[:it]L’inulina è un fruttano, polisaccaride di origine vegetale utilizzato come sostanza di riserva in alcune piante, principalmente della famiglia delle Asteraceae, e che presenta interessanti applicazioni alimentari e farmaceutiche.
L’inulina è presente in più di 30.000 specie vegetali, tra le fonti più conosciute i tuberi di Helianthus tuberosus, Cichorium intybus, Dahlia pinnata e Polymnia sonchifolia (Braz de Oliveira et al., 2011)
E’ stata scoperta agli inizi del 1800 dal chimico tedesco Valentine Rose, come fonte di carboidrati nelle foglie di Inula helenium, e soltanto dopo, nel 1817, è stata chiamata dallo scienziato inglese Thomson inulina. Nel 1864, il fisiologo vegetale Julius Sachs, utilizzando un microscopio, è stato in grado di rilevare sferocristalli di inulina nei tuberi di D. pinnata, H. tuberosus e I. helenium dopo averla fatta precipitare con etanolo (Franck & De Leenheer, 2005). L’inulina è una miscela di oligo e/o polisaccaridi composta da unità di fruttosio con configurazione beta del carbonio anomerico, il fruttosio è legato quasi totalmente da legami β-(1→2) fruttosil-fruttosio, il che la rende resistente all’idrolisi degli enzimi digestivi intestinali e la rende classificabile come oligosaccaride non digeribile. I tipi di fruttani trovati nelle piante sia di natura oligomerica che polimerica (da due a cento unità di fruttosio), sono specie dipendenti e relazionati alle condizioni ambientali e allo stato di sviluppo della pianta, dal periodo di raccolta e dalle procedure di estrazione (Barclay et al., 2010). L’inulina può essere idrolizzata da un’enzima, l’inulinasi che può attaccare in due modi il substrato: alla coda della molecola di inulina (eso-inulinasi), rimuovendo i residui terminali di fruttosio oppure in una zona centrale (endo-inulinasi) agendo sui legami interni (Braz de Oliveira et al., 2011). Agisce in modo simile alle fibre alimentari e contribuisce a migliorare le condizioni del sistema gastrointestinale. Resiste alla digestione nello stomaco e nell’intestino tenue mentre viene idrolizzata e fermentata dai batteri benefici del colon (lattobacilli e bifidobatteri), stimolandone la crescita, attraverso gli acidi a catena corta (acetico, propionico e butirrico) prodotti dalla fermentazione, a discapito dei microrganismi patogeni (colibacilli e clostridi). Per queste proprietà dirette allo sviluppo di microorganismi benefici per la salute (microrganismi probiotici) l’inulina viene considerata un alimento prebiotico. Inoltre, recenti studi hanno dimostrato la capacità dell’inulina di facilitare indirettamente l’assorbimento di acqua e di alcuni minerali in forma ionizzata, in particolare calcio e magnesio, esercitando quindi un’interessante azione positiva verso la prevenzione dell’osteoporosi (Weaver, 2005). Fra le proprietà che le vengono attribuite, c’è anche quella di facilitare la digestione e di ridurre il gas intestinale aumentando la presenza di bifidobatteri utili. Altri effetti possibili sono la riduzione del colesterolo ematico e la riduzione della concentrazione ematica di trigliceridi in soggetti con una cattiva alimentazione. Non aumenta la glicemia ed è adatta anche all’alimentazione dei diabetici. Tra le possibili applicazioni farmaceutiche viene utilizzata per modulare le funzioni del colon e ridurre il rischio di alcune malattie correlate alla sindrome metabolica. Grazie a queste proprietà le industrie alimentari e farmaceutiche hanno trovato applicazioni dell’inulina e dei suoi derivati come fruttoligosaccaridi (FOS) nella produzione di alimenti funzionali, composti nutrizionali e farmaci (Barclay et al., 2012). La fonte più nota di FOS è l’inulina da cui vengono estratti per idrolisi enzimatica.
Altro interesse del mondo scientifico riguardo l’inulina è che può essere utilizzata come ingrediente tecnologico ed alimentare. Particolare interesse ha suscitato il suo impiego nell’industria alimentare come sostituto totale o parziale dei grassi e/o degli emulsionanti negli alimenti. Presenta, inoltre, azione addensante e volumizzante utile per la preparazione di numerose ricette, in particolar modo quelle dei prodotti da forno, gelati, pasticceria dolce e salata. L’inulina ha un sapore neutro e non ha alcun impatto sulle proprietà sensoriali.
Sono stati concessi molti brevetti che garantiscono l’utilizzo di tali fruttani, come materia prima per vari scopi (Narvávez-Zapata et al., 2009).
In questa tesi vengono sottolineati gli aspetti chimici e strutturali dell’inulina, le fonti botaniche, i suoi metodi di estrazione, purificazione ed analisi, il significato biologico di queste molecole come prebiotiche e, e le potenziali applicazioni nei processi tecnologici per la produzione di alimenti a ridotto contenuto di grassi.
Letteratura citata
- Barclay, T., Ginic-Markovic, M., Cooper, P. and Petrovsky N., (2010), Inulin: a versatile polysaccharide with multiple pharmaceutical and food chemical uses, Journal of Excipients and Food Chemical, 1, 27-50.
- Barclay, T., Ginic-Markovic, M., Johnston, M., Cooper, P. and Petrovsky N., (2012), Analysis of the hydrolysis of inulin using real time H-1 NMR spectroscopy, Carbohydrate Research, 352, 117-125.
- Braz de Oliveira, A., Correia Goncalves, R.A., Cantuaria Chierrito, T.P., dos Santos, M.M., de Souza, L.M. and James Gorin P.A., (2011), Structure and degree of polymerisation of fructooligosaccharides preent in roots and levans of Stevia rebaudiana (Bert.) Bertoni, Food Chemistry, 129, 305-311
- Franck, A., (2002), Technological functionality of inulin and oligofructose, British Journal of Nutrition, 87, 287-291
- Narvavez-Zapata, J.A. and Sanchez-Teyer F., (2009) Agave as a raw material, recent technologies and application, Recent Patents on Biotechnology, 3, 185-191
[:en]Inulin is a fructan, a plant-based polysaccharide used as a reserve substance in some plants, mainly from the Asteraceae family, and which has interesting food and pharmaceutical applications.
Inulin is present in more than 30,000 plant species, among the best known sources the tubers of Helianthus tuberosus, Cichorium intybus, Dahlia pinnata and Polymnia sonchifolia (Braz de Oliveira et al., 2011
It was discovered in the early 1800s by the German chemist Valentine Rose, as a source of carbohydrates in the leaves of Inula helenium, and only later, in 1817, was named by the English scientist Thomson inulin. In 1864, the plant physiologist Julius Sachs, using a microscope, was able to detect inulin spherocrystals in the tubers of D. pinnata, H. tuberosus and I. helenium after having precipitated it with ethanol (Franck & De Leenheer, 2005) . Inulin is a mixture of oligo and / or polysaccharides composed of fructose units with beta configuration of the anomeric carbon, fructose is almost totally bound by β- (1 → 2) fructosyl-fructose bonds, which makes it resistant to hydrolysis of intestinal digestive enzymes and makes it classifiable as non-digestible oligosaccharide. The types of glycosidic bounds found in both oligomeric and polymeric plants (from two to one hundred fructose units), are dependent species and related to the environmental conditions and the state of development of the plant, the harvesting period and the extraction procedures (Barclay et al., 2010). Inulin can be hydrolyzed by an enzyme, the inulinase that can attack the substrate in two ways: at the tail of the inulin molecule (exo-inulinase), removing the terminal fructose residues or in a central area (endo-inulinase ) acting on internal bonds (Braz de Oliveira et al., 2011). Inulin acts similarly to dietary fiber and helps to improve the conditions of the gastrointestinal system. It resists digestion in the stomach and small intestine while it is hydrolyzed and fermented by the beneficial bacteria of the colon (lactobacilli and bifidobacteria), stimulating its growth, through the short-chain fatty acids (acetic, propionic and butyric) produced by fermentation, to the detriment of pathogenic microorganisms (colibacilli and clostridia). For these properties directed to the development of beneficial micro-organisms (probiotic microorganisms), inulin is considered a prebiotic food. Furthermore, recent studies have shown the ability of inulin to indirectly facilitate the absorption of water and some minerals in ionized form, in particular calcium and magnesium, thus exerting an interesting positive action towards the prevention of osteoporosis (Weaver, 2005 ). Among the properties that are attributed to inulin, there is also that of facilitating digestion and reducing intestinal gas by increasing the presence of useful bifidobacteria. Other possible effects are the reduction of blood cholesterol and the reduction of the blood concentration of triglycerides in subjects with poor diet. It does not increase blood sugar and is also suitable for diabetics. Among the possible pharmaceutical applications is used to modulate the functions of the colon and reduce the risk of certain diseases related to the metabolic syndrome. Thanks to these properties, the food and pharmaceutical industries have found applications of inulin and its derivatives as fructooligosaccharides (FOS) in the production of functional foods, nutritional compounds and drugs (Barclay et al., 2012). The best known source of FOS is the inulin from which they are extracted by enzymatic hydrolysis.
Another interest of the scientific world regarding inulin is that it can be used as a technological and food ingredient. Particular interest has aroused its use in the food industry as a total or partial substitute of fats and / or emulsifiers in food. It also has a thickening and volumizing action useful for the preparation of numerous recipes, in particular those of bakery products, ice cream, sweet and savory pastries. Inulin has a neutral taste and has no impact on sensory properties.
Many patents have been granted that guarantee the use of these fructans, as raw material for various purposes (Narvávez-Zapata et al., 2009).
This thesis emphasizes the chemical and structural aspects of inulin, the botanical sources, its extraction methods, purification and analysis, the biological significance of these molecules as prebiotic and, and potential applications in technological processes for food production reduced fat.
Literature
- Barclay, T., Ginic-Markovic, M., Cooper, P. and Petrovsky N., (2010), Inulin: a versatile polysaccharide with multiple pharmaceutical and food chemical uses, Journal of Excipients and Food Chemical, 1, 27-50.
- Barclay, T., Ginic-Markovic, M., Johnston, M., Cooper, P. and Petrovsky N., (2012), Analysis of the hydrolysis of inulin using real time H-1 NMR spectroscopy, Carbohydrate Research, 352, 117-125.
- Braz de Oliveira, A., Correia Goncalves, R.A., Cantuaria Chierrito, T.P., dos Santos, M.M., de Souza, L.M. and James Gorin P.A., (2011), Structure and degree of polymerisation of fructooligosaccharides preent in roots and levans of Stevia rebaudiana (Bert.) Bertoni, Food Chemistry, 129, 305-311
- Franck, A., (2002), Technological functionality of inulin and oligofructose, British Journal of Nutrition, 87, 287-291
- Narvavez-Zapata, J.A. and Sanchez-Teyer F., (2009) Agave as a raw material, recent technologies and application, Recent Patents on Biotechnology, 3, 185-191
[:]
