Инулин, олигофруктоза и ФОС из сахара – общие черты и отличие

На нашем рынке присутствуют 3 вида ингредиентов с похожими по структуре молекулами – инулин, олигофруктоза и ФОС (фруктоолигосахарид) из сахара. Все 3 являются полимерами фруктозы, во всех мономерные звенья соединены связью β(2-1), неперевариваемой ферментами нашего организма. Главное отличие между ними – величина молекул (длина цепи). Второе отличие связано со структурой молекул – некоторые имеют одно концевое глюкозное звено, а другие нет. Третьим отличием является источник и способ получения. Несмотря на сходство, это всё-таки разные вещества, поэтому неправильно называть ФОС олигофруктозой, а олигофруктозу - ФОС.

Инулин - натуральный полисахарид (более точно фруктан или полифруктан), содержащийся в 36000 видах растений, в том числе входящих в рацион человека на протяжении столетий. В промышленности инулин получают водной экстракцией из корня цикория (европейские компании) или из клубней топинамбура (китайские компании).

Молекулы инулина включают одно концевое глюкозное звено и разное количество фруктозных звеньев (мономеров). Длина молекулы инулина (степень полимеризации или DP) колеблется от 2 до 60 звеньев. Олигофруктоза – составная часть инулина (фракция) с длиной цепи от 2 до 8. Олигофруктозу можно выделять из инулина фракционированием, но это невыгодно экономически, поэтому её получают частичным ферментативным гидролизом инулина. Фермент эндо-инулиназа многократно разрезает молекулы инулина в середине до тех пор, пока не получится набор цепочек длиной до 8 звеньев. После этого фермент деактивируют, и реакция прекращается. Часть молекул олигофруктозы имеет на конце глюкозное звено (если они была отрезаны от края молекул инулина), а часть – нет (если они были вырезаны из середины молекул инулина).

Фруктоолигосахарид (ФОС) получают ферментативной конверсией сахарозы, при этом образуются цепочки длиной 2-4 мономера, включая одно глюкозное звено, остальные фруктозные. Европейские производители называют этот продукт кцФОС (от английского scFOS - короткоцепочечный фруктоолигосахарид) и чаще всего позиционируют в качестве подсластителя, и уж во вторую очередь как пребиотик. На сайте израильского производителя Galam приведён такой состав ФОС: димеры 37%, тримеры 53%, тетрамеры 10%. Китайские производители обычно состав своих ФОС не расшифровывают.

Производить ФОС из сахара проще и дешевле, чем инулин из цикория/топинамбура и олигофруктозу из инулина. Технологии с использованием ферментов считаются натуральными («природоподобными»), поэтому и получающиеся таким образом продукты считаются натуральными. Таким образом, ФОС из сахара является бюджетной альтернативой олигофруктозе, синтезированной из другого сырья с помощью природоподобной технологии.

Длина цепи фруктана влияет на технические свойства (растворимость, сладость, гельобразующую способность, чувствительность к кислотному гидролизу), а также на нутрициологические свойства – место в кишечнике, в котором происходит превращение фруктанов под действием кишечной микрофлоры (пребиотический эффект), и, как следствие, на слабительный эффект и вздутие. Чем меньше длина фруктана, тем выше его растворимость и сладость и тем выше его чувствительность к кислотному гидролизу, возникающему при рН ниже 4. Олигофруктоза и ФОС из сахара очень близки по технологическим свойствам – оба хорошо растворимы, не кристаллизуются и не выпадают в осадок при хранении. Оба имеют сладость 10% - 50% от сладости сахара (в зависимости от типа продукта и производителя) и могут использоваться в качестве объёмных подсластителей в сочетании с интенсивными подсластителями. Ни ФОС, ни олигофруктоза не могут использоваться в качестве единственного подсластителя, в силу недостаточной сладости и возможности слабительного эффекта при высокой дозировке, поэтому различие в сладости, по сути, ничего не меняет. А вот более короткая цепочка обеспечивает большую чувствительность к кислотному гидролизу, так что при равных условиях ФОС быстрее превратится в смесь фруктозы и глюкозы по сравнению с олигофруктозой из инулина. Это однозначно является преимуществом олигофруктозы перед ФОС.

Гельобразующая способность противоположна растворимости и присуща только инулину, причём, чем длиннее молекула инулина, тем он менее растворим и тем эффективней образует гель. Этот гель инулина с водой имеет очень короткую жироподобную текстуру и может заменять жир, а, точнее, имитировать его присутствие в обезжиренных продуктах, улучшая их текстуру и органолептические показатели. Ни олигофруктоза, ни ФОС из сахара такой способностью не обладают.

Сила пребиотического эффекта зависит от структуры молекулы пребиотика, но практически не зависит от длины этой молекулы. В 2007 М. Roberfroid ввёл понятие «пребиотический индекс», который рассчитывается как увеличение количества КОЕ бифидобактерий на 1 г содержимого кишечника, разделенное на дневную дозу пребиотика в граммах [1]. Пребиотический индекс является величиной, определяющей силу пребиотического эффекта, и отличается для различных видов пребиотиков. Инулин, олигофруктоза и ФОС из сахара имеют аналогичные по структуре молекулы, поэтому их пребиотические индексы будут одинаковые. Для получения пребиотического эффекта европейские производители инулина и олигофруктозы рекомендуют употреблять 5 г/день инулина или олигофруктозы или их смеси. В нашем законодательстве прописана несколько другие рекомендуемые нормы потребления: 2,5 г/день для инулина и 5 г/день для олигофруктозы [2].

Зато длина молекулы определяет, в каком месте кишечника пребиотик оказывает своё положительное воздействие. Короткие молекулы фруктана будут съедены бактериями быстро уже на входе в толстый кишечник, так что область их действия будет ограничена, а быстрое превращение обеспечит быстрое наступление слабительного эффекта и вздутия. Чем длиннее молекула фруктана, тем дальше она сможет пройти по кишечнику, прежде чем будет полностью съедена бактериями. В результате пребиотического эффекта происходит образование большого количества полезных бактерий, а также продуктов их жизнедеятельности – газов и короткоцепочечных жирных кислот (КЖК). КЖК обеспечивают множество вторичных положительных эффектов, включая восстановление повреждённых стенок кишечника, поскольку по сути являются строительным материалом этих стенок. Длинные цепочки дойдут до самого конца кишечника, где наблюдается максимальная концентрация продуктов жизнедеятельности («токсинов»). Не удивительно, что самые неблагоприятные явления, такие как язвы, полипы, онкологические образования, чаще всего происходят именно в дистальном отделе кишечника, поэтому его оздоровление за счёт пребиотического эффекта крайне важно. Ну и второй важный нюанс – поскольку превращение длинных цепочек фруктана в кишечнике растянуто во времени, то и наступление слабительного эффекта и вздутия также будет происходить медленно, а, значит, и более незаметно. Следовательно, длинноцепочечный инулин не только является самым физиологически ценным, но и самым комфортным в употреблении.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. Самым физиологически ценным и комфортным в употреблении является длинноцепочечный инулин, но он имеет очень низкую растворимость (<1%), поэтому работать с ним непросто, зато он эффективно образует гель с водой и наименее чувствителен к кислотному гидролизу.
2. Более короткая цепочка фруктана обеспечивает лёгкость в использовании (растворимость и сладость), но и повышенную чувствительность к кислотному гидролизу и, что не менее существенно, более выраженный слабительный эффект и вздутие.
3. Самым часто используемым фруктаном в мире является стандартный (нативный) инулин – он достаточно растворим для технологичного использования, при высоких концентрациях образует гель с водой, обладает средней чувствительностью к кислотному гидролизу и умеренной способностью вызывать слабительный эффект и вздутие.
4. ФОС из сахара является не более чем бюджетной альтернативой олигофруктозы из инулина, технологических и нутрициологических преимуществ у неё нет, зато есть недостатки: повышенная чувствительность к кислотному гидролизу и более выраженный слабительный эффект и вздутие по сравнению с олигофруктозой.
5. Инулин, олигофруктоза и ФОС из сахара - 3 похожих пребиотика, но при этом это 3 разных ингредиента, которые следует называть корректно и не путать между собой.

Литература:

1. Roberfroid M. Prebiotics: the concept revisited // J. Nutr. 2007. Vol. 137, N 3. P. 830S-837S.

2. ГОСТР 55577 – 2013 Продукты пищевые функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности. Приложение Б.