ФИТ ПАРАД N11 СТОЛОВЫЙ ПОДСЛАСТИТЕЛЬ 200,0
Инулин – это природный полисахарид со сладковатым вкусом, не имеющий синтетических аналогов. Он содержится более чем в 3000 растениях, преимущественно в их корнях и клубнях. Его популярность обусловлена ценными качествами полисахарида. Являясь естественным пребиотиком, инулин при попадании в желудочно-кишечный тракт человека улучшает перистальтику кишечника, стимулирует пищеварение, обеспечивает питание и рост ценных бифидобактерий. Пищеварительные ферменты человека не в состоянии переварить инулин, поэтому он полностью сохраняет свои ценные свойства в пищеварительном тракте. Поскольку формула этого полисахарида близка к формуле клетчатки, кислая среда желудка не в состоянии воздействовать на инулин. Частичному расщеплению он подвергается в кишечнике, где рабочие микроорганизмы превращают инулин в питательную среду для своего размножения. Растущие колонии полезных бактерий вытесняют патогенную флору, чем оздоравливают кишечник, стимулируя биохимические реакции пищеварения.Оставшаяся нерасщепленной часть инулина, проходя по кишечнику, очищает его от токсинов, радионуклидов, «плохого» холестерина. Этим свойством активно пользуются производители, выпуская множество наименований пищевых добавок и продуктов, предназначенных для очищения организма.
Инулин является иммуномодулятором, повышая интенсивность обменных процессов, увеличивая выносливость организма.
Создает иллюзию сытости, не прибавляя калорийности пище, способствуя похудению.
Этот полисахарид не обладает никакими опасными свойствами и не способен оказать на организм человека негативное влияние. Инулин включен в состав гипоаллергенного детского питания для детей грудного возраста, проходящего несколько ступеней проверки качества.Единственное побочное действие этого вещества – стимулирование повышенного газообразования. Кроме того, инулин не рекомендуется принимать с антибиотиками, так как он снижает эффективность препаратов этой группы.Чемпионом по содержанию инулина среди культивируемых растений является корень цикория. В нем присутствует до 20% этого полисахарида, и до 70% в пересчете на сухое вещество.
Перечень растений с высоким содержанием инулина:
Сухой корень лопуха – 37-45%;
Большая часть инулина, предлагаемого потребителю, произведена из клубней топинамбура. Для этого используются сорта с высоким содержанием этого полисахарида, выведенные при помощи селекционной работы. Для производства инулина используется щадящая технология, максимально сохраняющая его ценные свойства. На выходе получается концентрированный порошок с высоким содержанием полисахарида.
Топинамбур является уникальным растением, клубни которого не накапливают в себе нитратов при любом способе возделывания культуры. Это растение способно перерабатывать токсические вещества в безопасные соединения.
К тому же в составе растения содержится большое количество железа, цинка, магния, кальция, марганца, кремния, цинка. Сбалансированный минеральный состав повышает иммунитет и укрепляет здоровье человека. Особенно полезно это уникальное растение для больных сахарным диабетом, остеопорозом, при нарушениях обмена веществ.
Все эти ценные качества сохраняются в препаратах инулина, полученного из топинамбура. Для тех, кто заботится о стройности своей фигуры, будет полезно узнать, что инулин из топинамбура замедляет всасывание жиров и углеводов. Полное усвоение кальция, поступающего из пищи, оздоровление микрофлоры кишечника – все эти свойства характерны для препарата, выпускаемого в форме таблеток или порошка. Для покрытия дневной потребности потребуется всего 1-2 чайные ложки инулина в сутки.
Биологически активная добавка Инулин выпускается в форме порошка, кристаллов, таблеток по 0,5 г.
Показания:
Препарат принимают курсами с перерывом между ними 1-2 месяца. Показания к применению: |
Морфологические, структурные и дегидратационные свойства инулина «Raftilin gr» Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»
УДК 612.396.14: 635.24
В. В. Литвяк, Н. Д. Лукин, А. А. Михайленко, А. В. Канарский
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ, СТРУКТУРНЫЕ И ДЕГИДРАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ИНУЛИНА
«RAFTILIN GR»
Ключевые слова: цикорий, топинамбур, инулин, свойства, области применения.
Проведен обзор сырьевых источников инулина. Сделан анализ мирового производства инулина. Рассмотрены научно-технические достижения в производстве инулина в России. Показана значимость инулина для жизнедеятельности человека. Установлено, что инулин «Raftilin GR»имеет псевдокристаллическое строение и как полисахарид, состоит из остатков фруктозы. Выявлены особенности дегидратации инулина «Raftilin GR». Установлено, что нагрев до 210 °С не приводит к изменению массы инулина «Raftilin GR».
Keywords: chicory, Jerusalem artichoke, inulin, properties, application.
A review ofprimary sources of inulin. The analysis of the world’s production of inulin. Reviewed scientific and technological advances in the production of inulin in Russia. The importance of inulin for human life. It has been established that inulin «Raftilin GR» psevdokristallicheskoe has a structure and as a polysaccharide composed of fructose residues. The features of dehydration inulin «Raftilin GR». Found that heating to 210 °C does not lead to a change in weight of inulin «Raftilin GR».
Введение
В настоящее время наблюдается научный и практический интерес к инулину, который является исходным сырьем для промышленного получения олигофруктозы, фруктозно — глюкозного сиропа, фруктозы и биоэтанола, а также обладает уникальными пребиотическими свойствами. Инулин является основным запасным полисахаридом у цикория (Cichorium intybus L.), топинамбура (Helianthus tuberosus L.) и др. растений.
Корнеплоды цикория содержит до 16 % наиболее ценного компонента в составе цикорного корня — инулина. Цикорий содержит также витамины, микроэлементы, органические кислоты, пектин, каротин, белковые и другие полезные для человека вещества. Мировое производство инулина превышает 120 тыс. т в год, при этом лидерами по производству инулина являются Бельгия и Голландия [1-4].
В России цикорий выращивают в ограниченном количестве и используют в сухом измельчённом виде или как концентрат в кофейном и кондитерском производстве; промышленное производство чистого инулина отсутствует. Однако, разработана технология инулина из цикория, который рекомендуется использовать в диетических низкобелковых продуктах детского питания [4-10].
Топинамбур («земляная груша», «иерусалимский артишок») получает всё большее распространение в мире [11, 12, 13]. Это — ближайший родственник подсолнечника, отличающийся от него менее крупными цветками и образованием на подземных побегах клубней, как у картофеля. Клубни его отличаются сочной нежной мякотью и приятным вкусом (среднее между редисом и капустной кочерыжкой), позволяющим употреблять их в любом виде. Топинамбур крайне неприхотлив и способен давать урожай в продолжение 30 — 40 и более лет на одном месте без подкормки. Перезимовав в земле, клубни становятся даже вкуснее, т.к. часть содержащегося в них инулина гидролизуется ферментами до фруктозы. Стебли топинамбура также пригодны
на корм животным и на производство этанола. Пищевые и целебные качества топинамбура практически не зависят от экологического состояния окружающей среды. При этом целебными свойствами обладают все части растения: клубни, листья и цветки, которые используют в лечении многих заболеваний [11].
В Европе топинамбур известен с начала ХУ11 в., получив своё название по североамериканскому индейскому племени тупинамба. Со временем топинамбур был вытеснен картофелем, клубни которого могут храниться дольше, более округлы и удобны в обработке. Уникальную ценность топинамбура в первую очередь определяет его химический состав [9]. По химическому составу клубни топинамбура практически не отличаются от картофеля, но не имеют солонина — ядовитого вещества, образующегося в сыром картофеле, поэтому могут употребляться в пищу человека в сыром виде. Химический состав топинамбура, как и других растений, изменяется в зависимости от биологических особенностей сорта и почвенно — климатических условий. Земляная груша содержит 20 — 30 % сухих веществ, среди которых до 80 % полимерного гомолога фруктозы -инулина.
Значительные колебания в содержании инулина в клубнях, приводимые в опубликованных работах, объясняются тем, что под инулином одни исследователи понимают только инулин, а другие -смесь инулина с сопутствующими веществами, в частности с полифруктозанами. Кроме того, причиной больших отличий в содержании инулина является и то, что иногда без специальных оговорок сравниваются данные анализа осенних клубней и перезимовавших весенних, в которых инулин уже частично гидролизовался. Следует отметить, что содержание инулина в цикории и топинамбуре практически одинаково.
В Китае инулин производят из топинамбура. При этом в китайском товарном инулине может содержаться до 50 % мальтодекстрина. В России то-
пинамбур также является перспективной культурой для производства инулина, что подтверждается наличием наибольшей в мире коллекции, количество сортов топинамбура в которой достигает 260 наименований [12]. В России продукты из топинамбура изготовляют в виде измельчённого высушенного порошка (40 — 50 % инулина) или сиропа из топинамбура (16 %). В настоящее время во ВНИИ крах-малопродуктов разработаны проекты технических условий на продукты из топинамбура и исходные требования к технологии инулина и оборудованию для его производства.
Основные характеристики инулина. Инулин (С6Ню05)п — органическое вещество из группы полисахаридов, полимер й-фруктозы (полифруктозан). В твердом состоянии аморфный порошок или кристаллы, белого цвета, слабосладкий, без послевкусия, гигроскопичен, растворимость в воде 120 г/л при 25 С; 350 г/л при 90 С, плотность 600 ± 50 г/л, с йодом не дает окрашивания. Редуцирующая способность отсутствует — не восстанавливает Фелингову жидкость, удельное вращение водного раствора инулина (- 33,0°) — (- 40,10).
Инулин гидролизуется почти с такой же скоростью, как и тростниковый сахар, что указывает на наличие в его молекулах остатков фруктофуранозы. При гидролизе метилированного инулина образуется 3,4,6-триметилфруктофураноза. Это свидетельствует о том, что, по крайней мере, главная часть молекулы инулина представляет собой цепь из остатков фруктофуранозы, при этом в полимерную цепь входит около 36 остатков фруктозы. Этому же числу фруктозных остатков соответствует молекулярная масса инулина, которая составляет 5000 — 6000 г/моль.
Изучение структуры метилированных глюкоз, образующихся при гидролизе триметилинулина, позволяет сделать заключение, что молекула инулина представляет собой полифруктозидную цепь, на одном конце которой, а также и в средней части находится по одному глюкозному остатку.
Инулин может существовать в виде а-, р- и Y-форм, различающихся степенью полимеризации, молекулярной массой, растворимостью. В а-форме — инулин является белым аморфным порошком, легко растворимым в воде и осаждаемым спиртом. При длительном хранении инулин в а-форме может превращаться в труднорастворимую в холодной воде кристаллическую р-форму. Образование инулина в Y-форме взаимосвязано с температурами технологически процессов обработки инулина. [19]. Все формы инулина взаимно превращаются.
Свойства инулина во многом определяются свойствами его мономера — фруктозы. Этот моносахарид, кетогексоза, присутствует как й-изомер в свободном виде почти во всех сладких ягодах и плодах, в состав сахарозы и лактулозы входит как моносахаридное звено. В водных растворах фруктоза существует в виде смеси таутомеров, в которой преобладает р-й-фруктопираноза и содержится при 20 °С около 20 % р-й-фруктофуранозы и около 5 % а-й-фруктофуранозы [16].
Промышленно изготовляемый инулин содержит родственные углеводы — псевдоинулин, инуленин, левулин, гелиантенин, синистрин, иризин и др., которые при гидролизе также дают D — фруктозу.
Метаболизм. Фруктоза быстрее, чем сахароза, впитывается в кровь, однако значительно медленнее, чем глюкоза, усваивается организмом человека, минимально влияя на уровень сахара и инсулина в крови и приводя к нормализации синтез гликогена в печени. Попадая в желудок, инулин образует гель. При этом в кислой среде желудочного сока инулин частично распадается на короткие фруктозные цепочки и отдельные молекулы фруктозы, которые проникают в кровеносные сосуды. Организм человека не содержит энзимы, способные гидролизовать инулин, поэтому вещество, с незначительными изменениями в желудке достигает толстого кишечника. В этой части желудочно — кишечного тракта инулин под действием фермента бифидобактерий ину-лазы гидролизуется с образованием D-фруктозы и небольшого количества D-глюкозы, которые являются субстратами для бифидобактерий [17].
Фармокинетика. Инулин способствует сокращению продолжительности прохождения пищи по тонкому кишечнику. Как указано выше, в толстом кишечнике инулин полностью ферментируется исключительно бифидобактериями
(Bifidobacterium), которые составляют 80 — 90 % микрофлоры кишечника здорового человека [17]. Способность избирательно стимулировать рост би-фидобактерий является одним из важнейших свойств инулина. Бифидобактерии обладают ферментативной системой p-фруктозидаз, позволяющей им гидролизовать инулин. В присутствии инулина бифидобактерии и отдельные виды лактобацилл размножаются в кишечнике очень интенсивно: инулин ускоряет, стабилизирует и усиливает жизнедеятельность этих бактерий в желудочно — кишечном тракте.
Положительное влияние инулина на рост бактерий кишечника позволяет относить инулин к группе пребиотиков — веществ, или диетических добавок, в большинстве своем не адсорбируемых в кишечнике человека, но благотворно влияющих на организм хозяина путем селективной стимуляции роста и активации метаболизма полезных представителей его кишечной микрофлоры. Также инулин обладает «обволакивающим действием», защищая слизистые оболочки желудка и частично кишечника от механического раздражения пищей. Инулин способен предотвратить появление или уменьшить действие токсических веществ, при их попадании в желудочно — кишечный тракт.
Применение инулина. В фармацевтике инулин применяется как биологически активная добавка в форме капель, таблеток, капсул для профилактики, а также для лечения различных заболеваний. Инулин не имеет противопоказаний, полезен для пищеварительной, нервной и сердечно — сосудистой систем, применяется при лечении диабета и ожирения, для лечения почечно — каменной болезни, артрита и других видов заболеваний, помогает очистить организм
от шлаков, тяжёлых металлов, радиоактивных веществ и т. д. Особенно ценны препараты с содержанием инулина для диабетиков. Инулин заслуженно называют растительным инсулином, потому что он улучшает углеводный и липидный обмен, снижает уровень сахара, предотвращает осложнения при сахарном диабете. Природная фруктоза, которую содержит инулин, является уникальным сахаром, который полностью заменяет глюкозу в случаях, когда глюкоза не усваивается [1-4].
Инулин является хорошим технологичным ингредиентом в пищевой промышленности. Так, инулин образовывает с водой гель с очень короткой, жироподобной текстурой и таким образом имитировать присутствие жира в обезжиренных продуктах, обеспечивая им полноту вкуса, присущего продуктам обычной жирности (1 г жира замещается 0,25 г инулина). Благодаря снижению содержания жиров, снижается калорийность продуктов. Без ущерба для вкуса улучшается текстура продукта. Инулин улучшает стабильность аэрированных продуктов (мороженого, муссов) и эмульсий (спредов, соусов). Инулин вводится в продукт без изменения технологического процесса. Порошок инулина замешивается с остальными ингредиентами или смешивается c водой отдельно. Широко используется инулин в производстве таких функциональных продуктов питания, как диетические, мясные и заменители мяса, молочные, мучные и кондитерские изделия, детское питание, фруктовые соки и пюре, продукты быстрого приготовления.
В косметологии инулин используют при изготовлении жидкого мыла, шампуней, дезодорантов, гелей эмульсий, солей и пены для приема душа и ванны и др., формируя легкую пленку с приятным ощущением на поверхности кожи и волосах. Инулин способен удерживать отдушку, а также масло-растворимые компоненты на коже и волосах после смывания применяемых продуктов, усиливает и пролонгирует эффект действия активных и функциональных ингредиентов рецептуры [18].
Цель данной работы — определение морфологических, структурных и дегидратационных свойств инулина «Raftilin GR».
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
— изучение микроструктуры инулина;
— изучение химического строения инулина;
— изучение особенностей дегидратации инулина.
Объект и методы исследования
Объектом исследований являлся инулин «Raftilin GR», полученный из корнеплодов цикория компанией «ORAFTI» (Belgium).
Световая микроскопия. Микроструктура исследована с помощью светового микроскопа Olympus CX41RF (увеличение в 40, 100 и 400 раз), камера ALTRA 20 Soft Imaging Sistem (Japan). Препараты для исследований готовили с глицерином или без него.
Рентгенофазовый анализ. Фазовая структура исследована методом рентгенографии. Дифракционные графики записывали на рентгеновском ди-фрактометре HZG 4A (Carl Zeiss, Jena, Germany) с использованием медного (CuKa) излучения, фильтрованного никелем. Образец инулина для записи рентгенодифрактограммы готовили в виде монолитной таблетки плоскоцилиндрической формы с гладкой поверхностью. Графики строили в шаговом режиме дискретного сканирования. Рентгенограмму исследуемого образца записывали в режиме «на отражение».
ИК-спектроскопия. Спектры ИК — поглощения регистрировали на однолучевом Фурье — спектрометре модели Perkin Elmer «Spectrum 1000» (USA) в спектральном диапазоне 400 — 4000 см-1 с шириной спектральной щели 4 см-1, время записи одного спектра около 2 мин.
Приготовление образцов осуществляли их прессованием в таблетку с KBr в соотношении 1:200 мг при давлении около 4,5-108 Па.
Положение максимумов полос, проявляющихся в виде перегибов (выступов) на контуре более сильных пиков, определено с погрешностью до 5 см-1, остальные максимумы — с точностью до 2 см-1.
Расшифровка спектров проведена в соответствии с [15].
ЯМР-спектроскопия. Спектры 1Н ЯМР и С ЯМР записаны в Б2О на приборе ЯМР — спектрометре Bruker АС 400 с рабочими частотами 100 и 400 МГц [14].
Дифференциальный термический анализ. Дифференциальный термический анализ инулина проводили на синхронном термическом анализаторе STA 409 PC LUXX (Germany) в температурном интервале 30 — 300 °С со скоростями нагрева 5,0 К/мин; масса навески составляла 9,3 мг.
Результаты исследований и их обсуждение
Анализ полученных экспериментальных результатов показал, что использованные в исследованиях методы изучения структуры инулина световая микроскопия и рентгенофазовый анализ дополняют друг друга по отношению и указывают на возможность взаимопревращений аморфной и кристаллической форм инулина. Исследования морфологии Рафтилина методом световой микроскопии свидетельствуют, что инулин организован в виде псевдокристаллических образований. Данные образования можно также наблюдать, если поместить инулин в среду глицерина или 96 % — ного этилового спирта. Наиболее интересные данные, на наш взгляд, получены при наблюдениях за инулином, помещенным в среду этилового спирта (рис. 1). Здесь хорошо заметны центральные мицеллы (в виде центральной темной окружности) и периферические части (в виде полупрозрачной оболочки, которая обволакивает центральную темную окружность) псевдокристаллических образований, а также небольшие части Рафтилина (в виде темных точек), отделяющиеся от основных псевдокристаллических образований.
Вероятно, псевдокристаллические образования — скопления беспорядочно скрученных полимерных цепей инулина в виде клубка с более высокой плотностью в центре и стабилизированных молекулами растворителя. Молекулы растворителя способны взаимодействовать с функциональными группами растворенного вещества. При этом псевдокристаллические образования могут быть различных размеров, в частности, могут быть отдельными короткими цепочками инулина.
Рис. 1 — Микрофотография Рафтилина в 96 % -ном этиловом спирте, полученная на световом микроскопе при увеличении в 100 раз с контрастностью
Согласно рентгенограмме инулин в виде сухого порошка не содержит кристаллических образований и является скорее аморфным веществом (рис. 2).
Анализ ЯМР — спектра (рис. 3) и ИК — спектра (рис. 4 и табл. 1) подтверждает имеющиеся данные о химическом строении инулина, опубликованные ранее [12,19].
Как известно [14], спектроскопия ЯМР основана на явлении резонансного поглощения радиочастотной электромагнитной энергии веществом с ненулевыми магнитными моментами ядер, находящихся во внешнем постоянном магнитном поле; каждый сигнал здесь отвечает соответствующему атому анализируемой молекулы и включающей его группировки в целом. При 1Н ЯМР — спектроскопии в зависимости от местного электронного окружения разные протоны в молекуле резонируют на слегка отличающихся частотах. Смещение частоты и основная резонансная частота прямо пропорциональны величине индукции магнитного поля, поэтому смещение преобразуется в независимую от магнитного поля безразмерную величину известную как химический сдвиг, который определяется как относительное изменение в сравнении с эталонными образцами. В результате изучения полученного 1Н ЯМР — спектр инулина (рис. 3) можно утверждать, что инулин является органическим веществом из группы полисахаридов с общей формулой (СбНю05)п и мономером — й-фруктоза в р-фуранозной форме.
При облучении молекул испытуемого объекта ИК — излучением поглощаются только те кванты, частоты которых соответствуют частотам колебаний молекул. Полосы поглощения одного и того же вида колебаний атомной группы различных веществ рас-
полагаются в определенном диапазоне инфракрасного спектра. Точное положение максимума полосы поглощения атомной группы в пределах этого диапазона указывает на природу вещества [14-16]. Выявленные при анализе ИК — спектра инулина валентные колебания в диапазоне 500 — 1400 см-1 свидетельствует наличии в инулине не только р-й-фруктофуранозы и небольшого количества в р-й-глюкопиранозы. Таким образов, на основании ЯМР — и ИК — спектра подтверждена структурная химическая формула инулина [20].
Рис. 2 — Фазовый анализ Рафтилина: 1 — рентген-тограмма; 2 — схематическое изображение аморфного гало; 3 — центральная аморфная гранула инулина; 4 — маленькие полимерные цепи фруктоз
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Рис. 3 — ЯМР-спектр Рафтилина
Рис. 4 — Дегидратация инулина Рафтилина: 1 ТГ — кривая; 2 — ДСК — кривая
Таблица 1 — Расшифровка ИК — спектра Рафти-лина
Частоты Отнесение частот колебаний
Обертоны водородных
439 — 700 связей, внеплоскостные колебания ОН-групп
Внешние деформационные колебания СН2 — и
708 — 779 СН-групп, пульсацион-ные колебания пираноз-ных колец
790 — 860 Деформационные колебания СН2 (маятниковые)
Несимметричные колеба-
895 — 943 ния пиранозного кольца (принадлежность к а-ряду)
Валентные колебания
971 — — 1164 пиранозного кольца, -С-О-Н, -С-О-С
Деформационные плоскостные колебания С-О-Н,
1200 — 1420 деформационные внешние (веерные) колебания С-СН2
1402 — 1599 Внутренние деформационные (ножничные) колебания СН2
Деформационные колеба-
1621 — 1654 ния кристаллизационной воды
1707 — 2000 Валентные колебания
группы С=О
2029 — 2200 Предположительно, составные деформационные колебания групп С-О-Н (плоскостные и неплоскостные)
Валентные колебания
2842 — 2936 групп СН и СН2 в составе СНОН, СН2ОН
Валентные колебания
3371 — 3436 групп ОН, связанных водородной связью, в составе СНОН и СН2ОН
Многообразие свойств инулина отражено в его молекулярной структуре. Это полисахарид, в котором молекула глюкозы связана с п молекулами фруктозы, определяющими, в конечном итоге, диетические свойства инулина [12,19]. Очевидно, число п в полифруктозных цепях может иметь непостоянное значение, а сами цепи — различную длину, вследствие чего молекулярная масса инулина может значительно изменяться. Это объясняет изменчивость состава инулина, зависящую от климатических условий произрастания, времени сбора урожая, продолжительности и условий хранения и технологии переработки сырья. Кроме полифруктозанов инулин содержит большое количество полисахаридов и органических кислот, которые являются вос-
требованными пищевыми добавками в продуктах рационального питания.
Кроме того, результаты ЯМР — и ИК — спектра свидетельствуют о наличии в молекуле инулина связанной воды. Молекулы воды увеличивают количество водородных связей, которые способствуют общей стабилизации и устойчивости молекулы инулина. Так у молекулы инулина водородная связь способна образовываться между атомами водорода и кислорода гидроксильных групп р-й-фруктофуранозных и р-й-глюкопиранозных остатков через содержащиеся в инулине молекулы воды:
Согласно данным дифференциального термического анализа, в интервале температур 20 — 120 °С потеря массы образца инулина составляет 6 % (эндотермический эффект при 87 °С). Дальнейший нагрев в интервале 120 — 210 С не приводит к изменению массы образца инулина Значительные потери массы (52 %) происходят при нагревании образца инулина в интервале температур 210 — 300 °С (эн-доэффект при 209 °С) (рис.4).
При синхронном ТГ-ДСК анализе одновременно измеряется изменение теплового потока и массы образца инулина как функция от температуры, при контролируемой атмосфере [21]. Масса образца инулина уменьшается в результате удаления связанной влаги — воды, которая существует вблизи растворенного вещества и других неводных компонентов, имеет уменьшенную молекулярную подвижность и другие свойства, отличающиеся от свойств массы воды в той же системе. Полученные результаты о дегидратации инулина необходимо учитывать при разработке новых пищевых и фармацевтических продуктов, содержащих инулин. При использовании инулина в качестве ингредиента в изделиях и продуктах питания и совместной температурной обработке возможно изменение их гигроскопических свойств. Продукты могут потерять слеживаться при хранении в условиях переменной температуры и влажности атмосферного воздуха.
Заключение
Проведен обзор сырьевых источников инулина. Сделан анализ мирового производства инулина. Рассмотрены научно — технические достижения в производстве инулина в России. Показана значимость инулина для жизнедеятельности человека.
Исследования морфологии инулина «ЯайШп вЯ» методом световой микроскопии показывают, что инулин «КайШп вЯ» организован в виде псевдокристаллических образований. Рентгенограммы показывают, что инулин «КайШп вЯ» не содержит кристаллических образований и является полностью аморфным гало. Анализ ЯМР — спектра и ИК — спектра подтверждает, что инулин «ЯайШп вЯ» — полисахарид, состоящий из остатков фруктозы.
Выявлены особенности дегидратации инулина «ЯайШп вЯ». Установлено, что нагрев до 210 °С не приводит к изменению массы инулина «КайШп вЯ».
Статья подготовлена в рамках выполнения Союзной
программы «Инновационное развитие производства
картофеля и топинамбура».
Литература
1. З.А. Бадретдинова, А.В. Канарский, Вестник Казан. технол. унив., 19, 207 — 210 (2013).
2. Н.Г. Гулюк, Перспективы производства и применения инулина из цикория. Москва, 2003. 173 с.
3. М.В. Перковец, Пищевые ингредиенты. Сырьё и добавки, 2, 20, (2010)
4. М.В Перковец, Пищевая промышленность, 5, 40-43 (2007).
5. Н.Г. Гулюк, ВНИИК, 11, 88-92 (2006).
6. Н.Г. Гулюк, ВНИИК, 12, 127-142 (2008).
7. Н.Г. Гулюк, Ферментативный гидролиз смеси полисахаридов. НИПКЦ Восход-А, Москва, 2011, С. 44-49.
8.С.Т. Быкова, Пищевая промышленность, 1, 32-33 (2014).
9. З.А. Бадретдинова, А.В. Канарский, Вестник Казан. технол. унив., 14, 408 — 410 (2014).
10. Пат. РФ № 2375376 (2009).
11. В.А. Плисов, Имбирь и топинамбур на страже здоровья. ООО «АСС — Центр», Москва, 2011. 96 с.
12. В.И.Старовойтова, Картофель и топинамбур — продукты будущего. ФГНУ «Росфармагротех», 2007. 292 с.
13. A.M. Gaafar, M.F. Segar El-Din, E.A. Boudy, H.H. El-Gazar, Journal of American Science, 6, 5, 36-39 (2010).
14. Х.Х. Гюнтер, Введение в курс спектроскопии ЯМР. Мир, Москва, 1984, 240 с.
15. Б.В. Иоффе, Физические методы определения строения органических соединений. Высш. шк., Москва, 1984. 346 с.
16. Carbohydrate Research, 1, 136-141 (2012)
17. Н.Н. Фирсов, Микробиология: словарь терминов. Дрофа, Москва, 2006. 256 с.
18. http: // handmade-saratov.ru/catalog /2697/. — (дата обращения 14.05.2014).
19. В.И. Старовойтов, Пищевые ингредиенты. Сырьё и добавки, 2, 30-32 (2013).
20. Е.В. Рощина, Хранение и переработка сельхозсырья, 5, 56-59 (2009).
21. А.П. Нечаев, Пищевая химия. ГИОРД, СПб., 2004. 640 с.
© В. В. Литвяк- д.т.н., к.х.н. ведущий научный сотрудник РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию», [email protected]; Н. Д. Лукин — д.т.н., заместитель директора по научной работе, ГНУ ВНИИ крахмалопродуктов Россельхозакадемии; А. А. Михайленко — к.т.н., старший научный сотрудник, ГНУ ВНИИ крах-малопродуктов Россельхозакадемии; А. В. Канарский — д.т.н., профессор кафедры Пищевая инженерия малых предприятий КНИТУ, [email protected].
© V. V. Litvyak, Dr.Sci. (Tech), Ph.D (Chem), Leading researcher, Scientific-Prarctical Center of National Academy of Sciences of Belarus on Food, [email protected]; N. D. Lukin, Dr.Sci. (Tech), Prof, Deputy director on science, All-Russian Research Institute for Starch Products; A. A. Mikhailenko, Ph.D (Tech), Leading researcher, All-Russian Research Institute for Starch Products A. V. Kanarskiy, Dr. Sci. (Tech.), Prof., Department of food engineering in small enterprises, KNRTU, [email protected].
польза и вред для организма
Инулин в корневищах и клубнях растений накапливается по мере их роста и созревания. При возникновении неблагоприятных для овощей и корнеплодов условий к обмену веществ присоединяется полисахарид — дополнительный ресурс цикория, топинамбура, лука, чеснока и агавы.
Неабсорбированная фруктоза быстро покидает кишечник человека. Но даже за недолгое время пребывания в организме инулин успевает абсорбировать на своей поверхности:
Инулин относится медиками к классу пребиотиков. Эти биологические активные вещества после проникновения в тонкий и толстый отделы кишечника создают благоприятную обстановку для активного размножения бактерий. Короткие цепи полисахаридов накапливаются на слизистой оболочке органа пищеварения. На таких участках охотно селятся полезные микроорганизмы. Значительное количество инулина в кишечнике является мощным стимулом для образования новых штаммов.
Такое свойство полисахарида используется в терапии многих заболеваний, протекающих на фоне снижения сопротивляемости организма к вирусным и бактериальным инфекциям. Курсовой прием инулина в виде порошка, капсул или таблеток позволяет значительно укрепить иммунитет. Это особенно актуально для людей, страдающих хроническими патологиями дыхательной системы.
Польза инулина базируется на его уникальной способности быстро устранять дисбактериоз. Особенно часто он развивается после проведения антибиотикотерапии, которая показана при многих заболеваниях. Противомикробные препараты уничтожают не только патогенные штаммы, но и необходимые для организма человека бактерии. Одновременный прием антибиотиков и инулина препятствует возникновению дисбактериоза.
Также в медицине используются следующие свойства полисахарида:
Совет
Регулярное употребление продуктов, богатых инулином, и биологически активных добавок способствует изменению состава волосяной луковицы. Полисахарид питает кожу головы, насыщает ее полезными химическими соединениями. Через две недели курсового лечения становятся заметно улучшение внешнего вида волос.
Инулин активно применяют в косметологии. В клиниках и салонах красоты специалисты рекомендуют включить в свой рацион полисахарид из-за его полезных свойств:
- насыщение кожи влагой, витаминами и микроэлементами;
- активация защитных механизмов на клеточном уровне;
- регуляция доставки молекулярного кислорода к тканям эпидермиса;
- отшелушивание ороговевших частиц кожи.
Спустя несколько месяцев приема инулина исчезают мимические морщинки, а глубокие становятся менее заметны. Улучшается контур лица, а кожа приобретает здоровый вид, становится упругой. Косметологи отмечают антисептическое действие полисахарида — после курсовой терапии исчезают мелкие высыпания на коже и угревая сыпь.
Для детей
В кишечнике новорожденного практически отсутствуют полезные бактерии. Питаясь материнским грудным молоком, ребенок получает все необходимые для роста и развития полезные вещества. На протяжении нескольких месяцев формируется микрофлора кишечника малыша, в желудке начинают выделяться ферменты. Таким способом организм получает необходимые для пищеварения пребиотики.
Интересный факт
На прилавках аптек и специализированных магазинов появились смеси и каши для детей, обогащенные полисахаридом. Такое питание помогает родителям обеспечить организм ребенка пребиотиками после прекращения грудного вскармливания.
С целью нормализации кишечной микрофлоры педиатры рекомендуют включать в рацион кашу с полисахаридом. Достаточно давать ее малышу один раз в день, чтобы:
- укрепились кости, правильно формировался позвоночный столб;
- улучшилось пищеварение;
- пополнился запас необходимых витаминов и минералов.
Такое питание особенно подходит детям, у которых после каждого приема молока или смеси болит животик. Инулин помогает устранить метеоризм, отрыжку и спазмы кишечника. Полисахарид содержится даже в кашах, предназначенных для малышей со склонностью к аллергическим реакциям.
Показания
Доказана эффективность инулина как профилактического средства для снижения риска образования злокачественных опухолей. Людям, предрасположенным к сезонным простудам, рекомендован прием полисахарида за месяц до начала эпидемии. Органическое соединение помогает устранить воспаления в кишечнике, хронические запоры и диарею.
Совет
Диабетикам следует включить в свой рацион инулин. Биологически активное вещество нормализует уровень глюкозы, оптимизирует работу желез внутренней секреции, положительно влияет на продуцирование гормонов.
Гастроэнтерологи советуют включать полисахарид в питание пациентов с такими патологиями:
- язва желудка и двенадцатиперстной кишки;
- колит;
- различные формы гастрита;
- холецистит;
- панкреатит.
Инулин предотвращает рецидивы атопического дерматита и крапивницы. Гипертоники, регулярно употребляющие инулин, отмечают нормализацию артериального давления, снижение частоты сердечных сокращений. Способность инулина ускорять обмен веществ активно используется в терапии почечной и печеночной недостаточности.
Вред и противопоказания
Основным противопоказанием к приему является индивидуальная непереносимость полисахарида. Следует ограничить употребление овощей и корнеплодов, богатых инулинов, людям с пониженной свертываемостью крови. При хроническом геморрое или тромбофлебите полисахарид необходимо полностью исключить из рациона.
Инулин нельзя использовать женщинам во время вынашивания ребенка. Вред биологически активного соединения для организма будущей матери и малыша не установлен, но отсутствует и доказательная база пользы, так как исследования все еще проводятся.
Дозировку инулина и период курсовой терапии назначает доктор. Самолечение недопустимо из-за риска развития реакции сенсибилизации. Прежде чем включать полисахарид в рацион ребенка, необходимо проконсультироваться с педиатром.
Инулин — биологически активная добавка
Более 77% всех углеводов, содержащихся в клубне топинамбура, приходится на долю полимера фруктозы инулина. Легкоусваиваемый, улучшающий процессы липидного и углеводного обменов и обладающий широким спектром лечебно-профилактического действия полисахарид инулин издавна и традиционно является незаменимым компонентом в ежедневном рационе питания людей, страдающих ожирением и сахарным диабетом.
При регулярном употреблении биологически активная добавка «Инулин»:
- Способствует снижению содержания глюкозы в крови, стабилизирует уровень сахара в крови у больных сахарным диабетом I и II типов. Природная фруктоза, из которой на 95% состоит полисахарид инулин, в отличие от пищевой глюкозы, способна проникать в клетки без участия без гормона поджелудочной железы инсулина и является по сути полноценным заменителем глюкозы в важнейших обменных процессах, протекающих в организме человека. А кроме того, нерасщепленные желудочным соком на фруктозу молекулы инулина сорбируют и выводят из организма значительное количество пищевой глюкозы, препятствуя всасыванию ее избыточного количества в кровь и тем самым предупреждая резкие колебания уровня глюкозы в крови при сахарном диабете. В статье «Топинамбур (земляная груша)» вы можете подробно узнать о пользе инулина для больных сахарным диабетом).
- Оказывает пребиотическое действие (способствует восстановлению оптимального баланса кишечной микрофлоры). Инулин способствует росту популяций полезной кишечной микрофлоры (бифидо- и лактобактерий) и соответственно подавляет развитие в кишечнике различных патогенных микроорганизмов. Активно развивающаяся при участии инулина полезная кишечная микрофлора, в свою очередь, играет важнейшую роль в естественном синтезе витаминов группы B, оказывающих значительное влияние на работу пищеварительной системы, процесс кроветворения и формирование иммунитета.
- Активизирует регенерацию поврежденных слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта. Оказывая обволакивающее действие инулин защищает пораженную воспалительным или эррозивно-язвенным процессом слизистую оболочку желудка от раздражающего воздействия желудочного сока, грубой или острой пищи.
- Оказывает противовоспалительное и противоопухолевое действие
- Способствует снижению содержания в крови холестерина и снижению повышенного артериального давления, улучшает реологические свойства крови, препятствует отложению на стенках кровеносных сосудов атеросклеротических бляшек.
- Активизирует перистальтику и моторно-эвакуаторную функцию кишечника, подавляет развитие в кишечнике бродильно-гнилостных процессов
- Способствует эффективному выведению из организма радионуклидов и всевозможных вредных веществ (токсинов, шлаков, солей тяжелых металлов и др.)
- Улучшает процессы желчеобразования и желчеотделения
- Способствует улучшению функционального состояния позвоночника и суставов (инулин повышает эффективность усвоения организмом человека магния, кальция, цинка и меди, необходимых для полноценного формирования и регенерации костной и хрящевой ткани).
- Способствует улучшению процесса кроветворения (инулин активизирует естественный синтез в кишечнике витаминов группы B, играющих важную роль в выработке гемоглобина, а также улучшает усвоение организмом человека необходимых для полноценного синтеза гемоглобина железа, цинка и меди).
Введение в рацион питания Биологически активной добавки «Инулин» рекомендуется в составе профилактики и комплексного лечения:
- Ожирения и сахарного диабета
- Атеросклероза, ишемической болезни сердца, артериальной гипертонии, тромбозов, тромбофлебитов и других заболеваний сердечно-сосудистой системы
- Запоров, пищевых отравлений, заболеваний кишечника (дисбактериоза, колита, энтероколита, энтерита и др.), заболеваний печени и желчевыводящих путей (желчнокаменная болезнь, холецистит, холецистохолангит, холангит, гепатит и др.), панкретита, гастрита, гастродуоденита, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки
- Заболеваний опорно-двигательного аппарата (остеопороз, артрит, артроз, остеохондроз, подагра и др.)
- Анемии
Регулярное употребление БАД «Инулин» также весьма полезно:
- При снижении иммунитета, частых ОРЗ (острых респираторных заболеваниях)
- Пожилым людям
- Тем, кто трудится на вредном производстве или проживает в экологически неблагополучных районах
- После проведения курса лечения антибактериальными препаратами
- В период реабилитации после операций или длительных тяжелых заболеваний
Способ применения
Растворить содержимое пакетика БАД «Инулин» в жидкости (вода, молоко, кисло-молочные напитки, фруктовый сок) комнатной температуры. Полученный раствор принимать по 1-2 раза в день во время еды.
Противопоказания
Индивидуальная непереносимость.я
Условия хранения
Хранить в сухом прохладном месте при температуре не выше 25оC.
Срок годности 18 месяцев.
Энергетическая ценность 110ккал.
ТУ 9197-002-97357430-2009
Популярные товары:
Другие пищевые добавки:
природные источники, особенности метаболизма в растениях и практическое применение
Инулин: природные источники, метаболизм, применение
fructan:fructan 1-fructosyltransferase of Triticum
aestivum L. // Journal of Experimental Botany.
2009. V. 60. No. 13. P. 3687–3696.
71. Shang H., Zhao J., Dong X., Guo Y., Zhang H.,
Cheng J., Zhou H. Inulin improves the egg
production performance and affects the cecum
microbiota of laying hens // Int J Biol Macromol.
2019a. pii: S0141-8130(19)37832-8. doi:
10.1016/j.ijbiomac.2019.11.137
72. Shang H., Zhang H., Guo Y., Wu H., Zhang N.
Effects of inulin supplementation in laying hens diet
on the antioxidant capacity of refrigerated stored
eggs // Int J Biol Macromol. 2019b. pii: S0141-
8130(19)33781-X. doi:
10.1016/j.ijbiomac.2019.10.234
73. Shoaib M., Shehzad A., Omar M., Rakha A.,
Raza H., Sharif H.R., Shakeel A., Ansari A., Niazi
S. Inulin: properties, health benefits and food
applications // Carbohydr Polym. 2016. V. 147. P.
444–454. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.04.020
74. Song J., Li Q., Everaert N., Liu R., Zheng M.,
Zhao G., Wen J. Effects of inulin supplementation
on intestinal barrier function and immunity in
specific pathogen-free chickens with Salmonella
infection // J Anim Sci. 2020. pii: skz396. doi:
10.1093/jas/skz396
75. Stolze A., Wanke A., van Deenen N., Geyer R.,
Prüfer D., Schulze Gronover C. Development of
rubber-enriched dandelion varieties by metabolic
engineering of the inulin pathway // Plant
Biotechnology Journal. 2017. V. 15. P. 740–753.
76. Sturm A. Invertases. Primary structures,
functions, and roles in plant development and
sucrose partitioning // Plant Physiol. 1999. V. 121.
P. 1–8.
77. Suarez-Gonzalez E.M., Lopez M.G., Delano-
Frier, J.P., Gomez-Leyva J.F. Expression of the 1-
SST and 1-FFT genes and consequent fructan
accumulation in Agave tequilana and A. inaequidens
is differentially induced by diverse (a)biotic-stress
related elicitors // Journal of Plant Physiology.
2013. V. 171. P. 359-372. doi:
10.1016/j.jplph.2013.08.002
78. Ulmann M. Wertvolle Kautschukpflanzen des
gemaßigten Klimas dargestellt aufgrund
sowjetischer Forschungsarbeiten. Berlin (Germany):
Akademie-Verlag GmbH. 1951. 562 s.
79. Van den Ende W., Van Wonterghem D.,
Verhaert P., Dewil E., De Loof A., Van Laere A.
Purication and characterization of 1-SST, the key
enzyme initiating fructan biosynthesis in young
chicory roots (Cichorium intybus L.) // Physiol
Plant. 1996. V. 98. P. 455–466.
80. Van den Ende, Valluru R. Plant fructans in
stress environments: emerging concepts and future
prospects // J. Exp. Bot. V. 59, 2008. P. 2905–2916.
81. Van Laere A., Van den Ende W. Inulin
metabolism in dicots: chicory as a model system //
Plant, Cell and Environment. 2002. V. 25. P. 803–
813. doi: 10.1046/j.1365-3040.2002.00865.x
82. Van Der Meer I.M., Koops A.J., Hakkert J.C.,
van Tunen A.J. Cloning of the fructan biosynthesis
pathway of Jerusalem artichoke // Plant J. 1998. V.
15. P. 489–500.
83. Vergauwen R., Van Laere A. Properties of
fructan:fructan 1-fructosyltransferases from chicory
and globe thistle, two Asteracean plants storing
greatly different types of inulin // Plant Physiol.
2003. V. 133. P. 391–401.
84. Wang L., Yang H., Huang H., Zhang C., Zuo
H.X., Xu P., Niu Y.M., Wu S.S. Inulin-type fructans
supplementation improves glycemic control for the
prediabetes and type 2 diabetes populations: results
from a GRADE-assessed systematic review and
dose-response meta-analysis of 33 randomized
controlled trials // J Transl Med. 2019a. V. 17:410.
doi: 10.1186/s12967-019-02159-0
85. Wang Z., Zhang X., Zhu L., Yang X., He F.,
Wang T., Bao T., Lu H., Wang H., Yang S. Inulin
alleviates inflammation of alcoholic liver disease via
SCFAs-inducing suppression of M1 and facilitation
of M2 macrophages in mice // Int
Immunopharmacol. 2020. V. 78:106062. doi:
10.1016/j.intimp.2019.106062
86. Wang W., Chen D., Yu B., Huang Z., Luo Y.,
Zheng P., Mao X., Yu J., Luo J., He J. Effect of
dietary inulin supplementation on growth
performance, carcass traits, and meat quality in
growing-finishing pigs // Animals (Basel). 2019b. V.
9. pii: E840. doi: 10.3390/ani9100840
87. Watson A.W., Houghton D., Avery P.J., Stewart
C., Vaughan E.E., Meyer P.D., de Bos Kuil M.J.J.,
Weijs P.J.M., Brandt K. Changes in stool frequency
following chicory inulin consumption, and effects
on stool consistency, quality of life and composition
of gut microbiota // Food Hydrocoll. 2019. V. 96. P.
688–698. doi: 10.1016/j.foodhyd.2019.06.006
88. Wong J.M., de Souza R., Kendall C.W., Emam
A., Jenkins D.J. Colonic health: fermentation and
short chain fatty acids // J Clin Gastroenterol. 2006.
V. 40. P. 235–243.
89. Yan M.R., Welch R., Rush E.C., Xiang X.,
Wang X. A Sustainable wholesome foodstuff;
health effects and potential dietotherapy
applications of yacon // Nutrients. 2019. V. 11. pii:
E2632. doi: 10.3390/nu11112632
90. Yuniastuti A. Iswari R.S. Isolation and
identification of inulin and FOS from Dioscorea
Инулин
Инулин – это натуральный природный полисахарид, на 95% состоящий из фруктозы.
Инулин содержится в чесноке, одуванчике, цикории и эхинацее. Но наибольшая его концентрация наблюдается в топинамбуре. Пищевая ценность клубней топинамбура очень высока и в два раза превосходит ценность сахарной свеклы. Клубень на 16 % состоит из инулина, что и делает это растение таким значимым в фармакологии. Кроме того, топинамбур содержит жиры, кислоты, органические белки, незаменимые аминокислоты. Это растение является ценнейшим источником витаминов группы В, а также аскорбиновой кислоты и ниацина.
Инулин: свойства и воздействие на организм человека:
Инулин относится к пребиотическим веществам, то есть веществам, которые практически не адсорбируются в кишечнике человека, но оказывают уникальное селективное воздействие, приводящее к активации метаболизма и роста полезной микрофлоры кишечника.
В ЖКТ молекула инулина под воздействием соляной кислоты и некоторых ферментов расщепляется на фруктозу и другие фрагменты, которые попадают в кровяное русло. Нерасщепленный инулин выводится из организма, но предварительно он связывается с глюкозой, уменьшая концентрацию сахара в крови (что жизненно необходимо для диабетиков). Также нерасщепленная часть молекулы инулина связывается с продуктами нарушенного метаболизма (ацетоном, кетонами), холестерином, жирными кислотами, выводя их из организма человека, таким образом, благотворно влияя на общее состояние здоровья.
Тем не менее, инулин, не является лекарственным препаратом, но прописывается людям, страдающим от диабета I и II типа в качестве биологически активной добавки. Кроме того, инулин помогает при ожирении, атеросклерозе, ишемической болезни сердца, при перенесенном инфаркте миокарда, артрите и остеохондрозе, камнях в желчных протоках и почках.
Инулин получают из клубней некоторых растений, наибольшая его концентрация обнаружена в топинамбуре, который также известен как «земляная груша». Получается в виде порошка, либо кристаллов; может быть легко растворен в горячей воде и с трудом в холодной. Имеет приятный сладкий вкус.
Инулин, свойства которого активно изучаются на протяжении многих лет, зарекомендовал себя как прекрасная биодобавка, позволяющая облегчить состояние многих больных и оказывать общее оздоравливающее воздействие на организм человека. Именно поэтому, если вы собираетесь купить добавки, мы рекомендуем рассмотреть его.
Положительный эффект, вызываемый приемом инулина, связан не только с выведением токсинов, но и с некоторыми другими особенностями полисахарида. Короткие фрагменты молекулы этого вещества попадают в кровяное русло и выполняют антитоксическую функцию, связываясь с химическими элементами, попавшими в организм извне (например, с тяжелыми металлами). Кроме того, инулин стимулирует развитие в кишечнике бактерий Бифидус, отвечающих за нормальную работу ЖКТ и подавляющих рост и развитие патогенной микрофлоры. Также он способствует лучшей усвояемости многих витаминов и минералов (особенно кальция, магния, меди, цинка, железа и фосфора).
Более того, проявляет инулин свойства иммуномодуляторов и гепатопротекторов, снижая риск возникновения онкозаболеваний.
Было установлено, что регулярный прием инулина может оказать следующее воздействие:
— Снижается уровень сахара в крови у лиц, страдающих диабетом, а также улучшается липидный и углеводный метаболизм.
— Организм очищается от ацетона и кетонов, радионуклидов, тяжелых металлов. Доказано, что прием инулина способен смягчить, а в ряде случае полностью предотвратить воздействие токсинов при их попадании в желудок человека. Для примера: данный полисахарид способен снять симптомы и последствия алкогольного отравления.
— Этот природный полисахарид улучшает усваиваемость ряда микро- и макроэлементов, в частности, кальция. Во время приема добавок было отмечено увеличение содержания минералов в костной ткани на 15%, а общая плотность костей увеличилась на 25%.
— Инулин активизирует рост полезной микрофлоры в кишечнике, поэтому его рекомендовано принимать во время путешествий или при приеме антибиотиков.
— Оказывается положительное воздействие и на кровеносную систему: этот полисахарид является натуральным антикоагулянтом и препятствует образованию сгустков крови. Помимо этого, он улучшает усвоение магния, необходимого для регуляции деятельности сердечнососудистой системы. Также замечено, что у людей, страдающих гиперлипидемией, нормализуется кровяное давление.
— Короткие фрагменты молекулы инулина обладают выраженным желчегонным действием.
— Соблюдение диеты вкупе с приемом инулина способствует снижению риска развития опухолей, поскольку из ЖКТ выводится ацетон, стимулирующий появление онкозаболеваний.
Инулин, свойства которого определили множество его применений, можно рекомендовать при следующих заболеваниях: острые и хронические инфекции ЖКТ, дисбактериоз, гастрит, энтерит, колит, частые вирусные заболевания и эректильная дисфункция.Инулин относится к группе пребиотиков. Понятие «пребиотики» используется для обозначения веществ или диетических добавок, в большинстве своем не адсорбируемых в кишечнике человека, но благотворно влияющих на организм хозяина путем селективной стимуляции роста и/или активации метаболизма полезных представителей его кишечной микрофлоры.
При попадании в пищеварительный тракт инулин проходит в неизменном виде желудок и тонкий кишечник, а в толстом кишечнике проявляет свои функциональные свойства на уровне его симбиотической флоры, избирательно стимулируя рост и метаболическую активность бифидобактерий и лактобацилл. Целью применения пребиотиков является поддержание популяции бифидобактерий толстого кишечника, которые в норме должны преобладать над другими видами бактерий. Бифидобактерии обладают способностью синтезировать фермент, позволяющий им утилизировать фруктоолигосахариды, к которым относится инулин, как метаболический субстрат. При этом не требуется введение микроорганизмов извне, то есть, нет необходимости в проведении периодических курсов такими препаратами пробиотиков, как лактобактерин, бифидумбактерин и др.
ИНУЛИН (саше). 20 пакетиков по 5г.
Обнаружение инулина, пребиотического полисахарида в кленовом сиропе
Abstract
Кленовый сироп — широко потребляемый натуральный подсластитель растительного происхождения, получаемый путем концентрирования ксилемного сока, собранного с определенных видов кленов ( Acer ). При термическом испарении воды натуральные фитохимические компоненты концентрируются в кленовом сиропе. Полимерные компоненты из кленового сиропа были выделены осаждением этанолом, диализом и анионообменной хроматографией и структурно охарактеризованы с помощью анализа гликозильного состава, анализа гликозильных связей и спектроскопии ядерного магнитного резонанса.Среди полисахаридов кленового сиропа один нейтральный полисахарид был охарактеризован как инулин с широким молекулярно-массовым распределением, что представляет собой первое выделение этого пребиотического углевода из ксилемного сока. Кроме того, два кислых полисахарида со структурным сходством были идентифицированы как арабиногалактаны, полученные из пектиновых полисахаридов рамногалактуронана типа I.
Ключевые слова: кленовый сироп, полисахарид, инулин, арабиногалактан
ВВЕДЕНИЕ
Кленовый сироп — это натуральный подсластитель, производимый из концентрированного ксилемного сока, полученного из определенных видов кленов (род Acer ), в первую очередь из сахарного клена Acer Марш). 1,2 Сахарный клен широко распространен в северо-восточном регионе Северной Америки, при этом большая часть кленового сиропа коммерчески производится в этом регионе, в основном в Квебеке, Канада. 2 Кленовый сироп имеет большое экономическое значение для восточно-североамериканского региона, поскольку он является крупнейшим коммерчески производимым и потребляемым пищевым продуктом из древесного сока в мире. 3 В качестве коммерческого продукта, требующего минимальной обработки (термического испарения), кленовый сироп содержит несколько фитохимических веществ, в первую очередь (поли) фенолы, которые, как сообщается, обладают различными биологическими эффектами.Хотя сахароза является основным компонентом кленового сиропа, этот натуральный подсластитель растительного происхождения также содержит простые сахара (глюкозу и фруктозу), аминокислоты, минералы (например, калий, кальций и магний), витамины (например, B2 и ниацин), органические кислоты. (например, янтарная и фумаровая кислоты) и сложные углеводы. 1 Среди различных химических компонентов, содержащихся в кленовом сиропе, биологическая оценка в первую очередь сосредоточена на его разнообразных фенольных компонентах. Например, сообщалось, что обогащенные фенолом экстракты кленового сиропа проявляют антиоксидантное, антимутагенное, противораковое, противовоспалительное и антинейродегенеративное действие. 3–7
В отличие от фенольных компонентов кленового сиропа, молекулы с большей молекулярной массой, такие как олигосахариды и полисахариды, менее изучены. Предыдущие отчеты идентифицировали декстран, арабиногалактан и рамногалактуронан в кленовом сиропе. 8,9 Эти биополимеры получены из компонентов первичной клеточной стенки кленов.
В этом исследовании фруктан инулинового типа был впервые выделен из кленового сиропа. Инулины коммерчески извлекаются из корня цикория и используются в качестве пищевых волокон в пищевой промышленности. 10,11 Как один из типов полифруктана, структура инулина имеет полидисперсный молекулярный размер и представляет собой неразветвленный полимер, состоящий исключительно из β-1,2-фруккозильных связей между фруктозильными остатками и концевой глюкозой. 12,13 Обычно считается, что инулин синтезируется фруктозилтрансферазами из сахарозы и служит накопителем энергии. 10 Поскольку тип связи внутри инулина устойчив к гидролизу пищеварительными ферментами человека, инулин считается непищеварительным полисахаридом, что обусловливает его биологические эффекты во взаимодействии с нижними отделами желудочно-кишечного тракта человека, прежде всего в толстой кишке. 10,14,15 Сообщалось, что фруктаны инулинового типа оказывают благотворное влияние на иммунную систему, взаимодействуя с лимфоидной тканью кишечника, 16,17 здоровье толстой кишки, избирательно способствуя росту бифидобактерий и лактобактерий пробиотических бактерий, 18,19 и сердечно-сосудистая система за счет снижения уровня холестерина и триглицеридов в сыворотке крови. 10,20
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалы
Кленовый сироп (сорт C, 40 л) был доставлен замороженным в нашу лабораторию Федерацией производителей кленового сиропа Квебека (Лонгёй, Квебек, Канада) и хранился в — 20 ° С.Растворители для спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) были приобретены в Cambridge Isotope Laboratories, Inc. (Андовер, Массачусетс). Все остальные химические вещества были приобретены у Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури), если не указано иное.
Определение общего содержания углеводов
Анализ общего содержания углеводов проводили на микротитровальных планшетах с использованием колориметрического анализа, как описано ранее. 21 Вкратце, в каждую лунку 96-луночного микротитрационного планшета 30 мкл каждой фракции добавляли к 100 мкл концентрированной серной кислоты и 20 мкл 5% раствора фенола.Затем планшеты для микротитрования инкубировали при 90 ° C в течение 5 минут и регистрировали оптическую плотность при 490 нм с использованием считывающего устройства для микропланшетов Spectramax M2 (Molecular Devices, Саннивилл, Калифорния). Глюкозу использовали в качестве стандарта для анализа общего содержания углеводов.
Экстракция полисахаридов кленового сиропа
Кленовый сироп (300 мл, 412 г) сначала разбавляли 450 мл дистиллированной воды, а затем 95% этанолом, чтобы получить раствор 60% этанол / вода. Неочищенные полисахариды осаждали при -20 ° C в течение ночи.Осадки центрифугировали и сушили последовательными заменами растворителей на 100% этанол и эфир. Супернатанты объединяли и разбавляли 95% этанолом для создания раствора 80% этанол / вода, что приводило к дополнительному осаждению полисахаридов, как описано выше. Сухие осадки повторно растворяли в 50 мл дистиллированной воды и диализовали через мембрану с отсечкой по молекулярной массе (MWCO) 12000-14000 (Spectrum Laboratories, Inc., Rancho Dominguez, CA) против дистиллированной воды при перемешивании в течение 48 часов.Оставшиеся полисахариды лиофилизировали с получением Fr.1 (30 мг) из осаждения 60% этанолом и Fr.2 (23 мг) из осаждения 80% этанолом, соответственно.
Очистка полисахаридов
Полисахариды фракционировали на анионообменной колонке Hiprep Q Sepharose (100 мм × 16 мм внутренний диаметр, GE Healthcare Life Sciences, Питтсбург, Пенсильвания). 20 мг Fr.1 сначала элюировали 65 мл дистиллированной воды, а затем линейным градиентом NaCl (0-1 М) в течение 200 мл со скоростью 5 мл / мин ().20 мг Fr.2 подвергали такой же анионообменной хроматографии. Элюат собирали фракциями по 5 мл и объединяли по общему содержанию углеводов. Все фракции диализовали (MWCO 12000-14000) против дистиллированной воды при перемешивании в течение 48 часов и лиофилизировали с получением Fr.1-1 (10,5 мг, 0,004%, мас. / Мас.), Fr.1-2 (5,5 мг, 0,002%). , мас. / мас.), Fr.2-1 (1,1 мг, 0,0003%, мас. / мас.) и Fr.2-2 (8,3 мг, 0,002%, мас. / мас.).
Профиль элюирования Fr.1 с помощью анионообменной хроматографии.
Гомогенность и размер молекул
Гомогенность и размеры молекул полисахаридов анализировали с использованием высокоэффективной эксклюзионной колонки TSK-gel G3000PW (300 мм × 7.5 мм внутренний диаметр, TOSOH, Токио, Япония) при 40 ° C на ВЭЖХ Hitachi LaChrom Elite (Hitachi, Токио, Япония), оборудованном детектором показателя преломления (RI). Стандартные кривые для определения размера молекул были построены с использованием стандартов декстрана (1000, 5000, 12000, 25000, 50 000, 80 000 и 150 000 Да).
Анализ состава гликозила
Анализ состава гликозила выполняли с гидролизатами полисахаридной кислоты с использованием высокоэффективного анионообменного хроматографа с импульсным амперометрическим детектированием (HPAEC-PAD), как описано ранее. 22 Вкратце, 500 мкг Fr.1-1, Fr.1-2, Fr.2-1 и Fr.2-2 гидролизовали 200 мкл 2М трифторуксусной кислоты (TFA) в запаянных ампулах при 120 ° C. за 2 ч. Полученные гидролизаты сушили потоком газообразного азота. Добавляли 200 мкл изопропанола и сушили газообразным азотом. Этот процесс повторяли дважды для удаления остаточной TFA. Из-за хрупкости фруктозы в кислых условиях был проведен альтернативный умеренный кислотный гидролиз Fr.1-1. 23 200 мкг Fr.1-1 гидролизовали 200 мкл 0.2% TFA в запаянных ампулах при 90 ° C в течение 1 ч.
Гидролизаты обеих гидролитических реакций разделяли на колонке Hamilton RCX-30 (внутренний диаметр 250 мм × 4,6 мм, Metrohm, Херизау, Швейцария) на ионном хроматографе 9600 Professional IC Vario с импульсным амперометрическим детектором 945 Professional Vario IC (Metrohm, Херизау, Швейцария). Стандартные кривые моносахаридов для фукозы, арабинозы, ксилозы, рамнозы, галактозы, глюкозы, фруктозы, галактуроновой кислоты и глюкуроновой кислоты были созданы с помощью HPAEC-PAD на той же колонке.Каждый моносахарид и уроновая кислота растворяли в дистиллированной воде в шести концентрациях (10, 20, 50, 100, 500 и 1000 частей на миллион) и вводили аликвоту 10 мкл. Стандартные кривые были созданы путем нанесения площади под кривыми (AUC) с концентрациями. Для анализа фукозы, арабинозы, ксилозы, рамнозы, галактозы и глюкозы колонку элюировали изократическим 16 мМ NaOH в течение 40 минут. Для анализа фруктозы колонку элюировали изократическим 100 мМ NaOH в течение 20 минут. Для анализа глюкуроновой и галактуроновой кислот колонку элюировали изократическим 20 мМ ацетатом натрия в 100 мМ NaOH в течение 20 мин.
Анализ гликозильной связи
Анализ гликозильной связи выполняли, как описано ранее. 24 800 мкг Fr.1-1, Fr.1-2, Fr.2-1 и Fr.2-2 перемешивали в течение ночи в 300 мкл диметилсульфоксида (ДМСО). Интактные полисахариды трижды перметилировали в безводном растворе NaOH и метилиодида в ДМСО в течение 20 мин. Перметилированные полисахариды экстрагировали метиленхлоридом, а затем гидролизовали 200 мкл 2M TFA при 120 ° C в течение 2 часов. Перметилированный Fr.1-1 гидролизовали 200 мкл 0.2% TFA при 90 ° C в течение 1 часа. Гидролизаты сушили газом N 2 , а остаточный TFA удаляли многократной сушкой с изопропанолом. Частично метилированные гидролизаты восстанавливали NaBD 4 и затем ацетилировали уксусным ангидридом. Полученные частично метилированные уксусные ацетаты (PMAA) анализировали на газовой хроматографии Series 6890 (Agilent Technologies, Санта-Клара, Калифорния) в сочетании с масс-селективным детектором (MSD) на капиллярной колонке Supelco SP-2330 (30 м × 0.25 мм внутренний диаметр, Sigma-Aldrich). Температуру печи поддерживали на уровне 80 ° C в течение 2 минут и повышали до 170 ° C со скоростью 30 ° C / мин, затем до 240 ° C со скоростью 4 ° C / мин и выдерживали в течение 5 минут.
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)
Спектры ЯМР 1 H и 13 C и двумерные данные COSY, TOCSY, HSQC и HMBC были записаны на ЯМР-спектрометре Varian 500 МГц, оборудованном 5-миллиметровым датчиком OneNMR. (Agilent Technologies). Образцы были D 2 O, дважды обменены и растворены в D 2 O (0.5 мл, 99,96%). Все спектры записаны при 25 ° C.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Неочищенные полисахариды Fr.1 и Fr.2 фракционировали, используя полупрепаративную анионообменную колонку Q-сефарозы, и фракции, обогащенные полисахаридами, объединяли на основании анализа общего содержания углеводов. 21 Несмотря на то, что этот колориметрический анализ подвержен небольшому количеству помех, он очень чувствителен и имеет широкое применение для оценки содержания углеводов в растительных натуральных продуктах. 22 Профили элюирования () показали, что Fr.1 содержала нейтральную полисахаридную фракцию Fr.1-1 и кислую полисахаридную фракцию Fr.1-2. Аналогично, Fr.2 также содержал нейтральную полисахаридную фракцию Fr.2-1 и кислую полисахаридную фракцию Fr.2-2.
Размер молекул очищенных полисахаридных компонентов анализировали с помощью HPSEC-RI. Диспергирование Fr.1-1 в широкой области объема элюирования показало, что Fr.1-1 состоял из полидисперсных полимеров с большой молекулярной массой (> 12000 Да). Профили элюирования Fr.1-2 и Fr.2-2 показали симметричные пики, указывающие, что молекулярные массы Fr.1-2 и Fr.2-2 составляют приблизительно 140000 Да и 70000 Да, соответственно. Из-за ограниченного количества Fr.2-1 и чувствительности детектора RI размер молекулы Fr.2-1 не был успешно измерен.
Гликозил и связующий состав очищенных полисахаридов оценивали следующим образом. Поскольку фруктоза легко разлагается, Fr.1-1 подвергался гидролизу в двух гидролитических условиях. Гидролиз 2M TFA при 120 ° C в течение 2 часов полностью разрушил фруктозу, оставив только глюкозу, обнаруживаемую в профиле HPAEC.Слабый кислотный гидролиз Fr.1-1 с использованием 0,2% TFA при 90 ° C в течение 1 часа проводили для гидролиза гликозидных связей между остатками фруктозы и сохранения полученных моносахаридов. По сравнению со стандартными кривыми, гликозильный состав Fr.1-1 () содержал в основном фруктозильные (96%) и глюкозильные (4%) остатки, что позволяет предположить, что Fr.1-1 представляет собой полифруктан с незначительными включениями глюкоза. Наличие 2-фруктозильных остатков указывает на то, что фруктозильные остатки связаны в положении 2, что характерно для инулина.Инулин содержит неразветвленный 1,2-связанный фруктозильный каркас и заканчивается глюкозильным остатком (GF n ) (). 12 Нейтральные моносахаридные композиции Fr.1-2, Fr.2-1 и Fr.2-2 анализировали на HPAEC-PAD и элюировали изократическим 16 мМ NaOH для улучшения разрешения. Нейтральный полисахарид Fr.2-1 состоял из арабинозила (25%), галактозила (35%) и глюкозила (40%). Вместе с наличием концевых арабинозильных, 3- и 3,6-галактозильных и 6-глюкозильных связей Fr.2-1 может быть смесью арабиногалактана и декстрана, который, как предполагалось, является полисахаридом микробного происхождения. 8 Гидролизаты кислых полисахаридов Fr.1-2 и Fr.2-2 были также проанализированы на предмет их уроновых кислот (). Вместе со своими нейтральными моносахаридными композициями, Fr.1-2 и Fr.2-2, по-видимому, имеют структурное сходство. Два полисахарида в основном состоят из концевого и 5-арабинозила, а также 3- и 3,6-галактозила с меньшим процентным содержанием остатков 2,4-рамнозила и 4-галактуроновой кислоты.Эти результаты предполагают, что Fr.1-2 и Fr.2-2 представляют собой арабиногалактаны, полученные в результате разложения кислых пектиновых полисахаридов рамногалактуронана типа I (RG-I). Эти молекулы являются важными компонентами клеточной стенки растений и часто содержат альтернативные основные цепи рамнозила и галактуроновой кислоты и боковые цепи арабиногалактана. 25
Общая химическая структура инулина.
Таблица 1
Гликозильные композиции Fr.1-1, Fr.1-2, Fr.2-1 и Fr.2-2.
Гликозильный остаток | Fr.1-1 | Fr.1-2 | Fr.2-1 | Fr.2-2 | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Мол.% | ||||||||||||||||
Rhamnosyl | 0 | 9 | 7 | |||||||||||||
Арабинозил | 0 | 35 | 25 | 42 | ||||||||||||
Галактозил | 0 | 47 | 35 | 40 | 2 | |||||||||||
Маннозил | 0 | 1 | 0 | 2 | ||||||||||||
Фруктозил | 96 | 0 | 0 | 9015 | 7 |
Структуры полисахаридов охарактеризованы анализом ЯМР.Спектр ЯМР 1 H Fr.1-1 () выявил семь основных протонов в диапазоне от 3,3 до 4,2 м.д. и очень небольшой сигнал аномерного протона при 4,8 м.д. Спектры ЯМР 13 C и HSQC показали один четвертичный углерод при 104,1 м.д., три CH и два CH 2 , что свидетельствует о характерных структурных особенностях кетонного моносахарида фруктозы, в котором отсутствует аномерный протон, но содержится два метилена в положениях 1 и 6. Химические сдвиги Fr.1-1 были определены с помощью двумерных экспериментов ЯМР ().Вкратце, с корреляциями в COSY, химические сдвиги протона 3–6 в 2-фруктозиле были отнесены к H-3 при δ 4,02, H-4 при δ 3,93, H-5 при δ 3,79 и H-6 при δ 3,40 / 3,74. Химические сдвиги углерода 3–6 в 2-фруктозиле были отнесены соответственно с корреляциями в спектрах HSQC как C-3 при δ 76,4, C-4 при δ 75,3, C-5 при δ 80,2 и C -6 при δ 63,3. Два дублета при δ 3.52 и δ 3,60 коррелируют с одним атомом углерода при δ 60,0, которые были определены как протонный и углеродный химические сдвиги метилена H-1 / C-1 в 2-фруктозиле. Наблюдалась корреляция между C2 и h2 в спектре HMBC, которая дополнительно подтвердила, что остатки фруктозила связаны в положении 2. Небольшой сигнал протона при 4,8 м.д. был приписан аномерному протону глюкозы. Спектры ЯМР 1 H Fr.1-2, Fr.2-1 и Fr.2-2 показали только протонные резонансы, принадлежащие углеводам (аномерные протоны, 4.4-5,5 частей на миллион; кластерные резонансы между 3,4 и 4,0 м.д.) 26 , предполагая, что в образцах присутствовали только полисахариды. Протонные резонансы, возникающие около 1,1 ppm для Fr.1-2 и Fr.2-2, характерны для метильной группы рамнозы в положении 5. Однако необходимы дальнейшие исследования этих молекул с помощью 2D-ЯМР-анализа, чтобы лучше определить их полные структурные особенности. .
1 Спектр ЯМР H Fr.1-1.
Таблица 2
1 H и 13 C Определение химического сдвига ЯМР для Fr.1-1 в частях на миллион (ppm).
Остаток | H-1 / C-1 | H-2 / C-2 | H-3 / C-3 | H-4 / C-4 | H-5 / C- 5 | H-6 / C-5 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2-Фруктозил | 3,52 / 3,60 | — | 4,02 | 3,93 | 3,79 | 3,4015 / 3,74 | 3,4015 / 3,74 | 3,4015 / 3,74 | 76,4 | 75,3 | 80,2 | 63,3 |
Конечный глюкозил | 4.82 | 3,42 | 3,73 | — | — | — | ||||||
— | — | — | — | — | — |