¿Qué es la inulina?

Lainulinaa es un fructan compuesto de moléculas de d-fructofuranosa Unidas por enlaces glicosídicos − -(2-1), y cada molécula de inulina tiene un residuo de glucosa unido por un enlace glicosídico − -(1-2) al final de la molécula. El grado de polimerización es generalmente de 2 a 60, y el grado promedio de polimeries de 10, de los cuales el grado más bajo de polimeri(DP = 2-9) se llama oligofructosa [1,2]. La inulina pertenece a los polisacáridos de reserva en las plantas, y el peso molecular promedio y el grado de polimeride de la inulina se ven afectados por diferentes fuentes de plantas, temporadas de cosecha, climas, suelos y procesos de producción y procesamiento.

La inulina está ampliamente distribuida en la naturaleza y se encuentra en algunos hongos y bacterias, pero su principal fuente son las plantas. Más de 36.000 especies de plantas, incluyendo 11 familias de plantas dicotiledóneas, como Asteraceae, Eustoma y Gentianaceae, así como plantas monocotiledóneas, como Liliaceae y Gramineae, son ricas en inulina. El contenido de inulina en algunas plantas comunes se muestra en la tabla 1.

Tabla 1 contenido de inulina en algunas plantas comunes *[6] 

Actualmente, la inulina es ampliamente utilizada en alimentos, medicina e industrias químicas. La inulina no sólo se puede utilizar como un sustituto de la grasa en la producción de alimentos de baja energía, sino que también tiene las funciones fisiológicas de la fibra diety los prebióticos, por lo que es una excelente base funcional de alimentos. Según los datos [2], el consumo per cápita de inulina en los Estados Unidos es de 1~4g/d, mientras que en Europa es de 3~10g/d. Además, la inulina puede ser utilizada en la producción de alimentos de baja energía a través de procesos enzimáticos o enzimáticos. Además, después de que la inulina es modificada enzimo o químicamente, la inulina modificada puede ser efectivamente utilizada como el componente principal de los portadores de fármacos [3], adyuvde vacunas [4], quelde metales [5] y agentes descalci[6].

1. Breve introducción de la inulina

Inulina extrade plantas es una mezcla de oligofructosa con diferentes grados de polimeriy su contenido de carbohidratos es por lo general en el rango de 13. 2%-27 %. 7%, y la estructura química de la inulina se muestra en la Fig. 1.

Figura 1 estructura química de la inulina (N = 2 ~ 60) [7]

1. 1 propiedades físicas y químicas de la inulina

desecinulinEs un polvo amorfo blanco con fuerte higroscopicidad y un peso específico de 1,5 mm. El peso específico es de 1,35.Inulina pura inulina puraEs insípido, pero la inulina comercial a menudo contiene una pequeña cantidad de monosacáridos y disacáridos y es ligeramente dulce. La inulina es ligeramente soluble en agua fría, fácilmente soluble en agua caliente, la solubilidad aumenta con el aumento de la temperatura [8,9]. Por ejemplo, la inulina producida por la empresa belga orafti (nombre comercial RaftilinHP), es casi insoluble en agua a 25℃, y la solubilidad es de sólo 1,2% (W/V) a 50℃, y la solubilidad es de sólo 1,2% (W/V) a 50℃. 2% (p /V) a 50°C, y cuando la temperatura alcanza 90°C, la solubilidad aumenta significativamente a 35% (p /V). Debido a la fuerte higroscopicidad de la inulina, es fácil de aglomercuando se dispersa en agua. Añadir almidón o un tratamiento de disolución rápida puede mejorar la dispersión de la inulina. Cuando la inulina se disuelve en agua, puede hacer que el punto de congelación del agua disminuy el punto de ebulliaumente. La inulina tiene un efecto sinérgico con edulcorantes poderosos. La inulina puede enmascaro eliminar el regusto de los edulcorantes poderosos y mejorar el sabor.

Después de la hidrólisis ácida o hidrólienzim, la inulina puede producir jarabe de alta fructosa o jarabe de oligofructosa que contiene más del 75% de d-fructosa, y también puede ser fermentado directamente para producir alcohol, ácido glucónico y sorbitol. Como la fructosa es propensa a producir un gran número de subproductos, el uso de inulinasa microbiana (inulinasa, EC. 3. 2. 1. 2. 2. 2. 3. 2. (Inulinase, EC. 3. 2. 1. 7) la hidrólisis de inulina es muy eficaz, lo que se ha convertido en una nueva forma de desarrollar productos de fructosa [10]. En términos generales, la inulina no se hidroliza cuando el pH es mayor de 4, mientras que la inulina se hidroliza lentamente a fructosa y glucosa cuando el pH es menor de 4 y a la temperatura y tiempo apropiados, por lo que la inulina no es adecuada para la aplicación de refrescos de alta acidez. Sin embargo, en el estado gel, debido a la falta de agua libre, la inulina es muy estable incluso bajo condiciones ácidas o de alta temperatura, y se encontró que la inulina no es adecuada para su uso en refresde de alto ácido cuando la temperatura es inferior a 10 ℃, y el PH está entre 3,0 y 7,0 ℃. 0-7.5. 5, la inulina no se hidroliza [11].

1. 2 propiedades de Gel de inulina

Las soluciones de inulina de diferentes concentraciones tienen diferentes viscosidades. La viscoaumenta con el aumento del contenido de inulina en la solución. La solución de inulina se somete a procesos de alta cizallo de calentamiento y enfriamiento para formar una estructura de gel que imita la grasa [12,13].

Coloides hidrofílicos macromoleculares tales como colas, carragenanos, gelatinas, guar y xanthan son propensos a formar zonas de Unión que rodean un gran número de moléculas de agua, ver figura 2.1. 1, caja discontinua) con una estructura de red coloidal suelta, y se utilizan principalmente como espesantes, emulgentes, agentes de retención de agua, adhey agentes suspen. A diferencia de estos coloides hidrófilos, los geles de inulina son típicos geles de partículas [12], que no pueden ser utilizados como espesantes o estabilizadores, pero tienen una textura y apariencia muy similar a la de la crema, como se muestra en la figura 2.2. 2, como se muestra en la figura 2.2. Por otra parte, la interacción de la inulina con los hidrocoloides proporciona una buena viscoy fluidez, lo que puede mejorar la organización de los productos alimenticios y convertirla en un sustituto de grasa eficaz para la producción de alimentos de bajo consumo energético.

Figura 2. 1 forma de gel polipolide hidrocoloide

Figura 2. 2 partículas en forma de gel de inulina.

Los geles de inulina son térmicamente reversi, licucon calor y volviendo al estado de gel después de enfri. La formación y caracterización de geles de inulina se ven afectados por la temperatura de calentamiento, la concentración de inulina, el valor de pH de la solución, y el tipo de solvente orgánico añadido (por ejemplo, etanol o glicer) [12,13,14]. La concentración mínima de inulina necesaria para la formación de gel aumenta con el aumento de la temperatura de calentamiento y la temperatura elevada (> 80℃) dará lugar a la hidrólisis de inulina, como la inulina Raftil- inHP concentración de 5% (W).   Concentración de inHP de 5% (p /V), ningún gel puede ser formado independientemente de la temperatura, pero a 80℃, cuando la concentración de inulina se aumenta a 20% ~ 25% (p /V), la formación de gel alcanza el 100%. La formación de Gel también está relacionada con el grado de polimerización de la inulina y el tamaño de las partículas de inulina, cuanto mayor sea el grado de polimerización, menor será la concentración mínima de formación de Gel. En comparación con los productos desecados en aerosol comunes, los productos de inulina instantánea requieren una concentración más baja de inulina para lograr la misma fuerza de gel.

Por lo tanto, el control del bajo grado de hidrólide de la inulina y la concentración de inulina juegan un papel importante en la formación del gel. En comparación con la esquila, los geles de inulina formados por calentamiento y enfriamiento se caracterizaron por alta resistencia, textura suave y partículas uniformes y finas. Además, el gel de inulina podría maximizarse mediante la adición de semillas cristalinas. Cuando la temperatura de la solución de inulina se incrementó hasta el punto donde las partículas de inulina estaban completamente hidrat, y las semillas cristalinas se agregdurante el proceso de enfriamiento, el gel de inulina formado era compacto en textura y tenía un buen sabor.

2. Producción de inulina

Para la producción industrial, la inulina se extrae principalmente de los tubérculos de Helianthus tuberosus o achicoria [15, 16, 17]. Estas dos plantas son fuentes ricas con alto contenido de inulina, que representan más del 70% del peso seco de sus tubérculos.

La planta herbácea perenne de la familia Asteraceae es resistente a la sequedad y la sequía, no exigente a las condiciones del clima y del suelo, y tiene una fuerte adaptabilidad, que se planta en muchas áreas de China, y generalmente produce de 2.000 a 4.000 kg por mu de tubérculos de alcachofa de Jerusalén, que es una buena materia prima para la producción procesde inulina y otros productos [18].

La achicores una planta bienal que crece en climas marítimos y es un vegetal comúnmente cultivado en los países de Europa occidental (por ejemplo, los países bajos). 1993 vio la inclusión de la achicoria y la yuca en el programa europeo de desarrollo de nuevos cultivos de la Unión europea (UE), y las nuevas variedades de yuca y achicoria seleccionadas para plantar ahora están siendo promovidas en ocho países de la UE.

El proceso de producción de inulina es relativamente simple, similar al proceso tradicional de extracción de azúcar de remolacha azucare, en el que el proceso de extracción de inulina a partir de inulina incluye tres procesos básicos como la extracción, purificación y secado, y el flujo del proceso es el siguiente:

Tubérculo de inulina → lavado → corte → extracción con agua hirviendo → filtración → extracción con leche de cal → decoloración de la resina de intercambio de ani→ desalinización de la resina de intercambio de cationes → concentración al vacío → secado por pulveri→ producto terminado con inulina

El extracto crudo de inulina generalmente contiene proteínas, pectina, pigmento y otras impurezas, que necesitan ser puriadicionales. Con referencia al proceso de producción de azúcar, la adición de leche de cal al extracto puede eliminar eficazmente las impurezas no inulina, y la eliminación de diversos componentes iónicos en el extracto a través de la resina de intercambio iónico, con el fin de lograr la purificación final de extracto de inulina. Laurenzo, et al. [15] utilizaron membranas de ultrafiltración para purila solución de inulina, y el efecto fue obvio, y al mismo tiempo usando membranas de ultrafiltración con diferentes tamaños de poros, la solución de inulina con diferentes grados de polimerización podría ser separada para satisfacer los requerimientos de diferentes productos de inulina. Al mismo tiempo, utilizando diferentes tamaños de poros de membrana de ultrafiltración, se pueden separar diferentes grados de polimeride de la solución de inulina para cumplir con los requisitos de los diferentes productos de inulina.

El uso de inulinasa, controlar las condiciones de hidróli, inulina puede seguir hidrolizen en oligofructosa, jarabe de fructosa e incluso fructosa cristalina. Comparado con los productos tradicionales de fructosa, el costo es bajo y el proceso es sencillo [19].

3. Nutrición y usos de la inulina

laFunción de la inulinaHa despertado un gran interés en todo el mundo, y en marzo de 2001, la American AACC informó [20] que la inulina es un tipo de fibra dietsoluble. La inulina no sólo no se descompone por las enzimas digestivas en el cuerpo y no produce energía, sino que también ayuda a reducir los lípidos en la sangre, regular el tiempo de tránsito gastrointestinal, y promover la absorción de minerales, especialmente calcio. Además, la inulina es un tipo de probiótico, que puede estimular la proliferación de bifidobacterias intestinales, promoviendo así la propagación de bacterias intestinales beneficiosas, lo que es beneficioso para la salud humana.

3. 1 fibra alimentaria

A través del análisis de composición y la evaluación de la función fisiológica de la inulina, se puede juzgar que la inulina pertenece a la fibra dietsoluble [20,21]. En primer lugar, se utilizó el método AOAC 977.08 fructan para analizar la inulina. En primer lugar, la inulina fue analizada por el método AOAC 977.08 fructan, y cumple con la definición de fibra dietética, es decir, es resistente a la hidrólisis de las enzimas digestivas humanas, y no se digiere ni se absorbe en el intestino delgado, mientras que se fermenta parcialmente en el colon. En segundo lugar, los análisis toxicolen animales y humanos de la inulina revelaron que tiene las funciones fisiológicas de la fibra dietética, incluyendo baja energía, función intestinal mejorada y regulación de la glucosa sanguínea y lípidos sanguíneos.

3. 1. 1 bajo consumo de energía

 La inulina no se digien en la boca, el estómago o el intestino delgado hasta el colon, donde se fermenta en un ambiente anaerobio por bifidobacterias (bifidobacterias) y lactobacilos (lactobacilli) para producir ácidos grasos de cadena corta (AGCC), ácido lácy una pequeña cantidad de gas. Los scfa se absorben fraccionalmente en el colon y se metabolizan en el hígado para producir energía, sin embargo esta vía produce muy poca energía en comparación con la producción de energía de carbohidratos fáciles de digerir como la sacarosa (17 KJ/g) [22]. Sin embargo, en comparación con la producción energética de carbohidratos de fácil digestión como la sacarosa (17 KJ/g), la producción energética de esta vía de fermentación es muy baja [22].

Robertfloid's estudio encontró [1] que un mol de inulina fermentpara producir 40% de bioflora, 40% SCFAs, 15% de ácido lácy 5% de CO2. Aproximadamente el 90% del ácido se absorbe en el colon y se oxida en los tejidos para producir 14 moles de ATP. Sin embargo, un mol de fructosa libre produce 40 moles de ATP, por lo que la relación de energía de inulina a fructosa es 14/40. Ran-hotra et al. realizaron experimentos de homeostasis metabólica con inulina en ratones, y obtuvieron valores de energía para inulina de achicoria de 5 KJ/g (corregipara 10% de monosacáridos/disacáridos) y 7.4 KJ/g, respectivamente. Molis obtuvo un valor energético de 9.5 KJ/g a partir de experimentos de homeostasis metabólica de inulina en humanos. Hosoya et al. realizaron experimentos de radioactividad de oligofructosa con un valor energético de 6 KJ/g.

3. 1. 2 

Estudios recientes han demostrado que la inulina (5~10g/d) puede reducir significativamente los niveles de colesterol en sangre y grasa (triglicéridos) en animales, pacientes o personas sanas, incluso en más del 20%. La inulina puede reducir efectivamente el colesterol total sérico (CT) y el colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL-C), pero hay una falta de resultados uniformes de las pruebas sobre los efectos sobre los niveles séricos de triglicéridos (TG) y colesterol de lipoproteínas de alta densidad (HDL-C).

Michael. H Davidson et al. [23] estudiaron a 21 pacientes con colesterol alto (LDL-C entre 3,36 y 5,0%). 36 ~ 5,5 mmol) con colesterol alto. En un estudio del perfil lipídico de 21 pacientes con colesterol alto (LDL-C entre 3,36 y 5,17 mmol) que consumiun alimento de baja energía conteniendo inulina, se encontró que la ingesta de inulina de hasta 18 g/d durante 6 semanas resultó en una reducción de 1,3% y 2,3% en CT y LDL-C, respectivamente. Después de 6 semanas, el CT y el LDL-C disminuyeron un 1,3% y un 2,1%, respectivamente. Después de 6 semanas, el CT y el cLDL disminuyeron en 1,3% y 2,1%, respectivamente, sin molestias gastrointestinales, mientras que el CT y el cLDL aumentaron significativamente en 7,4% y 12,4%, respectivamente, en el grupo control que no consumió inulina. 4 y 12.3%, respectivamente, en sujetos control que no consumieron inulina. Jennifer L. Causey et al. En un estudio de 12 hombres con colesterol alto, Jennifer L. Causey et al. [24] encontraron que después de 3 semanas de ingerir 20 g de helado que contiene inulina por día, hubo una tendencia no significativa hacia concentraciones más bajas de TG, mientras que los pacientes y#39; El TC (> 250 mg/ dl) fue significativamente menor. Et al [25] estudiaron 12 voluntarios varones sanos de 22 a 23 años y mostraron un 7. 9% y 21. 2% de reducción en TC y TG, respectivamente, después de la ingesta de cereales que contienen 18% de inulina. 9% y 21. 2%.

La inulina reduce el riesgo de enfermedad cardiovascular (ECV) al disminuir los niveles de triglicéridos en la sangre y afectar los niveles de lípidos en la sangre. Estudios recientes [26] han demostrado que los ácidos grasos de cadena corta producidos por la fermentación de la inulina por Bifidobacterium bifidum, en particular la relación acetato/propionato, que es un precursor del colesterol, y el propionato, que es un inhibidor de la síntesis hepática del colesterol, afectan a los niveles de lípidos en la sangre.

3. 1. 3 regulación de la glucemia

Muchos estudios han demostrado que la ingestión de una cierta cantidad de inulina puede ayudar a ralentiy reducir la tasa y la cantidad de absorción de glucosa por el cuerpo, por lo tanto ralentiy reducir el aumento de la glucosa sanguínea postprandial y los niveles de insulina sérica, mejorando la curva de tolerancia ala glucosa, y manteniendo el equilibrio y la estabilidad de los niveles de glucosa sanguínea postprandial.

Meehye Kim [27] utilizó una solución electrolítica isotónica (pH 7,4) que contenía 10 mmol/l de glucosa y 10 g/l de inulina para realizar un enema (30 min) en ratas. Meehye Kim [27] utilizó una solución electrolítica isotónica (pH 7,4) que contenía 10 mmol/l de glucosa y 10 g/l de inulina en una prueba de enema (30 min) en ratas, y los resultados mostraron que la inulina en la solución de enema inhisignificativamente la absorción de glucosa del 0.05). Los resultados mostraron que la inulina inhi (0,05), y señaló que esto podría deberse al aumento de la viscode la inulina, lo que llevó a un aumento en el espesor de la mucosa intestinal, reduciendo así la absorción de glucosa.

Sin embargo, Jennifer, L. Sin embargo, Jennifer, L. Causey et al. [24] encontraron que después de la administración oral de inulina, las concentraciones de insulina y glucagtendieron a aumentar una hora después de la ingesta de glucosa (p = 0,07) y que las concentraciones de glucagfueron particularmente elevadas. Tappende et al. [28] indicaron que una de las razones importantes es que el AGCS producido por la fermentación de la inulina aumentará los niveles de transportador de glucosa en suero (GLUT2), péptido de glucag2 (GLP-2) y ARNm de glucagen en el íley que el GLP-2 regula el transporte de glucosa, mientras que el ARNm de glucagafecta al glucagy al ARNm de glucag. GLP-2 regula el transporte de glucosa y glucagonógeno ARNm afecta a la expresión de glucagy la secreción.

3. 2 probióticos

Una de las características sobresalide la inulina es su capacidad para estimular la proliferación de bifidobacterias intestinales, que funciona como un factor bifidogénico. El colon contiene más de 400 especies diferentes de bacterias, algunas cepas de las cuales son gérproductores de toxinas o carcinógenos, mientras que otras son probióticos promotores de la salud, principalmente bifidobacterias y lactobacilos. Sin embargo, solo unas pocas cepas específicas de bifidobacterias son capaces de sobrevivir en el tracto gastrointestinal y el ambiente activo, que tienen diferentes entornos bioquímicos, y los probióticos están sujetos a condiciones de producción y almacenamiento, donde las altas temperaturas de producción destruyen las bacterias vivas y los productos tienen que ser almacenados en ambientes fríos con una vida útil muy corta.

La inulina es un prebiótico, que es un ingrediente alimenticio no digerible que estimula y promueve selectivamente el crecimiento y la viabilidad de uno o más microorganismos en el colon que son beneficiosos para la salud del huésped, mejorando la salud del huésped. La inulina no está sujeta a estrictas condiciones de almacenamiento y tiene una larga vida útil. La inulina no es digeripor enzimas digestivas humanas, pero es fermentpor ciertas bacterias en el colon, produciendo ácido lipoprotector de cadena corta, que disminuye el valor de pH en el colon y promueve el crecimiento y la reproducción de bacterias beneficibeneficiintest, y selectivamente estimula y mejora el número y la vitalidad de las bifidobacterias en el intestino, e inhiel el crecimiento de bacterias dañinas de deterioro en el intestino. La inulina se puede utilizar en combinación con probióticos o prebióticos, que tiene un efecto sinérgico, y se puede añadir a los alimentos para promover la proliferación de probióticos, que es beneficioso para la salud humana [29,30].

La inulina estimula la proliferación de bifidobacterias intestinales, mejora la actividad de las bifidobacterias, inhiel crecimiento de bacterias patógenas y mantiene el equilibrio de la flora intestinal. Después de la fermentación en el colon, la inulina aumenta la microflora y la cantidad de gas, promoviendo así el peristalsis intestinal, acortando el tiempo de residencia de las heces en el colon, acelerando el movimiento, reduciendo el tiempo de absorción de agua, aumentando el peso de las heces, y previniendo eficazmente el estreñimiento [31]; Al mismo tiempo, también aumenta la cantidad de excreción fecal, por lo que los carcinógenos en el tracto intestinal también se dilu, por lo que los carcinógenos en la reducción biocelular intestinal en la estimulación de la biocelular intestinal, también conduce a la prevención del cáncer de colon. Por lo tanto, la estimulación de sustancias cancerígenas a las células intestinales se reduce, lo que también es beneficioso para la prevención del cáncer de colon. Los ácidos grasos de cadena corta producidos por la fermentación de inulina en el colon son también muy favorables para la prevención del cáncer de colon, siendo el ácido butírico uno de los más importantes.

3. 3 promoción de la absorción de calcio

Es bien sabido que la fibra dietética puede unirse a iones metálicos, por lo que aumentar la ingesta de fibra puede disminuir la absorción de ciertos minerales en el intestino. Sin embargo, la inulina, como una fibra dietdietsoluble, no inhila la absorción de minerales, sino por el contrario, promueve la absorción de minerales, tales como Ca+2, Mg+2, zn+2, Cu+2, y Fe+2 [2,22,30].

En el colon, la microflora natural fermenta completamente la inulina para producir ácido lácy ácidos grasos de cadena corta (SCFAs), todos los complejos minerales de inulina se degraddurante la fermentación, liberando los minerales y hacimás biodisponibles para la absorción, y los ácidos producidos por la fermentación reducen el pH del colon en 1 a 2 unidades. Muchas sales minerales hidrosolubles/biodisponibles, como el fosfato de calcio, se absorben mejor en este ambiente ácido diluido. Además, los SCFAs, especialmente el ácido butírico, promueven la proliferación de células epitelicolónicas, aumentando así la absorción epiteli. Otro mecanismo también puede estar en el trabajo, tal como un aumento en la cantidad de proteínas de Unión al calcio en partes específicas del colon.

Por lo tanto, ingerir una cierta cantidad de inulina puede promover la absorción de minerales, especialmente fosfato de calcio, y promover la absorción y precipitación de calcio en los huesos, previniendo o retrasla aparición de osteoporosis en mujeres menopáusicas y ancianos, y los SCFAs producidos por la fermentación de inulina pueden promover la absorción de agua y electrolitos, que es un efecto terapéutico importante para pacientes con diarrea aguda.

4. Aplicación de inulina en alimentos funcionales

En los últimos años, el desarrollo y uso de la inulina ha sido altamente valorado por la industria alimentaria internacional, y se ha aplicado con éxito en los campos de alimentos horneados, confitería, productos lácteos, bebidas y condimentos. Empresas extranjeras como ORAFTI (Bélgica) y SENSUS (Holanda) han industrializado la producción de inulina y desarrollado con éxito una serie de alimentos funcionales a base de inulina.

Los principales usos de la inulina en los alimentos funcionales son los siguientes: Para estabilizar y aumentar el volumen y la sensación en boca de las bebidas; Reemplazar la grasa y el azúcar en los productos horneados para mejorar su crujidez; Mejorar la capacidad de retención de agua de los productos cárnicos; Y para mantener la estabilidad de la calidad de las extensiones de baja energía. La tabla 2 muestra la dosis recomendada de inulina en varios productos alimenticios y las características de los productos.

Experimentos clínicos en el extranjero han demostrado que la ingesta diaria de 40~70g de inulina no tiene efectos adversos sobre la salud humana. Como un ingrediente alimenticio funcional natural, la inulina es segura, no tóxica, mejora significativamente el sabor y la calidad de los alimentos, y promueve la salud del cuerpo. China es rica en recursos de inulina, y el desarrollo y la aplicación de la inulina deberían ser vigorosamente fortalecidos.

Tabla 2 aplicación de inulina en diversos alimentos

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