1.5. Особенности использования лактитола в качестве пребиотика
Лактитол (4-О-бета-D-галактопиранозил-D-сорбит) - рыночное название «Лактит», «Лакти», «Лакти-М» - структурообразующий сахарозаменитель (полиол), с низким гликемическим индексом, полученный из лактозы путем уменьшения части глюкозы данного дисахарида (рис. 8) [54].
Рис. 8. Химическое строение лактитола
Лактитол не встречается в природе. Впервые лактитол был получен Боухардатом в 1872г. путем химического восстановления лактозы с амальгамой натрия. Им была получена смесь из различных спиртов, среди которых содержался и лактитол. Затем, в 1912г. будущий академик В.Н.Ипатьев, ученик Д.И.Менделеева, поставил эксперименты по восстановлению углеводов водородом в присутствии катализатора при высоком давлении. Он проводил гидрогенизацию в водно-спиртовых растворах, концентрация углеводов в которых колебалась от 20 до 30%. В.Н.Ипатьев считал, что только применение мешалки в аппаратах высокого давления позволило ему осуществить гидрогенизацию моно- и дисахаров и получить многоатомные спирты с выходом, близким к теоретическому. Кроме моноз (фруктозы, глюкозы и др.), использовался и дисахарид лактозы. По окончании процесса из реакционной смеси были выделены кристаллы дульцита. После выкристаллизации дульцита оставшуюся жидкость сгустили. Полученный сироп долгое время не кристаллизовался, вероятно, всего, это и был сироп лактитола. Затем лактитол был синтезирован в 1920 году и впервые описан Сандерсом. В 1937 году ученые Каррер и Бучи изготовили первый препарат на основе лактитола. В настоящее время лактитол выпускается в виде моногидрата лактита, патентодержатель - лаборатория «PURAC biochem bv» (Нидерланды, г. Горинхем), в том числе включая Европейский патент на моногидрат лактитола и на процесс его получения.
Современное производство лактитола в промышленности основано на каталитическом восстановлении исходного сахара. В качестве сырья используют растворы лактозы и молочная сыворотка, из которой удалены белки, жиры и минеральные вещества. Процесс восстановления проводится при высоком давлении и температуре. В качестве катализатора используется никель Ренея.
В странах ЕС, США, Японии лактитол используется в качестве подсластителя пищевой промышленностью для выработки мороженого, шоколада, жевательной резинки и других продуктов без ограничений. В информационных бюллетенях по сахарозаменителям лактитол под торговой маркой лактит занимает почетное лидирующее место с Е 0,963 – 0,5. Лактитол является идеальным подсластителем для продуктов функционального питания нового поколения.
Другое назначение лактитола – пищевая добавка для предотвращения денатурации белка и изменения цвета при реакции Майяра.
Лактитол – белая кристаллическая пудра, без запаха, на вкус - сладкая (слаще сахарозы в 0,4 раза), гигроскопична, хорошо растворима, имеет вязкость раствора меньше по сравнению с сахарозой. Лактитол не разрушается даже при высоких температурах во время выпечки или варке. Из-за отсутствия карбоксильной группы он не вступает в реакцию Майяра. Данный полиол устойчив к кислой и щелочной среде. При нагревании от 1790С до 2400С лактитол переходит в безводную субстанцию (лактитан). Температура плавления моногидрата лактитола от 1000С до 1080С. Энергетическая ценность – 2 ккал/г (8,5 кДж/г).
Сегодня лактитол может использоваться в качестве пребиотика. Это связано с тем, что, попадая в толстую кишку без изменений, он используется микрофлорой кишечника как источник энергии [86]. По типу метаболизма лактитол похож на пищевые волокна, он не гидролизуется и не всасывается в желудке и тонком кишечнике, а в толстом кишечнике ферментируется сахаролитической микрофлорой, преобразовываясь в низшие жирные кислоты, углекислый газ, водород и биомассу.
На основании результатов проведенных исследований [109] было доказано, что лактитол избранно действует на бифидобактерии и лактобациллы, это в целом вызывает понижение уровня рН толстой кишки за счет снижения роста гнилостных бактерий, отвечающих за синтез проканцерогенных ферментов.
Влияние лактитола на кишечную флору изучено in vitro и in vivo у человека и животных. При лечении печеночной энцефалопатии, цирроза и гепатита лактитол способен изменять соотношение протеолитических и сахаролитических бактерий в пользу последних, что приводит к значительному уменьшению концентраций эндотоксина у пациентов [146].
Образующиеся при ферментации лактитола жирные кислоты активно всасываются и метаболизируются в организме, не влияя на уровень глюкозы и инсулина в крови. Поэтому лактитол служит неинтенсивным сахарозаменителем в продуктах питания для больных сахарным диабетом.
Лактитол практически не окисляется бактериями, присутствующими в полости рта, что предотвращает образование зубного налета и кислотной среды. В связи с эти он рассматривается как «дружественный по отношению к зубам» [86].
Лактитол не влияет на экскрецию мочи или кальциевый обмен, поэтому не препятствует всасыванию кальция, его обмену в костной ткани или удерживанию его в почках. Уровень кальция в плазме также остается неизменным [167].
Также как лактулоза, лактитол является веществом с мягким слабительным эффектом, что позволяет использовать его при профилактике и лечении запоров у беременных женщин и детей [136, 144].
Еще в 1966 году был запатентован заменитель материнского молока с использованием лактитола, нормализующий микрофлору у младенцев [138].
В научной литературе [145, 155, 164] имеются ссылки на сравнение лактитола с другими пребиотиками. Компанией «PURAC biochem bv» были проведены исследования для сравнения пребиотиков лактитола и инулина. По результатам исследований оба пребиотика оказали позитивное влияние на уменьшение скорости роста патогенной микрофлоры. Также было установлено, что по сравнению с инулином лактитол менее гигроскопичен. Главным преимуществом лактитола стала его устойчивость к воздействию высоких температур, низких значениях рН, по сравнению с инулином. Эти свойства позволяют использовать лактитол для пищевых продуктов, подвергающихся воздействию высокотемпературной обработки, в то время как инулин претерпевает при этом значительные изменения (частично разрушается), что снижает пребиотический эффект [151].
В качестве пребиотика лактитол может использоваться как самостоятельно, так и для производства синбиотических продуктов. Исследования, проведенные на базе Стэндфордского Университета (Великобритания), доказали, что пребиотический эффект лактитола усиливается при ежедневном приеме 20 грамм препарата, причем его можно вводить в рацион детей с 1 года, в количестве 2,5 грамм [150, 158, 159].
Побочным эффектом при передозировке лактитола является вздутие живота, метеоризм [109].
Учитывая позитивное воздействие лактитола на рост бифидобактерий и лактобацилл, его целесообразно использовать при производстве кисломолочных продуктов для функционального питания. Тем более доказано, что внесение лактитола увеличивает жизнеспособность микроорганизмов закваски в течение всего срока годности [152].
В России предприятие ООО «Бифилюкс» производит жидкие пребиотические комплексы «Нормофлорины – Л и Б», содержащие физиологически активные лакто - и бифидобактерии, микробные метаболиты и лактитол [100].
Нормофлорины представляют собой смесь нелиофилизированных бактерий (в концентрации от 100 млн. до 10 млрд. в 1 мл препарата), их метаболитов (витаминов, минералов, аминокислот, органических кислот, антимикробных веществ) и лактитола – пребиотика, стимулирующего рост собственной защитной микрофлоры, находящихся в жидкой питательной среде [56]. Нормофлорины успешно используются для восстановления микрофлоры и профилактики дисбактериоза, при предродовой подготовке и для грудных детей, а также в период реабилитации после операций и химиотерапии [18, 86, 100]. Однако использование лактитола в технологии кисломолочных продуктов на территории РФ недостаточно развито.
Учитывая высокие пребиотические свойства лактитола, производство кисломолочных продуктов на его основе следует увеличить.