Введение

Изомалтулоза (торговое название Palatinose, химическое название 6 O α D глюкопиранозил D фруктоза) – дисахаридный углевод, состоящий из глюкозы и фруктозы. Она естественным образом содержится в меде и экстрактах сахарного тростника, а также производится промышленным путем из столового сахара (сахарозы) и используется как альтернатива сахару. Вкус изомальтулозы схож со вкусом столового сахара, но она вдвое менее сладкая. Энергетическая ценность изомальтулозы такая же, как у столового сахара, но она переваривается медленнее, что приводит к более низкому повышению уровня глюкозы в крови и снижению инсулиновой реакции. По сравнению с сахарозой и большинством других углеводов, изомальтулоза не является значительным субстратом для бактерий ротовой полости. Следовательно, образование кислоты из изомальтулозы в полости рта происходит слишком медленно, чтобы способствовать развитию кариеса. Изомалтулоза используется в качестве альтернативы сахару в пищевых продуктах в Японии с 1985 года, в ЕС с 2005 года, в США с 2006 года, в Австралии и Новой Зеландии с 2007 года, а также во многих других странах мира. Как и сахароза, изомальтулоза может расщепляться на глюкозу и фруктозу. Однако, в то время как в сахарозе глюкоза связана с аномерным углеродом фруктозы (α 1,2-гликозидная связь), в изомальтулозе связь происходит с 6-м углеродом (α 1,6), что делает изомальтулозу восстанавливающим сахаром, в отличие от сахарозы. Фруктоза в изомальтулозе существует в циклической форме, которая легко раскрывается, образуя карбонильную группу, как в кетонах и альдегидах, что и объясняет ее свойства восстанавливающего сахара. Изомалтулоза гидрогенизируется для получения изомальта – минимально усваиваемого углевода, который используется в качестве заменителя сахара, например, в производстве сахарозамещающих конфет и кондитерских изделий.

Функция

В питании изомальтулоза является источником пищевой энергии, обеспечивая такое же количество энергии, как и сахароза. Как и сахароза, изомальтулоза придает пищевым продуктам сладость, но изомальтулоза примерно вдвое менее сладкая, чем сахароза. При употреблении в пищу изомальтулоза полностью переваривается и всасывается. Ее кишечное переваривание включает фермент изомальтазу, который расположен на поверхности микроворсинок, выстилающих внутреннюю стенку тонкой кишки. Этот фермент также участвует в переваривании α 1,6-связей, присутствующих в крахмале. Продуктами переваривания изомальтулозы являются глюкоза и фруктоза, которые всасываются и поступают в кровоток. После всасывания глюкоза и фруктоза следуют тем же метаболическим путям, что и при поступлении из сахарозы. Пищевая энергетическая ценность изомальтулозы идентична таковой у сахарозы – 4 ккал/г (17 кДж/г), значение, используемое в маркировке пищевых продуктов или при планировании диеты.

Медленное и устойчивое высвобождение углеводов и энергии

Изомалтулоза переваривается и всасывается медленно, поэтому постепенно высвобождается в виде глюкозы и фруктозы в кровоток. После поступления в организм ферментативное переваривание сахарозы и изомальтулозы происходит на одном и том же ферментном комплексе сахаразы-изомальтазы, расположенном в тонком кишечнике. Ряд исследований показывает, что этот комплекс расщепляет изомальтулозу медленнее, чем сахарозу. Максимальная скорость, с которой изомальтаза может перерабатывать изомальтулозу (Vmax), в 4,5 раза ниже, чем скорость переработки сахарозы сахаразой. В результате замедленного переваривания изомальтулоза проходит по тонкому кишечнику человека дальше, чем сахароза, что подтверждается различиями в инкретиновых реакциях, которые они вызывают. Инкретин-гормон глюкозозависимый инсулинотропный полипептид (GIP) секретируется из начального (проксимального) отдела тонкой кишки в меньших количествах после употребления изомальтулозы, чем сахарозы, в то время как инкретин-гормон глюкагоноподобный пептид-1 (GLP-1) секретируется из конечного (дистального) отдела тонкой кишки в больших количествах при употреблении изомальтулозы, чем сахарозы. По сравнению с сахарозой, всасывание энергии в виде углеводов из изомальтулозы происходит более продолжительно – 67 для сахарозы и 100 для глюкозы, что делает изомальтулозу углеводом с особенно низким гликемическим индексом (ГИ < 55). Подтверждение низкого гликемического ответа на изомальтулозу представлено в многочисленных исследованиях, проведенных в различных группах населения, включая здоровых людей, людей с избыточным весом или ожирением, людей с преддиабетом, а также пациентов с диабетом 1 или 2 типа. Во всех этих исследованиях показано снижение уровня глюкозы в крови при употреблении изомальтулозы, а также, где проводилось тестирование, сопутствующее снижение инсулинового ответа крови. Установлена значительная роль инкретин-гормона GLP-1, который секретируется в ответ на дистальное всасывание углеводов и ограничивает повышение концентрации глюкозы в крови после приема пищи. Это произошло после публикации положительного заключения Европейского управления по безопасности пищевых продуктов. В долгосрочной перспективе, при диете, включающей углеводы, избежание нежелательно высоких концентраций глюкозы в крови и связанной с этим потребности в инсулине способствует профилактике и лечению сахарного диабета, сердечно-сосудистых заболеваний и, возможно, избыточного веса и ожирения, как указано в консенсусе экспертов-диетологов Международного консорциума по качеству углеводов. Непрерывный мониторинг концентрации глюкозы в крови в течение 24 часов при диетах, включающих изомальтулозу вместо сахарозы, снижает гликемический профиль в течение дня в результате снижения гликемического ответа на отдельные приемы пищи. Диеты с низким гликемическим индексом можно достичь, выбирая продукты с низкими или сниженными гликемическими свойствами, в частности, выбирая продукты с низким ГИ из каждой группы продуктов (фрукты, овощи, цельнозерновые и т. д.). Использование изомальтулозы вместо сахарозы и других углеводов позволяет производить продукты с пониженным ГИ. Ряд исследований свидетельствуют об улучшении контроля уровня глюкозы в крови и метаболизма липидов как у пациентов с диабетом, так и у здоровых людей при регулярном употреблении изомальтулозы по сравнению с другими углеводами, такими как сахароза, мальтодекстрин или глюкоза.

Влияние на окисление жиров

По сравнению с другими углеводами, употребление изомальтулозы связано с более высокой скоростью окисления жиров и более низкой скоростью их отложения. Во-первых, изомальтулоза "обходит" ферментативный контроль, минуя верхнюю часть тонкой кишки, где вырабатывается GIP. Она достигает расщепляющего фермента в дистальном отделе кишечника, в области, регулируемой GLP. Баланс GLP/GIP способствует более поздней секреции инсулина и подавляет секрецию глюкагона, что замедляет высвобождение глюкозы печенью или её новое производство. Механически это проявляется в снижении концентрации глюкозы в крови и уменьшении секреции инсулина, что, в свою очередь, позволяет высвобождать больше жирных кислот из жировой ткани для окисления в качестве источника энергии. Снижение концентрации инсулина также уменьшает окисление углеводов, способствуя окислению жирных кислот. Кроме того, более низкая концентрация инсулина снижает скорость рециркуляции свободных жирных кислот в печени через триглицериды VLDL плазмы и уменьшает отложение триглицеридов в жировой ткани. Практическое значение этого заключается в более высокой скорости окисления жиров после употребления изомальтулозы по сравнению с углеводами с высоким гликемическим индексом. Это подтверждено многочисленными исследованиями, посвященными различным аспектам этого вопроса.

Управление весом и состав тела

В исследованиях изучалось влияние замены сахаров изомальтулозой в рационе (или напитках) на окисление жиров и другие метаболические реакции у здоровых взрослых, людей с избыточным весом или ожирением, с нормальной или нарушенной толерантностью к глюкозе, ведущих преимущественно малоподвижный образ жизни. Эти исследования показали, что изомальтулоза способствует снижению ожирения, особенно в области живота. Уменьшение абдоминального жира наблюдается при употреблении изомальтулозы вместо сахарозы (в качестве замены сахара) или вместо калорий, получаемых с завтраком (в основном замена углеводов).

Физическая активность и спортивное питание

Другие исследования рассматривали потенциальную пользу медленного и устойчивого высвобождения углеводов во время физической активности. Использование изомальтулозы вместо других потребляемых углеводов приводит к более высокой скорости окисления жиров во время длительных упражнений, где важно сохранение гликогена. Кроме того, исследования с использованием протеинового напитка для восстановления показали, что включение изомальтулозы и пищевой добавки (β-гидрокси-β-метилбутират) может способствовать восстановлению после силовых тренировок, снижая повреждение мышц и улучшая спортивные показатели.

Пациенты с диабетом 1 типа, занимающиеся физической активностью

У людей с диабетом 1 типа употребление изомальтулозы вместо глюкозы при умеренной углеводной загрузке перед физической нагрузкой улучшает гликемический контроль и защищает от гипогликемии, не ухудшая при этом результаты бега. Снижение риска гипогликемии, вызванной упражнениями, частично связано с уменьшением потребности в инъекциях инсулина (на 50%) при использовании изомальтулозы, а также с повышенным вкладом окисления жиров в энергетический обмен, что позволяет сохранить запасы гликогена и дополнительно снижает риск гипогликемии.

Когнитивные способности (настроение и память)

Скорость поступления глюкозы из углеводов, содержащихся в пище, может влиять на когнитивные функции, при этом в ряде исследований, сравнивавших изомалтулозу с углеводами с высоким гликемическим индексом, употребляемыми на завтрак, было показано улучшение настроения и памяти у здоровых детей, взрослых среднего возраста и пожилых людей.

Здоровье полости рта

Изомалтулоза "заботится о зубах". Ферментация углеводов бактериями в полости рта (особенно на зубах) является причиной образования зубного налета и кислот. Кислота инициирует деминерализацию зубов и развитие кариеса. Изомалтулоза в значительной степени устойчива к ферментации бактериями полости рта и является первым углеводом такого рода, характеризующимся пренебрежимо малым образованием кислоты на зубах, что подтверждено pH-телеметрией. Полученные данные убедительны и служат основанием для утверждений о "заботе о зубах", одобренных как Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, так и европейскими регулирующими органами после положительного заключения Европейского управления по безопасности пищевых продуктов. Методы анализа и характеристики коммерческой изомалтулозы описаны, например, в Кодексе пищевых химических веществ.

Использование

Изомальтулоза используется в пищевых продуктах, напитках и продуктах для здоровья благодаря своим свойствам. Она применяется в пищевой промышленности и при производстве напитков, где обеспечивает естественный, похожий на сахарозу профиль сладости, примерно вдвое менее интенсивный, чем у сахарозы, и не имеет послевкусия. Изомальтулоза разрешена к использованию в пищевых продуктах и напитках во многих странах мира. Например, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США признало ее безопасной (GRAS), а в Японии она имеет статус FOSHU (пищевой продукт для специальных целей в области здравоохранения). Изомальтулоза подвергается гидрированию для получения изомальта – малоусвояемого углевода, который используется в качестве заменителя сахара, например, в производстве конфет и кондитерских изделий без сахара.