Las inulinas son un grupo de polisacáridos naturales producidos por muchos tipos de plantas , [1] extraídos industrialmente con mayor frecuencia de la achicoria . [2] Las inulinas pertenecen a una clase de fibras dietéticas conocidas como fructanos . Algunas plantas utilizan la inulina como medio para almacenar energía y normalmente se encuentra en las raíces o los rizomas . La mayoría de las plantas que sintetizan y almacenan inulina no almacenan otras formas de carbohidratos como el almidón . En los Estados Unidos, en 2018, la Administración de Alimentos y Medicamentos aprobó la inulina como ingrediente de fibra dietética que se utiliza para mejorar el valor nutricional de los productos alimenticios manufacturados. [3] El uso de inulina para medir la función renal es el "estándar de oro" en comparación con otros medios para estimar la tasa de filtración glomerular . [4]
La inulina es un carbohidrato de almacenamiento natural presente en más de 36.000 especies de plantas, entre ellas el agave , el trigo , la cebolla , los plátanos , el ajo , los espárragos , la alcachofa de Jerusalén y la achicoria . Estas plantas utilizan la inulina como reserva energética y para regular la resistencia al frío. [5] [6] Debido a que es soluble en agua, es osmóticamente activo. Ciertas plantas pueden cambiar el potencial osmótico de sus células cambiando el grado de polimerización de las moléculas de inulina mediante hidrólisis . Al cambiar el potencial osmótico sin cambiar la cantidad total de carbohidratos, las plantas pueden resistir el frío y la sequía durante los períodos invernales. [7]
La inulina fue descubierta en 1804 por el científico alemán Valentin Rose . Encontró "una sustancia peculiar" de las raíces de Inula helenium mediante extracción con agua hirviendo. [7] [8] En la década de 1920, J. Irvine utilizó métodos químicos como la metilación para estudiar la estructura molecular de la inulina y diseñó el método de aislamiento de esta nueva anhidrofructosa . [8] [9] Durante los estudios de los túbulos renales en la década de 1930, los investigadores buscaron una sustancia que pudiera servir como biomarcador que no se reabsorbe ni se secreta después de la introducción en los túbulos. [10] [11] AN Richards introdujo la inulina debido a su alto peso molecular y su resistencia a las enzimas . [10] La inulina se utiliza para determinar la tasa de filtración glomerular de los riñones . [12]
La inulina es una colección heterogénea de polímeros de fructosa . Consiste en restos de glucosilo que terminan la cadena y un resto de fructosilo repetitivo, [13] que están unidos por enlaces β (2,1). El grado de polimerización (DP) de la inulina estándar varía de 2 a 60. Después de eliminar las fracciones con DP inferior a 10 durante el proceso de fabricación, el producto restante es inulina de alto rendimiento. [5] [6] Algunos artículos consideraban las fracciones con DP inferior a 10 como fructooligosacáridos de cadena corta , y sólo denominaban inulina a las moléculas de cadena más larga. [7]
Debido a los enlaces β (2,1), la inulina no es digerida por las enzimas del sistema alimentario humano , lo que contribuye a sus propiedades funcionales: valor calórico reducido, fibra dietética y efectos prebióticos . Sin color ni olor, tiene poco impacto en las características sensoriales de los productos alimenticios. La oligofructosa tiene un 35% del dulzor de la sacarosa , y su perfil edulcorante es similar al del azúcar. La inulina estándar es ligeramente dulce, mientras que la inulina de alto rendimiento no lo es. Su solubilidad es superior a la de las fibras clásicas. Cuando se mezcla bien con líquido, la inulina forma un gel y una estructura blanca cremosa, similar a la grasa. Su red de gel tridimensional, formada por partículas de inulina cristalinas submicrónicas insolubles, inmoviliza una gran cantidad de agua, asegurando su estabilidad física. [14] También puede mejorar la estabilidad de espumas y emulsiones. [6]
La raíz de achicoria es la principal fuente de extracción para la producción comercial de inulina. El proceso de extracción de la inulina es similar al de la obtención de azúcar a partir de la remolacha azucarera . [5] Después de la cosecha, las raíces de achicoria se cortan en rodajas y se lavan, luego se sumergen en un solvente (agua caliente o etanol); [15] luego la inulina se aísla, se purifica y se seca por aspersión. La inulina también puede sintetizarse a partir de sacarosa . [5]
La inulina recibió el estatus de no objeción como generalmente reconocida como segura (GRAS) por la Administración de Medicamentos y Alimentos de los EE. UU. (FDA) , [16] incluida la inulina de cadena larga como GRAS. [17] A principios del siglo XXI, el uso de inulina en alimentos procesados se debió en parte a sus características adaptables para la fabricación. [18] Está aprobado por la FDA como ingrediente para mejorar el valor de fibra dietética de los alimentos manufacturados. [3] Su sabor varía de suave a sutilmente dulce (aproximadamente el 10% del dulzor del azúcar/sacarosa). Se puede utilizar para sustituir el azúcar, la grasa y la harina. Esto es ventajoso porque la inulina contiene entre el 25% y el 35% de la energía alimentaria de los carbohidratos (almidón, azúcar). [19] [20] Además de ser un ingrediente versátil, la inulina proporciona ventajas nutricionales al aumentar la absorción de calcio [21] y posiblemente la absorción de magnesio , [22] al tiempo que promueve el crecimiento de bacterias intestinales . [18] Se informa que la inulina de achicoria aumenta la absorción de calcio en mujeres jóvenes con menor absorción de calcio [23] y en hombres jóvenes. [1] En términos de nutrición, se considera una forma de fibra soluble y, a veces, se clasifica como prebiótico. [18] Por el contrario, también se considera un FODMAP , una clase de carbohidratos que se fermentan rápidamente en el colon produciendo gas. [18] Aunque los FODMAP pueden causar ciertas molestias digestivas en algunas personas, producen alteraciones potencialmente favorables en la flora intestinal que contribuyen a mantener la salud del colon. [24] [25] [26]
Debido a la capacidad limitada del cuerpo para procesar fructanos, la inulina tiene un impacto creciente mínimo sobre el azúcar en la sangre y puede tener utilidad en el control de enfermedades relacionadas con el azúcar en la sangre, como el síndrome metabólico . [27]
La inulina y su análogo sinistrina se usan para ayudar a medir la función renal mediante la determinación de la tasa de filtración glomerular (TFG), que es el volumen de líquido filtrado desde los capilares glomerulares renales (riñón) hacia la cápsula de Bowman por unidad de tiempo. [28]
Si bien la inulina es el estándar de oro para medir la TFG, rara vez se utiliza en la práctica debido al costo y la dificultad de realizar la prueba; requiere acceso intravenoso (IV) para la infusión de inulina, así como hasta doce muestras de sangre tomadas del paciente en el transcurso de cuatro horas. [29] Para determinar la tasa de filtración glomerular en humanos, se inyecta una gran dosis inicial de inulina, seguida de una infusión constante de inulina a una velocidad que compensa su pérdida en la orina, manteniendo así un nivel razonablemente constante en la orina. plasma. [30] : 228 En los Estados Unidos, la depuración de creatinina se utiliza más ampliamente para estimar la TFG. [31]
Una revisión sistemática de 2017 de investigaciones de ensayos clínicos de calidad baja a moderada mostró que la suplementación dietética con fructanos tipo inulina reducía los niveles sanguíneos de colesterol de baja densidad , un biomarcador de enfermedades cardiovasculares . [27]
Los efectos secundarios de la dieta con inulina y fibra dietética, que pueden ocurrir, generalmente en personas sensibles, son: [32]
La inulina no hidrolizada también se puede convertir directamente en etanol en un proceso simultáneo de sacarificación y fermentación, lo que puede tener potencial para convertir cultivos con alto contenido de inulina en etanol como combustible. [35]
Las inulinas son polímeros compuestos principalmente de unidades de fructosa ( fructanos ) y normalmente tienen una glucosa terminal . Las unidades de fructosa en las inulinas están unidas por un enlace glicosídico β(2→1) . La molécula es casi exclusivamente lineal, con sólo un pequeño porcentaje de ramificación. [36] : 58 En general, las inulinas vegetales contienen entre 2 y 70 unidades de fructosa [36] : 58 o, a veces, hasta 200, [37] : 17 pero las moléculas con menos de 10 unidades se denominan fructooligosacáridos, siendo las más simples 1- kestosa , que tiene dos unidades de fructosa y una unidad de glucosa. La inulina bacteriana está más ramificada (más del 15% de ramificación) y contiene del orden de decenas o cientos de subunidades. [37] : 17
Las inulinas se nombran de la siguiente manera, donde n es el número de residuos de fructosa y py es la abreviatura de piranosil :
La hidrólisis de inulinas puede producir fructooligosacáridos, que son oligómeros con un grado de polimerización (DP) de 10 o menos.
La inulina es tratada de manera única por las nefronas porque se filtra completamente en el glomérulo pero no se secreta ni se reabsorbe en los túbulos. Esta propiedad de la inulina permite que su eliminación se utilice clínicamente como una medida muy precisa de la tasa de filtración glomerular (TFG), la tasa de plasma de la arteriola aferente que se filtra en la cápsula de Bowman medida en ml/min. [ cita necesaria ]
Resulta informativo contrastar las propiedades de la inulina con las del ácido paraaminohipúrico (PAH). La HAP se filtra parcialmente del plasma en el glomérulo y no es reabsorbida por los túbulos, de manera idéntica a la inulina. La HAP se diferencia de la inulina en que la fracción de HAP que pasa por alto el glomérulo y entra en las células tubulares de la nefrona (a través de los capilares peritubulares ) se secreta por completo. Por lo tanto, el aclaramiento renal de HAP es útil para calcular el flujo plasmático renal (FPR), que empíricamente es (1 hematocrito ) multiplicado por el flujo sanguíneo renal . Es de destacar que la eliminación de PAH refleja sólo el FPR en las porciones del riñón que se ocupan de la formación de orina y, por lo tanto, subestima el FPR real en aproximadamente un 10%. [38]
La medición de la TFG mediante inulina o sinistrina todavía se considera el estándar de oro . Sin embargo, ahora ha sido reemplazada en gran medida por otras medidas más simples que son aproximaciones a la TFG. Estas medidas, que implican la eliminación de sustratos como EDTA , iohexol , cistatina C , 125 I - iotalamato (radioiotalamato de sodio), el radioisótopo de cromo 51 Cr (quelado con EDTA) y creatinina , han confirmado su utilidad en grandes cohortes de pacientes. con enfermedad renal crónica. [ cita necesaria ]
Tanto para la inulina como para la creatinina, los cálculos implican concentraciones en la orina y en el suero. Sin embargo, a diferencia de la creatinina, la inulina no está presente de forma natural en el cuerpo. Esto es una ventaja de la inulina (porque se sabrá la cantidad infundida) y una desventaja (porque es necesaria una infusión). [ cita necesaria ]
La inulina no es digerible por las enzimas humanas ptialina y amilasa , que están adaptadas para digerir el almidón. Como resultado, pasa intacto por gran parte del sistema digestivo . Sólo en el colon las bacterias metabolizan la inulina, con la liberación de cantidades significativas de dióxido de carbono , hidrógeno y/o metano . Los alimentos que contienen inulina pueden producir bastante gas , en particular para quienes no están acostumbrados a la inulina, y estos alimentos deben consumirse con moderación al principio. [ cita necesaria ]
La inulina es una fibra soluble, uno de los tres tipos de fibra dietética que incluye el almidón soluble , insoluble y resistente . La fibra soluble se disuelve en agua para formar un material gelatinoso. Algunas fibras solubles pueden ayudar a reducir los niveles de colesterol y glucosa en sangre. [39]
Debido a que la digestión normal no descompone la inulina en monosacáridos , no eleva los niveles de azúcar en sangre y, por lo tanto, puede ser útil en el control de la diabetes. La inulina también estimula el crecimiento de bacterias en el intestino . [5] La inulina pasa a través del estómago y el duodeno sin ser digerida y está altamente disponible para la flora bacteriana intestinal . Esto lo hace similar a los almidones resistentes y otros carbohidratos fermentables. [ cita necesaria ]
Algunas dietas tradicionales contienen más de 20 g al día de inulina o fructooligosacáridos. Se ha estimado que la dieta de los cazadores-recolectores prehistóricos del desierto de Chihuahua incluía 135 g por día de fructanos de tipo inulina. [40] Muchos alimentos naturalmente ricos en inulina o fructooligosacáridos, como la achicoria, el ajo y el puerro , se han considerado "estimulantes de la buena salud" durante siglos. [41]
En 2013, ninguna autoridad reguladora había permitido declaraciones de propiedades saludables en la comercialización de prebióticos como clase. Los efectos de la inulina sobre la salud se estudiaron en pequeños ensayos clínicos, que demostraron que causa efectos adversos gastrointestinales como hinchazón y flatulencia, no afecta los niveles de triglicéridos ni el desarrollo de hígado graso , puede ayudar a prevenir la diarrea del viajero y puede ayudar a aumentar la absorción de calcio en adolescentes. [18]
Las plantas que contienen altas concentraciones de inulina incluyen: