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  24. ^ Грир JB, О'Киф SJ (2011). «Микробная индукция иммунитета, воспаления и рака» . Front Physiol (Обзор). 1 : 168. DOI : 10,3389 / fphys.2010.00168 . PMC 3059938 . PMID 21423403 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  25. ^ Андо А., Tsujikawa Т., Фудзияма Y. (2003). «Роль пищевых волокон и короткоцепочечных жирных кислот в толстой кишке». Curr. Pharm. Des. (Рассмотрение). 9 (4): 347–58. DOI : 10,2174 / 1381612033391973 . PMID 12570825 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  26. ^ а б Лю, Ф .; Прабхакар, М .; Ju, J .; Длинный, H .; Чжоу, HW (2017). «Влияние фруктанов инулиноподобного типа на липидный профиль крови и уровень глюкозы: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований». Европейский журнал клинического питания . 71 (1): 9–20. DOI : 10.1038 / ejcn.2016.156 . PMID 27623982 . S2CID 13767136 .  
  27. ^ Носек, Томас М. «Раздел 7, Глава 4, Скорость клубочковой фильтрации» . Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала на 2016-03-24.
  28. ^ Саад, N .; К. Делаттр; М. Урдач; Дж. М. Шмиттер; П. Брессолье (2013). «Обзор последних достижений в области пробиотиков и пребиотиков». LWT - Food Sci. Technol . 50 : 1–16. DOI : 10.1016 / j.lwt.2012.05.014 .
  29. ^ Coussement, Пол А. (1999). «Инулин и олигофруктоза: безопасный прием и правовой статус» . Журнал питания . 129 (7): 1412S – 1417S. DOI : 10.1093 / JN / 129.7.1412S . PMID 10395609 . 
  30. ^ Bacchetta Жюстин (2008). « Почечная гиперчувствительность“для инулина и IgA нефропатии». Детская нефрология . 23 (10): 1883–1885. DOI : 10.1007 / s00467-008-0819-9 . PMID 18535847 . S2CID 25741852 .  
  31. ^ Кадзуёси Охта; Сигеюки Хамада; Тоёхико Накамура (1992). «Производство высоких концентраций этанола из инулина путем одновременного осахаривания и ферментации с использованием Aspergillus niger и Saccharomyces cerevisiae » . Прикладная и экологическая микробиология . 59 (3): 729–733. DOI : 10,1128 / AEM.59.3.729-733.1993 . PMC 202182 . PMID 8481000 .  
  32. ^ a b Кейс, Стэнли Дж .; Ноттингем, Стивен Ф. (13 августа 2007 г.). Биология и химия топинамбура: Helianthus tuberosus L. CRC Press. ISBN 978-1-4200-4496-6.
  33. ^ a b Rauter, Amélia P .; Фогель, Пьер; Кено, Ив (20 сентября 2010). Углеводы в интересах устойчивого развития I . Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-642-14836-1.
  34. ^ Костанцо, Линда. Физиология, 4-е издание. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, 2007. Страницы 156–160.
  35. ^ Leach, JD ; Соболик, К.Д. (2010). «Высокое диетическое потребление фруктанов инулиноподобного пребиотика в доисторической пустыне Чиуауа» . Br. J. Nutr . 103 (11): 1558–61. DOI : 10.1017 / S0007114510000966 . PMID 20416127 . 
  36. ^ Coussement P. (1999). «Инулин и олигофруктоза: безопасный прием и правовой статус» . J. Nutr . 129 (7 доп.): 1412S – 1417S. DOI : 10.1093 / JN / 129.7.1412S . PMID 10395609 .