Инулин - Inulin - Wikipedia

Не путать с Инсулин.
Инулин
Инулин Strukturformel.png
Идентификаторы
ЧЭМБЛ
ChemSpider
  • никто
DrugBank
ECHA InfoCard100.029.701 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
Характеристики
C6пЧАС10п+2О5п+1
Молярная массаПолимер; зависит от п
Фармакология
V04CH01 (ВОЗ)
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Инулины представляют собой группу встречающихся в природе полисахариды производятся многими видами растения,[1] промышленно чаще всего извлекается из цикорий.[2] Инулины принадлежат к классу пищевые волокна известный как фруктаны. Инулин используется некоторыми растениями как средство сохранения энергии и обычно содержится в корни или же корневища. Большинство растений, которые синтезируют и хранят инулин, не хранят другие формы углеводов, такие как крахмал. В США в 2018 г. Управление по контролю за продуктами и лекарствами одобрил инулин как пищевые волокна ингредиент, используемый для улучшения питательный стоимость произведенных пищевых продуктов.[3] Использование инулина для измерения функция почек это "Золотой стандарт" для сравнения с другими средствами оценки скорость клубочковой фильтрации.[4]

Происхождение и история

Инулин - это естественный запасной углевод, присутствующий в более чем 36 000 видов растений, включая пшеница, лук, бананы, чеснок, спаржа, Иерусалимский артишок, 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 изменить осмотический потенциал их клеток путем изменения степени полимеризации молекул инулина путем гидролиза. Изменяя осмотический потенциал без изменения общего количества углеводов, растения могут противостоять холоду и засухе в зимний период.[7]

Инулин был открыт в 1804 году немецким ученым Валентином Роуз. Он нашел «своеобразное вещество» из Инула гелениум корни путем экстракции кипятком.[7] Вещество было названо инулин из-за I. гелениум, но его также называют хеленином, алатином и мениантином. Неперевариваемые полисахариды были предметом серьезного научного беспокойства 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 скорость клубочковой фильтрации из почки.[12]

Химическая структура и свойства

Инулин представляет собой разнородный набор фруктоза полимеры. Он состоит из завершающих цепочку глюкозил части и повторяющийся фруктозильный фрагмент,[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, содержанию пищевых волокон и пребиотик последствия. Без цвета и запаха он мало влияет на сенсорные характеристики пищевых продуктов. Олигофруктоза имеет 35% сладости сахарозы, а ее сладкий профиль похож на сахар. 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

Сбор и добыча

Цикорий корень - главный источник добыча для промышленного производства инулина. Процесс экстракции инулина аналогичен получению сахар из сахарная свекла.[5] После сбора корни цикория нарезают и промывают, затем замачивают в растворитель; затем инулин выделяют, очищают и сушат распылением. Инулин также может быть синтезированный из сахароза.[5]

Обработанные пищевые продукты

Инулин получил статус отсутствия возражений как общепризнанно безопасным (ГРАС) из Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA),[15] включая длинноцепочечный инулин 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% пищевая энергия углеводов (крахмал, сахар).[18][19] Помимо того, что инулин является универсальным ингредиентом, он обеспечивает преимущества в питании за счет увеличения кальций поглощение[20] и возможно магний абсорбция[21] одновременно способствуя росту кишечника бактерии.[17] Сообщается, что инулин цикория увеличивает всасывание кальция у молодых женщин с более низким усвоением кальция.[22] и у юношей.[1] С точки зрения питания считается формой растворимые волокна и иногда классифицируется как пребиотик.[17] И наоборот, он также считается FODMAP, класс углеводов, которые быстро ферментируются в двоеточие добыча газа.[17] Хотя FODMAP могут вызывать у некоторых людей определенный дискомфорт при пищеварении, они вызывают потенциально благоприятные изменения в кишечная флора которые способствуют поддержанию здоровья толстой кишки.[23][24][25]

Из-за ограниченной способности организма перерабатывать фруктаны, инулин оказывает минимальное увеличивающее влияние на содержание сахара в крови, и потенциально могут быть использованы при лечении заболеваний, связанных с сахаром в крови, таких как метаболический синдром.[26]

Медицинское

Инулин и его аналог Sinistrin используются для измерения почка функция путем определения скорость клубочковой фильтрации (СКФ), который представляет собой объем жидкости, отфильтрованной из почек (почек). клубочковый капилляры в Капсула Боумена в единицу времени.[27]

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

2017 г. регулярный обзор из клиническое испытание результаты показали, что диетические добавки с пониженным инулином биомаркеры из метаболический синдром.[26]

Диета и побочные эффекты

Побочные эффекты инулина пищевые волокна диеты, которые могут встречаться у чувствительных людей:[29]

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

Промышленное использование

Негидролизованный инулин также может быть напрямую преобразован в этиловый спирт в одновременном осахаривание и процесс ферментации, который может иметь потенциал для преобразования сельскохозяйственных культур с высоким содержанием инулина в этанол в качестве топлива.[31]

Биохимия

Инулины являются полимеры состоит в основном из фруктоза единицы (фруктаны ) и обычно имеют терминал глюкоза. Фруктозные звенья в инулинах соединены β (2 → 1) гликозидная связь. Молекула почти исключительно линейная, с разветвлением всего на несколько процентов.[32]:58 Как правило, растительные инулины содержат от 2 до 70 единиц фруктозы.[32]:58 а иногда до 200,[33]:17 но молекулы, содержащие менее 10 единиц, называются фруктоолигосахаридами, простейшие из которых - 1-кестоз, который состоит из двух единиц фруктозы и одной единицы глюкозы. Бактериальный инулин более разветвлен (более 15%) и содержит порядка десятков или сотен субъединиц.[33]:17

Инулины названы следующим образом, где п количество остатков фруктозы и ру это сокращение от пиранозил:

  • Инулины с конечная глюкоза известна как альфа-D-глюкопиранозил- [бета-D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозиды, сокращенно GpyFn.
  • Инулины без глюкоза бета-D-фруктопиранозил- [D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозиды, сокращенно FpyFn.

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

Расчет скорости клубочковой фильтрации

Инулин лечится уникальным образом: нефроны в том, что он полностью фильтруется на клубочки но ни секретируется, ни реабсорбируется канальцами. Это свойство инулина позволяет оформление инулина для клинического использования в качестве высокоточного измерения скорость клубочковой фильтрации (СКФ) - скорость плазмы из афферентная артериола который фильтруется в Капсула Боумена измеряется в мл / мин.

Полезно сравнить свойства инулина со свойствами пара-аминогиппуровая кислота (ПАУ). ПАУ частично фильтруется из плазмы в клубочках и не абсорбируется канальцами аналогично инулину. ПАУ отличается от инулина тем, что фракция 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 ) раз 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 инулином или синистрином по-прежнему считается Золотой стандарт. Однако в настоящее время он в значительной степени заменен другими, более простыми показателями, которые являются приближением СКФ. Эти меры включают очистку таких субстратов, как EDTA, иогексол, цистатин С, 125я -иоталамат (радиоиоталамат натрия), радиоизотоп хрома 51Cr (хелатированный с ЭДТА), и креатинин подтвердили свою полезность в больших группах пациентов с хроническим заболеванием почек.

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).

Метаболизм in vivo

Инулин плохо усваивается человеком. ферменты птиалин и амилаза, которые приспособлены к перевариванию крахмала. В результате он проходит через большую часть пищеварительная система нетронутый. Только в двоеточие делать бактерии метаболизировать инулин, с выделением значительного количества углекислый газ, водород, и / или метан. Инулинсодержащие продукты могут быть довольно газированный, особенно для тех, кто не привык к инулину, и эти продукты сначала следует употреблять в умеренных количествах.[нужна цитата ]

Инулин - это растворимая клетчатка, один из трех типов пищевые волокна включая растворимый, нерастворимый, и устойчивый крахмал. Растворимая клетчатка растворяется в воде с образованием гелеобразного материала. Некоторые растворимые волокна могут помочь снизить уровень холестерина и глюкозы в крови.

Потому что нормально пищеварение не расщепляет инулин на моносахариды, он не повышает уровень сахара в крови и, следовательно, может быть полезен при лечении диабета. Инулин также стимулирует рост бактерий в кишка.[5]Инулин проходит через желудок и двенадцатиперстная кишка непереваренный и очень доступный для кишечника бактериальная флора. Это делает его похожим на стойкие крахмалы и другие ферментируемые углеводы.

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 инулина в день. фруктаны.[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 всасыванию во время прохождения через верхние отделы желудочно-кишечного тракта. После достижения толстая кишка, инулин превращается бактериями толстой кишки в гель, известный как пребиотик, пищевой ингредиент, который очень питает микрофлора 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 небольших клинических испытаниях, которые показали, что он вызывает нежелательные желудочно-кишечные эффекты, такие как вздутие живота и метеоризм, не влияет уровни триглицеридов или развитие жирная печень, может помочь предотвратить диарея путешественника, и может помочь увеличить кальций абсорбция у подростков.[17]

Природные источники

К растениям, содержащим высокие концентрации инулина, относятся:

Рекомендации

  1. ^ а б Роберфроид, М. Б. (2003). «Представляем фруктаны инулиноподобного типа». Br. J. Nutr. 93: 13–26. Дои:10.1079 / bjn20041350. PMID  15877886.
  2. ^ Роберфройд М. Б. (2007). «Фруктаны инулиноподобного типа: функциональные пищевые ингредиенты». Журнал питания. 137 (11 доп.): 2493S – 2502S. Дои:10.1093 / jn / 137.11.2493S. PMID  17951492.
  3. ^ а б «Декларация некоторых изолированных или синтетических неперевариваемых углеводов в качестве пищевых волокон на этикетках с информацией о пищевых продуктах и ​​пищевых добавках: руководство для промышленности» (PDF). Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 14 июня 2018 г.. Получено 15 июн 2018.
  4. ^ Hsu, C.Y .; 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. Дои:10.2215 / cjn.06040611. PMID  21784836.
  5. ^ а б c d е Найнесс, К. Р. (июль 1999 г.). «Инулин и олигофруктоза: что это такое?». Журнал питания. 129 (7 Прил.): 1402S – 6S. Дои:10.1093 / jn / 129.7.1402S. PMID  10395607.
  6. ^ а б c Kalyani Nair, K .; Харб, Суман; Томпкинсон, Д. К. (18 марта 2010 г.). «Пищевые волокна инулина с функциональными характеристиками и свойствами здоровья - обзор». Food Reviews International. 26 (2): 189–203. Дои:10.1080/87559121003590664. S2CID  84555786.
  7. ^ а б c Boeckner, L. S .; Schnepf, M. I .; Тунгланд, Б.С. (2001). Инулин: обзор последствий для питания и здоровья. Достижения в исследованиях пищевых продуктов и питания. 43. стр.1–63. Дои:10.1016 / с1043-4526 (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. Дои: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. Дои:10.1021 / ja01382a035.
  10. ^ а б Richards, A.N .; Westfall, B. B .; Ботт, П. А. (1 октября 1934 г.). «Почечная экскреция инулина, креатинина и ксилозы у нормальных собак». Экспериментальная биология и медицина. 32 (1): 73–75. Дои:10.3181 / 00379727-32-7564P. S2CID  87153900.
  11. ^ Shannon, J. A .; Смит, Х. У. (июль 1935 г.). «Выведение инулина, ксилозы и мочевины нормальным и флоринзинизированным человеком». Журнал клинических исследований. 14 (4): 393–401. Дои:10.1172 / JCI100690. ЧВК  424694. PMID  16694313.
  12. ^ Coulthard, M. G .; Раддок, В. (февраль 1983 г.). «Валидация инулина в качестве маркера клубочковой фильтрации у недоношенных детей». Kidney International. 23 (2): 407–409. Дои:10.1038 / ки.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. ^ Франк, А. (9 марта 2007 г.). «Технологический функционал инулина и олигофруктозы». Британский журнал питания. 87 (S2): S287 – S291. Дои:10.1079 / BJN / 2002550. PMID  12088531.
  15. ^ Рулис, Алан М. (5 мая 2003 г.). "Ответное письмо агентства, уведомление GRAS № GRN 000118". Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
  16. ^ Киф, Деннис М. (9 декабря 2015 г.). "Ответное письмо агентства, уведомление GRAS № GRN 000576". Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
  17. ^ а б c d е Славин, Джоанна (22.04.2013). «Клетчатка и пребиотики: механизмы и польза для здоровья». Питательные вещества. 5 (4): 1417–1435. Дои:10.3390 / nu5041417. ISSN  2072-6643. ЧВК  3705355. PMID  23609775.
  18. ^ Роберфроид, М. Б. (1999). «Калорийность инулина и олигофруктозы». J. Nutr. 129 (7 Прил.): 1436S – 7S. Дои: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 усиливает всасывание кальция и минерализацию костей у подростков». Являюсь. J. Clin. Нутр. 82 (2): 471–476. Дои:10.1093 / ajcn.82.2.471. PMID  16087995.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  21. ^ Coudray C., Деминье C., Rayssiguier Y. (2003). «Влияние пищевых волокон на всасывание магния у животных и людей». J. Nutr. 133 (1): 1–4. Дои:10.1093 / jn / 133.1.1. PMID  12514257.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  22. ^ Griffin, I.J .; П. М. Хикс; 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. Дои:10.1016 / с0271-5317 (03) 00085-х.
  23. ^ Махария А., Катасси К., Махария Г. К. (2015). «Перекрытие между синдромом раздраженного кишечника и чувствительностью к глютену без целиакии: клиническая дилемма». Питательные вещества (Рассмотрение). 7 (12): 10417–26. Дои:10.3390 / nu7125541. ЧВК  4690093. PMID  26690475.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  24. ^ Грир Дж. Б., О'Киф С. Дж. (2011). «Микробная индукция иммунитета, воспаления и рака». Front Physiol (Рассмотрение). 1: 168. Дои:10.3389 / fphys.2010.00168. ЧВК  3059938. PMID  21423403.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  25. ^ Андох А., Цудзикава Т., Фудзияма Ю. (2003). «Роль пищевых волокон и короткоцепочечных жирных кислот в толстой кишке». Curr. Pharm. Des. (Рассмотрение). 9 (4): 347–58. Дои:10.2174/1381612033391973. PMID  12570825.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  26. ^ а б Лю, Ф .; Прабхакар, М .; Ju, J .; Long, H .; Чжоу, Х. В. (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. Дои: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 оригинал на 24.03.2016.
  28. ^ Saad, N .; К. Делатр; М. Урдач; Дж. М. Шмиттер; П. Брессолье (2013). «Обзор последних достижений в области пробиотиков и пребиотиков». LWT - Food Sci. Technol. 50: 1–16. Дои:10.1016 / j.lwt.2012.05.014.
  29. ^ Coussement, Пол А. А. (1999). «Инулин и олигофруктоза: безопасный прием и правовой статус». Журнал питания. 129 (7): 1412С – 1417С. Дои:10.1093 / jn / 129.7.1412S. PMID  10395609.
  30. ^ Баккетта, Жюстин (2008). "'Гиперчувствительность почек к инулину и IgA-нефропатия ». Детская нефрология. 23 (10): 1883–1885. Дои:10.1007 / s00467-008-0819-9. PMID  18535847. S2CID  25741852.
  31. ^ Кадзуёси Охта; Сигеюки Хамада; Тоёхико Накамура (1992). «Производство этанола высоких концентраций из инулина путем одновременного осахаривания и ферментации с использованием Aspergillus niger и Saccharomyces cerevisiae". Прикладная и экологическая микробиология. 59 (3): 729–733. Дои:10.1128 / AEM.59.3.729-733.1993. ЧВК  202182. PMID  8481000.
  32. ^ а б 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. ^ а б Rauter, Amélia P .; Фогель, Пьер; Кено, Ив (2010-09-20). Углеводы в устойчивом развитии 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. ^ Лич, Дж. Д.; Соболик, К. Д. (2010). «Высокое потребление пребиотиков фруктанов инулина с пищей в доисторической пустыне Чиуауа». Br. J. Nutr. 103 (11): 1558–61. Дои:10.1017 / S0007114510000966. PMID  20416127.
  36. ^ Кусмент П. (1999). «Инулин и олигофруктоза: безопасный прием и правовой статус». J. Nutr. 129 (7 Прил.): 1412S – 1417S. Дои:10.1093 / jn / 129.7.1412S. PMID  10395609.