Conhecidos por suas propriedades prebióticas, os frutooligossacarídeos ganharam muita atenção como adoçantes artificiais por fornecerem sabor doce e não aumentarem o nível de glicose no sangue. Assim, atuam como adoçantes artificiais com propriedades funcionais além da doçura semelhante à dos adoçantes naturais.
As propriedades dos frutooligossacarídeos os classificam para múltiplas aplicações em alimentos e bebidas, sendo usados em alimentos de baixa caloria como substituto da sacarose, em bebidas dietéticas, em produtos alimentícios de baixa caloria para perda de peso e como adoçante em produtos alimentícios para diabetes.
Para benefícios de saúde são usados em fibras dietéticas, e como prebióticos, para constipação e para aumentar o crescimento de bactérias benéficas no cólon, respectivamente. Outros benefícios para a saúde são o aumento da absorção de minerais no sistema digestivo e a diminuição do colesterol/triglicerídeos séricos.
Em geral, os frutooligossacarídeos são solúveis em água e possuem uma doçura na faixa de 0,3 a 0,6 vezes em comparação com a sacarose. Essa faixa de doçura depende da proporção das suas três estruturas químicas, que são 1-cetose, nistose e 1-β-frutofuranosil nistose, as quais possuem peso molecular maior do que a sacarose, causando maior viscosidade na mesma concentração da sacarose. Essa maior viscosidade frutooligossacarídeos deve ser levada em consideração na formulação de alimentos em substituição à sacarose.
Os frutooligossacarídeos são mais termoestáveis do que a sacarose, o que é importante no processamento de alimentos a temperaturas mais elevadas. Da mesma forma, seu pH entre 4,0 a 7,0, os torna um ingrediente aceitável para aplicações em alimentos e para formulações de outros produtos.
O seu reconhecimento como adoçante de baixa caloria (1,5 a 2,0 kcal/grama) é uma vantagem para a produção de produtos alimentícios de baixo teor calórico.
Os frutooligossacarídeos são produzidos por processo enzimático a partir de dois carboidratos naturais diferentes como substrato: o dissacarídeo sacarose e o polissacarídeo inulina.
O processo enzimático a partir da sacarose como substrato usando a enzima frutosil-transferase ou ß-fruto-furanosidase requer condições ótimas para maior eficiência enzimática e maior rendimento, destacando-se entre elas: concentração de sacarose, alta atividade enzimática, propriedade enzimática ótima (pH e temperatura), tempo de reação enzimática ótimo e controle do processo enzimático por testes analíticos.
Em geral, o pH ótimo para atividade enzimática e estabilidade está na faixa de 5,5 a 6,5, e a temperatura ótima está na faixa de 55°C a 80°C, dependendo das propriedades da enzima e da fonte. Sob essas condições ótimas, mais de 90% de rendimento pode ser produzido a partir da sacarose como substrato. A concentração de açúcar e o tempo de reação enzimática variam com base na atividade da enzima usada no processo.
Os produtos finais da reação enzimática são frutooligossacarídeos e glicose livre, sendo esta última um subproduto da reação e inibidor enzimático, causando baixo rendimento de frutooligossacarídeos.
Para melhorar a reação enzimática e o rendimento, a glicose livre liberada deve ser removida da reação enzimática adicionando no processo a enzima glicose oxidase para converter a glicose livre em ácido glucônico, ou utilizando a tecnologia de membrana de ultrafiltração de fluxo cruzado no processo para remover a glicose da reação enzimática, mantendo a enzima imobilizada para continuar reagindo com o substrato para a produção de frutooligossacarídeos.
Os produtos finais do processo enzimático usando sacarose como substrato são 1-cetose, nistose e 1-β-frutofuranosil nistose. A estrutura química desses três frutooligossacarídeos é um polímero de três a 10 unidades de frutose unidas por uma ligação glicosídica α (1→2) e a frutose terminal ligada a uma unidade de glicose por ligações glicosídicas β-(1→2).
O processo enzimático usando inulina como substrato é uma segunda abordagem para a produção de frutooligossacarídeos. Esse processo baseia-se no controle da hidrólise da inulina utilizando a enzima endonuclease, em batelada ou em processo imobilizado. A enzima endoinulinase cliva aleatoriamente as ligações glicosídicas β (2→l) da inulina, resultando em uma mistura de frutooligossacarídeos composta de duas a nove unidades de frutose unidas por ligações glicosídicas α (1→2), e a frutose terminal ligada a uma unidade de glicose por ligação glicosídica β-(1→2). A condição ótima para esse processo enzimático depende da fonte microbiana e das propriedades da enzima.
Em geral, a concentração de inulina como substrato varia com base na atividade da enzima, temperatura na faixa de 35°Ca 55°C e pH na faixa de 6,0 a 7,0. Sob essas condições ótimas de hidrólise, o rendimento esperado de frutooligossacarídeos pode atingir de 60% a 86%. Essas condições ótimas são fatores importantes para a eficiência da enzima e maior rendimento de produto final.
Os frutooligossacarídeos produzidos a partir da inulina como substrato possuem grau de polimerização de frutose diferente dos frutooligossacarídeos produzidos a partir da sacarose como substrato, por uma das duas enzimas frutosil-transferase ou ß-fruto-furanosidase. Além disso, são comercializados sob nome comercial diferente dos produzidos a partir da sacarose.
