Inuline - Inulin

Inuline
Inuline strukturformel.png
Identifiants
ChEMBL
ChemSpider
Banque de médicaments
Carte d'information de l'ECHA 100.029.701 Modifiez ceci sur Wikidata
CID PubChem
UNII
Propriétés
C 6 n H 10 n +2 O 5 n +1
Masse molaire Polymère; dépend de n
Pharmacologie
V04CH01 ( OMS )
Dangers
NFPA 704 (diamant de feu)
1
1
0
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Références de l'infobox

Les inulines sont un groupe de polysaccharides d'origine naturelle produits par de nombreux types de plantes , le plus souvent extraits industriellement de la chicorée . Les inulines appartiennent à une classe de fibres alimentaires appelées fructanes . L'inuline est utilisée par certaines plantes comme moyen de stockage d'énergie et se trouve généralement dans les racines ou les rhizomes . La plupart des plantes qui synthétisent et stockent l'inuline ne stockent pas d'autres formes de glucides comme l' amidon . Aux États-Unis en 2018, la Food and Drug Administration a approuvé l'inuline comme ingrédient de fibre alimentaire utilisé pour améliorer la valeur nutritionnelle des produits alimentaires manufacturés. L'utilisation de l'inuline pour mesurer la fonction rénale est le "gold standard" pour la comparaison avec d'autres moyens d'estimer le taux de filtration glomérulaire .

Origine et histoire

L'inuline est un glucide de stockage naturel présent dans plus de 36 000 espèces de plantes, dont l' agave , le blé , l' oignon , les bananes , l' ail , les asperges , le topinambour et la chicorée. Pour ces plantes, l'inuline est utilisée comme réserve d'énergie et pour réguler la résistance au froid. Parce qu'il est soluble dans l'eau, il est osmotiquement actif. Certaines plantes peuvent modifier le potentiel osmotique de leurs cellules en modifiant le degré de polymérisation des molécules d'inuline par hydrolyse. En modifiant le potentiel osmotique sans modifier la quantité totale de glucides, les plantes peuvent résister au froid et à la sécheresse pendant les périodes hivernales.

L'inuline a été découverte en 1804 par le scientifique allemand Valentin Rose. Il a trouvé « une substance particulière » à partir des racines d' Inula helenium par extraction à l'eau bouillante. Irvine a utilisé des méthodes chimiques comme la méthylation pour étudier la structure moléculaire de l'inuline, et il a conçu la méthode d'isolement de ce nouvel anhydrofructose. Lors d'études sur les tubules rénaux dans les années 1930, les chercheurs ont recherché une substance qui pourrait servir de biomarqueur qui n'est pas réabsorbé ou sécrétée après introduction dans les tubules. Richards a introduit l'inuline en raison de son poids moléculaire élevé et de sa résistance aux enzymes. L'inuline est utilisée pour déterminer le taux de filtration glomérulaire des reins .

Structure chimique et propriétés

L'inuline est une collection hétérogène de polymères de fructose . Il se compose de fragments glucosyle à terminaison de chaîne et d'un fragment fructosyle répétitif, qui sont liés par des liaisons (2,1). Le degré de polymérisation (DP) de l'inuline standard varie de 2 à 60. Après avoir éliminé les fractions avec un DP inférieur à 10 pendant le processus de fabrication, le produit restant est de l'inuline haute performance. Certains articles considéraient les fractions avec un DP inférieur à 10 comme des fructo-oligosaccharides à chaîne courte, et n'appelaient que les molécules à chaîne plus longue inuline.

En raison des liaisons β(2,1), l'inuline n'est pas digérée par les enzymes du système alimentaire humain, ce qui contribue à ses propriétés fonctionnelles : valeur calorique réduite, fibres alimentaires et effets prébiotiques . Sans couleur ni odeur, il a peu d'impact sur les caractéristiques sensorielles des produits alimentaires. L'oligofructose a 35% de la douceur du saccharose et son profil édulcorant est similaire à celui du sucre. L'inuline standard est légèrement sucrée, contrairement à l'inuline haute performance. Sa solubilité est plus élevée que les fibres classiques. Lorsqu'elle est soigneusement mélangée à un liquide, l'inuline forme un gel et une structure crémeuse blanche, semblable à la graisse. Son réseau de gel tridimensionnel, constitué de particules insolubles d'inuline cristalline submicronique, immobilise une grande quantité d'eau, assurant sa stabilité physique. Il peut également améliorer la stabilité des mousses et des émulsions.

Les usages

Récolte et extraction

La racine de chicorée est la principale source d' extraction pour la production commerciale d'inuline. Le processus d'extraction de l'inuline est similaire à l'obtention de sucre à partir de betteraves sucrières . Après récolte, les racines de chicorée sont tranchées et lavées, puis trempées dans un solvant ; l'inuline est ensuite isolée, purifiée et séchée par pulvérisation. L'inuline peut également être synthétisée à partir du saccharose .

Les aliments transformés

L'inuline a reçu le statut de non-objection comme généralement reconnu comme sûr (GRAS) de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis , y compris l'inuline à longue chaîne en tant que GRAS. Au début du 21e siècle, l'utilisation de l'inuline dans les aliments transformés était due en partie à ses caractéristiques adaptables pour la fabrication. Il est approuvé par la FDA comme ingrédient pour améliorer la valeur des fibres alimentaires des aliments manufacturés. Sa saveur varie de fade à subtilement sucré (environ 10 % de la douceur du sucre/saccharose). Il peut être utilisé pour remplacer le sucre, la graisse et la farine. Ceci est avantageux car l'inuline contient 25 à 35% de l' énergie alimentaire des glucides (amidon, sucre). En plus d'être un ingrédient polyvalent, l'inuline offre des avantages nutritionnels en augmentant l' absorption du calcium et éventuellement du magnésium , tout en favorisant la croissance des bactéries intestinales . On rapporte que l'inuline de chicorée augmente l'absorption du calcium chez les jeunes femmes ayant une absorption plus faible du calcium et chez les jeunes hommes. En termes de nutrition, il est considéré comme une forme de fibre soluble et est parfois classé comme prébiotique. Inversement, il est également considéré comme un FODMAP , une classe de glucides qui fermentent rapidement dans le côlon en produisant du gaz. Bien que les FODMAP puissent provoquer certains inconforts digestifs chez certaines personnes, ils produisent des altérations potentiellement favorables de la flore intestinale qui contribuent au maintien de la santé du côlon.

En raison de la capacité limitée du corps à traiter les fructanes, l'inuline a un impact croissant minime sur la glycémie et peut potentiellement être utilisée dans la gestion des maladies liées à la glycémie, telles que le syndrome métabolique .

Médical

L'inuline et son analogue sinistrine sont utilisés pour aider à mesurer la fonction rénale en déterminant le taux de filtration glomérulaire (DFG), qui est le volume de liquide filtré des capillaires glomérulaires rénaux (reins) dans la capsule de Bowman par unité de temps.

L'inuline améliore la croissance et les activités des bactéries ou inhibe la croissance ou les activités de certaines bactéries pathogènes.

La recherche l'a lié à plusieurs avantages pour la santé, tels que le contrôle du diabète, la perte de poids et l'amélioration de la santé digestive.

Une 2017 revue systématique des essais cliniques résultats ont montré que la supplémentation alimentaire avec inuline réduit biomarqueurs du syndrome métabolique.

Régime et effets secondaires

Les effets secondaires du régime à base de fibres alimentaires d'inuline, qui peuvent survenir chez les personnes sensibles, sont les suivants :

  • Gêne intestinale, y compris flatulences, ballonnements, bruits d'estomac, éructations et crampes
  • La diarrhée
  • Réaction allergique anaphylactique (rare) - l'inuline est utilisée pour les tests GFR et, dans certains cas isolés, a entraîné une réaction allergique, peut-être liée à une réponse d'allergie alimentaire.

Utilisation industrielle

L'inuline non hydrolysée peut également être directement convertie en éthanol dans un processus simultané de saccharification et de fermentation, ce qui peut potentiellement convertir les cultures riches en inuline en éthanol pour le carburant.

Biochimie

Les inulines sont des polymères composés principalement d'unités fructose ( fructanes ), et ont généralement une terminaison glucose . Les unités fructose dans les inulines sont reliées par une liaison glycosidique (2→1) . La molécule est presque exclusivement linéaire, avec seulement quelques pour cent de ramification. En général, les inulines végétales contiennent entre 2 et 70 unités fructose ou parfois jusqu'à 200, mais les molécules ayant moins de 10 unités sont appelées fructo-oligosaccharides, le plus simple étant le 1- kestose , qui possède deux unités fructose et une unité glucose. L'inuline bactérienne est plus fortement ramifiée (plus de 15 % de ramification) et contient de l'ordre de dizaines ou centaines de sous-unités.

Les inulines sont nommées de la manière suivante, où n est le nombre de résidus de fructose et py est l'abréviation de pyranosyle :

  • Les inulines avec un glucose terminal sont connues sous le nom d' alpha -D-glucopyranosyl-[bêta-D-fructofuranosyl](n-1)-D-fructofuranosides, en abrégé GpyFn .
  • Les inulines sans glucose sont des bêta -D-fructopyranosyl-[D-fructofuranosyl](n-1)-D-fructofuranosides, abrégés en FpyFn .

L'hydrolyse des inulines peut produire des fructo-oligosaccharides, qui sont des oligomères avec un degré de polymérisation (DP) de 10 ou moins.

Calcul du taux de filtration glomérulaire

L'inuline est uniquement traitée par les néphrons en ce sens qu'elle est complètement filtrée au niveau du glomérule mais n'est ni sécrétée ni réabsorbée par les tubules. Cette propriété de l'inuline permet à la clairance de l'inuline d'être utilisée cliniquement comme une mesure très précise du débit de filtration glomérulaire (DFG) - le débit de plasma de l' artériole afférente qui est filtré dans la capsule de Bowman, mesuré en ml/min.

Il est instructif de comparer les propriétés de l'inuline avec celles de l' acide para-aminohippurique (HAP). L'HAP est partiellement filtré du plasma au niveau du glomérule et n'est pas réabsorbé par les tubules, de manière identique à l'inuline. L'HAP est différent de l'inuline en ce que la fraction d'HAP qui contourne le glomérule et pénètre dans les cellules tubulaires du néphron (via les capillaires péritubulaires ) est complètement sécrétée. La clairance rénale de l'HTAP est donc utile dans le calcul du débit plasmatique rénal (FPR), qui est empiriquement (1- hématocrite ) fois le débit sanguin rénal . Il est à noter que la clairance de l'HTAP ne reflète que le RPF dans les parties du rein qui traitent la formation d'urine et, par conséquent, sous-estime le RPF réel d'environ 10 %.

La mesure du DFG par l'inuline ou la sinistrine est toujours considérée comme l' étalon-or . Cependant, il a maintenant été largement remplacé par d'autres mesures plus simples qui sont des approximations du DFG. Ces mesures, qui impliquent l'élimination de substrats tels que l' EDTA , l' iohexol , la cystatine C , le 125 I - iothalamate ( radioiothalamate de sodium), le radio-isotope de chrome 51 Cr (chélaté avec l'EDTA) et la créatinine , ont vu leur utilité confirmée dans de grandes cohortes de patients. avec une maladie rénale chronique.

Pour l'inuline comme pour la créatinine, les calculs portent sur les concentrations dans l'urine et dans le sérum. Cependant, contrairement à la créatinine, l'inuline n'est pas naturellement présente dans le corps. C'est un avantage de l'inuline (car la quantité perfusée sera connue) et un inconvénient (car une perfusion est nécessaire).

Métabolisme in vivo

L'inuline est indigeste par les enzymes humaines ptyaline et amylase , qui sont adaptées pour digérer l'amidon. En conséquence, il traverse une grande partie du système digestif intact. Ce n'est que dans le côlon que les bactéries métabolisent l' inuline, avec libération de quantités importantes de dioxyde de carbone , d' hydrogène et/ou de méthane . Les aliments contenant de l'inuline peuvent être assez gazeux , en particulier pour ceux qui ne sont pas habitués à l'inuline, et ces aliments doivent être consommés avec modération dans un premier temps.

L'inuline est une fibre soluble, l'un des trois types de fibres alimentaires, notamment l' amidon soluble , insoluble et résistant . Les fibres solubles se dissolvent dans l'eau pour former une matière gélatineuse. Certaines fibres solubles peuvent aider à réduire les taux de cholestérol et de glucose dans le sang.

Étant donné que la digestion normale ne décompose pas l'inuline en monosaccharides , elle n'augmente pas le taux de sucre dans le sang et peut donc être utile dans la gestion du diabète. L'inuline stimule également la croissance des bactéries dans l' intestin . L'inuline traverse l' estomac et le duodénum sans être digérée et est hautement disponible pour la flore bactérienne intestinale . Cela le rend similaire aux amidons résistants et autres glucides fermentescibles.

Certains régimes alimentaires traditionnels contiennent plus de 20 g par jour d'inuline ou de fructo-oligosaccharides. On estime que le régime alimentaire du chasseur-cueilleur préhistorique du désert de Chihuahuan comprend 135 g par jour de fructanes de type inuline. De nombreux aliments naturellement riches en inuline ou en fructo-oligosaccharides, comme la chicorée, l'ail et le poireau , sont considérés depuis des siècles comme des "stimulants de bonne santé".

En raison de sa résistance aux enzymes digestives, l'inuline résiste à l'absorption lors de son transit dans le tractus gastro-intestinal supérieur. Après avoir atteint le gros intestin, l'inuline est convertie par les bactéries du côlon en un gel connu sous le nom de prébiotique, un ingrédient alimentaire très nourrissant pour la microflore intestinale . En 2013, aucune autorité de réglementation n'avait autorisé les allégations de santé dans la commercialisation des prébiotiques en tant que classe. Les effets de l'inuline sur la santé ont été étudiés dans de petits essais cliniques, qui ont montré qu'elle provoque des effets indésirables gastro-intestinaux tels que ballonnements et flatulences, n'affecte pas les taux de triglycérides ou le développement de la stéatose hépatique , peut aider à prévenir la diarrhée du voyageur et peut aider à augmenter l'absorption du calcium chez les adolescents .

Sources naturelles

Les plantes qui contiennent des concentrations élevées d'inuline comprennent :

Les références