Журнал «Здоровье ребенка» Том 15, №5, 2020

Здоров’я та харчування — це сфера найбільш актуальних досліджень на сьогодні. Часто буває, що страви, які приносять нам задоволення, позбавляють нас деяких потрібних поживних речовин, що призводить до виникнення різних недуг, таких, наприклад, як гіперглікемія, гіперхолестеринемія, захворювання кишечника тощо. За останні кілька десятиліть зріс попит на функціональні продукти харчування. Адже однією з найбільших проблем, з якими стикається людство сьогодні, є захворювання, пов’язані з харчуванням. З урахуванням сучасних умов розроблено багато стратегій, спрямованих на висвітлення позитивних аспектів здорового харчування [1].

Інулін (від лат. inula — оман), (С₆Н₁₀О₅)_n — поширений у природі резервний полісахарид, полісахаридний ланцюжок якого складається переважно із залишків D-фруктози, з’єднаних між собою l,2-глюкозидними зв’язками. Молекула інуліну містить і невелику кількість залишків глюкози. Тобто ланцюжок складається з фруктозних ланок із кінцевою глюкозою [2]. Інулін — це загальна назва, що охоплює всі b-(2,1)-фруктани. У більшості випадків інуліни — це полідисперсна суміш фруктанових ланцюгів різної довжини. Терміни «олігофруктоза» і «фрукто–олігосахариди» (ФОС) використовуються для b-(2,1)-фруктанів зі ступенем полімеризації до близько 10, а середній ступінь полімеризації — близько 4 [3]. Інулін не засвоюється організмом людини, але є необхідною для функціонування органів травлення баластною речовиною. З точки зору харчування інулін належить до класу харчових волокон, відомих як фруктани/фруктозани [2].

Інулін є давно відомим. У 1804 р. було виділено речовину з Inula helenium (елекампана), яку згодом (у 1811 р.) було названо інуліном. Цей вуглевод синтезується щонайменше десятьма родинами вищих рослин. Його можна знайти в багатьох економічно важливих рослинах, таких як цикорій, топінамбур, цибуля, часник, ячмінь, жито й пшениця (табл. 1) [3].

Інулін — це функціональний харчовий інгредієнт з унікальним поєднанням технологічних властивостей. Його використання призводить до покращення здоров’я й зменшення ризику багатьох захворювань. Інулін має нейтральний смак, безбарвний, завдяки чому мінімально впливає на органолептичні характеристики продукту. Висока розчинність інуліну дозволяє збагатити ним молочні продукти. Він також використовується як замінник жиру. Кілька досліджень показали, що інулін функціонує як пребіотик, сприяючи доброму травленню, а також впливає на ліпідний обмін і зменшує ризик остеопорозу за рахунок збільшення абсорбції кальцію. Встановлено, що інулін має вплив на інсулінемію і глікемію, а також зменшує ризик раку товстої кишки, раку молочної залози й росту пухлин загалом [4].

У 1953 році Е.Х. Хіпслі назвав неперетравлену частину клітинної стінки рослин харчовими волокнами. Американська асоціація хіміків зернових культур назвала їстівні частини рослин або аналогічні вуглеводи, стійкі до травлення та всмоктування в тонкому кишечнику людини, що піддаються повній або частковій ферментації в товстій кишці, клітковиною [5]. Харчові волокна складаються з лігніну, олігосахаридів, полісахаридів та асоційованих рослинних речовин, які виконують такі фізіологічні функції в організмі людини, як зниження рівня холестерину або глюкози в крові, і забезпечують послаблення випорожнень. Рекомендований вміст харчових волокон для здорового харчування становить 30 г для особи, яка використовує 2500 ккал, і 25 г для особи, яка використовує 2000 ккал на день. Всесвітня організація охорони здоров’я рекомендувала 27–40 г/добу загальної клітковини і 16–24 г/добу некрохмальних полісахаридів [4].

Пребіотичні ефекти інуліну

Харчові речовини, що можуть вибірково сприяти активності та зростанню певних місцевих бактерій травного тракту, називаються пребіотиками [6]. Це ферментовані інгредієнти, що здатні впливати на активність і склад кишкової мікрофлори (лактобактерії і біфідобактерії). Для того, щоб компонент все ж таки називався пребіотиком, він повинен бути стійким до дії соляної кислоти шлункового соку й не всмоктуватися у верхніх відділах шлунково-кишкового тракту (ШКТ), але має піддаватися ферментації мікрофлорою кишечника на користь організму господаря [7].

Біфідогенна концепція інуліну

Їжа, збагачена інуліном/ФОС, покращує здоров’я кишечника шляхом зменшення його колонізації патогенною мікрофлорою [8]. ШКТ зі здоровою мікробіотою організму відіграє ключову роль у розвитку імунної системи організму. Вживання інуліну й олігосахаридів позитивно впливає на лімфоїдну тканину, розташовану в кишечнику, що забезпечує захист від патогенів і токсинів, діючи як фізичний бар’єр між внутрішнім і зовнішнім середовищем [9].

Кількість і різноманітність мікробіоти кишечника є унікальною для кожного індивіда й може змінюватись протягом життя залежно від дії певних факторів, таких як прийом антибіотиків, запальні процеси тощо. Генетика, дієтичні уподобання, доступність поживних речовин, стан здоров’я організму, вік, цілісність слизової оболонки кишечника, стійкість до патогенів, зміни метаболічного профілю, тривалість транзиту їжі по кишечнику, частота дефекацій є тими основними факторами, що впливають на склад і функціональність мікробної популяції у ШКТ. Зміни складу та функції мікрофлори кишечника пов’язані з метаболічними властивостями їжі та кишковими інфекціями [9–11].

Біфідогенну роль інуліну досліджували серед здорових добровольців, збагачуючи їхнє харчування мінімальною дозою 5 г/добу інуліну [12] або олігофруктози [13] або 9 г/добу інуліну [14]. Результати досліджень показали, що збагачення раціону інуліном позитивно впливає на ріст біфідобактерій. Біфідогенний ефект був виявлений і у випадку застосування коротколанцюгових ФОС. В іншому дослідженні дорослим учасникам давали шоколадний напій з 8 г/добу мальтодекстрину або 8 г/добу інуліну близько 14 днів. Це дослідження показало значне збільшення кількості біфідобактерій у складі мікрофлори порівняно з конт–рольною групою [15].

Загальновідомо, що становлення мікрофлори починається одразу після народження. Кишечник малюка починає заселятися популяціями бактерій за допомогою грудного вигодовування, адже саме грудне молоко містить велику кількість олігосахаридів, які, власне, і сприяють росту мікробіоти [16]. У дослідженнях з метою забезпечення кращого біфідогенного ефекту в дітей на штучному вигодовуванні застосовуються також суміші, збагачені інуліном і ФОС [17].

Інше дослідження показало біфідогенний вплив інуліну на мікрофлору немовлят, які вигодовувались сумішшю (вік — до 12 тиж.). Доза інуліну становила 1,5 г/добу [18]. Було встановлено, що застосування дитячих сумішей з ФОС і галактоолігосахаридами (1 : 9) сприяє наближенню складу їхньої мікрофлори до такої в дітей на грудному вигодовуванні. Аналіз калу досліджуваної групи показав більш високі рівні коротколанцюгових жирних кислот і біфідофлори з одночасним покращенням частоти й консистенції випорожнень [19].

Інулін і метаболізм ліпідів

Підвищений рівень тригліцеридів і холестерину разом з гіпертонією та інсулінорезистентністю — це ті основні фактори, що відповідають за порушення обміну речовин. Надмірна кількість холестерину в крові сприяє його відкладенню на інтимі артерій, що сприяє розвитку атеросклерозу, судинних розладів, інсультів і серцевих нападів. Було підраховано, що підвищений рівень холестерину в крові є основним фактором розвитку близько 18 % інсультів і 56 % серцево-судинних ускладнень [20]. Тому вчені продовжують шукати шляхи корекції цих порушень за допомогою дієтичних рекомендацій. Це завдання набуває ще більшої ваги, оскільки ліки для корекції ліпідного обміну є достатньо дорогими, а побічних ефектів мають чимало. Інулін і ФОС є ефективними в зниженні рівнів тригліцеридів, особливо за рахунок зменшення ліпопротеїдів дуже низької щільності після абсорбції [21].

Основний механізм гіпохолестеринемічних ефектів інуліну полягає в пригніченні синтезу тригліцеридів за рахунок зменшення ліпогенезу й збільшення синтезу коротколанцюгових жирних кислот [22]. Ацетати й пропіонати всмоктуються слизовою оболонкою товстої кишки й потрапляють у печінку, де ацетат служить субстратом для синтезу холестерину. Пропіонати ж перешкоджають ліпогенезу, блокуючи ферменти, які беруть участь у синтезі холестерину й тригліцеридів. Отже, співвідношення ацетатів і пропіонатів є життєво важливим фактором впливу на рівень тригліцеридів. Дієта, що містить 1–5 % екстракту цикорію і 5 % інуліну, може суттєво впливати на зниження вмісту ліпідів, холестерину й секрецію жовчі. Досліджувана група мала високе співвідношення ліпопротеїдів високої/низької щільності (ЛПВЩ/ЛПНЩ) порівняно з контрольною групою [20].

8-тижневе дослідження, у якому взяли участь 22 здорових добровольці, полягало у вивченні впливу макаронних виробів, збагачених 11 % інуліну, на моторику ШКТ, а також метаболізм ліпідів і глюкози [23]. Було відмічено значну різницю між показниками (рівень глюкози, ліпідів, співвідношення ЛПВЩ/ЛПНЩ, холестерин, тригліцериди) досліджуваної і контрольної груп, причому показники досліджуваної групи були вірогідно кращими.

Вплив інуліну на рівень глікемії

Наукові дані свідчать, що поширеність діабету швидко зростає, особливо в країнах, які розвиваються. Ожиріння й збільшення ваги є одними з основних факторів ризику метаболічних недуг, таких як резистентність до інсуліну, частота якої значно зростає. Ожиріння сприяє розвитку інсулінорезистентності в печінці, м’язах і жировій тканині, що призводить до порушення роботи клітин, чутливих до інсуліну. Високоглікемічна дієта й споживання сахарози (газовані безалкогольні напої) можуть додатково збільшити частоту виникнення різних дисглікемічних епізодів [20]. Різні дослідження показали, що дієта з високим вмістом клітковини може збільшити об’єм їжі, що призводить до збільшення часу спорожнення шлунка. Крім того, вона також сповільнює абсорбцію глюкози, завдяки чому цукор вивільняється в організмі повільніше, що сприяє зниженню рівня інсуліну. Так, інулін залишається неушкодженим після переходу з верхніх відділів ШКТ, але ферментується в товстій кишці, унаслідок чого утворюються коротколанцюгові жирні кислоти, які модулюють глюконеогенез і чутливість до інсуліну.

Епідеміологічні дані показують постійне збільшення частоти виникнення цукрового діабету як у західних, так і в азіатських країнах. Цукровий діабет — це метаболічне порушення, яке головним чином виникає через аномальну активність інсуліну з подальшим підвищенням рівня глюкози в крові. У 2000 році майже 171 мільйон осіб (2,8 % населення світу) мали це захворювання [24]. Отже, дуже важливо визначити потенційні небезпеки для здоров’я і фактори ризику розвитку цієї хвороби. Було встановлено, що інулін та ФОС є ефективними в стабілізації глікемічної відповіді, а також мають позитивний вплив на ліпідний обмін за рахунок поглинання жовчних солей із тонкої кишки [25].

Позитивну роль інуліну вивчали на щурах із цукровим діабетом (алоксан-індукованим). Щури отримували порошок топінамбура з розрахунку 5, 10 і 15 % відповідно. У кінці дослідження було виявлено значне зниження рівня глюкози в крові в усіх групах порівняно з контрольною. Покращилися також функції печінки й нирок. Отже, топінамбур вважається ефективним засобом для зниження рівня гіперглікемії саме завдяки вмісту в ньому ФОС та інуліну [26].

Інулін і робота кишечника

Інулін та олігосахариди є основними представниками харчових волокон у всьому світі. Їхня ферментація збільшує популяцію бактерій, що утворюють мікрофлору кишечника, що значною мірою може сприяти збільшенню фекальної біомаси та вмісту води в калі, а це, у свою чергу, веде до посилення перистальтики, полегшення екскреції і збільшення частоти випорожнень [27]. Оскільки фруктани інулінового типу можуть регулювати роботу кишечника, їх регулярне споживання може покращити його роботу й забезпечити зменшення запорів [28]. Запори часто зустрічаються в старшому віці, що можна пояснити зміною харчування, споживання рідини, режиму дня, а це призводить до надмірного прийому проносних засобів, зниження роботи кишечника й фізичної бездіяльності [22]. Дослідження здорових людей, раціон яких був збагачений вмістом інуліну, показало збільшення маси випорожнень і моторики товстої кишки [28].

До корисних ефектів фруктанів інулінового типу належить не лише зростання й розмноження корисної кишкової мікрофлори, але й стимулювання системної реакції за рахунок виробництва коротколанцюгових жирних кислот і багатьох інших невстановлених метаболітів. Вони також позитивно впливають на природні бактеріальні ферменти й кінцеві продукти ферментації [27].

Численні дані свідчать про позитивну роль біфідобактерій в організмі щодо підвищення стійкості до патогенів. Інулін та олігосахариди можуть перешкоджати поширенню таких патогенів, як як E.coli, Campylobacter jejuni, Salmonella enteritidis або Clostridium perfringens [29].

Позитивний вплив фруктанів інулінового типу спостерігається в людей, які страждають від діареї (діарея, пов’язана з Clostridium difficile). У них виявляється збільшення кількості біфідофлори й зменшення рецидивів діареї [30]. Окрім біфідогенного впливу, інулін має властивість зменшувати запалення, пов’язане з виразковим колітом [31].

У подвійному сліпому плацебо-контрольованому дослідженні ферментовані волокна використовувались одночасно з медикаментами для досягнення кращих результатів у пацієнтів, які страждали від раку товстої кишки [32].

Фруктани інулінового типу також позитивно впливають на ентероендокринні функції і беруть участь у регуляції гормональної діяльності, пов’язаної з апетитом і відчуттям насичення [32].

Інулін проявляє сприятливі властивості щодо зниження ризику багатьох захворювань ШКТ, особливо синдрому подразненого кишечника й раку товстої кишки [33].

Рак молочної залози — це онкопатологія, що найчастіше діагностується в жінок, а такі супутні захворювання, як гіпертонія та ожиріння, знижують якість їхнього життя й негативно впливають на їхню реакцію при хіміотерапії. Було встановлено, що додавання інуліну сприяє зниженню ризику серцево-судинних захворювань у таких хворих [34].

Інулін покращує абсорбцію кальцію, магнію і заліза

Для оптимізації кісткової маси необхідне достатнє споживання кальцію в поєднанні з його посиленим всмоктуванням. Проксимальна частина тонкої кишки — головне місце асиміляції мінералів у людини, тоді як вітамін D контролює цю дію, виробляючи цитозоловий кальцій-білок і кальбідин D9K. Подальше накопичення кальцію кишечником також може відбуватися пасивним парацелюлярним шляхом через тісні контакти клітин слизової оболонки [35]. Пребіотики, зокрема інулін, допомагають досягти рівноваги кальцію через трансформацію основного місця всмоктування мінеральних речовин у товстій кишці [36]. Поки що немає чітких доказів щодо впливу інуліну на метаболізм кальцію в дорослих чоловіків і жінок у постменопаузі, тобто ця сфера ще потребує подальших досліджень [37].

Поточні дослідження також визначають вплив інуліну на поглинання Fe, особливо у випадку його дефіциту. Вважається, що молоді поросята мають належний прототип для дослідження харчового заліза у людини завдяки подібностям у внутрішній структурі ШКТ. Вміст Fe у товстій кишці свиней з анемією може бути підвищений при додаванні в раціон 4 % інуліну, також це супроводжується підвищенням рівня гемоглобіну в крові та його насиченості залізом. Було виявлено, що в цих тварин рівень сульфідів був нижчим, а позитивні ефекти інуліну пов’язують саме з нижчим їх рівнем у товстій кишці [38].

Кілька досліджень показали імуномодулюючий вплив інуліну й олігосахаридів [39]. Ці дослідження продемонстрували, що інулін та олігосахариди опосередковано стимулюють функції Т-клітин, NK-клітин й фагоцитарну діяльність через зміну концентрації лактацидних бактерій у ШКТ, що захищає не лише від патогенів, але й від розвитку пухлин [40].

Зниження провітаміну D₃ (7-дегідрохолестерину, 7-DHC) є важливою причиною дефіциту вітаміну D₃. Є низка досліджень, які доводять, що пребіотики, зокрема інулін, сприяють посиленому біосинтезу 7-DHC. Відомо, що найпоширеніші мікроорганізми кишечника належать до родів Bacteroides, Faecalibacterium, Clostridium і Eubacterium. Досліджували вплив пребіотичних добавок на два таких поширених мікроорганізми, як Faecalibacterium prausnitzii та Bacteroides thetaiotamicron. Було встановлено, що пребіотики призводять до підвищеної секреції мікробних метаболітів, таких як лактат, ацетат і піруват. Дані метаболіти поглинаються клітинами людини, і це приводить до посилення біосинтезу 7-DHC [41].

Усі ефекти інуліну підсумовані на рис. 1.

Отже, можна дійти висновку, що інулін має багатогранні ефекти, позитивні для людського організму, що робить його застосування дуже актуальним, у першу чергу в превентивній медицині. Його застосування дає користь здоров’ю загалом, а не лише якійсь одній системі людського організму.

На ринку України існує препарат інуліну — Інулін Нео. Препарат має декілька варіантів, частина з яких дозволена для використання з 3-річного віку. Він виготовляється з екологічно чистих бульб топінамбура елітних сортів за технологією сублімації, що забезпечує повне збереження біологічно активних компонентів вихідної сировини [41].

Конфлікт інтересів. Не заявлений.