Кіріспе
Изомалтулоза (саудалық атауы Palatinose, химиялық атауы 6 O α D глюкопиранозил D фруктоза) – глюкоза мен фруктозадан тұратын дисахаридті көмірсу. Ол бал мен қант қамысынан алынған экстракттерде табиғи түрде кездеседі, сонымен қатар асханалық қанттан (сахрозадан) өнеркәсіптік өндіріспен өндіріледі және қантқа балама ретінде қолданылады. Оның дәмі ас қантымен ұқсас, бірақ тәттілігі жартысына жуық. Оның энергиясы ас қантымен бірдей, бірақ ол баяу қорытылады, сондықтан қандағы глюкоза мен инсулин деңгейінің төмендеуіне әкеледі. Сахарозамен және көптеген басқа көмірсулармен салыстырғанда изомалтулоза ауыз бактериялары үшін маңызды субстрат емес. Осының салдарынан, ауыздағы изомалтулозадан қышқыл өндірісі тіс шіруіне (кариес) ықпал ету үшін тым баяу жүреді. Изомалтулоза 1985 жылдан бері Жапонияда, 2005 жылдан бастап Еуропалық Одақта, 2006 жылдан бастап АҚШ-та, 2007 жылдан бастап Австралия мен Жаңа Зеландияда және әлемнің басқа елдерінде тағамдарда қантқа балама ретінде қолданылады. Сахароза сияқты, изомалтулоза да глюкоза мен фруктозаға ыдырайды. Дегенмен, сахарозада глюкоза фруктозаның аномерлік көміртесіне (α 1,2 гликозидтік байланысы) байланысса, изомалтулозада байланыс 6-шы көміртесіне (α 1,6) орналасқан, бұл изомалтулозаны сахарозадан айырмашылығы, тотығу қанты (reducing sugar) етеді. Изомалтулозадағы фруктоза сақина тәрізді құрылымда болады, ол кетондар мен альдегидтердегідей карбонил тобын көрсетуге оңай ашылады, осы себепті изомалтулоза тотығу қанты болып табылады. Изомалтулоза изомалтты өндіру үшін гидрогенделуге ұшырайды, изомалт – аз қорытылатын көмірсу, ол қантты алмастырушы ретінде, мысалы, қантсыз тағамдар мен кондитерлік өнімдерде қолданылады.
Функция
Азық-түлік саласында изомальтулоза – тағамдық энергияның көзі, ол сахароза сияқты бірдей мөлшерде энергия береді. Сахароза сияқты, изомальтулоза тағамға тәтті дәм қосады, бірақ изомальтулоза сахарозадан шамамен екі есе аз тәтті. Адам ағзасы изомальтулозаны толығымен қорытып, сіңіреді. Оның ішекте қорытылуына кішкентай ішектің ішкі қабырғасын жабатын қылқан шегінде орналасқан изомальтаза ферменті қатысады. Бұл фермент сонымен қатар крахмал құрамындағы α 1,6 байланыстарын қорытуға қатысады. Изомальтулозаның қорытылу нәтижесінде глюкоза мен фруктоза пайда болады, олар сіңіріліп, қан ағынына өтеді. Сіңірілгеннен кейін глюкоза мен фруктоза сахарозадан алынғандай денедегі бірдей метаболизм жолдарынан өтеді. Изомальтулозаның тағамдық энергиясының шамасы сахарозамен бірдей – 4 ккал/г (17 кДж/г), бұл көрсеткіш тағам өнімдерін таңбалауда немесе диеталық жоспарлауда қолданылады.
Көмірсулар мен энергияның баяу және тұрақты бөлінуі
Изомалтулоза ас қорыту мен сіңіруде баяу, сондықтан ол қан ағынына глюкоза және фруктоза түрінде біртіндеп шығарылады. Ішкеннен кейін сахароза мен изомалтулозаның ферменттік қорытылуы нәзік ішекте орналасқан бірдей сахараза-изомальтаза фермент кешенінде жүреді. Бірнеше зерттеулер бұл кешен изомалтулозаны сахарозаға қарағанда баяу ыдырататынын көрсетеді. Изомальтазаның изомалтулозаны өңдеу жылдамдығы (Vmax) сахароза үшін сахаразадан 4,5 есе төмен. Изомалтулозаның ас қорытуы баяу болғандықтан, ол адамның жұқа ішегінде сахарозаға қарағанда әрі қарай өтеді, бұл олардың инкретинге жауап берудегі айырмашылығынан көрінеді. Инкретин гормоны глюкозаға тәуелді инсулинотроптық полипептид (GIP) ішектегі изомалтулозадан кейін ішектің алдыңғы (проксимальді) бөлігінен сахарозаға қарағанда аз мөлшерде бөлініп шығады, ал инкретин гормоны глюкагонға ұқсас пептид 1 (GLP 1) ішектің кейінгі (дистальді) бөлігінен сахарозаға қарағанда изомалтулозамен көбірек бөлінеді. Сахарозамен салыстырғанда изомалтулозадан көмірсулар түрінде энергияны сіңіру ұзаққа созылады, сахароза үшін 67, глюкоза үшін 100 көрсеткіштерімен салыстырғанда, изомалтулозаны ерекше төмен ГИ көмірсутегіне (ГИ<55) айналдырады. Изомалтулозаға төмен гликемиялық жауаптың расталуы әртүрлі популяциялық топтар, соның ішінде сау адамдар, артық салмақты немесе семіз адамдар, диабетке дейінгі адамдар және 1- немесе 2-типті диабетпен ауыратын науқастар бойынша көптеген зерттеулерде көрсетілген. Бұл зерттеулердің барлығы изомалтулозаның қандағы глюкозаның төмендеуін көрсетеді, ал сыналған жағдайда қандағы инсулиннің төмендеуін де көрсетеді. Инкретин гормоны GLP 1 маңызды рөл атқарады, ол дистальді көмірсулар сіңірілуіне жауап ретінде бөлініп, тамақтан кейін қандағы глюкоза концентрациясының өсуін шектейді. Бұл Еуропалық тамақ қауіпсіздігі агенттігінің оң пікірін жариялағаннан кейін расталды. Ұзақ мерзімді перспективада, диетада көмірсутектерді қоса алғанда, қандағы глюкозаның тым жоғары концентрациясын және инсулинге деген қажеттілікті болдырмау, диабеттің алдын алуға және оны емдеуге, жүрек-қан тамырлары ауруларына, сондай-ақ артық салмақ пен семіздікке көмектеседі, бұл туралы Халықаралық көмірсутек сапасы консорциумының тамақтану саласындағы сарапшылар консенсусы көрсетті. Сукрозаның орнына изомалтулозаны қосатын диетадан кейін 24 сағат бойы қандағы глюкозаның концентрациясын үнемі бақылау тәулік бойы қандағы глюкоза профилін төмендетеді, бұл жеке тамақтарға қандағы глюкоза жауабының төмендеуі нәтижесінде болады. Төмен гликемиялық диетаға қол жеткізу үшін гликемиялық қасиеттері төмен немесе азайтылған тағамдарды таңдау арқылы, әсіресе әр тағам тобынан (жемістер, көкөністер, толық дәнділер және т.б.) төмен ГИ тағамдарын таңдау арқылы мүмкін болады. Изомалтулозаны сукроза мен басқа көмірсулардың орнына қолдану ГИ-і төмен тағамдар өндіруге мүмкіндік береді. Бірнеше зерттеулер қант диабетімен ауыратын және диабетке шалдықпаған адамдарда изомалтулозаны үнемі тұтыну кезінде қандағы глюкозаны бақылау мен липидтер метаболизмінің жақсаруын, сахароза, мальтодекстрин немесе глюкоза сияқты басқа көмірсулармен салыстырғанда дәлелдейді.
Майдың тотығуына әсері
Басқа көмірсулармен салыстырғанда, изомалтулозаны қабылдау майдың тотығу деңгейін жоғарылатады және майдың жиналуын төмендетеді. Біріншіден, изомалтулоза энзиматикалық бақылаудан тысқары өтіп, GIP өндіретін кіші ішектің жоғарғы бөлігін асып түседі. Ол майлы қышқылдарды ыдырататын энзимді ішектің GLP бөлігінің тереңдігінде табады. GLP/GIP арақатынасы кеш инсулин секрециясын қолдайды және глюкагон секрециясын тоқтатады. Осылайша, бауырдың глюкоза шығаруы немесе жаңа өндірісі баяулайды. Бұл механизм қандағы глюкоза концентрациясының төмендеуімен және инсулин секрециясының азаюымен байланысты, бұл өз кезегінде майлы тіндерден энергия көзі ретінде тотығу үшін көбірек майлы қышқылдардың босатылуын қамтамасыз етеді. Инсулин концентрациясының төмендеуі көмірсулардың тотығуын да азайтады, соның салдарынан көбірек майлы қышқылдар тотығады. Инсулин концентрациясының төмендеуі плазмадағы VLDL триглицеридтері арқылы босатылған майлы қышқылдардың бауырда қайта өңделу деңгейін де төмендетеді және майлы тіндерде триглицеридтердің жиналуын азайтады. Практикалық тұрғыда, изомалтулозаны қабылдағаннан кейін майдың тотығу деңгейі жоғары гликемиялық көмірсуларға қарағанда жоғары болады. Бұл әртүрлі салалардағы көптеген зерттеулерде көрсетілген:
Салмақты басқару және дене құрамы
Денсаулығы жақсы немесе артық салмақты немесе семіз ересектердің, глюкозаға төзімділігі бұзылған немесе бұзылмаған адамдардың тамақ (немесе сусын) қабылдаған кезде қантты изомалтулозамен алмастырудың майдың тотығуына және басқа да метаболизмік жауаптарға тигізетін әсерлерін зерттеулер қарастырды, олар көбінесе отырықшы өмір салған. Бұл зерттеулер изомалтулозаның майлылықты, кем дегенде орталық семіздікті азайтуға көмектесетінін көрсетті. Изомалтулозаны сахарозаның орнына (қантты алмастыру) немесе таңғы ас калорияларының орнына (көбінесе көмірсуларды алмастыру) тұтыну кезінде іш майы азаяды.
Дене шынықтыру және спорттық тамақтану
Басқа зерттеулер физикалық белсенділік кезінде көмірсулардың баяу және тұрақты босатылуының ықтимал пайдасын қарастырды. Изомальтулозаны басқа жеңіл сіңірілетін көмірсулардың орнына пайдалану арқасында, шыдамдылық жаттығуларында майдың тотығу деңгейі артады, онда гликогенді сақтау маңызды. Сонымен қатар, қалпына келтіруге арналған ақуыз сусындысын қолдану нәтижесінде, изомальтулоза мен қоректік толықтырғыш (β гидрокси β метилбутират) қосу, қарсылық жаттығуларынан кейін қалпына келуге көмектеседі – бұлшық ет зақымдануын азайтып, спорттық нәтижелерді жақсартады.
1- типті диабетпен ауыратын , дене белсенділігі жоғары пациенттер
1-типті диабеті бар адамдарда жаттығудан бұрын орташа көмірсулармен толықтыру кезінде глюкозаның орнына изомалтулоза қолдану қандағы қант деңгейін жақсартады және жүгіру өнімділігін сақтай отырып, гипогликемиядан қорғайды. Жаттығу кезінде гипогликемия қаупінің төмендеуі, ішінара изомалтулоза қолданғанда инсулин мөлшерінің азаюымен (50%-ға дейін) және ішінара энергия метаболизмінде майдың тотығуының үлесінің артуымен байланысты, бұл гликоген қорын сақтап, гипогликемия қаупін одан әрі азайтады.
Танымдық қызмет (мұнай және есте сақтау)
Тамақ арқылы түсетін көмірсулардың глюкозамен қамтамасыз ету деңгейі танымдық қабілетке әсер ете алады. Көптеген зерттеулерде таңғы асқа қабылданған изомалтулоза мен жоғары гликемиялық көмірсуларды салыстыру арқылы көңіл-күй мен есте сақтау қабілетіне әсері анықталды, соның нәтижесінде сау балалардың, орта жастағы және егде жастағы адамдардың көңіл-күйі мен есте сақтау қабілеті жақсарған.
Ауыз саулығы
Изомалтулоза тістерге қатысты жағымды әсер етеді. Ауыз қуысындағы (әсіресе тістердегі) бактериялардың көмірсуларды ферментациялауы тіс қабығының және ауыз қышқылының пайда болуына себеп болады. Қышқыл тіс эмалінің минералдануын төмендетіп, тіс шіруіне (кариес) алып келеді. Изомалтулоза ауыз бактерияларының ферментациясына қарсы келеді және pH телеметриясы көрсеткендей, тістерде өте аз қышқыл түзіледі – бұл сипаттамаға ие алғашқы көмірсу. Бұл деректердің молдығы АҚШ-тың Тамақ және Дәрі-дәрмек басқармасы мен Еуропалық билік органдарының «тістерге қатысты жағымды» деген талаптарды мақұлдауына негіз болды, бұл Еуропалық тамақ қауіпсіздігі агенттігінің оң пікірінен кейін мүмкін болды. Саудалық изомалтулозаны сипаттау және сапасын анықтау үшін қолданылатын аналитикалық әдістер, мысалы, «Тамақ химиялық кодексінде» сипатталған.
Қолдану
Изомалтулоза бірнеше қасиеттерінің арқасында тағамдық өнімдерде, сусындарда және денсаулыққа пайдалы өнімдерде қолданылады. Ол тағамдар мен сусындарда қолданылады, онда сахарозаға ұқсас табиғи тәттілік береді, тәттілігі сахарозадан шамамен екі есе кем және қалқымалы дәм сезімі болмайды. Изомалтулоза көптеген елдерде тағамдық өнімдер мен сусындарда қолдануға рұқсат етілген. Мысалы, АҚШ-тың Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасы оны жалпы қауіпсіз (GRAS) деп мойындайды, ал Жапонияда FOSHU (нақты денсаулық мақсатына арналған тағам) статусына ие. Изомалтулоза изомалтты алу үшін гидрогенделуге ұшырайды, ол аз сіңірілетін көмірсу, мысалы, қантсыз кәмпиттер мен кондитерлік бұйымдарда қантты алмастыру үшін қолданылады.