Inulin und Oliofructose in Backwaren

Ballaststoffe für eine gesunde Darmflora

Dr. Thomas Walter, Mannheim

In fast allen Anwendungsgebieten der Nahrungsmittelindustrie wird intensiv an der Entwicklung einer neuen Generation von Lebensmitteln gearbeitet: Functional Food lautet heute das Zauberwort, das genügend Potential birgt, um einen stagnierenden Lebensmittelmarkt wieder in Schwung zu bringen. Die Erfolgsmeldungen über das probiotische Produktsortiment aus der Milchindustrie führten dazu, dass auch in anderen Lebensmittelbranchen ein Wettlauf um die Formulierung von vergleichbaren Erfolg versprechenden Produktkonzepten begann.
Zahlreiche funktionelle Ingredienzien gibt es heute auf dem Markt. Davon sind insbesondere Inulin und Oligofructose sehr systematisch auf ihre ernährungsphysiologische Wirksamkeit und Bekömmlichkeit untersucht worden. Beides sind lösliche Ballaststoffe, die überwiegend aus Zichorien in kommerziellen Mengen gewonnen werden und mit ca. 1000 Lebensmittelanwendungen bereits heute zu den zukunftsträchtigsten funktionellen Ingredienzien zählen. Neben Milchprodukten wie Joghurt zählen Backwaren mit zu deren bedeutendsten Anwendungen.

Herstellung und Aufbau

Inulin und Oligofructose sind natürliche Bestandteile von ca. 36.000 Pflanzen(1). Inulin wird aus der Zichorienrübe - ähnlich wie Zucker aus der Zuckerrübe - über das klassische Heißwasserextraktions-Verfahren gewonnen. Inulin setzt sich aus einer Mischung von Zuckerbausteinen zusammen, die eine Saccharosefraktion enthält, die mit linearen Fruktoseketten verknüpft ist. Die Anzahl der Fruktosemoleküle in diesen Ketten variiert zwischen 2 und 65; der durchschnittliche Polymerisationsgrad von nativem Inulin beträgt 10(2).

Oligofructose wird durch eine teilweise enzymatische Hydrolyse des Inulins oder aus Saccharose über die enzymatische Anlagerung von Fruktosebausteinen hergestellt. Inulin und Oligofruktose bestehen also aus Sacchariden unterschiedlicher Kettenlänge(3). Der Polymerisationsgrad liegt bei Inulin zwischen 2 - 65, bei Oligofructose zwischen 2 - 8.

Inulin und Oligofructose sind Ballaststoffe
Die Bindungen zwischen den Fruktosemolekülen der beiden Fruktantypen Inulin und Oligofructose können von den menschlichen Verdauungsenzymen des Dünndarms nicht abgebaut werden(4). Als unverdauliche Substanzen gelangen sie nahezu quantitativ in den Dickdarm(5). Dort werden Inulin und Oligofructose vollständig von der Mikroflora des Dickdarms fermentiert. Das verstärkte Wachstum der Dickdarmflora führt zu einer Stuhlvolumenerhöhung(6,7) und zu einer erhöhten Stuhlhäufigkeit(8). Beide Ballaststoffeffekte erklären die verdauungsfördernde Wirkung von Inulin und Oligofructose bei Obstipation.

Für eine gesunde Darmflora
Die menschliche Darmflora setzt sich aus über 400 verschiedenen Bakterienarten mit einer Gesamtkeimzahl von ca. 1011 zusammen. Einige Darmbakterien, z.B. Clostridien, zählen zu den potentiell pathogenen Keimen, die in der Darmflora vermehrt auftreten, wenn das Ökosystem Kolon durch Darmkrankheiten oder nach einer Antibiotikabehandlung aus dem Gleichgewicht gerät. Zu den gesundheitsförderlichen Bakterien zählen dagegen Dickdarmbakterien wie Bifidusbakterien und Laktobazillen, die das Wachstum und die Aktivität der potentiell schädlichen Bakterien unter- drücken (6,7).
Inulin und Oligofructose erfüllen die Anforderung an ein prebiotisch wirksames Substrat. Derartige Stoffe dürfen im oberen Bereich des Magen-Darmtrakts weder hydrolysiert noch absorbiert werden. Sie dienen im Dickdarm als fermentierbares Substrat bzw. als Wuchsstoff für bestimmte Bakterienstämme mit gesundheitsfördernden Eigenschaften. Die Stimulation der Stoffwechselaktivität dieser Bakterien führt zu einer günstigen Zusammensetzung der Darmflora. Neben einer positiven Wirkung auf den Darm werden auch systemische Effekte diskutiert, welche die menschliche Gesundheit insgesamt fördern(7).
Nach einer Übersichtsanalyse der zahlreichen Studienergebnisse kommen die Wissenschaftler(9) zu dem Schluss, dass die bifidogene Wirkung nicht allein durch die tägliche Zufuhrmenge eines Fruktans im Bereich zwischen 4 g(10)) bis 40 g pro Tag(11)) und durch die Kettenlänge des Inulins oder durch den Oligosaccharidtyp(6,7,12)) bestimmt wird. Auch die Ausgangskeimzahl der Bifidobakterien im Dickdarm stellt einen entscheidenden Faktor für die bifidogene Wirkung dar. Bedingt durch den chemischen Aufbau und spezifischen Stoffwechsel dieser prebiotisch wirkenden Ballaststoffe haben Inulin und Oligofructose einen mit 1 bzw. 1,5 kcal/g deutlich geringeren Brennwert als Zucker (4 kcal/g) und Fett (9 kcal/g).

Aktuelles aus der Forschung
Bislang wurden mehr als 60 Studien veröffentlicht. Seit Bekanntgabe der Ballaststoffwirksamkeit und der prebiotischen Effekte konzentrieren sich die Forschungsaktivitäten auf die sich daraus ableitenden Sekundäreffekte. Die neuesten Ergebnisse sind mehr als viel versprechend. Tier- und humanexperimentelle Studien haben gezeigt, dass Inulin und Oligofructose zu einer verbesserten Aufnahme von Mineralstoffen wie Kalzium führen und dass eine erhöhte Mineralstoffverfügbarkeit auch mit einer Erhöhung der Knochendichte korreliert. Daraus lassen sich weitere bedeutende Konsequenzen für die Prävention von Osteoporose ableiten. In Vorversuchen konnten erste Zusammenhänge zwischen den Effekten von Inulin und Oligofructose auf die Zusammensetzung der Darmflora und der Krebsentstehung gezeigt werden. Durch Inulin und Oligofructose kann die Entwicklung von nachteiligen Zellveränderungen und Tumoren bei Tieren verlangsamt werden. Dies könnte ein Indiz für eine potentiell präventive Wirkung von Inulin und Oligofructose gegen Dickdarmkrebs sein.

Gesunder Genuss mit Feinen Backwaren
In Feinen Backwaren wird bevorzugt Oligofructosesirup zur Ballaststoffanreicherung verwendet. Aufgrund seiner Zuckerähnlichkeit ist mit Oligofructose der teilweise oder vollständige Ersatz von Zucker möglich, ohne dass dabei Textur und Aussehen der Gebäcke nachteilig verändert werden.

Müssen Brot und Brötchen noch gesünder werden ?
Einerseits erfolgt über Brot und Brötchen ein Großteil der täglichen Ballaststoffaufnahme. Dennoch sprechen zwei Argumente für eine Anreicherung von Brot und Kleingebäck mit löslichen Ballaststoffen. Zum einen liegt die tägliche Ballaststoffzufuhr deutlich unter den Empfehlungen der DGE, zum anderen wird heute den löslichen Ballaststoffen aufgrund ihrer positiven Wirkung auf die Darmflora eine wesentlich wichtigere Bedeutung in der Ernährung zugesprochen als noch vor einigen Jahren. Lebensmittel die, wie Brot und Brötchen, täglich gegessen werden, eignen sich daher besonders gut zur Anreicherung mit Ballaststoffen. Brot mit einer durchschnittlichen Verzehrsmenge von über 70 kg/Jahr und Kopf in Europa eignet sich besonders gut als Träger von gesundheitsfördernden Zutaten. Im Gegensatz zu vielen anderen funktionellen Zutaten harmoniert der lösliche Ballaststoff Inulin als pflanzlicher Rohstoff sehr gut mit dem Charakter der übrigen Rezepturbestandteile des Brotes. Der ernährungsphysiologische Zusatznutzen ermöglicht die Entwicklung innovativer Produktkonzepte wie prebiotisches Brot und Kleingebäck, ballaststoffangereichertes Weiß- und Toastbrot bis hin zu glutenfreien, ballaststoffreichen Gebäcken. Angaben wie "ballaststoffhaltig" wecken beim Verbraucher heute nicht mehr das große Interesse. Oft verbindet er mit dem Begriff Ballaststoff automatisch Einbußen in der organoleptischen Qualität. Die löslichen Ballaststoffe Inulin und Oligofructose dagegen können sogar den sensorischen Eindruck verbessern und vermitteln Lebensmitteln über Auslobungen wie "Unterstützt die Aktivität der gesundheitsförderlichen Bifidobakterien" eine zusätzliche aktive Wirkung. Brot, als wichtigste Komponente in unserer täglichen Ernährung, erfüllt somit ideal die Voraussetzungen für ein ernährungsphysiologisch sinnvolles Produktkonzept mit dem aktiven Ballaststoff Inulin.

Literatur:
1. Van Loo, J., Coussement, P., De Leenheer, L., Hoebregs, H., Smits, G. (1995). On the presence of inulin and oligofructose as natural ingredients in the Western diet. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, vol. 35(6), pp. 525-552
2. De Leenheer, L., Hoebregs, H. (1994). Progress in the elucidation of the composition of chicory inulin. Starch/Staerke, vol. 46(5), pp. 193 - 196.
3. ZLR, 3/99
4. Knudsen, K. E. B., Hessov, I. (1995) Recovery of inulin from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) in the small intestine of man. British Journal of Nutrition, vol. 74(1), pp. 101-113.
5. Ellegard, L., Andersson, H. & Bosaeus, I. (1996). Inulin and oligofructose do not influence the absorption of cholesterol, and the excretion of cholesterol, Fe, Ca, Mg and bile acids but increase energy excretion in man. A blinded controlled cross-over study in ileostomy subjects. European Journal of Clinical Nutrition 51, pp.1 - 5.
6. Gibson, G. R., Beatty, E. R., Wang, X. & Cummings, J. H. (1995). Selective Stimulation of bifidobacteria in the human colon by oligofructose and inulin. Gastroenterology 108, pp. 975 - 982.
7. Gibson, G. R., Roberfroid, M. B. (1995). Dietary modulation of the human colonic microbiota - Introducing the concept of prebiotics. Journal of Nutrion, vol. 125, pp. 1401-1412.
8. Den Hond E, Geypens B, Ghoos Y (in press) „Effects of high performance chicory inulin on constipation“ Nutrition Research
9. Roberfroid, M. B., Van Loo, J. & Gibson, G. R. (1998). The bifidogenic nature of chicory inulin and its hydrolysis products. Journal of Nutrition 128(1), pp. 11 - 19.
10. Buddington, R. K., Williams, C. H., Chen, S. & Witherly, S. A. (1996) Dietary supplement of neosugar alters the fecal flora and decreases activities of some reductive enzymes in human subjects. American Journal of Clinical Nutrition 63(5) pp. 709 - 716.
11. Kleesen, B., Sykura, B., Zunft, H. J. & Blaut, M. (1997). Effects of inulin and lactose on fecal microflora, microbial activity, and bowel habit in elderly constipated persons. American Journal of Clinical Nutrition 65, pp.1397 - 1402.
12. Menne, E. & Guggenbühl, N. (1997). Prebiotic effect of the (fructosyl-1-fructose) Fm-type inulin hydrolysate in humans. Proceedings of conference: NDO: healthy food for the colon; Wageningen, Netherlands, p. 164.

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