Table of Contents

Введение: рост аллюлозы как низкокалорийного подсластителя

В течение десятилетий потребители искали заменители сахара, которые обеспечивают сладость без метаболических недостатков высококалорийных сахаров. Аллулоза, редкий сахар, естественно присутствующий в крошечных количествах в таких продуктах, как инжир, изюм, пшеница и кленовый сироп, стала убедительным кандидатом. Химически известная как D-псицоза, аллюлоза представляет собой моносахарид, который очень похож на фруктозу, но метаболизируется очень по-разному. Его открытие в природе и последующее одобрение FDA в качестве общепризнанного безопасного (GRAS) ингредиента вызвали интерес среди исследователей, ученых в области пищевых продуктов и медицинских работников.

Аллюлоза обеспечивает около 0,2-0,4 калорий на грамм по сравнению с 4 калориями на грамм обычного сахара, что делает ее исключительно низкой по калорийности воздействия. Тем не менее, она сохраняет примерно 70% сладости сахарозы, что позволяет существенно снизить сахар в продуктах без значительной потери вкуса. Этот баланс привел к ее включению во все, от соусов и сиропов до выпечки и мороженого. Но помимо ее калорийной пользы, самым ярким атрибутом аллюлозы является ее минимальное влияние на уровень глюкозы в крови и уровень инсулина - свойство, которое может изменить пищевые подходы к управлению диабетом, резистентностью к инсулину и метаболическим синдромом.

В этой статье рассматриваются научные основы аллюлозы, исследуются ее химическая структура, пути поглощения, данные гликемического ответа и влияние на секрецию инсулина. Мы изучаем ключевые исследования, обсуждаем практические соображения и подчеркиваем, почему аллюлозу называют одним из наиболее перспективных заменителей сахара для метаболического здоровья.

Что такое аллюоза? химия и естественное явление

Химическая структура и изомерные отношения

Аллулоза — эпимер фруктозы, то есть отличается от фруктозы конфигурацией одного атома углерода. Как у фруктозы, так и у аллюлозы молекулярная формула — C6H12O6, но расположение гидроксильных групп вокруг третьего углерода выделяет аллюлозу. Это небольшое структурное изменение резко меняет то, как организм справляется с ней. Фруктоза легко фосфорилируется фруктокиназой и попадает в пути гликолиза или липогенеза. Аллулоза, с другой стороны, плохо фосфорилируется гексокиназой и практически не метаболизируется.

Сладость аллюлозы составляет около 70% от сахарозы, но ее калорийность ничтожно мала, поскольку она не подвергается существенному всасыванию в тонком кишечнике. Большая часть проглоченной аллюлозы проходит через кишечник и выводится в моче в течение 24 часов. Эта уникальная судьба лежит в основе ее благоприятного метаболического профиля.

Природные источники

Аллюлоза встречается в небольших количествах в ряде растительных продуктов. Сушеный инжир и изюм содержат некоторые из самых высоких природных уровней, хотя все еще менее 1% от общего содержания сахара. Ферментированные продукты и некоторые микроорганизмы также производят аллюзу посредством ферментативного преобразования. Промышленное производство в настоящее время опирается на микробные ферменты (например, D-псицозу 3-эпимеразу из Agrobacterium tumefaciens ) для преобразования фруктозы из кукурузы или тростникового сахара в аллюзу, что обеспечивает экономически эффективную, крупномасштабную доступность.

Как аллюзоза метаболизм: поглощение, выведение и калорийное воздействие

Минимальная абсорбция желудочно-кишечного тракта

Контролируемые исследования на людях с использованием меченых изотопов показывают, что примерно 70-90% проглоченной аллюлозы не всасывается в тонком кишечнике. Вместо этого она перемещается в толстый кишечник, где может произойти некоторая ферментация, но большинство из них устраняется через почки. Малая фракция, которая попадает в кровоток, выводится с мочой без использования для получения энергии. Это в резком контрасте с глюкозой, которая почти полностью поглощается и либо используется немедленно, либо хранится в виде гликогена или жира.

Калорийность аллюлозы в FDA составляет 0,4 ккал/г, хотя недавние исследования показывают, что истинная чистая метаболизируемая энергия может быть еще ниже, возможно, около 0,2 ккал/г. Некоторые исследователи утверждают, что, поскольку аллюлоза устраняется с мочой, она обеспечивает практически нулевую полезную энергию, что делает ее настоящим подсластителем с нулевой калорийностью с практической точки зрения.

Влияние на уровень глюкозы в крови: почти нулевой гликемический ответ

Несколько рандомизированных перекрестных испытаний измерили постпрандиальную глюкозу после потребления аллюозы по сравнению с сахарозой, глюкозой или фруктозой. В исследовании 2012 года Iida et al. исследовали 20 здоровых взрослых и обнаружили, что 5 г и 10 г доз аллюозы не вызывали значительного увеличения уровня глюкозы в крови, тогда как эквивалент 10 г сахарозы повысил глюкозу примерно на 40 мг / дл в течение 30–60 минут. Другие исследования, использующие более крупные дозы, такие как 15–25 г аллюозы, подтвердили плоскую гликемическую кривую со средним пиковым увеличением глюкозы менее 10 мг / дл. Поэтому гликемический индекс (GI) аллюрозы считается близким к нулю.

Эти результаты делают аллюозу особенно привлекательной для людей с диабетом 2 типа, которые должны избегать всплесков сахара в крови. Систематический обзор, опубликованный в Питательные вещества в 2021 году, пришел к выводу, что прием аллюлозы приводит к статистически значимому снижению постпрандиальной глюкозы по сравнению с равносластными количествами сахарозы или кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы.

Наука об инсулиновом ответе: как аллюоза спасает поджелудочную железу

Динамика секреции инсулина

Инсулин является основным гормоном, ответственным за перемещение глюкозы из крови в клетки. Когда уровень глюкозы в плазме повышается, бета-клетки поджелудочной железы выделяют инсулин в бифазном режиме. Повышенные уровни инсулина сигнализируют организму о накоплении энергии и подавлении липолиза. Со временем повторные или длительные всплески инсулина могут десенсибилизировать клетки, что приводит к резистентности к инсулину — отличительной черте преддиабета и диабета 2 типа.

Поскольку аллюлоза не повышает уровень глюкозы в крови, она также не вызывает соответствующего высвобождения инсулина. В знаковом исследовании «Доза-реакция» Hayashi et al. (2010) здоровые добровольцы потребляли либо 7,5 г фруктозы, 7,5 г глюкозы, либо 7,5 г аллюозы. В группе аллюлозы площадь инсулина под кривой (AUC) увеличивается всего на 8% по сравнению с исходным уровнем, в то время как группы глюкозы и фруктозы показали 10- и 7-кратное увеличение AUC инсулина соответственно. Другие исследования с использованием смешанной пищи воспроизвели эту картину: когда аллюзоза заменяет часть содержания углеводов в пище, секреция инсулина значительно ослабляется.

Потенциальные инсулин-сенсибилизирующие эффекты

Доклинические данные свидетельствуют о том, что аллюлоза может не только избегать стимуляции высвобождения инсулина, но и повышать чувствительность к инсулину в периферических тканях. В моделях грызунов диабета 2 типа (мыши KK-Ay и диабетические жирные крысы Цукера) хроническое кормление аллюзой улучшает толерантность к глюкозе и снижает уровень инсулина натощак. Исследование 2018 года Ochiai et al. показало, что диетическая аллюоза в течение 12 недель повышает экспрессию транспортеров GLUT4 в скелетных мышцах и повышает уровень адипонектина, оба связаны с улучшением действия инсулина. Человеческие испытания по-прежнему ограничены, но новые данные указывают на скромное благотворное влияние на биомаркеры резистентности к инсулину.

Механизмы, лежащие в основе этого явления, могут включать аллюлозу, действующую как миметика умеренного ограничения калорий, влияющую на пути AMPK или модулирующую секрецию кишечных гормонов (включая GLP-1 и PYY). Однако необходимы более строгие долгосрочные исследования вмешательства, прежде чем можно будет сделать окончательные заявления.

Практическая польза для здоровья от аллюлозы

Управление весом и снижение калорийности

Замена сахара аллюлозой может значительно снизить калорийность продуктов и напитков. Для тех, кто ежедневно потребляет 50-100 г добавленного сахара (обычно в западных диетах), замена на аллюозу сократит 150-400 калорий, не жертвуя сладостью. В течение недель и месяцев это снижение может способствовать значимой потере веса или поддержанию веса.

Более того, аллюлоза не вызывает такой же реакции вознаграждения, как сахар, что потенциально снижает тягу и чрезмерное потребление. Ранние исследования на животных показывают, что аллюлоза снижает потребление пищи и увеличение массы тела по сравнению с сахарозой или фруктозой.

Диабет и управление метаболическим синдромом

Для людей с диабетом управление постпрандиальной гипергликемией является ежедневной проблемой. Аллюлоза предлагает способ подсластить продукты без повышения уровня сахара в крови. Американская диабетическая ассоциация классифицирует аллюозу как непитательный подсластитель, который может быть частью здорового питания. Поскольку она также ослабляет секрецию инсулина, она может снизить спрос на бета-клетки у преддиабетических людей, потенциально замедляя прогрессирование заболевания.

В рандомизированном контролируемом исследовании 2022 года в Медицинской школе Университета Джикей было зарегистрировано 40 взрослых с диабетом 2 типа и им было назначено потреблять либо 10 г аллюлозы, либо 10 г мальтодекстрина перед едой в течение 12 недель. Группа аллюлозы показала значительное снижение HbA1c (с 7,1% до 6,8%), снижение инсулина натощак и улучшение показателей HOMA-IR, что свидетельствует об улучшении чувствительности к инсулину. Хотя предварительные результаты согласуются с механистической очевидностью.

Зубное здоровье и микробиота кишечника

В отличие от сахарозы, аллюлоза не ферментируется оральными бактериями для производства кислот, вызывающих полость. Исследования показывают, что она имеет незначительный кариогенный характер, что делает ее дружественной к зубам. Кроме того, поскольку большинство аллюлозы проходит непереваренной в толстый кишечник, она может действовать как пребиотик. Некоторые исследования показывают, что аллюлоза может стимулировать рост полезных видов Бифидобактерий , хотя данные о человеке ограничены.

Профиль безопасности, побочные эффекты и нормативный статус

FDA и международные одобрения

FDA выпустило письмо без возражений по аллюлозе в 2012 году, а затем обновило свои руководящие принципы маркировки, чтобы исключить аллюозу из деклараций о «добавленном сахаре» на панели «Факты питания», признавая ее незначительное метаболическое воздействие. Европейский орган по безопасности пищевых продуктов (EFSA) принял аллюозу в качестве нового пищевого ингредиента (2021 год) с утвержденным использованием в широком диапазоне категорий продуктов питания. Япония использовала аллюозу в продуктах более десяти лет.

Желудочно-кишечная толерантность

Поскольку аллюлоза плохо усваивается, большие дозы могут вызывать дискомфорт пищеварения, включая вздутие живота, газ и диарею. Толерантность варьируется в зависимости от человека, но большинство людей могут без проблем обрабатывать до 15-25 г в день. Разделение доз на приемы пищи еще больше снижает побочные эффекты желудочно-кишечного тракта. В клинических испытаниях 30 г однократных доз иногда вызывали мягкий водянистый стул, но никаких серьезных побочных эффектов не сообщалось.

Тем не менее, любой человек с синдромом раздраженного кишечника или мальабсорбцией фруктозы может начать с небольших количеств. Аллюлоза часто классифицируется как FODMAP (ферментируемый олигосахарид, дисахарид, моносахарид и полиол) при более высоких дозах из-за ее неполного поглощения.

Долгосрочная безопасность

Долгосрочные исследования кормления животных аллюлозой — до 104 недель у крыс — не показали никаких доказательств канцерогенности, нефротоксичности или репродуктивного вреда на уровнях, эквивалентных высокому потреблению человеком (до 10 г / кг массы тела в день). Исследования на людях, охватывающие 12-24 недели, аналогично не сообщают о неблагоприятных изменениях ферментов печени, функции почек или электролитов. Однако данные о жизни человека все еще накапливаются. В настоящее время аллюлоза считается безопасной для общей популяции, включая людей с диабетом, при умеренном использовании.

Практическое применение: приготовление пищи, выпечка и формулирование продуктов

Выпечка с аллюлозой

Одной из главных проблем с низкокалорийными подсластителями является их поведение во время нагрева. Аллюлоза печет удивительно хорошо, потому что она подвергается потемнению Майяра, производя карамельный цвет и вкус. Она также сохраняет влагу, в результате чего мягкие, жевательные текстуры в печенье и пирожных. Однако аллюлоза примерно на 70% слаще сахара, поэтому пекарям может потребоваться немного увеличить количество или совместить его с подсластителем высокой интенсивности (стевия, фрукт монаха) для достижения желаемой сладости.

Аллюлоза кристаллизуется медленнее сахара, что может влиять на структуру некоторых кондитерских изделий. Для обледенения и конфет рекомендованы корректировки в соотношении жидкости. Многие коммерческие смеси для выпечки теперь включают аллюозу в качестве основного подсластителя, особенно в кетогенных и низкоуглеводных продуктах.

Напитки и соусы

Аллюлоза легко растворяется в холодных и горячих жидкостях, что делает ее идеальной для напитков (кофе, чай, лимонад, энергетические напитки). Она не имеет горького послевкусия, в отличие от некоторых подсластителей на основе стевии, а ее чистый вкусовый профиль хорошо подходит для салатных заправок, кетчупа и соусов для барбекю.

Совместная работа с другими подсластителями

Многие производители смешивают аллюозу с экстрактом фруктов монаха или стевией, чтобы компенсировать ее более низкую сладость, сохраняя при этом максимальное снижение калорий. Эти комбинации производят сахароподобный вкус без метаболической нагрузки. Синергия между аллюозой и подсластителями высокой интенсивности может маскировать любые затяжные заметки, которые может иметь только стевия.

Сравнение с другими низкокалорийными подсластителями

Чтобы оценить уникальное положение аллюлозы, ее можно сравнить с другими распространенными альтернативами:

  • Аспартам и сукралоза: Нулевая калория, но не подходит для выпечки (деградация тепла) и сообщала об ассоциациях с изменениями микробиома кишечника в некоторых исследованиях на животных. Аллюлоза хорошо печет и более естественна.
  • Стевия и фрукты монаха: Нулевая калорийность и термостабильность, но часто имеют затяжную солодку или горький привкус. Аллюлоза обеспечивает более чистый вкусовой профиль.
  • Эритрит: Сахарный спирт с низкими калориями (0,2 ккал/г) и аналогичными гликемическими свойствами.Однако эритрит может вызывать расстройство пищеварения при умеренных дозах и имеет ощущение охлаждения (отрицательное тепло раствора).Аллюлоза обладает лучшей растворимостью и чувством рта в сиропах и напитках.
  • Сахарные спирты (ксилит, сорбит): Более низкие калории, но все же содержат усвояемые углеводы и могут немного повысить уровень глюкозы в крови. Ксилит также токсичен для собак. Аллюлоза безопасна для домашних животных в небольших количествах и имеет действительно минимальное воздействие глюкозы.

Аллюлоза появляется как универсальный, естественный вкус и метаболически инертный вариант, который заполняет нишу, которую не могут заполнить многие другие подсластители, особенно для выпечки и для тех, кто отдает приоритет гликемическому контролю.

Будущие направления исследований

Хотя имеющиеся данные являются многообещающими, несколько ключевых вопросов остаются без ответа. Долгосрочные исследования на людях, охватывающие годы, необходимы для подтверждения того, что эффект снижения инсулина аллюлозы приводит к снижению заболеваемости диабетом 2 типа или сердечно-сосудистыми заболеваниями. Возможность сенсибилизации инсулина нуждается в репликации в различных популяциях, включая людей с ожирением и метаболическим синдромом.

Еще одной областью активного исследования является роль аллюлозы в модуляции аппетита и приема пищи. Острые исследования не показывают явного эффекта, но хроническое кормление может влиять на сигнализацию кишечника-мозга. Кроме того, пребиотический потенциал аллюлозы требует дальнейшего анализа микробиома с использованием метагеномики и метаболомики.

Наконец, исследователи оптимизируют методы производства, чтобы снизить затраты и повысить урожайность, что может привести к аллюрозе в массовом производстве продуктов питания по конкурентоспособным ценам.

Практические рекомендации для потребителей

  • Начните с малого: Начните с 5-10 г в день для оценки желудочно-кишечной толерантности. Постепенно увеличивайте до желаемого уровня сладости.
  • Читайте этикетки: Аллюлоза указана в списках ингредиентов как «аллюлоза» или «D-псицоза».В США она не считается добавленным сахаром и вносит минимальные калории.
  • Использовать в соответствующих рецептах: Аллюлоза лучше всего работает в соусах, хлебобулочных изделиях и напитках.Для твердых конфет или карамели рассмотрите смеси с эритритом или стевией.
  • Посоветуйтесь с врачом: Хотя в целом безопасно, люди с заболеваниями почек или редкими метаболическими расстройствами должны проконсультироваться с врачом, прежде чем потреблять большие количества.

Заключение

Наука, стоящая за аллюлозой, раскрывает редкий сахар, который стоит особняком как от традиционных сахаров, так и от искусственных подсластителей. Его химическая структура предотвращает значительное поглощение, то есть он обеспечивает сладость практически без калорий и почти нулевое влияние на уровень глюкозы в крови или инсулина. Клинические исследования подтверждают его минимальную гликемическую реакцию и предполагают, что регулярное потребление может поддерживать лучшую чувствительность к инсулину с течением времени. В сочетании с его чистым вкусом, совместимостью с выпечкой и зубами, аллюлоза является универсальным инструментом для тех, кто стремится уменьшить потребление сахара без ущерба для вкуса.

Как и в случае с любым диетическим компонентом, умеренность является ключевым фактором. Большие дозы могут вызывать дискомфорт пищеварения, но для большинства людей аллюлоза предлагает безопасный, эффективный и научно обоснованный способ управления потреблением углеводов. С постоянными исследованиями и растущим нормативным признанием во всем мире аллюлоза, вероятно, станет все более распространенным ингредиентом в продуктах питания, помогая потребителям двигаться к более здоровым отношениям с сладостью.

Для дальнейшего чтения см. руководство FDA по маркировке аллюлозы, научное заключение EFSA 2021 года о аллюозе как новой пище и всесторонний обзор метаболизма аллюозы Хоссейном и др. (2022) в Критические обзоры в области науки о продуктах питания и питания .