Isomaltulosa

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La isomaltulosa (nombre comercial Palatinosa, nombre químico 6-O-α-D-glucopiranosil-D-fructosa) es un carbohidrato disacárido compuesto de glucosa y fructosa. Está presente de forma natural en la miel y en los extractos de caña de azúcar y también se produce industrialmente a partir del azúcar de mesa (sacarosa) y se utiliza como alternativa al azúcar.

Tiene un sabor similar al del azúcar de mesa, pero con la mitad de dulzor. Tiene la misma energía que el azúcar de mesa, pero se digiere más lentamente, por lo que produce una menor respuesta de glucosa e insulina en sangre. En comparación con la sacarosa y la mayoría de los demás carbohidratos, la isomaltulosa no es un sustrato significativo para las bacterias bucales. En consecuencia, la producción de ácido a partir de la isomaltulosa en la boca es demasiado lenta para promover la caries dental. Sus propiedades físicas se parecen mucho a las de la sacarosa, lo que facilita su uso en recetas y procesos existentes.

Se fabrica mediante la reorganización enzimática (isomerización) de la sacarosa a partir del azúcar de remolacha. Desde la década de 1950, su función fisiológica y sus propiedades físicas se han estudiado ampliamente. La isomaltulosa se ha utilizado como alternativa al azúcar en alimentos en Japón desde 1985, en la UE desde 2005, en los EE. UU. desde 2006 y en Australia y Nueva Zelanda desde 2007, además de otros países del mundo.

Al igual que la sacarosa, la isomaltulosa puede digerirse para formar glucosa y fructosa. Sin embargo, mientras que en la sacarosa la glucosa está unida al carbono anomérico de la fructosa (un enlace glucosídico α-1,2), en la isomaltulosa el enlace es al carbono 6 (α-1,6), lo que hace que la isomaltulosa sea un azúcar reductor, a diferencia de la sacarosa. La fructosa en la isomaltulosa existe en una estructura de anillo que se abre fácilmente para exhibir un grupo carbonilo como en las cetonas y los aldehídos, lo que explica por qué la isomaltulosa es un azúcar reductor.

La isomaltulosa se hidrogena para producir isomalt, un carbohidrato mínimamente digerible que se utiliza como sustituto del azúcar, por ejemplo, en caramelos y productos de confitería sin azúcar.

Función

En nutrición, la isomaltulosa es una fuente de energía alimentaria, ya que proporciona la misma cantidad de energía que la sacarosa. Al igual que la sacarosa, la isomaltulosa proporciona dulzor a los alimentos, pero la isomaltulosa es solo la mitad de dulce que la sacarosa. En la preparación y el procesamiento de alimentos, tanto la isomaltulosa como la sacarosa tienen características similares, lo que permite que las recetas que utilizan sacarosa puedan utilizar isomaltulosa en lugar de ella o en conjunto.

Carbohidratos disponibles

La isomaltulosa es un carbohidrato disponible como la sacarosa y la mayoría de los demás azúcares o maltodextrinas, en el sentido de que se metaboliza completamente en el intestino delgado y no ingresa al intestino grueso ni se excreta en la orina.

Cuando los humanos ingieren isomaltulosa, esta se digiere completamente y se absorbe. Su digestión intestinal involucra la enzima isomaltasa, que se encuentra en la superficie del borde en cepillo que recubre la pared interna del intestino delgado. Esta enzima también participa en la digestión de los enlaces α-1,6 presentes en el almidón. Los productos de la digestión de la isomaltulosa son glucosa y fructosa, que se absorben y entran en el torrente sanguíneo. Una vez absorbidas, la glucosa y la fructosa siguen las mismas vías metabólicas a través del cuerpo como si se derivaran de la sacarosa. Mientras que la fructosa se convierte principalmente en glucosa o en depósitos de glucógeno en el hígado, la glucosa del intestino delgado y del hígado se distribuye a través del sistema circulatorio a diferentes partes del cuerpo donde sirve al metabolismo celular como fuente de energía directa o indirectamente después de almacenarse como glucógeno en los tejidos del cuerpo, especialmente en el músculo esquelético.

Fuente de energía

Como carbohidrato disponible, el valor energético alimentario de la isomaltulosa es idéntico al de la sacarosa. En ambos casos, es de 4 kcal/g (17 kJ/g), un valor que se utiliza en el etiquetado de los alimentos o en la planificación dietética.

liberación lenta y sostenida de carbohidratos y energía

La isomaltulosa se digiere y absorbe lentamente, por lo que se libera gradualmente en forma de glucosa y fructosa en el torrente sanguíneo. Después de la ingestión, la digestión enzimática de la sacarosa y la isomaltulosa se produce en el mismo complejo enzimático sacarasa-isomaltasa, que se encuentra en el intestino delgado. Varios estudios muestran que este complejo descompone la isomaltulosa más lentamente que la sacarosa. La velocidad máxima a la que la isomaltasa puede procesar la isomaltulosa (Vmax) es 4,5 veces menor que la de la sacarasa para la sacarosa.

Como resultado de su digestión lenta, la isomaltulosa viaja más lejos a través del intestino delgado humano que la sacarosa, como lo demuestra la diferencia en las respuestas incretínicas que provocan. La hormona incretina polipéptido insulinotrópico dependiente de la glucosa (GIP) se secreta desde la parte anterior (proximal) del intestino delgado en cantidades menores después de la ingestión de isomaltulosa que de sacarosa, mientras que la hormona incretina péptido similar al glucagón-1 (GLP-1) se secreta desde una parte posterior (distal) del intestino delgado en mayores cantidades con isomaltulosa que con sacarosa.

En comparación con la sacarosa, la absorción de energía en forma de carbohidratos a partir de la isomaltulosa es más prolongada. El consiguiente aporte sostenido de energía al cuerpo a partir de la isomaltulosa se refleja en la forma prolongada de la curva de respuesta a la concentración de glucosa en sangre.

Baja glucosa en sangre y respuesta a la insulina

Las concentraciones de glucosa e insulina en sangre tras la ingestión de isomaltulosa son inferiores a las debidas a la sacarosa o la glucosa, lo que le confiere a la isomaltulosa un índice glucémico (IG) de 32, según lo registrado en la base de datos de IG de la Universidad de Sydney, en comparación con 67 para la sacarosa y 100 para la glucosa, lo que convierte a la isomaltulosa en un carbohidrato con un IG particularmente bajo (IG<55).

La respuesta glucémica baja a la isomaltulosa se ha confirmado en numerosos estudios realizados en diferentes grupos de población, entre ellos personas sanas, personas con sobrepeso u obesas, personas prediabéticas y pacientes con diabetes tipo 1 o tipo 2. Todos estos estudios muestran una respuesta glucémica más baja a la isomaltulosa y, cuando se han realizado pruebas, también muestran una reducción asociada en la respuesta a la insulina en sangre. Se ha establecido un papel importante de la hormona incretina GLP-1, que se secreta en respuesta a la absorción distal de carbohidratos y limita el aumento de la concentración de glucosa en sangre después de una comida.

La legislación de la UE ha aprobado una declaración que se corresponde con la baja respuesta glucémica de la isomaltulosa y su potencial para reducir la respuesta de la glucosa en sangre a los alimentos cuando sustituye a otros azúcares, tras la publicación de un dictamen positivo de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria.

A largo plazo, cuando se sigue una dieta que incluya carbohidratos, evitar concentraciones indeseablemente altas de glucosa en sangre y la demanda asociada de insulina, favorece la prevención y el tratamiento de la diabetes mellitus, las enfermedades cardiovasculares y, posiblemente, el sobrepeso y la obesidad, como lo indica el consenso del Consorcio Internacional de Calidad de Carbohidratos, compuesto por científicos expertos en nutrición. El control continuo de la concentración de glucosa en sangre durante 24 horas después de una dieta que incluya isomaltulosa en lugar de sacarosa reduce el perfil de glucosa en sangre a lo largo del día, como resultado de una menor respuesta de la glucosa en sangre a las comidas individuales.

Se puede lograr una dieta con un índice glucémico más bajo eligiendo alimentos con propiedades glucémicas bajas o reducidas, más específicamente eligiendo alimentos con un índice glucémico más bajo de cada grupo de alimentos (fruta, verdura, cereales integrales, etc.). El uso de isomaltulosa en lugar de sacarosa y otros carbohidratos permite la producción de alimentos con un índice glucémico reducido. Varios estudios proporcionan evidencia de mejoras tanto en el control de la glucemia como en el metabolismo de los lípidos en personas diabéticas y no diabéticas tras el consumo regular de isomaltulosa en comparación con otros carbohidratos como la sacarosa, la maltodextrina o la glucosa.

Efecto de la oxidación de grasa

En comparación con otros carbohidratos, la ingestión de isomaltulosa se asocia con mayores tasas de oxidación de grasas y menores tasas de almacenamiento de grasas. En primer lugar, la isomaltulosa "se sumerge" bajo el "radar" enzimático y sobrepasa la parte superior del intestino delgado productora de GIP. Encuentra la enzima degradante en lo profundo de la parte GLP del intestino. El equilibrio GLP/GIP favorece la secreción tardía de insulina y detiene la secreción de glucagón. Por lo tanto, se ralentiza la liberación o nueva producción de glucosa hepática. Mecánicamente, esto implica una menor concentración de glucosa en sangre con una menor secreción de insulina, lo que a su vez permite que se liberen más ácidos grasos del tejido adiposo para su oxidación como fuente de energía. La menor concentración de insulina también disminuye la oxidación de carbohidratos, lo que permite que se oxiden más ácidos grasos. Una menor concentración de insulina también reduce la tasa de reciclaje de ácidos grasos libres del hígado a través de los triglicéridos VLDL plasmáticos y reduce el almacenamiento de triglicéridos en el tejido adiposo. Las implicaciones prácticas incluyen tasas más altas de oxidación de grasas después de la ingestión de isomaltulosa que con carbohidratos de índice glucémico más alto. Esto se ha demostrado en muchos estudios con diferentes áreas de enfoque:

Gestión del peso y composición corporal

Se han realizado estudios sobre los efectos en la oxidación de las grasas y otras respuestas metabólicas de la sustitución de azúcares por isomaltulosa en las comidas (o bebidas) que consumen adultos sanos o con sobrepeso u obesos, con o sin intolerancia a la glucosa, en su mayoría sedentarios. Estos estudios han demostrado que la isomaltulosa tiene un papel en la reducción de la adiposidad, al menos la obesidad central. La grasa abdominal disminuye cuando se consume isomaltulosa en lugar de sacarosa (sustitución del azúcar) o en lugar de las calorías del desayuno (en gran medida, sustitución de los carbohidratos). Esto se produce, al menos en parte, por una menor respuesta de GIP y una mayor respuesta de GLP-1 cuando los carbohidratos se digieren lentamente y se absorben lentamente en el intestino delgado inferior (distal).

Actividad física y nutrición deportiva

Otros estudios han examinado los posibles beneficios de la liberación lenta y sostenida de carbohidratos durante la actividad física. Al utilizar isomaltulosa en lugar de otros carbohidratos ingeridos, también se producen tasas más altas de oxidación de grasas durante las actividades de resistencia, en las que es importante preservar el glucógeno. Además, los ensayos que utilizan una bebida proteica de recuperación han demostrado que la incorporación de isomaltulosa y un suplemento nutricional (β-hidroxi-β-metilbutirato) puede ayudar a la recuperación del ejercicio de resistencia, reduciendo así el daño muscular y mejorando el rendimiento atlético.

Diabetes tipo 1 que participan en actividades físicas

En personas con diabetes tipo 1, tomar isomaltulosa en lugar de glucosa durante una carga moderada de carbohidratos antes del ejercicio mejora el control de la glucosa en sangre y protege contra la hipoglucemia, al tiempo que mantiene el rendimiento al correr. El menor riesgo de hipoglucemia inducida por el ejercicio surge en parte de un menor requerimiento de insulina por inyección (50% menor) cuando se usa isomaltulosa y en parte de la mayor contribución de la oxidación de grasas al metabolismo energético, que preserva las reservas de glucógeno, reduciendo aún más el riesgo de hipoglucemia.

Rendimiento cognitivo (modelo y memoria)

La tasa de aporte de glucosa a partir de los carbohidratos de la dieta puede afectar el rendimiento cognitivo, y varios estudios han demostrado efectos sobre el estado de ánimo y la memoria, en los que se comparó la isomaltulosa con carbohidratos de mayor índice glucémico ingeridos en el desayuno, y se observaron mejoras en el estado de ánimo y la memoria en niños sanos, adultos de mediana edad y adultos mayores.

Salud oral

La isomaltulosa es "buena para los dientes". La fermentación de los carbohidratos por las bacterias en la boca (especialmente en los dientes) es responsable de la formación de placa dental y ácidos orales. El ácido inicia la desmineralización de los dientes y la caries dental. La isomaltulosa resiste en gran medida la fermentación por bacterias orales y es el primer carbohidrato de su tipo con una producción de ácido insignificante en los dientes, como lo demuestra la telemetría de pH. La evidencia es sólida y proporciona la base para las afirmaciones de "buena para los dientes" aprobadas tanto por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. como por las autoridades europeas tras una opinión positiva de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria.

Producción y ensayos

La enzima isomaltulosa sintasa de la bacteria Protaminobacter rubrum se utiliza para convertir la sacarosa en isomaltulosa. La enzima y su fuente fueron descubiertas por la empresa alemana Südzucker en 1950.

Los métodos analíticos para la caracterización y determinación de la isomaltulosa comercial se establecen, por ejemplo, en el Código de Sustancias Químicas Alimentarias.

Uso

La isomaltulosa se utiliza en alimentos, bebidas y productos para la salud debido a varias de sus propiedades. Se utiliza en alimentos y bebidas, donde proporciona un perfil de dulzor natural similar a la sacarosa con un poder edulcorante de aproximadamente la mitad del de la sacarosa y sin regusto. Tiene una absorción de humedad muy baja (higroscopia), lo que le confiere propiedades de fluidez en polvos instantáneos, que debido a su bajo riesgo de formación de grumos se pueden utilizar fácilmente en bebidas y otros productos instantáneos. Es muy estable durante el procesamiento, incluso en condiciones ácidas y entornos donde pueden crecer bacterias. En las bebidas deportivas, por ejemplo, la isotonicidad (presión osmótica igual a la de los líquidos del cuerpo) se puede mantener durante el almacenamiento a lo largo de la vida útil de la bebida.

La isomaltulosa se utiliza en productos horneados, glaseados y coberturas para pasteles, cereales para el desayuno, barras de cereales, productos lácteos, productos de confitería (por ejemplo, chocolates, gelatinas, golosinas masticables y chicles), postres helados, bebidas a base de jugo de frutas, bebidas de malta, bebidas deportivas, bebidas energéticas, bebidas instantáneas y alimentos nutricionales especiales y clínicos.

La isomaltulosa está permitida para su uso en alimentos y bebidas en muchas regiones del mundo. Por ejemplo, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos la reconoce generalmente como segura (GRAS), la Comisión Europea la ha aprobado como alimento nuevo y en Japón tiene la categoría de FOSHU (alimento para uso específico en la salud).

La isomaltulosa se hidrogena para producir isomalt, un carbohidrato mínimamente digerible que se utiliza como sustituto del azúcar, por ejemplo, en caramelos y productos de confitería sin azúcar.

  • Páginas web dedicadas a isomaltulose
  • Comercialización de la isomaltulosa como un alimento novedoso o un ingrediente alimenticio novedoso en la Unión Europea
  • Evaluación del índice glucaemico de isomaltulosa
  • Reclamaciones de salud oral con isomaltulosa en EE.UU.
  • Artículo sobre carbohidratos innovadores de baja glucaemica
  • Webpages further describing Isomaltulose (Palatinose)

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