Изомальтоолигосахарид - Isomaltooligosaccharide

Изомальтоолигосахарид (ИМО), более известный как изомальто-олигосахарид, представляет собой смесь короткоцепных углеводы который может иметь свойство устойчивости к пищеварению. IMO содержится в некоторых продуктах питания, а также производится в промышленных масштабах. Хотя изомальтоза содержится в некоторых продуктах питания, таких как мед, как дисахарид, она ведет себя, как и все другие дисахариды, и легко усваивается. Из-за путаницы в номенклатуре такие дисахариды часто описываются как IMO, однако, чтобы действительно называться «олигосахаридом», молекулы должны иметь степень полимеризации (DP), равную трем или более. Исторически наиболее документированный источник ИМО был обнаружен в хлебе на закваске, в котором производятся соответствующие олигосахариды. IMO в настоящее время производится двумя совершенно разными методами. Один основан на превращении крахмала с помощью ферментов. Сырье, используемое для производства IMO, - это крахмал, который ферментативно превращается в смесь изомальтоолигосахаридов. Однако ИМО, полученные этим методом, приводят к очень высокой доле изомальтозных дисахаридов (приблизительно 50%) и большей части панозы (IMO DP3) в качестве конечного продукта. Было показано, что эти препараты IMO хорошо усваиваются и, как правило, не проявляют большой устойчивости к перевариванию. Второй метод использует бактериальную ферментацию и биоконверсию сахара и крахмала для создания варианта IMO мальтозилизомальтоолигосахарида (MIMO). Обычно конечный продукт имеет молекулярную сложность от DP3 (<10%) до DP9 со средней молекулярной массой, близкой к DP5. Препараты MIMO обладают очень хорошей устойчивостью к перевариванию, а также селективностью кишечной микробиоты.

Химия

Период, термин "олигосахарид "включает углеводы, которые больше, чем простые ди- или три-сахариды, но меньше, чем полисахариды (больше 10 единиц). Изомальтоолигосахариды (ИМО) являются глюкоза олигомеры с α-D- (1,6) -связями, включая изомальтоза, паноза, изомальтотриоза, изомальтотетраоза, изомальтопентаоза, нигероза, коджибиоза и высшие разветвленные олигосахариды.^[1] В зависимости от метода производства структура молекул IMO может значительно различаться. В то время как кишечные ферменты человека легко переваривают α (1,4) -гликозидные связи ИМО с более длительным изменением (например,> = DP4) с α (1,6) -связями нелегко гидролизуются и проявляют свойство устойчивости к перевариванию. Следовательно, некоторые препараты ИМО лишь частично усваиваются в верхний отдел желудочно-кишечного тракта тракт.

Изомальтоолигосахариды являются нормальной частью рациона человека и естественным образом встречаются в ферментированных продуктах, таких как ферментированный хлеб на закваске и кимчи. Изомальтоза дисахарида также присутствует в рисовом мисо, соевом соусе и саке.^[2][3][4] Изомальтоза, один из α (1,6) -связанных дисахаридных компонентов ИМО, была идентифицирована как естественный компонент меда и, хотя химически родственная, не является ИМО.^[5] IMO - это сладкий сироп высокой плотности, который можно сушить распылением до порошкообразного состояния.

Производство

Для производства IMO в промышленных масштабах пищевая промышленность использует крахмал обработано из каша такие культуры, как пшеница, ячмень, импульсы (горох, фасоль, чечевица ), овес, тапиока, рис, картофель и другие. Такое разнообразие источников может принести пользу потребителям, страдающим аллергией или гиперчувствительностью к определенным зерновым культурам. Производственный процесс контролирует степень полимеризации (dp) и α (1,6) -связи, чтобы гарантировать постоянное качество IMO из различных источников крахмала. Сначала крахмал превращается с помощью простых ферментативных гидролиз, в высокий мальтоза сироп с ди-, три- и олигосахаридами (2, 3 или более глюкозных единиц), имеющими α (1,4) -гликозидные связи, которые легко усваиваются в кишечнике человека. Эти α (1,4) -гликозидные связи далее превращаются в устойчивые к перевариванию α (1,6) -гликозидные связи, создавая «изо» связи между остатками глюкозы и образуя изомальтоолигосахарид (IMO).

Большинство олигосахаридов, обнаруженных в ИМО, состоят из трех-шести моносахаридных (глюкозных) единиц, связанных вместе. Однако дисахариды, а также более длинные полисахариды (до девяти единиц глюкозы) также присутствуют. Дисахаридная фракция IMO состоит в основном из α (1,6) -связанного изомальтоза, пока мальтотриоза, панорама, а изомальтотриоза составляют фракцию трисахаридов. Смесь изомальтотетраозы, изомальтопентаозы, мальтогексаозы, мальтогептаозы и небольших количеств олигомеров с 8 или более степенями полимеризации включает оставшиеся олигомеры в IMO. Более длинные олигомеры не имеют 100% α (1,6) -связей; соотношение α (1,4) - к α (1,6) -связям варьируется.

Заявления о пользе для здоровья олигосахаридов

Заявления о пользе для здоровья различных классов олигосахаридов были исследованы Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) и признаны недостаточно обоснованными. Таким образом, заявления о пользе олигосахаридов и пребиотиков для здоровья запрещены в Евросоюз.^[6]

Польза для здоровья

IMO - это многофункциональная молекула, которая оказывает положительное влияние на здоровье пищеварительной системы человека; он действует как пребиотик, уменьшает метеоризм [это верно для варианта MIMO, однако в литературе указано только, что ферментативно продуцируемый IMO «вызывает наименьшее количество газа по сравнению с другими пребиотиками, что не следует путать с уменьшением метеоризма], имеет низкий гликемический индекс [это не верно для ферментативно продуцируемого IMO. Фактически, было показано, что эти препараты IMO ведут себя аналогично глюкозному сиропу в отношении абсорбции глюкозы в крови] и предотвращают кариес зубов у животных.^{[7][8][9][10][11]}

Пребиотики определяются как «неперевариваемые пищевые ингредиенты, которые могут благотворно влиять на хозяина, избирательно стимулируя рост и / или активность ограниченного числа бактерий в организме. двоеточие ".^[12] Олигосахариды, которые не перевариваются и не всасываются в тонком кишечнике, попадают в толстую кишку, где ферментируются Бифидобактерии, тем самым увеличивая размножение бактерий. В этом отношении ферментируемые олигосахариды можно рассматривать как пребиотики. Олигосахариды в смесях IMO, по крайней мере частично, ферментируются бактериями в толстой кишке и поэтому могут стимулировать рост бактериальных субпопуляций.^{[13][14][15][16][17]}

Короткоцепочечные олигосахариды, которые придают пребиотические свойства, также производят короткоцепочечные жирные кислоты (такие как ацетат, пропионат и бутират) в качестве конечных продуктов ферментации.^[16][18] Эти молекулы снижают внутрипросветный pH, напрямую подавляя рост и активность вредных микроорганизмов (энтеропатогены ).^[7][15] Это стимулирует рост бифидобактерий, которые конкурируют с энтеропатогенами за питательные вещества и участки эпителиальной адгезии. Благоприятные эффекты ИМО были обнаружены у младенцев, детей и пожилых людей.

Кариес вызывается образованием нерастворимых глюкан (бляшка ) на поверхности зубов и производство кислот бактериями зубного налета. Эти кислоты атакуют твердые ткани зубов. Исследования на животных моделях показали, что IMO вместо сахарозы уменьшает количество образовавшегося налета, а также снижает количество образовавшихся кислот, атакующих эмаль. Поэтому ИМО действует как противокариесное средство.^[19]

Сообщенный Гликемический индекс (GI) для IMO составляет 34,66 ± 7,65 (по шкале от 1 до 100), что представляет собой низкий GI.^[20] Потребление IMO эффективно улучшает опорожнение кишечника, количество стула и микробную ферментацию в толстой кишке без каких-либо побочных эффектов у пожилых людей.^[21]

Американская ассоциация химиков злаков (AACC) определяет растворимую клетчатку как «съедобные части растений или аналогичные углеводы, устойчивые к перевариванию и всасыванию в тонком кишечнике человека с полной или частичной ферментацией в толстом кишечнике».^[22] Пищевые волокна состоят из многих растительных компонентов, включая олигосахариды. Для того чтобы диетический субстрат был классифицирован как клетчатка, он должен быть устойчивым к перевариванию и всасыванию в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, а также вызывать эффект увеличения объема при дефекации. IMO считается диетическим волокном по следующим причинам: он состоит из единиц глюкозы, связанных вместе (в основном) устойчивыми к пищеварению связями; обладает пребиотическим действием; он удерживает влагу, создавая объемный эффект и помогая продвигать стул вперед.^[23]

использование

ИМО находит глобальное признание производителей продуктов питания для использования в широком спектре пищевых продуктов, особенно в напитках и батончиках для снеков и питательных веществ. В Соединенных Штатах ИМО используется в основном как источник пищевых волокон. Тем не менее, IMO также используется в качестве низкокалорийного подсластителя в различных продуктах, таких как выпечка и крупяные продукты. Поскольку IMO примерно на 50% сладок, как сахароза (сахар), он не может заменить сахар в соотношении один к одному. Однако IMO имеет мало побочных эффектов по сравнению с другими олигосахаридами того же класса.^[24] Поэтому производители продуктов питания в Северной Америке, а также в Европе уделяют этой углеводной молекуле все большее внимание.

Побочные эффекты

Как правило, все олигосахариды, устойчивые к перевариванию, включая IMO, имеют неблагоприятные побочные эффекты при потреблении в количествах, превышающих допустимые уровни. Максимально допустимая доза ИМО составляет 1,5 г / кг массы тела, что выше, чем для любого другого заменителя сахара.^[24] Однако США Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) рекомендовало IMO максимальное потребление 30 г / день.^[25] Более высокие дозы (более 40 г / день) могут вызвать желудочно-кишечные симптомы, такие как метеоризм, вздутие живота, мягкий стул или понос.

Нормативная информация

IMO и другие олигосахариды уже давно одобрены в Китае и Японии. В Японии ИМО находится в списке продуктов питания для здоровья (FOSHU) более 10 лет. В 2002 году более 50% пищевых продуктов FOSHU в Японии содержали олигосахариды в качестве функционального компонента.^[26][27] В список входят многие виды продуктов: безалкогольные и другие напитки, замороженный йогурт, кондитерские изделия, подсластители, печенье, смеси кофейных напитков, хлеб, тофу, шоколад и суповые смеси. IMO импортировался в Соединенные Штаты в течение последних нескольких лет, но никогда не производился там и не одобрялся FDA. В 2009 году канадская компания BioNeutra, получил FDA-ГРАС и Министерство здравоохранения Канады одобрение для ИМО.^[28] В Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) недавно разрешило ксило-олигосахариды (XOS) в качестве нового продукта питания (NF) в соответствии с Регламентом (ЕС) 2015/2283.^[29]

Коммерческая доступность

IMO серийно производится в основном в Китае и Японии. Однако большая часть этого продукта потребляется на месте или экспортируется в соседние азиатские страны. В Японии, Meiji Dairies (Meiji Food Company) - один из крупнейших производителей ИМО. IMO продается под несколькими торговыми марками, такими как IMO-900 и IMO-800. Быть новая еда ингредиент, до недавнего времени не было производителя IMO в Северной Америке и Европе^{[когда? ]} когда компания BioNeutra North America, Inc. начала производить этот продукт под торговой маркой VitaFiber IMO.^[30] Американские компании занимаются производством других видов олигосахаридов, таких как GOS, FOS, и XOS.

Смотрите также

• Фруктоолигосахарид (FOS)
• Галактоолигосахарид (GOS)
• Ксилоолигосахарид (XOS)

Рекомендации

1. PDRNS. 2001. Пребиотики. в: PDR для пищевых добавок (1-е изд.). Настольный справочник врачей (PDR); Демоинс, Айова / Компания по производству данных по медицинской экономике; Монтвейл, Нью-Джерси, стр. 372-375.
2. Хондо С. и Мочизуки Т. Бесплатные сахара в мисо. Нипон Шокухин Когё Гаккаиси 26 (11), (1979) 469-472
3. Нишино, Р .; Ozawa, Y .; Ясуда, А .; Сакасай Т. 1981. [Олигосахариды в соевом соусе]. Денпун Кагаку 28 (2): 125-131 [на японском языке с резюме на английском]
4. Tungland, B.C .; Мейер, Д. 2002. Неперевариваемые олиго- и полисахариды (пищевые волокна): их физиология и роль в здоровье человека и питании. Compr Rev Food Sci Безопасность пищевых продуктов 3: 73-92
5. White, J.W .; Хобан Н. 1959. Состав меда. IV. Идентификация дисахаридов. Arch Biochem Biophys 80 (2): 386-392.
6. Регистр ЕС заявлений о питательной ценности и полезности пищевых продуктов, http://ec.europa.eu/nuhclaims/
7. Канеко, Т .; Кохмото, Т .; Фукуи, Ф .; Акиба, Т .; Suzuki, S .; Hirao, A .; Nakatsuru, S .; Канисава, М., 1990. [Исследования острой и хронической токсичности и мутагенности изомальтоолигосахаридов и их влияния на лимфоциты периферической крови и микрофлору кишечника]. Shokuhin Eiseigaku Zasshi 31 (5): 394-403 [на японском языке с резюме на английском языке]
8. Rycroft, C.E .; Jones, M.R .; Гибсон, G.R .; Расталл, Р.А. 2001. Сравнительная оценка in vitro ферментативных свойств пребиотических олигосахаридов. J Appl Microbiol 91 (5): 878-887.
9. Хеста, М., Дебракелер, Дж., Янссенс, Г. П. Дж. И Де Уайлд, Р. (2001) [Влияние коммерческой диеты с высоким содержанием клетчатки и диеты с добавлением изомальтоолигосахаридов на концентрацию глюкозы у собак после приема пищи] J , Animal Physio. Animal Nutr., 85 (7-8) 217
10. Хеста М., Роузен В. и др. (2003). Пребиотики влияют на усвояемость питательных веществ, но не на аммиак в фекалиях у собак, которых кормили повышенным содержанием белка. Британский журнал питания 90, 1007-1014
11. Минами Т. и др. (1989). Вызывающая кариес активность изомальтоолигосахара (IMOS) in vitro и в экспериментах на крысах. Шони Шикагаку Засси 27 (4) 1010-7
12. Роберфроид М., «Пребиотики: пересмотренная концепция», J. Nutr. 137: 830-837S, 2007
13. Ketabi, A., Dieleman, A. L., и Ganzle, G. M., 2011, [влияние изомальтоолигосахаридов на кишечную микробиоту у крыс], J. Appl. Микро. Биол., 110, 1297-1306.
14. Кохмото, Т .; Фукуи, Ф .; Takaku, H .; Machida, Y .; Arai, M .; Мицуока Т. 1988. Влияние изомальтоолигосахаридов на фекальную флору человека. Бифидобактерии Микрофлора 7(2):61-69
15. Цин, G .; Yi, Y .; Guohong, J .; Гай, С. 2003. [Исследование регулирующего действия изомальтоолигосахаридов на кишечную флору человека]. Вэй Шэн Ян Цзю 32 (1): 54-55 [китайский язык с резюме на английском языке]
16. Канеко, Т .; Комото, Т .; Kikuchi, H .; Shiota, M .; Ятакэ, Т .; lino, H .; Цуджи, К. 1993. [Влияние потребления изомальтоолигосахаридов на дефекацию и кишечную среду у здоровых добровольцев]. Нинон Касей Гаккаиси 44 (4): 245-254 [на японском языке с резюме на английском]
17. Канеко, Т., Кохмото, Т., Кикучи, Х., Шито, М., Иино, Х. и Мицуока, Т. (1994) [Влияние изомальтоолигосахаридов с различной степенью полимеризации на фекальные бифидобактерии человека] Biosci. Биотехнология. Biochem. 58 (12), 2288-2290
18. Чен, Х.Л .; Lu, Y.-H .; Lin, J.-J .; Ко, Л.-Ю. 2001. Влияние изомальто-олигосахаридов на функции кишечника и показатели состояния питания у пожилых мужчин с запором. J Am Coll Nutr 20 (1): 44-49.
19. Минами Т. и др. (1989). Вызывающая кариес активность изомальтоолигосахара (IMOS) in vitro и в экспериментах на крысах. Шони Шикагаку Засси 27 (4) 1010-7)
20. Шэн Г. Э., Дун-лянь К. А. И. и Ван Ли-ли. (2006) [Определение гликемического индекса ксилита и изоолигосхарида] Chin. J. Clin. Нутр., 14 (4) 235-237
21. Чен, Х.-Л. и др., 2001. Влияние изомальтоолигосахаридов на функции кишечника и индикаторы состояния питания у пожилых мужчин с запором. J Am Coll Nutr 20 (1): 44-49.
22. Отчет AACC, март 2001 г., т. 46, № 3, стр. 112
23. Tungland, B.C .; Мейер, Д. 2002. Неперевариваемые олиго- и полисахариды (пищевые волокна): их физиология и роль в здоровье человека и питании. Компр. Rev. Food Sci. Безопасность пищевых продуктов 3: 73-92
24. Оку, Т .; Накамура, С., 2002. Переваривание, абсорбция, ферментация и метаболизм функциональных заменителей сахара и их доступная энергия. Pure Appl. Chem. 74 (7): 1253-1261
25. http://www.bioneutra.ca/_pdf/FDA-GRAS_FullNotification_0209.pdf
26. Накакуки Т. (2003) Разработка функциональных олигосахаридов в Японии. Тенденции в гликонауке и гликотехнологии 15 (82): 62 и 63
27. Yamaguchi, P. & Associates, Inc. (2004) Функциональные продукты питания и FOSHU Япония, Отчет о рынке и продуктах
28. https://www.fda.gov/Food/FoodIngredientsPackaging/GenerallyRecognizedasSafeGRAS/GRASListings/ucm154409.htm
29. Турк, Доминик; Брессон, Жан-Луи; Бурлингейм, Барбара; Дин, Тара; Фэйрвезер-Тейт, Сьюзен; Хейнонен, Марина; Хирш-Эрнст, Карен Ильдико; Мангельсдорф, Инге; Макардл, Гарри Дж. (2018). «Безопасность ксилоолигосахаридов (XOS) как нового продукта питания в соответствии с Регламентом (ЕС) 2015/2283» (PDF). Журнал EFSA. 16 (7): e05361. Дои:10.2903 / j.efsa.2018.5361. ISSN  1831-4732. ЧВК  7009669. PMID  32625993.
30. «BioNeutra: производители VitaFiber ™ IMO».