O foco na prevenção de doenças por meio dos alimentos vem conquistando cada vez mais espaço no mercado. A inulina é um importante ingrediente alimentício, que pode ser largamente explorada pela indústria visando a produção de alimentos funcionais.

Estrutura e fontes

A inulina, um polímero de D-frutose, é um carboidrato de reserva em plantas que pertence ao grupo de polissacarídeos denominados frutanas e pode ser encontrada em uma grande variedade de plantas, aproximadamente 36.000 espécies. As frutanas podem ser classificadas em levanas, um polímero linear com ligações tipo β(2→6); compostos ramificados, polímeros que contêm ligações tipo β (2→6) e β(2→1); e a inulina, classificada como um polímero linear com ligações glicosídicas β(2→1), sendo uma frutana polidispersa, ou seja, composta por um conjunto de polímeros e oligômeros lineares de frutose. As unidades de β-D-frutofuranosil são guardadas entre si por uma ligação do tipo β(2→1) e contém uma molécula de glicose na porção inicial de cada cadeia linear de frutose, unida por uma ligação do tipo (α1 - β2).

A inulina é definida como um frutooligossacarídeo (FOS) constituído por uma mistura de oligômeros de diferentes graus de polimerização, onde é natural ocorrer em produtos vegetais. Quando as inulinas são produzidas por diferentes variedades de plantas, diferentes estágios do ciclo de crescimento da planta e/ou sob alterações nas condições climáticas, este nutriente apresenta diferentes graus médios de polimerização. E estes diferentes graus de polimerização prejudicam suas propriedades físicas, afetando a viscosidade e a habilidade de formação de gel.

Por meio da hidrólise (ácida ou enzimática) da inulina é gerado oligômeros lineares, definidos como GFn (constituída por glicose e frutose, onde “n” exerce o número de unidades frutofuranosil), e Fm (constituída apenas pela frutose, onde “m” representa o número de unidades frutofuranosil obtidas). Tanto GFn quanto Fm apresentam propriedades físico-químicas similares, entretanto o grupo terminal de frutose em Fm é redutor, enquanto os GFn não é redutor. Estes oligômeros de frutose são denominados de fruto-açúcar, frutooligossacarídeos (FOS) ou, de forma simplificada e mais conhecida, de oligofrutoses.

A inulina é derivada da raiz da chicória (Cichorium intybus), uma erva bianual da família das Compositae, nativa da Europa e da Ásia, posteriormente cultivada em todo o mundo, utilizada na alimentação e como planta medicinal. É encontrada também em muitas plantas que fazem parte da dieta humana básica há muito tempo, sendo a cebola a mais consumida entre elas. A concentração de inulina em cada planta depende muito da variedade, do tempo decorrido desde a colheita até a utilização e das condições de estocagem. Na cebola, por exemplo, dependendo destes fatores, a concentração de inulina pode chegar a até 50% da matéria seca. Outros vegetais do mesmo gênero que contêm inulina são alho-porró e alho, os quais apresentam, respectivamente, 18% a 60% e 22% a 40%, da matéria seca em inulina.

Existem ainda outros vegetais que contêm consideráveis concentrações de inulina e são bastante consumidos. Entre eles, estão o aspargo que contém, em base seca, cerca de 30% de inulina nas raízes; a alcachofra, que apresenta 65% em inulina; a barba de bode, com mais de 50% da matéria seca; e as raízes tuberosas de dália, que fornecem, em base seca, um rendimento de 50% de inulina.

Além dos vegetais, muitos cereais também contêm inulina. Entre eles estão o trigo, a cevada e o centeio, com concentrações variando entre 1% a 4%.

Propriedades físico-químicas

A inulina é um carboidrato solúvel em água, com solubilidade dependente da temperatura. À temperatura de 10°C, a solubilidade da inulina é de 6%, ao passo que a 90°C, cresce para aproximadamente 35%. Por essa razão, quando a inulina é resfriada ou congelada, ocorre uma precipitação dos frutooligossacarídeos, provocada pela redução da temperatura.

Em razão da inulina não apresentar uma solubilidade fixa em relação à temperatura, este nutriente quando resfriado pode apresentar uma fase precipitada com característica mais viscosa e uma fase sobrenadante de menor viscosidade. À medida que a concentração de inulina aumenta, a viscosidade aumenta gradativamente, o que implica diretamente na formação de gel, na qual a inulina tem que atingir uma certa quantidade de concentração em que se apresente em pequenas partículas. Desse modo, quando o nível de inulina em solução alcança 30% de sólidos, a ligação entre inulina/água inicia a gelificação. Quando o nível de inulina aumenta em torno de 40% a 45%, a formação de gel é quase instantânea.

Um dos fatores que prejudica as características do gel é a disponibilidade de água. No entanto, outros fatores podem afetar o gel, como o grau de polimerização (tamanho da cadeia de inulina), concentrações de mono e dissacarídeo presentes, método de preparação, temperatura e adição de outros hidrocolóides e cátions mono e divalentes.

A estabilidade da maioria dos frutooligossacarídeos (FOS) é bastante estável em pH superiores a 3 e em temperaturas maiores do que 140ºC. Assim, sob refrigeração, as soluções aquosas de frutooligossacarídeos (FOS) possuem a capacidade de se manterem estáveis por vários meses ou até por mais de um ano.

A comercialização da inulina é realizada preferencialmente com o produto em pó, obtido através da secagem por atomização (spray dryer). Essa escolha está relacionada às facilidades de manipulação, transporte, armazenamento e consumo.

Ingrediente funcional

Os primeiros estudos sobre os efeitos da inulina em seres humanos saudáveis surgiram no início do século 20. Nos últimos 10 anos, houve um aumento significativo no número de publicações relacionadas aos benefícios funcionais e nutricionais da inulina. Posteriormente, o status da inulina passou de um simples interesse científico para um produto industrial com muitas aplicações, estimulando a pesquisa relacionada a sua produção e uso.

A inulina é um prebiótico, ou seja, um ingrediente alimentício não digerível que produz efeito benéfico no hospedeiro, estimulando o crescimento seletivo e/ou a atividade metabólica de um número limitado de bactérias no cólon.

Uma importante característica da inulina está associada às suas propriedades nutricionais, atuando no sistema digestivo de maneira similar às fibras dietéticas, contribuindo para o incremento dos benefícios das bifidobactérias e, consequentemente, para a melhoria das condições de todo o sistema gastrointestinal.

Quase toda a inulina ingerida é fermentada pela microbiota intestinal, sendo convertida em ácidos graxos de cadeia curta (acetato, propionato e butirato), lactato, biomassa bacteriana e gases. Somente o metabolismo dos ácidos graxos de cadeia curta e do lactato contribuem para o metabolismo energético do hospedeiro.

As perdas calóricas devem-se ao fato de parte da energia ser usada para a síntese de biomassa microbiana, o que produz gases, como hidrogênio, metano e dióxido de carbono. Somente uma fração do valor da energia original é conservada nos ácidos graxos de cadeia curta, mas ainda assim, tecidos do hospedeiro usam somente parte da energia dos ácidos graxos de cadeia curta, sendo alguns dos ácidos graxos de cadeia curta são excretados. Entretanto, o lactato é largamente absorvido e pode ser uma fonte de energia para as próprias bactérias.

O valor calórico das substâncias obtidas da fermentação da inulina foi estimado em 1 a 3 kcal/g.

A inulina estimula a função intestinal mediante o incremento da frequência de trânsito fecal, aumentando o volume fecal em 2g por grama de inulina ingerida e diminuindo o pH. Em estudos, esse efeito foi observado principalmente em indivíduos que sofrem de constipação.

Um dos efeitos nutricionais mais conhecidos da inulina é sua ação na estimulação do crescimento de bifidobactérias no intestino. Mesmo doses pequenas, como 2,5g de inulina, ingeridas duas vezes por dia, podem ter efeitos benéficos na saúde, estimulando o crescimento de bifidobactérias.

O cólon é um ecossistema complexo que possui 400 tipos diferentes de bactérias, algumas das quais desempenha papel na promoção da saúde. Entre essas bactérias estão os Lactobacilos e as Bifidobactérias. Essas bactérias são alimentadas com prebióticos, como a inulina, o que lhes permite combater os microrganismos patogênicos encontrados no cólon e, assim, contribuir para a saúde do indivíduo. Esse efeito da inulina em microorganismos benéficos é conhecido como efeito bifidogênico. Em muitos casos, é usada em combinação com probióticos (microorganismos vivos que são adicionados à dieta para promover a saúde), tendo efeito sinérgico sobre os benefícios para a saúde, ou seja, os probióticos exercem sua função benéfica, enquanto que os prebióticos, como a inulina, favorecem seu crescimento e desenvolvimento. A combinação de probióticos com prebióticos é conhecida como simbiose e os alimentos que a apresentam são chamados de simbióticos.

A inulina é resistente a digestão na porção superior do trato intestinal, alcançando o intestino grosso praticamente intacta, onde é fermentada pelas bactérias, podendo, então, ser classificada como fibra alimentar solúvel.

A evidência da relação entre fibra alimentar e doença cardiovascular aterosclerótica é muito forte e surgiu a partir de estudos em animais, observações epidemiológicas e de um número limitado de ensaios clínicos. Após vários estudos sobre essa relação, concluiu-se que uma dieta deficiente em fibras poderia contribuir para uma maior incidência de doenças coronárias. As fibras alimentares, especialmente as solúveis ou viscosas, efetivamente diminuem o colesterol sérico e as concentrações de colesterol LDL, que tem papel fundamental na patogênese da aterosclerose. Os efeitos das fibras solúveis ou viscosas na diminuição do colesterol estão relacionadas com suas propriedades de formação de gel, diminuição da absorção de ácidos biliares e a ação dos ácidos graxos de cadeia curta produzidos na fermentação sobre a função hepática.

Entre as terapias farmacológicas e não farmacológicas para tratamento das doenças cardiovasculares, está a ingestão de fibras alimentares. O consumo de fibra, principalmente solúvel, diminui os triglicerídeos séricos e as concentrações de colesterol LDL, o que contribui para a proteção contra doenças cardiovasculares.

De acordo com um estudo realizado pelo Instituto de Endocrinologia e Nutrição da Universidade de Valladolid, o aumento na ingestão de 3 gramas de inulina em um biscoito enriquecido reduz os níveis de colesterol LDL em pacientes obesos.

Os benefícios para a saúde fornecidos pela inulina incluem ainda diminuição no risco de diabetes e câncer de cólon, bem como aumento na absorção de cálcio e melhora da atividade imunológica.

Além disso, a inulina é considerada um alimento funcional, uma vez que seus componentes (que podem ou não ser nutritivos) têm efeito em uma ou várias funções do organismo, causando efeito positivo na saúde e na redução do risco de doenças.

A diabetes está em segundo lugar entre as causas da mortalidade. Estudos evidenciaram que um aumento no fornecimento de fibra solúvel (até 50g/dia), a partir de alimentos naturais e não sob a forma de suplementos, melhora ainda mais os níveis glicêmicas pós-prandiais. No entanto, quanto ao efeito da inulina na redução das concentrações plasmáticas de glicose, existe controvérsia. Alguns estudos ressaltam não terem observado efeito sobre a alteração nos níveis de glicose no plasma, enquanto que outros, alegam que a inulina demonstrou reduzir a glicemia e a insulinemia e, outros ainda, afirmam que as variações na glicemia não foram estatisticamente significantes no estudo.

A influência protetora e inibidora da inulina no desenvolvimento do câncer e crescimento de tumor vem sendo muito discutida. A inulina estimula seletivamente o crescimento de bifidobactérias e mantêm em níveis baixos os Bacteroides, Clostridia ou Coliformes, contribuindo na prevenção de câncer de cólon. Estudos demonstraram que a administração de inulina aumenta significativamente as bifidobactérias fecais, produtoras do ácido láctico, diminuindo o pH fecal e criando um microambiente bactericida para bactérias putrefativas, desenvolvendo, assim, um microambiente favorável, o qual pode envolver, também, a modulação de enzimas bacterianas, como β-glicuronidase, que pode converter procarcinógenos em carcinógenos.

Estudos demonstraram a atividade imunoestimulante da inulina em ratos; sua ingestão resultou em aumento na produção de macrófagos que eliminam células cancerosas.

Estudos demonstraram, ainda, uma capacidade aumentada de detoxificação do fígado em ratos alimentados com inulina. A produção de glutation-S-transferase e glucoroniltransferase foi aumentada. Estas enzimas metabolizadoras de xenobióticos podem exercer um papel importante contra produtos carcinogênicos.

Embora os prováveis mecanismos pelos quais a inulina inibe as lesões pré-neoplásicas do cólon não sejam completamente entendidos, estudos sugerem que os efeitos deste agente pode envolver a modulação da microbiota no cólon. Segundo pesquisadores, a fermentação da inulina é mais rápida e produz relativamente mais ácido butírico e menos ácido propriônico do que os farelos de cereais. Este butirato é capaz de inibir a proliferação de um grande número de células in vitro, inclusive, de células tumorais.

Embora a atuação do butirato não seja o único mecanismo pelo qual a inulina pode inibir o câncer de cólon, pode explicar, em parte, porque este agente parece ser protetor. Estudos mostraram que a apoptose foi significativamente maior no cólon de ratos alimentados com inulina, quando comparado com o grupo padrão alimentado com dieta basal. Sabe-se que fatores que aumentam a apoptose podem reduzir as chances de formação de tumor no cólon.

A administração de suplementos dietéticos, como a inulina, favorece o crescimento de probióticos, sendo muito eficaz na redução do adenocarcinoma do cólon. Além disso, a inulina contribui para a dilatação de carcinogênicos fecais e promotores de tumores, simplesmente pela presença de um maior volume fecal e pela sua capacidade de induzir a secreção colônica; é restauradora da microflora intestinal e corrige a constipação, melhorando o equilíbrio intestinal e contribuindo, dessa forma, para reduzir o contato de substâncias cancerígenas com o epitélio colônico, prevenindo o desenvolvimento de câncer de cólon.

Efeitos adicionais à saúde, devidos ao aumento da absorção de minerais, principalmente o cálcio, também são relacionados ao consumo de inulina. Em estudos, a ingestão frequente de inulina diminui ou preveniu a perda de massa óssea, cálcio e fósforo dos ossos de ratos gastrectomizados e a perda de densidade mineral óssea por ratos ovarioctomizados. O aumento da absorção de minerais em ratos alimentados com estes carboidratos foi associado à diminuição do pH do íleo e cécon, hipertrofia das paredes do cécon e aumento nas concentrações de ácidos graxos voláteis, ácidos biliares, cálcio, fosfato e diminuição no magnésio, no conteúdo cecal.

Não foi observado nos estudos efeitos na absorção de cálcio e ferro em humanos adultos após a ingestão de inulina. Entretanto, foi observado que a inulina aumentou a absorção de cálcio, mas nãoa absorção de magnésio, ferro e zinco em humanos. Trabalhos futuros são ainda necessários para a validação dos resultados obtidos com relação à absorção de minerais.

A osteoporose é uma doença que consiste na diminuição dos minerais nos ossos. A ingestão de prebióticos provoca a formação de ácidos orgânicos de cadeia curta no cólon, devido a fermentação dos mesmos, e a diminuição do pH no lúmen intestinal, aumentando a ionização de elementos como cálcio e magnésio, o que facilita a sua absorção por difusão passiva, combatendo, assim, a doença.

Entre outras propriedades benéficas da inulina, pesquisas têm revelado um possível desempenho no aumento da atividade imunológica (com relação a câncer ou tumores). No entanto, as pesquisas relacionadas a esse efeito ainda são limitadas, uma vez que não foram realizados estudos para avaliar a atividade de linfócitos ou outros testes de função imune.

Aplicação industrial

A aplicação da inulina na indústria de alimentos deve-se, principalmente, as propriedades que a tornam capaz de substituir o açúcar ou a gordura, com a vantagem de não resultar em incremento calórico. Pode ser empregada como ingrediente em uma série de alimentos em panificação, produção de assados, tortas, biscoitos, recheios, sobremesas, temperos, cereais, iogurtes, produtos lácteos, sorvetes e balas, entre outros. Sua utilização em produtos com baixa caloria e teor de gordura reduzido já é bastante difundida em países da Europa, nos Estados Unidos e no Canadá.

A propriedade da inulina de substituir gordura se baseia na formação de partículas de gel com água, quando submetida a uma força de cisalhamento. O gel resultante apresenta textura similar a da gordura e confere o paladar desejado. Diferente das fibras insolúveis, cuja grande capacidade de absorção de água afeta a viscosidade, a inulina pode substituir a gordura imobilizando a água durante a formação das partículas de gel. Além disso, a inulina possui sabor neutro e não apresenta nenhum impacto sobre as propriedades sensoriais.

A inulina é utilizada na formulação de alimentos com baixo nível de calorias, carboidratos, zero açúcar e zero gordura, atendendo a demanda dos consumidores por produtos que ajudem no combate à obesidade e outras numerosas doenças relacionadas à alimentação.

A inulina pode ser utilizada em combinação com um ou mais edulcorantes intensos, contribuindo não apenas com um dulçor parcial, mas também oferecendo uma redução de 50% das calorias em comparação ao açúcar, além de benefícios prebióticos e a habilidade de mascarar os sabores indesejados associados aos edulcorantes intensos.

A capacidade de mascarar sabores indesejados da inulina também pode ser utilizada para remover o sabor persistente e característico associado a formulações enriquecidas com vitaminas ou receitas com ingredientes à base de soja.

Um benefício adicional quando se usa a inulina da chicória é sua propriedade de potencializador de sabor, aumentando a intensidade percebida dos sabores de frutas em uma formulação, por exemplo.

Uma mistura de acessulfame-k e aspartame com inulina apresenta efeito sinérgico quantitativo na intensidade do dulçor correspondente a 15% a 35%, dependendo da aplicação e formulação. Sinergias também podem ser obtidas em iogurtes, por exemplo, usando uma combinação de oligofrutose com sucralose ou com sucralose/acessulfame-k.

Quando se utiliza a inulina natural em combinação com edulcorantes intensos, em alimentos e bebidas, além de substituir o açúcar e melhorar o sabor, também estão adicionando fibras prebióticas à mistura. Estas representam uma defesa adicional através da alimentação contra a obesidade e diabetes, além de outras desordens digestivas que a fibra alimentar, de um modo geral, impacta de forma positiva.

A inulina pode fazer parte da composição intrínseca dos alimentos ou ser adicionada a eles. Ao adicionar a inulina em farinhas destinadas a elaboração de massas, permite um bom índice de inchaço e firmeza do produto, com melhor índice nutricional e menor índice glicêmico, reduzido em 15%. A inulina também é conhecida por sua capacidade de estabilizar espumas e emulsões no seu estado hidratado, especialmente quando incorporada em 1% a 5%. Além disso, é caracterizada pela formação de géis aquosos que tendem a ser cada vez menos plásticos à medida que a concentração deste polissacarídeo aumenta.

São usadas como substitutos da gordura, porque os frutanos hidratados em concentrações de 40% a 45%, adotam uma textura e palatabilidade muito semelhantes. A taxa de substituição é equivalente a 0,25g de inulina por 1g de gordura, reduzindo o teor de energia de 37,6 kJ/g de gorduras para 2,09 kJ/g da inulina hidratada. É aplicada em alimentos com alto teor de umidade, como sorvetes, produtos lácteos e, inclusive, salsichas. Estudos com iogurtes indicam que uma quantidade máxima de 1% de inulina em leite desnatado é capaz de gerar um produto comparável em atributos sensoriais com um iogurte feito com leite integral, sem efeitos opostos sobre a ação das culturas lácteas inicialmente usadas em sua elaboração.

Quando a inulina é utilizada como aditivo em sorvete é capaz de evitar o crescimento de cristais de água no produto acabado e reduzir a perda de fluidos, além de melhorar a viscosidade e o tempo de fusão, sem produzir efeitos sensoriais negativos.

No caso de edulcorantes, a substituição é mais limitada, uma vez que a doçura da inulina é apenas 30% da gerada pela sacarose, razão pela qual a substituição é geralmente parcial, especialmente com edulcorantes fortes com os quais, geralmente, há uma grande sinergia; na indústria de panificação, a inulina como substituto do açúcar permite que seja obtida uma massa mais suave.

A inulina é utilizada como suplemento ou como substituto de macronutrientes. Como suplemento, é adicionada para aumentar o teor de fibra alimentar dos alimentos. Essas adições geralmente são 3g a 6g por porção, somando até 10g em casos excepcionais. Quando são adicionados aos alimentos, estes últimos podem declarar atividade bifidogênica. Como substitutos de macronutrientes, é usada principalmente para substituir gorduras e, assim, reduzir seu conteúdo calórico.

Do mesmo modo, sua recente aplicação na elaboração de medicamentos é de grande importância. Sendo digerível apenas pelas bactérias da microflora intestinal, tem sido usada como cobertura de medicamentos para tratar doenças do cólon, de modo que a liberação de seu princípio ativo seja exclusivamente nessa área.

A inulina é considerada um ingrediente GRAS pela FDA desde 1992, podendo ser usada sem restrições em formulações alimentícias, inclusive, às destinadas para bebês.

A inulina é amplamente utilizada em todo o mundo na elaboração de alimentos funcionais, devido aos seus benefícios para a saúde e suas propriedades tecnológicas na formulação de vários produtos. O conceito de nutrição não se concentra mais apenas em aspectos como a sobrevivência, a fome e a prevenção de efeitos adversos, mas sim em enfatizar o uso de alimentos como promotores de saúde e reduzir o risco de várias doenças. Portanto, o desenvolvimento de alimentos funcionais oferece uma oportunidade única de contribuir para o aumento da qualidade dos alimentos oferecidos aos consumidores.