Inulin - Inulin - Wikipedia

Nesmí být zaměňována s Inzulín.
Inulin
Inulin strukturformel.png
Identifikátory
ChEMBL
ChemSpider
  • žádný
DrugBank
Informační karta ECHA100.029.701 Upravte to na Wikidata
UNII
Vlastnosti
C6nH10n+2Ó5n+1
Molární hmotnostPolymer; záleží na n
Farmakologie
V04CH01 (SZO)
Nebezpečí
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Inuliny jsou skupina přirozeně se vyskytujících polysacharidy vyráběné mnoha druhy rostliny,[1] průmyslově nejčastěji získávány z čekanka.[2] Inuliny patří do třídy vlákniny známý jako fruktany. Inulin je některými rostlinami používán jako prostředek k ukládání energie a obvykle se vyskytuje v kořeny nebo oddenky. Většina rostlin, které syntetizují a uchovávají inulin, neukládají jiné formy sacharidů, jako jsou škrob. Ve Spojených státech v roce 2018 Úřad pro kontrolu potravin a léčiv schválený inulin jako vláknina složka použitá ke zlepšení nutriční hodnota vyráběných potravinářských výrobků.[3] Měření pomocí inulinu funkce ledvin je "Zlatý standard" pro srovnání s jinými prostředky odhadu rychlost glomerulární filtrace.[4]

Původ a historie

Inulin je přírodní zásobní sacharid přítomný ve více než 36 000 druzích rostlin, včetně pšenice, cibule, banány, česnek, chřest, Topinambur, a čekanka. U těchto rostlin se inulin používá jako energetická rezerva a pro regulaci odolnosti proti chladu.[5][6] Protože je rozpustný ve vodě, je osmoticky aktivní. Některé rostliny mohou změnit osmotický potenciál jejich buněk změnou stupně polymerace molekul inulinu hydrolýzou. Změnou osmotického potenciálu beze změny celkového množství sacharidů mohou rostliny v zimním období odolat chladu a suchu.[7]

Inulin objevil v roce 1804 německý vědec Valentin Rose. Našel „zvláštní látku“ z Inula helenium kořeny extrakcí vroucí vodou.[7] Látka byla pojmenována inulin kvůli I. helenium, ale také se tomu říká helenin, alatin a měníntin. Na počátku 20. století byly nestravitelné polysacharidy velmi vědecky znepokojeny.[8] Irvine použil ke studiu molekulární struktury inulinu chemické metody, jako je methylace, a pro tuto novou anhydrofruktózu navrhl izolační metodu.[8][9] Během studií renálních tubulů ve třicátých letech 20. století vědci hledali látku, která by mohla sloužit jako biomarker, který se po zavedení do tubulů neresorbuje ani nevylučuje.[10][11] Richards zavedl inulin kvůli jeho vysoké molekulové hmotnosti a odolnosti vůči enzymům.[10] K určení se používá inulin rychlost glomerulární filtrace z ledviny.[12]

Chemická struktura a vlastnosti

Inulin je heterogenní sbírka fruktóza polymery. Skládá se z ukončení řetězce glukosyl skupiny a opakující se fruktosylovou část,[13] které jsou spojeny β (2,1) vazbami. Stupeň polymerace (DP) standardního inulinu se pohybuje od 2 do 60. Po odstranění frakcí s DP nižším než 10 během výrobního procesu je zbývajícím produktem vysoce účinný inulin.[5][6] Některé články považovaly frakce s DP nižší než 10 za frukto-oligosacharidy s krátkým řetězcem a molekuly s dlouhým řetězcem označovaly pouze inulin.[7]

Vzhledem k β (2,1) vazbám není inulin tráven enzymy v lidském zažívacím systému, což přispívá k jeho funkčním vlastnostem: snížená kalorická hodnota, vláknina a prebiotikum účinky. Bez barvy a zápachu má malý vliv na senzorické vlastnosti potravinářských výrobků. Oligofruktóza má 35% sladkosti sacharózy a její sladící profil je podobný cukru. Standardní inulin je mírně sladký, zatímco vysoce účinný inulin není. Jeho rozpustnost je vyšší než u klasických vláken. Po důkladném smíchání s kapalinou vytvoří inulin gel a bílou krémovou strukturu, která je podobná tuku. Jeho trojrozměrná gelová síť, sestávající z nerozpustných submikronových krystalických inulinových částic, imobilizuje velké množství vody a zajišťuje její fyzickou stabilitu.[14] Může také zlepšit stabilitu pěn a emulzí.[6]

Použití

Sklizeň a těžba

Čekanka root je hlavním zdrojem extrakce pro komerční výrobu inulinu. Proces extrakce inulinu je podobný získání cukr z cukrová řepa.[5] Po sklizni se kořeny čekanky nakrájejí na plátky a umyjí, poté se namočí do a solventní; inulin se poté izoluje, čistí a suší rozprašováním. Může být také inulin syntetizován z sacharóza.[5]

Zpracované potraviny

Inulin obdržel status bez námitek jako obecně uznáván jako bezpečný (GRAS) z Americký úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA),[15] včetně inulinu s dlouhým řetězcem jako GRAS.[16] Na počátku 21. století bylo použití inulinu ve zpracovaných potravinách částečně způsobeno jeho adaptabilními vlastnostmi pro výrobu.[17] Je schválen FDA jako přísada ke zvýšení hodnoty vlákniny ve vyrobených potravinách.[3] Jeho chuť se pohybuje od nevýrazné po jemně sladkou (asi 10% sladkosti cukru / sacharózy). Může být použit k nahrazení cukru, tuku a mouky. To je výhodné, protože inulin obsahuje 25–35% energie jídla sacharidů (škrob, cukr).[18][19] Kromě všestranné přísady poskytuje inulin nutriční výhody tím, že zvyšuje vápník vstřebávání[20] a možná hořčík vstřebávání,[21] a zároveň podporuje růst střev bakterie.[17] Uvádí se, že inulin z čekanky zvyšuje absorpci vápníku u mladých žen s nižší absorpcí vápníku[22] a u mladých mužů.[1] Z hlediska výživy se považuje za formu rozpustná vláknina a je někdy kategorizována jako a prebiotikum.[17] Naopak je také považován za FODMAP, třída sacharidů, které jsou rychle fermentovány v dvojtečka vyrábějící plyn.[17] Ačkoli FODMAP mohou u některých lidí způsobovat určité zažívací potíže, vytvářejí potenciálně příznivé změny v střevní flóra které přispívají k udržení zdraví tlustého střeva.[23][24][25]

Vzhledem k omezené schopnosti těla zpracovávat fruktany má inulin minimální rostoucí dopad krevní cukr, a může mít potenciální využití při léčbě onemocnění souvisejících s hladinou cukru v krvi, jako je metabolický syndrom.[26]

Lékařský

Inulin a jeho analog sinistrin se používají k měření ledviny funkce určením rychlost glomerulární filtrace (GFR), což je objem tekutiny filtrované z ledvin (ledvin) glomerulární kapiláry do Bowmanova kapsle za jednotku času.[27]

Inulin zvyšuje růst a aktivity bakterií nebo inhibuje růst nebo aktivity určitých patogenních bakterií.[28]

2017 systematický přehled z klinické hodnocení výsledky to ukázaly doplňky stravy se sníženým obsahem inulinu biomarkery z metabolický syndrom.[26]

Dieta a vedlejší účinky

Nežádoucí účinky inulinu vláknina strava, která se může vyskytnout u citlivých osob, jsou:[29]

  • Črevní nepohodlí, včetně plynatosti, nadýmání, žaludečních zvuků, říhání a křečí
  • Průjem
  • Anafylaktická alergická reakce (vzácně) - inulin se používá pro testování GFR a v některých ojedinělých případech vedl k alergické reakci, pravděpodobně spojené s reakcí na potravinovou alergii.[30]

Průmyslové použití

Nehydrolyzovaný inulin lze také přímo převést na ethanol současně sacharifikace a fermentační proces, který může mít potenciál pro přeměnu plodin s vysokým obsahem inulinu na ethanol pro palivo.[31]

Biochemie

Inuliny jsou polymery složený hlavně z fruktóza Jednotky (fruktany ) a obvykle mají terminál glukóza. Jednotky fruktózy v inulinech jsou spojeny β (2 → 1) glykosidová vazba. Molekula téměř výlučně lineární, pouze s několika procenty větvení.[32]:58 Rostlinné inuliny obecně obsahují mezi 2 a 70 fruktózovými jednotkami[32]:58 nebo někdy až 200,[33]:17 ale molekuly s méně než 10 jednotkami se nazývají frukto-oligosacharidy, nejjednodušší jsou 1-kestose, který má dvě jednotky fruktózy a jednu jednotku glukózy. Bakteriální inulin je více vysoce rozvětvený (více než 15% rozvětvený) a obsahuje řádově desítky nebo stovky podjednotek.[33]:17

Inuliny jsou pojmenovány následujícím způsobem, kde n je počet zbytků fruktózy a py je zkratka pro pyranosyl:

  • Inuliny s terminální glukóza je známá jako alfa-D-glukopyranosyl- [beta-D-fruktofuranosyl] (n-1) -D-fruktofuranosidy, ve zkratce GpyFn.
  • Inuliny bez glukózy jsou beta-D-fruktopyranosyl- [D-fruktofuranosyl] (n-1) -D-fruktofuranosidy, ve zkratce FpyFn.

Hydrolýza inulinů může vést k frukto-oligosacharidům, což jsou oligomery s a stupeň polymerace (DP) 10 nebo méně.

Výpočet rychlosti glomerulární filtrace

Inulin je jedinečně léčen nefrony v tom, že je úplně filtrován na glomerulus ale ani vylučovány, ani reabsorbovány tubuly. Tato vlastnost inulinu umožňuje odbavení inulinu, který má být klinicky použit jako vysoce přesné měření rychlost glomerulární filtrace (GFR) - rychlost plazmy z aferentní arteriol který je filtrován do Bowmanova kapsle měřeno v ml / min.

Je informativní porovnat vlastnosti inulinu s vlastnostmi kyselina para-aminohippurová (PAH). PAH je částečně filtrován z plazmy na glomerulu a není reabsorbován tubuly, stejným způsobem jako inulin. PAH se liší od inulinu v tom, že podíl PAH, který obchází glomerulus a vstupuje do tubulárních buněk nefronu (prostřednictvím peritubulární kapiláry ) je zcela vylučován. Renální clearance PAH je tedy užitečný pro výpočet průtoku renální plazmou (RPF), což je empiricky (1-hematokrit ) krát průtok krve ledvinami. Je třeba poznamenat, že clearance PAH odráží pouze RPF na části ledvin, které se zabývají tvorbou moči, a proto podhodnocuje skutečný RPF přibližně o 10%.[34]

Měření GFR inulinem nebo sinistrinem je stále považováno za Zlatý standard. Nyní však byl do značné míry nahrazen jinými, jednoduššími opatřeními, která jsou přibližnými hodnotami GFR. Tato opatření, která zahrnují čištění takových substrátů jako EDTA, iohexol, cystatin C., 125Já -iothalamate (radioiothalamát sodný), radioizotop chrómu 51Cr (chelátováno s EDTA) a kreatinin, byla jejich užitečnost potvrzena u velkých skupin pacientů s chronickým onemocněním ledvin.

Pro inulin i kreatinin zahrnují výpočty koncentrace v moči a v séru. Na rozdíl od kreatininu však inulin není v těle přirozeně přítomen. To je výhoda inulinu (protože bude známo množství infuze) a nevýhoda (protože je nutná infuze).

Metabolismus in vivo

Inulin je člověkem nestravitelný enzymy ptyalin a amyláza, které jsou přizpůsobeny k trávení škrobu. Ve výsledku prochází většinou zažívací ústrojí neporušený. Pouze v dvojtečka dělat bakterie metabolizovat inulin s uvolňováním významného množství oxid uhličitý, vodík a / nebo metan. Potraviny obsahující inulin mohou být spíše plynový, zejména pro ty, kteří nejsou zvyklí na inulin, a tyto potraviny by měly být nejprve konzumovány s mírou.[Citace je zapotřebí ]

Inulin je rozpustná vláknina, jeden ze tří typů vláknina počítaje v to rozpustný, nerozpustný, a odolný škrob. Rozpustná vláknina se rozpouští ve vodě za vzniku želatinového materiálu. Některá rozpustná vlákna mohou pomoci snížit hladinu cholesterolu a glukózy v krvi.

Protože normální trávení nerozkládá inulin na monosacharidy nezvyšuje hladinu cukru v krvi, a proto může být užitečný při léčbě cukrovky. Inulin také stimuluje růst bakterií v střevo.[5]Inulin prochází žaludek a duodenum nestrávený a je vysoce dostupný střevě bakteriální flóra. Díky tomu je to podobné jako odolné škroby a další fermentovatelné sacharidy.

Některé tradiční diety obsahují více než 20 g inulinu nebo frukto-oligosacharidů denně. Odhaduje se, že strava prehistorického lovce-hledače v poušti Chihuahuan zahrnuje 135 g inulinového typu denně fruktany.[35] Mnoho potravin má přirozeně vysoký obsah inulinu nebo frukto-oligosacharidů, jako je čekanka, česnek, a pórek, jsou po staletí považováni za „stimulanty dobrého zdraví“.[36]

Inulin díky své odolnosti vůči trávicím enzymům odolává absorpci během svého průchodu horním gastrointestinálním traktem. Po dosažení tlusté střevo se inulin převádí bakteriemi tlustého střeva na gel známý jako a prebiotikum, složka potravin, která je velmi výživná střevní mikroflóra. Od roku 2013 žádný regulační úřad nepovolil zdravotní tvrzení při uvádění prebiotik na trh jako třídy. Účinky inulinu na zdraví byly studovány v malých klinických studiích, které ukázaly, že způsobuje gastrointestinální nežádoucí účinky, jako je nadýmání a nadýmání, neovlivňuje hladiny triglyceridů nebo vývoj tučná játra, může pomoci zabránit cestovní průjem a může pomoci zvýšit vápník absorpce u dospívajících.[17]

Přírodní zdroje

Rostliny, které obsahují vysoké koncentrace inulinu, zahrnují:

Reference

  1. ^ A b Roberfroid, M. B. (2003). „Představujeme fruktany inulinového typu“. Br. J. Nutr. 93: 13–26. doi:10.1079 / bjn20041350. PMID  15877886.
  2. ^ Roberfroid M. B. (2007). „Fruktany inulinového typu: funkční složky potravin“. Journal of Nutrition. 137 (11 doplňků): 2493S – 2502S. doi:10.1093 / jn / 137.11.2493S. PMID  17951492.
  3. ^ A b „Prohlášení o určitých izolovaných nebo syntetických nestravitelných sacharidech jako dietní vlákno na štítcích o výživové hodnotě a doplnění: Pokyny pro průmysl“ (PDF). US Food and Drug Administration. 14. června 2018. Citováno 15. června 2018.
  4. ^ Hsu, C. Y .; Bansal, N. (srpen 2011). „Měřeno GFR jako„ zlatý standard “- všechno, co se třpytí, není zlato?“. Klinický časopis Americké nefrologické společnosti. 6 (8): 1813–1814. doi:10.2215 / cjn.06040611. PMID  21784836.
  5. ^ A b C d E Niness, K. R. (červenec 1999). „Inulin a oligofruktóza: co jsou zač?“. The Journal of Nutrition. 129 (7 doplňků): 1402S – 6S. doi:10.1093 / jn / 129.7.1402S. PMID  10395607.
  6. ^ A b C Kalyani Nair, K .; Kharb, Suman; Thompkinson, D. K. (18. března 2010). „Inulinová vláknina s funkčními a zdravotními vlastnostmi - přehled“. Recenze potravin mezinárodní. 26 (2): 189–203. doi:10.1080/87559121003590664. S2CID  84555786.
  7. ^ A b C Boeckner, L. S .; Schnepf, M. I .; Tungland, B. C. (2001). Inulin: přehled nutričních a zdravotních důsledků. Pokroky ve výzkumu v oblasti výživy a výživy. 43. str.1–63. doi:10.1016 / s1043-4526 (01) 43002-6. ISBN  9780120164431. PMID  11285681.
  8. ^ A b Irvine, James Colquhoun; Soutar, Charles William (1920). "CLXV. Konstituce polysacharidů. Část II. Konverze celulózy na glukózu". Journal of the Chemical Society, Transactions. 117: 1489–1500. doi:10.1039 / CT9201701489.
  9. ^ Irvine, James Colquhoun; Stevenson, John Whiteford (červenec 1929). "Molekulární struktura inulinu. Izolace nové anhydrofruktózy". Journal of the American Chemical Society. 51 (7): 2197–2203. doi:10.1021 / ja01382a035.
  10. ^ A b Richards, A. N .; Westfall, B. B .; Bott, P. A. (1. října 1934). "Renální exkrece inulinu, kreatininu a xylózy u normálních psů". Experimentální biologie a medicína. 32 (1): 73–75. doi:10.3181 / 00379727-32-7564P. S2CID  87153900.
  11. ^ Shannon, J. A .; Smith, H. W. (červenec 1935). „Vylučování inulinu, xylózy a močoviny normálním a chlorinizovaným mužem“. The Journal of Clinical Investigation. 14 (4): 393–401. doi:10,1172 / JCI100690. PMC  424694. PMID  16694313.
  12. ^ Coulthard, M. G .; Ruddock, V. (únor 1983). "Ověření inulinu jako markeru pro glomerulární filtraci u předčasně narozených dětí". Ledviny International. 23 (2): 407–409. doi:10.1038 / ki.1983,34. PMID  6842964.
  13. ^ Barclay, Thomas a kol. Inulin - univerzální polysacharid s mnoha farmaceutickými a potravinářskými chemikáliemi. Diss. Mezinárodní rada pro farmaceutické pomocné látky, 2010.
  14. ^ Franck, A. (9. března 2007). „Technologická funkčnost inulinu a oligofruktózy“. British Journal of Nutrition. 87 (S2): S287 – S291. doi:10.1079 / BJN / 2002550. PMID  12088531.
  15. ^ Rulis, Alan M. (5. května 2003). „Dopis agentury o reakci na oznámení GRAS č. GRN 000118“. US Food and Drug Administration.
  16. ^ Keefe, Dennis M. (9. prosince 2015). „Dopis agentury o reakci na oznámení GRAS č. GRN 000576“. US Food and Drug Administration.
  17. ^ A b C d E Slavin, Joanne (2013-04-22). „Vláknina a prebiotika: mechanismy a přínosy pro zdraví“. Živiny. 5 (4): 1417–1435. doi:10,3390 / nu5041417. ISSN  2072-6643. PMC  3705355. PMID  23609775.
  18. ^ Roberfroid, M. B. (1999). „Kalorická hodnota inulinu a oligofruktózy“. J. Nutr. 129 (7 doplňků): 1436S – 7S. doi:10.1093 / jn / 129.7.1436S. PMID  10395615.
  19. ^ „Kalorická hodnota inulinu a oligofruktózy“[trvalý mrtvý odkaz ].
  20. ^ Abrams S., Griffin I., Hawthorne K., Liang L., Gunn S., Darlington G., Ellis K. (2005). „Kombinace prebiotických fruktanů inulinového typu s krátkým a dlouhým řetězcem zvyšuje vstřebávání vápníku a mineralizaci kostí u mladých dospívajících.“. Dopoledne. J. Clin. Nutr. 82 (2): 471–476. doi:10.1093 / ajcn.82.2.471. PMID  16087995.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  21. ^ Coudray C., Demigné C., Rayssiguier Y. (2003). "Účinky vlákniny na absorpci hořčíku u zvířat a lidí". J. Nutr. 133 (1): 1–4. doi:10.1093 / jn / 133.1.1. PMID  12514257.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  22. ^ Griffin, I.J .; P. M. Hicks; R. P. Heaney; S. A. Abrams (2003). „Obohacený čekankový inulin zvyšuje absorpci vápníku hlavně u dívek s nižší absorpcí vápníku“. Nutr. Res. 23 (7): 901–909. doi:10.1016 / s0271-5317 (03) 00085-x.
  23. ^ Makharia A., Catassi C., Makharia G. K. (2015). „Překrývání mezi syndromem dráždivého tračníku a neceliakální citlivostí na lepek: klinické dilema“. Živiny (Posouzení). 7 (12): 10417–26. doi:10,3390 / nu7125541. PMC  4690093. PMID  26690475.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  24. ^ Greer J. B., O'Keefe S. J. (2011). „Mikrobiální indukce imunity, zánětu a rakoviny“. Přední fyziol (Posouzení). 1: 168. doi:10.3389 / fphys.2010.00168. PMC  3059938. PMID  21423403.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  25. ^ Andoh A., Tsujikawa T., Fujiyama Y. (2003). „Role vlákniny a mastných kyselin s krátkým řetězcem v tlustém střevě“. Curr. Pharm. Des. (Posouzení). 9 (4): 347–58. doi:10.2174/1381612033391973. PMID  12570825.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  26. ^ A b Liu, F .; Prabhakar, M .; Ju, J .; Long, H .; Zhou, H. W. (2017). „Vliv fruktanů inulinového typu na lipidový profil v krvi a hladinu glukózy: Systematický přehled a metaanalýza randomizovaných kontrolovaných studií“. Evropský žurnál klinické výživy. 71 (1): 9–20. doi:10.1038 / ejcn.2016.156. PMID  27623982. S2CID  13767136.
  27. ^ Nosek, Thomas M. „Sekce 7, Kapitola 4, Glomerulární filtrační rychlost“. Základy fyziologie člověka. Archivovány od originál dne 2016-03-24.
  28. ^ Saad, N .; C. Delattre; M. Urdaci; J. M. Schmitter; P. Bressollier (2013). "Přehled posledních pokroků v probiotické a prebiotické oblasti". LWT - Food Sci. Technol. 50: 1–16. doi:10.1016 / j.lwt.2012.05.014.
  29. ^ Coussement, Paul A. A. (1999). „Inulin a oligofruktóza: bezpečný příjem a právní status“. The Journal of Nutrition. 129 (7): 1412S – 1417S. doi:10.1093 / jn / 129.7.1412S. PMID  10395609.
  30. ^ Bacchetta, Justine (2008). "'Přecitlivělost ledvin na inulin a nefropatii IgA “. Dětská nefrologie. 23 (10): 1883–1885. doi:10.1007 / s00467-008-0819-9. PMID  18535847. S2CID  25741852.
  31. ^ Kazuyoshi Ohta; Shigeyuki Hamada; Toyohiko Nakamura (1992). "Výroba vysokých koncentrací ethanolu z inulinu současným použitím sacharidů a fermentace." Aspergillus niger a Saccharomyces cerevisiae". Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 59 (3): 729–733. doi:10.1128 / AEM.59.3.729-733.1993. PMC  202182. PMID  8481000.
  32. ^ A b Kays, Stanley J .; Nottingham, Stephen F. (2007-08-13). Biologie a chemie topinamburu: Helianthus tuberosus L. CRC Press. ISBN  978-1-4200-4496-6.
  33. ^ A b Rauter, Amélia P .; Vogel, Pierre; Queneau, Yves (2010-09-20). Sacharidy v udržitelném rozvoji I. Springer Science & Business Media. ISBN  978-3-642-14836-1.
  34. ^ Costanzo, Linda. Fyziologie, 4. vydání. Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins, 2007. Strany 156–160.
  35. ^ Leach, J. D.; Sobolik, K. D. (2010). „Vysoký dietní příjem prebiotických fruktanů inulinového typu v prehistorické poušti Chihuahuan“. Br. J. Nutr. 103 (11): 1558–61. doi:10.1017 / S0007114510000966. PMID  20416127.
  36. ^ Coussement P. (1999). „Inulin a oligofruktóza: bezpečný příjem a právní status“. J. Nutr. 129 (7 doplňků): 1412S – 1417S. doi:10.1093 / jn / 129.7.1412S. PMID  10395609.