Інулін

Інулін (INU) - загальний термін, що охоплює всі β − 2,1 лінійних фруктанів, а цикорій INU, наприклад, є складною сумішшю лінійних β фруктанів зі ступенем полімеризації (DP) від 2 до 60 (середній DP: 12).

Пов’язані терміни:

Лактоза
Олігосахарид
Галактоза
Глюкоза
Бродіння
Пребіотики
Фруктани
Глюконати
Рафіноза
Сахароза

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Інулін

30.1 Вступ

Інулін був добре відомий давно. У 1804 році Роуз виділив речовину з Inula helenium (елекампан), яку пізніше (в 1811 р.) Томас назвав інуліном (див. Suzuki, 1993). Ці вуглеводи синтезуються щонайменше в десяти сімействах вищих рослин. Їх можна знайти в багатьох економічно важливих рослинах, таких як цикорій, топінамбур, цибуля, часник, ячмінь, жито та пшениця. Дані, зібрані в таблиці 30.1, показують, що інуліни є невід'ємною складовою багатьох наших звичних харчових продуктів, і як такі ці інгредієнти споживаються довше, ніж ми пам'ятаємо. Посіви, що містять інулін, використовувались і вживаються не тільки з тих культур, зазначених у таблиці 30.1, які належать до дієти західного типу, а й в інших країнах, таких як бульби яконів у Південній Америці та Японії, та вигублені австралійськими аборигенами. Топінамбур вживався в Європі в шістнадцятому столітті, а на початку двадцятого століття інулін вже був відомий як вуглевод, придатний для діабетиків, оскільки не викликав глікемічної відповіді.

Таблиця 30.1. Вміст інуліну в різних культурах

ДжерелоВміст іннуліну (% від свіжої ваги) Діапазон DP

Банан (Musa cavendishii)	0,3–0,7	2–5
Ячмінь (Hordeum vulgare)	0,5–1,5	Немає даних
Цикорій (Cichorium intybus)	15–20	2–60
Часник (Allium sativum)	9–16	2–50
Топінамбур (Cynara scolymus)	2–3	2–250
Топінамбур (Helianthus tuberosus)	3–10	2–50
Цибуля-порей (Allium ampeloprasum)	16–20	Немає даних
Цибуля (Allium cepa)	1–8	2–12
Пшениця (Triticum aestivum)	1–4	2–8

На основі даних Van Loo et al. (1995) та Sensus (неопубліковано). DP: ступінь полімеризації (див. Рис. 30.1)

Інулін складається з 2–60 одиниць фруктози з однією кінцевою молекулою глюкози (рис. 30.1). Інулін - загальна назва, що охоплює всі β- (2,1) фруктани. У більшості випадків інуліни - це полідисперсна суміш ланцюгів фруктану з розподілом довжини ланцюга (DP: ступінь полімеризації), що залежить від джерела (табл. 30.1) та моменту збирання. Термін олігофруктоза або фрукто-олігоахариди використовується для β- (2,1) фруктанів з DP до приблизно 10 і середнім DP до близько 4. Темою цієї глави є головним чином (довголанцюговий) інулін із середнім показником DP не менше 20.

Рис. 30.1. Основна хімічна структура інуліну GFn з кінцевим залишком глюкози (G: глюкоза; F: фруктоза; DP = n + 2; з n = 1–60 для інуліну з цикорію).

Адъювант Advax

Виробництво Delta Inulin

Інулін у хлібі та інших продуктах на основі злаків

17.4.3 Гідроліз дріжджами

Гідроліз інуліну вимірювали за допомогою простої модельної системи, що складається із суспензії Saccharomyces cerevisiae та різних типів інуліну у воді. Було описано, що інвертаза S. cerevisiae розщеплює інулін з низьким вмістом DP (Hensing et al., 1993), і в наших дослідженнях було показано, що гідроліз збільшувався зі зменшенням довжини ланцюга. Через 3 години інкубації майже 90% коротколанцюгового інуліну було втрачено, тоді як для довголанцюгового інуліну гідроліз становив лише 5–10% за цих умов in vitro (див. Рис. 17.5). Дані, повідомлені Mitterdorfer et al. (2001), які досліджували ріст дріжджів на різних фруктанах, підтверджують ці висновки, оскільки S. cerevisiae продемонстрував кращий ріст на олігофруктозі, ніж на природному інуліні. Празник та ін. (2002) порівнювали втрати інуліну від артишоку та інуліну, доданого як інгредієнт під час приготування хліба. Вони також виявили, що ця втрата була більшою із зменшенням довжини ланцюга інуліну.

Рис. 17.5. Зв'язок між довжиною ланцюга інуліну та гідролізом дріжджів.

Проблему гідролізу інуліну можна компенсувати безпосередньо збільшенням вмісту інуліну. Як альтернативу можна використовувати штами дріжджів з меншою або відсутністю інвертазної активності, підхід, обраний Hara et al. (1986); однак використання спеціальних видів дріжджів робить цей шлях менш привабливим.

Харчові волокна

Стів В.Куй, Кейша Т.Робертс, у сучасній біополімерній науці, 2009

13.3.2.2 Хімічні, функціональні властивості та застосування інулінів

13.3.2.2.1 Хімічні властивості

Інуліни в основному складаються з одиниць фруктози, як правило, з кінцевою глюкозою. Хімічно інулін відомий як альфа-D-глюкопіранозил- [β-D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозиди і скорочується як GpyFn. У молекулах інуліну D-фруктофуранозил β- (1 → 2) зв'язки є основними глікозидними зв'язками (Roberfroid, 2000). Нижній регістр n стосується кількості залишків фруктози в ланцюзі інуліну; py - абревіатура піранозилу. Довжина ланцюга рослинних інулінів може становити від 2 до 170 одиниць фруктози. Інулін природним чином синтезується з сахарози шляхом додавання фруктозильної одиниці. Найменший інулін - це 1-кестоза, яка складається з двох залишків фруктози та однієї глюкози. Основна структурна формула інуліну наведена на рисунку 13.18 .

РИСУНОК 13.18. Основна структурна формула інуліну.

GpyFn є одночасно сумішшю олігомерів та полімерів, які найкраще характеризуються середнім та максимальним ступенем полімеризації (DPav та DPmax відповідно). DP інуліну та наявність гілок є важливими властивостями, що впливають на його функціональні властивості. DPmax рослинного інуліну значно нижчий (максимальний DP Stephane et al., 2004).

Розвиток трансгенної біології та генної інженерії корисних ознак

30.4.3.2 Інулін

Інулін - це суміш лінійних фруктозних полімерів з різною довжиною ланцюга та молекулою глюкози на кожному кінці С2. Інулін належить до фруктанової групи полісахаридів і служить накопичувачем вуглеводів у багатьох видів рослин. Такі сполуки, як інулін, зменшують енергетичну щільність їжі і використовуються для збагачення їжі харчовими волокнами або для заміщення цукру та жиру. Hellwege та ін. (2000) розробили трансгенні бульби картоплі, які синтезують весь спектр молекул інуліну, що зустрічаються в природі у артишоку земної кулі (Cynara scolymus). Високомолекулярні інуліни отримували шляхом експресії сахарози: 1-фруктозилтрансферази сахарози та генів фруктан: 1-фруктозилгідролази фруктану із артишоку земної кулі. Інулін складав 5% сухої маси трансгенного бульби.

Пребіотична та синбіотична їжа

1.2 Фруктани

Інулін - це вуглевод, що складається з одного залишку глюкози та 2–60 залишків фруктози, пов’язаних за допомогою β- (2,1) глікозидних зв’язків. Ступінь полімеризації (DP) відноситься до кількості залишків і часто використовується для характеристики комерційно доступного інуліну; середній DP природного інуліну дорівнює або перевищує 9. Ринок також пропонує склади, що містять олігофруктозу, яка не містить залишку глюкози, і фракції, що містять коротколанцюговий інулін (наприклад, суміш кестози, ністози, фруктозильнистози тощо). ) і довголанцюговий інулін. Останній іноді називають високоефективним або високополімеризованим (HP) інуліном. Обидві ці назви є обґрунтованими, оскільки цей інулін отримують протягом декількох етапів очищення, під час якого коротколанцюгові фракції видаляються з природного інуліну (Franck, 2002). DP остаточного інуліну становить принаймні 23 у фракції HP, набагато вище, ніж DP природного інуліну. Основні характеристики комерційно доступних інулінів наведені в таблиці 6.1 .

Таблиця 6.1. Характеристики комерційно доступних порошків інуліну (De Graaf and Mayer, 2014; Glibowski, 2013).

Олігофруктоза Коротколанцюговий Інулін Рідний Інулін Довголанцюжковий Інулін

Альтернативна назва, абревіатура	ОФ	Фруктоолігосахариди, FOS або SC	-	Висока продуктивність, HP або LC
Середній DP	4	7	9–11	23
Розчинність при 20 ° C (%)	> 75	> 75	Глібовський, 2013).

Промислове виробництво самородного інуліну нагадує отримання цукру з цукрових буряків. Тільки отримання ОФ або довголанцюгового інуліну вимагає додаткової технологічної обробки (Франк, 2002). Комерційною формою інуліну є білий або кремово-білий порошок, розчинність якого у воді залежить від DP та кристалографічної структури. Власний інулін та OF добре розчиняються; однак солодкий смак та ослаблені загущаючі властивості цих препаратів означають, що їх застосовують для різних типів продуктів, ніж інулін HP. Розчинність довголанцюгового інуліну погана, особливо при низьких температурах; однак при температурі вище 60 ° С усі типи інуліну розчиняються. Стало можливим придбання HP-інуліну з покращеною розчинністю при низьких температурах, і він доступний як у формі порошку, так і у готовому до використання сиропі (Glibowski and Pikus, 2011).

В даний час на світовому ринку переважають виробники з Нідерландів та Бельгії, але через зростаючий ринок певне виробництво розпочато у США та Китаї. Щорічні глобальні продажі інуліну оцінювались у 100 000 тонн. Залежно від типу та виробника, ціна інуліну становить кілька євро за кілограм (Glibowski, 2013).

Рисунок 6.1. Гель (20%), утворений з довголанцюгового інуліну при рН 7.