O inulinu i oligofruktozi pobliže

Inulin i oligosaharidi su spojevi koji imaju veliku mogućnost primjene u prehrambenoj industriji. Posebno su zanimljivi fruktooligosaharidi jer se mogu koristiti kao niskokalorični i protukarijesni zaslađivači.. Također, pridonose poboljšanju sastava intestinalne mikroflore, sniženju ukupnog kolesterola i lipida u serumu i djeluju kao promotori rasta u životinja.
Fruktooligosaharidi (FOS) se koriste kao niskokalorični (1,6 kcal/g) i protukarijesni zaslađivači. Enzimi gornjeg probavnog sustava ne mogu probaviti, a ne podliježu niti kiselinskoj hidrolizi u želucu. Dakle stižu u debelo crijevo nepromijenjeni gdje ih metaboliziraju korisne bakterije ili probiotici, a kao rezultat tog procesa fermentacije nastaju kratkolančane masne kiseline (SCFA), plinovi i bakterijska biomasa.
Inulin i oligofruktoza dobro su topljivi u vodi te poboljšavaju okus i teksturu mliječnih proizvoda s niskim udjelom masti. Inulin daje proizvodu bolje organoleptičke karakteristike i stabilizira emulzije i disperzije. Dakle, osim šo mogu poslužiti kao zaslađivači (1/3 slatkoće saharoze), koriste se i kao zamjena za mast. Pripisuje im se i blago laksativno djelovanje.
Prebiotici, prirodni sastojci funkcionalne hrane

Hipokrat, otac medicine
Razvoj i afirmiranje koncepta funkcionalne hrane bazira se na hipotezi koja potječe još od Hipokrata, a glasi: " Neka tvoja hrana bude tvoj lijek i neka tvoj lijek bude tvoja hrana .". Prehrana kontrolira i utječe na razne funkcije u organizmu, a time pridonosi zdravlju čovjeka i reducira rizik pojave cijelog niza bolesti. Funkcionalna hrana je hrana koja sadrži komponente ili dodatke koji imaju specifične fiziološke učinke povoljne za zdravlje ljudi. Velik dio funkcionalne hrane čine mliječni proizvodi koji sadrže prijateljske bakterije probiotike i neprobavljive komponente prebiotike koji utječu na sastav intestinalne mikroflore. Intestinalnu mikrofloru čine bakterije i drugi živi mikroorganizmi koji nastanjuju naša crijeva. Debelo crijevo je najgušće naseljeno i sadrži nekoliko stotina korisnih i potencijalno štetnih bakterijskih vrsta. Brojne funkcije korisnih bakterija uključuju završnu fazu probave (fermentaciju), zaštitu od patogenih organizama, sintezu vitamina B skupine i stimulaciju imuno – odgovora. Ravnotežu mikroflore mogu narušiti povišena tjelesna temperatura, bolesti, antibiotici i drugi lijekovi, te promjene u prehrani. Disbalans intestinalne mikroflore očituje se u niskom broju korisnih bakterija i visokom broju patogenih organizama što može rezultirati autoimunološkim bolestima i gastrointestinalnim poremećajima koji utječu na zdravlje cijelog organizma.

Odrasla osoba nosi u sebi veliki broj crijevnih bakterija, a godišnje putem fecesa izbaci količinu bakterija koja je jednaka njegovoj tjelesnoj masi. Neke bakterije, poput onih iz sojeva Lactobacillus i Bifidobacterium, imaju povoljan učinak na zdravlje kada se unose putem hrane ili dodataka hrani. Ova postavka dokazana je u velikom broju znanstvenih istraživanja, a najviše pozitivnih svojstava pripisuje se probiotiku Lactobacillus rhamnosus GG (ili kraće LGG).
Istodobno s razvojem znanstvenih spoznaja o korisnim učincima probiotika, prehrambena industrija razvijala je proizvode koji sadrže «dobre» bakterije. Tako se danas na policama trgovina susrećemo s cijelim nizom proizvoda koji sadrže probiotike. Najpoznatiji probiotički proizvod je dobar stari jogurt, ali i čitav niz drugih fermentiranih mliječnih proizvoda. Danas se probiotici dodaju mlijeku i siru, ali i dojenačkim formulama, te sportskim napitcima. Probiotici su dostupni i u liofiliziranom obliku u kapsulama. Prebiotici također nalaze svoje mjesto u sve većem broju prehrambenih proizvoda, poput fermentiranih mliječnih proizvoda, enteralnih pripravaka, sportskih napitaka, instant-juha, žitarica za doručak, dojenačkih formula, pa čak i keksa.
Fiziološki učinci prebiotika manifestiraju se zapravo kroz fiziološke učinke probiotika jer potiču njihov rast i aktivnost. Dodatno svojstvo prebiotika je to što djeluje kao vlakno, te pospješuje peristaltiku crijeva i skraćuje vrijeme prolaska hrane kroz gastrointestinalni sustav.
Utvrđeni i dobro dokumentirani učinci probiotika su:

Razmatraju se i potencijalni pozitivni učinci na alergije, konstipaciju, sindrom iritabilnog kolona, te povoljan učinak na razinu kolesterola. Znanstvenici nisu posve sigurni u mehanizam kojim ove bakterije snižavaju razinu masnoća u ljudskom organizmu. Ipak, brojne su studije pokazale da bakterije iz rodova Lactobacillus i Bifidobacterium snižavaju razinu kolesterola u osoba u kojih je povišen. Dva su potencijalna mehanizma kojim probiotici djeluju; ili se radi o pojačanoj intestinalnoj apsorpciji i izlučivanju iz organizma ili se radi o smanjenom skladištenju u jetri.

Inulin, prirodni polimer fruktoze
Inulin je biljni polimer koji služi kao rezervni ugljikohidrat. Jeruzalemska artičoka ( Heliantus tuberosus L .), cikorija ( Cichorium intybus L .), maslačak ( Taraxacum officinale Weber ), dalija ( Dahlia pinata Cav .), čičak ( Arctium ), scorzonera ( Scorzonera hispanica L .) i španjolska artičoka ( Cynara cardunculus L .) nakupljaju velike količine inulina kao rezervnog ugljikohidrata.
Inulin i analozi inulina su polifruktani koji se sastoje od linearnih, polifruktoznih lanaca povezanih beta –1,2 vezama s terminalnom glukozom. Obično oko 30 fruktoznih jedinica čini jedan lanac inulina (slika 1.). Prosječna duljina varira ovisno o biljci i dobu godine. U skladu sa spomenutim varijacijama u duljini lanca, molekularna masa inulina varira između 3500 i 5500.
Inulin je netopljiv u hladnoj vodi, a pri temperaturi 55 °C tek je slabo topljiv (5%). Moguća je hidroliza inulina u kiselom mediju pri visokoj temperaturi (70-80 °C). Mikrobne i biljne inulinaze hidroliziraju inulin do fruktoze ili drugih oligosaharida pod blagim reakcijskim uvjetima.
Probiotik, prebiotik i sinbiotik
Dugogodišnji pristup povećanju broja korisnih bakterija u gastrointestinalnom sustavu bazira se na oralnom uzimanju probiotika – najčešće fermentiranih mliječnih proizvoda obogaćenih kulturama Lactobacillus ili Bifidobacterium. Dakle, kada govorimo o probioticima, mislimo uglavnom na bakterije mliječne kiseline. Definicija probiotika glasi: “Probiotik je jedna ili više kultura živih stanica mikroorganizama koje, primjenjene u ljudi ili životinja, djeluju korisno na domaćina, poboljšavajući svojstva autohtone mikroflore probavnog sustava domaćina.” (Fuller, 1989 1992)
Suvremeniji pristup pojavio se otkrićem prebiotika, neprobavljivih oligosaharida koji služe kao hrana korisnim bakterijama. Zbog svojih funkcionalnih svojstava, fruktooligosaharidi su proglašeni prehrambenim vlaknima, iako po kemijskim svojstvima odstupaju od uvriježene definicije vlakna.
“Prebiotici su neprobavljivi sastojci hrane koji korisno djeluju na domaćina pomoću selektivne stimulacije rasta i/ili aktivnosti jedne bakterijske vrste ili ograničenog broja bakterijskih vrsta u debelom crijevu, i tako poboljšavaju zdravlje ljudi.”(Gibson Roberfroid, 1995)
Sama po sebi nametnula se ideja o ujedinjenju probiotika i prebiotika u jedan proizvod kako bi se postigao njihov sinergistički učinak. “Sinbiotik je smjesa probiotika i prebiotika koja korisno djeluje na domaćina poboljšavajući preživljavanje probiotika za vrijeme prolaska kroz gornji dio probavnog sustava i osiguravajući efikasniju implantaciju u mikrofloru debelog crijeva.”( Gibson Roberfroid, 1995) Svemu tome pridružuje se tzv.

prebiotički efekt, odnosno selektivna stimulacija rasta i/ili aktivacija metabolizma jedne ili ograničenog broja bakterijskih vrsta u debelom crijevu.
Funkcionalna svojstva fruktooligosaharida
Inulin i oligofruktoza (enzimski hidrolizat inulina) su polifruktani koji se sastoje od linearnih, polifruktoznih lanaca povezanih beta –1,2 vezama s terminalnom glukozom. Obično oko 10 – 60 fruktoznih jedinica čini jedan lanac inulina. Prosječna duljina varira ovisno o biljci i dobu godine.
Fruktooligosaharidi se koriste kao niskokalorični i protukarijesni zaslađivači (1,6 kcal/g), budući da ih enzimi gornjeg probavnog sustava ne mogu probaviti. Pogodni su i za dijabetičare jer imaju glikemički indeks jednak nuli, odnosno ne stimuliraju ekskreciju inzulina. Također, kao što je već spomenuto, pridonose poboljšanju sastava intestinalne mikroflore i sniženju ukupnog kolesterola i lipida u serumu, te povisuju razinu omjera HDL/LDL kolesterola.
Inulin i oligofruktoza stižu u debelo crijevo nepromijenjeni i tamo podliježu potpunoj fermentaciji od strane selekcioniranih bakterija, a produkti anaerobne fermentacije su bakterijska biomasa, plinovi CO2, CH4, H2 te kratkolančane masne kiseline (octena, propionska i maslačna) te mliječna kiselina. Time dolazi do sniženja pH u debelom crijevu, a spomenute karboksilne kiseline odgovorne su za brojne pozitivne utjecaje na lokalno i sustavno zdravlje čovjeka. Rezultati brojnih studija ukazuju na efekt povećane bioraspoloživosti, odnosno apsorpcije minerala, osobito kalcija i magnezija.

Shematski prikaz anaerobne fermentacije inulina

Inulin i oligofruktoza dobro su topljivi u vodi i poboljšavaju okus i teksturu mliječnih proizvoda s niskim udjelom masti. Inulin daje proizvodu bolje organoleptičke karakteristike i stabilizira emulzije i disperzije.
Mogući učinci prebiotika na zdravlje čovjeka

Smanjen rizik pojave:

Darija Vranešić, dipl.ing.

Literatura
1. Gibson, G. R. Wang, X. (1994a) Bifidogenic properties of different types of fructose containing oligosaccharides. Food Microbiol. 11: 491–498.
2. Gibson, G. R. Wang, X. (1994b) Enrichment of bifidobacteria from human gut contents by oligofructose using continuous culture. FEMS Microbiol.

Lett. 118: 121–128.
3. Gibson, G. R., Willis, C. L. Van Loo, J. (1994) Non-digestible oligosaccharides and bifidobacteria—implications for health. Int. Sugar J. 96: 1150–1156.
4. Roberfroid, M. B. Concepts in Functional Foods: The Case of Inulin and Oligofructose J. Nutr. 129: 1398S–1401S, 1999.
5. Reddy, B.S. Possible Mechanisms by Which Pro- and Prebiotics Influence Colon Carcinogenesis and Tumor Growth J. Nutr. 129: 1478S–1482S, 1999.
6. Jenkins, D.A., Kendall C.W.A. and Vuksan, V. Inulin, Oligofructose and Intestinal Function J. Nutr. 129: 1431S–1433S, 1999.
7. Niness. K.R. Inulin and Oligofructose: What Are They? J. Nutr. 129: 1402S–1406S, 1999.
8. Probiotics and gut inflammation. Isolauri E. Curr Opinion Gastroenterology 1999, 15: 534- 537.
9. Van Niel CW, Feudtner C, Garrison MM, Christakis DA.Lactobacillus Therapy for Acute Infectious Diarrhea in Children: A Meta-analysis. Pediatrics. 2002;109(4):678-84.
10. Nakao M, Ogura Y, Satake S, Ito I, Iguchi A, Takagi K, Nabeshima T.Usefulness of soluble dietary fiber for the treatment of diarrhea during enteral nutrition in elderly patients.Nutrition. 2002 ;18(1):35-39.
11. Mahan LK, Escott- Stump S. ur. Krause’s Food, Nutrition Diet Therapy. 10.izd. Philadelphia:WB Saunders, 2000.
12. C. Duggan, J. Gannon, and W A. Walker Protective nutrients and functional foods for the gastrointestinal tract Am. J. Clinical Nutrition, May 1, 2002; 75(5): 789 - 808.
13. I. Wollowski, G. Rechkemmer, and B. L Pool-Zobel Protective role of probiotics and prebiotics in colon cancer Am. J. Clinical Nutrition, February 1, 2001; 73(2): 451S - 455.
14. M. B Roberfroid Prebiotics and probiotics: are they functional foods? Am. J. Clinical Nutrition, June 1, 2000; 71(6): 1682S - 1687.
15. Rowland IR, Rumney CJ, Coutts JT, Lievense LC. Effect of Bifidobacterium longum and inulin on gut bacterial metabolism and carcinogen-induced aberrant crypt foci in rats Carcinogenesis. 1998 Feb;19(2):281-5.
16. Canzi, E., Brighenti, F. B., Casiraghi, M. C., Del Puppo, E. Ferrari, A. (1995) Prolonged consumption of inulin in ready-to-eat breakfast: effect on intestinal ecosystem, bowel habits and lipid metabolism. Proceedings of the COST' 92 Workshop on Dietary Fibre Fermentation in the Colon, Helsinki, Finland, July 15-17, 1995.
17. Trautwein, E.A., Rieckhoff, D., and Helmut F. Erbersdobler Dietary Inulin Lowers Plasma Cholesterol and Triacylglycerol and Alters Biliary Bile Acid Profile in Hamsters The Journal of Nutrition Vol. 128 No. 11 November 1998, pp. 1937-1943