mini|SNFG-Darstellung von Isomaltulose Isomaltulose (Markenname Palatinose) ist ein natürlich vorkommendes süßlich schmeckendes Kohlenhydrat aus der Gruppe der Disaccharide.
Das Disaccharid Isomaltulose besteht aus Glukose und Fruktose. Isomaltulose wird aufgrund ihrer physiologischen Stoffwechseleigenschaften auch als ein langsam verfügbares Kohlenhydrat bezeichnet.
Isomaltulose wird im Vergleich zu Haushaltszucker (Saccharose) langsamer aufgespalten und aufgenommen. Ursache dafür ist, dass in Isomaltulose Glukose und Fruktose über eine stabilere, langsamer gespaltene α-1,6-glukosidische Bindung verknüpft sind, während es bei der Saccharose eine leichter und schneller gespaltene α-1,2-glukosidische Bindung ist.
Durch die im Vergleich zu Saccharose und den meisten anderen Kohlenhydraten verzögerte Spaltung von Isomaltulose steigt auch die Blutglukosekonzentration nach Zufuhr deutlich langsamer an. Der Blutzuckerspiegel bleibt damit auch über eine längere Zeit stabil und die aus der Isomaltulose gewonnene Energie dem Körper über eine längere Zeit erhalten.
Wie Saccharose wird auch Isomaltulose im Organismus zu Glukose und Fruktose verdaut. Isomaltulose zählt somit zu den vollständig verdaulichen Kohlenhydraten: Der Körper kann sie zur Gänze als Nährstoff zur Energieversorgung nutzen.
Isomaltulose wird jedoch nicht wesentlich von den Bakterien der Mundflora verdaut bzw. genutzt und gilt daher als zahnfreundlich.
Vorkommen mini|links|Die Zuckerrübe [Beta vulgaris subsp. vulgaris (Altissima-Gruppe)] enthält viel Saccharose, Ausgangsstoff für Isomaltulose. mini|links|Geschnittenes Zuckerrohr (Saccharum officinarum) enthält neben reichlich SaccharoseAlbert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle. Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich 2006, ISBN 3-906390-29-2, S. 340. auch Isomaltulose.
Isomaltulose wird kommerziell enzymatisch aus Saccharose (Rübenzucker) über eine bakterielle Fermentation gewonnen. Sie ist neben dem Isomer Maltulose auch als natürlicher Bestandteil von Honig oder Zuckerrohr bekannt.
Geschichte Isomaltulose wurde erstmals 1957 im Zentrallaboratorium der Südzucker AG in Neuoffstein/Pfalz (daher der Markenname Palatinose) dargestellt.Silvia Lorenz: Zur Frage der bakteriologischen Betriebskontrolle in Zuckerfabriken und über die Auffindung eines neuen bakteriellen Umwandlungsproduktes der Saccharose 6-[Alpha-Glucosyl]-fructose. Dissertation. TU Berlin, 1958.Hermann Dreßler, Hubert Olbrich (Hrsg.): Zu der Kulturgeschichte des Zuckers und den Beziehungen zu Berlin. (= Beiträge zur Entwicklungsgeschichte der Zuckerwirtschaft und der Zuckerindustrie. Heft 2). Institut für Zuckerindustrie, Berlin 1974. Seither wurden die physiologischen und physikalischen Eigenschaften der Isomaltulose ausführlich beschrieben. Sie findet heute als Alternative zu herkömmlichen Zuckern in verschiedenen Lebensmitteln Anwendung: in Japan seit 1985, in der EU seit 2005, in den USA seit 2006 und in Australien und Neuseeland seit 2007, sowie in zahlreichen weiteren Ländern weltweit. Analytische Methoden zur Charakterisierung und Spezifizierung von Isomaltulose sind zum Beispiel im Food Chemicals Codex beschrieben.Food Chemical Codex (2010). Monograph on Isomaltulose (7th ed.). Rockville, MD 20852-1790: US Pharacopeial Convention, S. 546–548.
Eigenschaften In der Ernährung dient Isomaltulose als Nährstoff und Energielieferant, wobei vor allem die Stoffwechseleigenschaften als langsam verfügbares Kohlenhydrat ernährungsphysiologisch interessant sind.
In Lebensmitteln werden sowohl Isomaltulose als auch Saccharose zum Süßen verwendet. Die natürliche Süße von Isomaltulose kommt der des Haushaltszuckers (Saccharose) sehr nahe; Isomaltulose hat jedoch nur etwa die halbe Süßkraft. Die Gemeinsamkeiten erstrecken sich zudem auch auf physikalische Eigenschaften und die Möglichkeiten der Verarbeitung, sodass Isomaltulose in bestehenden Rezepturen und Prozessen im Austausch oder in Kombination mit Saccharose verwendet werden kann.
Übersichtsartikel zu den physikalischen und physiologischen Eigenschaften von Isomaltulose (Palatinose™) wurden von Sentko and Willibald-Ettle 2012; Sentko and Bernard 2011 oder Maresch et al. 2017 veröffentlicht.
Verfügbares Kohlenhydrat Isomaltulose wird im menschlichen Körper vollständig verdaut und resorbiert. Sie wird dabei von dem in der Darmwand vorkommenden Verdauungsenzym Isomaltase gespalten. Die resultierenden Verdauungsprodukte Glukose und Fruktose werden ins Blut aufgenommen und folgen dann denselben Stoffwechselwegen im Körper, vergleichbar der Verdauung von Saccharose. Während Fruktose erst in der Leber zu Glucose umgewandelt werden muss, wird Glukose direkt aus dem Dünndarm über das Blut im Körper verteilt und dient am Zielort im zellulären Stoffwechsel als direkte oder indirekte Energiequelle (d. h. nach vorheriger Speicherung in Form von Glykogen in Körpergewebe und insbesondere im Skelettmuskel).
Genau wie Zucker wird Isomaltulose vollständig verstoffwechselt und weist daher denselben physiologischen Brennwert von 16,7 kJ/g (4 kcal/g) auf.
Langsame und länger anhaltende Energiefreisetzung Isomaltulose ist ein langsam verfügbares Kohlenhydrat. Die Ursache hierfür liegt in der langsameren Spaltung durch die Verdauungsenzyme im Dünndarm. Obwohl Saccharose und Isomaltulose am gleichen Saccharase-Isomaltase-Enzymkomplex gespalten werden, haben verschiedene Studien gezeigt, dass die Spaltung von Isomaltulose an der Isomaltase-Seite sehr viel langsamer erfolgt, als die Spaltung von Saccharose an der Saccharase-Seite (Unterschied in Vmax um den Faktor 4 bis 5).
Aufgrund der langsamen enzymatischen Spaltung erreichen größere Mengen intakter Isomaltulose weiter hinten liegende Dünndarmabschnitte. Dies spiegelt sich auch in der unterschiedlichen Freisetzung von Inkretinhormonen nach Verzehr von Isomaltulose im Vergleich zu Saccharose wider: Das Hormon GIP (Glukoseabhängiges Insulinotropes Peptid), das im oberen Dünndarmabschnitten freigesetzt wird, wird nach Verzehr von Isomaltulose in deutlich geringeren Mengen ausgeschüttet als nach Verzehr von Saccharose. Die Ausschüttung des Hormon GLP-1 (Glucagon-like Peptide 1) in hinteren Dünndarmabschnitten ist nach Verzehr von Isomaltulose hingegen deutlich höher als nach Saccharosezufuhr.
Die Bereitstellung der Kohlenhydratenergie aus Isomaltulose ist daher länger als die aus Saccharose. Die damit verbundene gleichmäßigere und länger anhaltende Freisetzung von Glukose ins Blut zeigt sich auch in einem stabileren Verlauf des Blutglukosespiegels. Dem Körper steht daher die Energie aus diesem Kohlenhydrat über einen längeren Zeitraum zur Verfügung.
Niedrige Blutglukose- und Insulinwirkung Aufgrund der verzögerten Resorption von Isomaltulose steigt der Blutzuckerspiegel nach dem Verzehr von Isomaltulose deutlich langsamer und insgesamt weniger stark an. Dies hat eine stabilere und in der Spitze geringere Wirkung auf den Blutglukosespiegel und damit auch auf die nachfolgende Insulinausschüttung.
Der Glykämische Index (GI) von Isomaltulose beträgt 32. Dieser Wert ist in der GI-Datenbank für Isomaltulose (Palatinose) gelistet. Der GI von 32 ist niedrig im Vergleich zu einem GI von 67 für Saccharose und einem GI von 100 für Glukose und klassifiziert Isomaltulose entsprechend als „niedrig glykämisches“ Kohlenhydrat. Die niedrige Blutglukosewirkung von Isomaltulose ist in zahlreichen Studien nachgewiesen und für verschiedene Bevölkerungsgruppen wie Gesunde, Übergewichtige und Adipöse, sowie Prädiabetiker und Diabetiker vom Typ 1 und Typ 2 bestätigt worden.
Übereinstimmende Ergebnisse hinsichtlich der niedrigeren Blutglukosewirkung von Isomaltulose und, sofern ebenfalls bestimmt, der damit einhergehenden niedrigeren Insulinausschüttung konnten in diesen Studien bestätigt werden. Auch die vermehrte Freisetzung des Inkretinhormons GLP-1 trägt zu einem geringen Blutglukoseanstieg nach Zufuhr von Isomaltulose bei.
Die niedrig glykämische Eigenschaft von Isomaltulose und das damit einhergehende Potenzial, bei Austausch von Zuckern durch Isomaltulose die Blutzuckerwirkung eines Lebensmittels zu senken, sind in der Europäischen Gesetzgebung anerkannt. Die Verwendung einer entsprechenden gesundheitsbezogenen Angabe auf Lebensmittelprodukten ist im EU-Recht über den Anhang der Verordnung (EU) 432/2012 (EU 2016)European Union (EU) Legislation, Annex. "Commission Regulation of 16 May 2012 establishing a list of permitted health claims made on foods, other than those referring to the reduction of disease risk and to children's development and health". geregelt und basiert auf der positiven wissenschaftlichen Bewertung der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies 2011).
Verbesserung der Blutglukosekontrolle Eine Reduzierung unerwünscht hoher Glukosekonzentrationen im Blut durch eine gezielte Auswahl von Lebensmitteln mit niedriger oder reduzierter glykämischer/insulinämischer Wirkung kann eine positive, unterstützende Rolle in der diätetischen Vorbeugung und Handhabung von Diabetes mellitus, kardiovaskulären Erkrankungen und möglicherweise von Übergewicht und Adipositas spielen. Zu diesem Ergebnis kam auch das Gutachten des „International Carbohydrate Quality Consortium“.
In einer Studie mit kontinuierlicher Blutglukosemessung über 24 Stunden konnte gezeigt werden, dass sich mit einer Isomaltulose-haltigen Ernährung im Vergleich zu einer Saccharose-haltigen Ernährung das Blutglukoseprofil über den Tag signifikant reduzieren ließ. Isomaltulose als Austausch für Saccharose und viele andere Kohlenhydrate kann daher die Blutglukosewirkung von Lebensmitteln reduzieren. Einige Langzeitstudien deuten auch auf entsprechende Verbesserungen von Blutzuckerwerten und Fettstoffwechselwerten hin.
Wirkung auf die Fettverbrennung Im Vergleich zu anderen Kohlenhydraten geht der Verzehr von Isomaltulose mit einer höheren Fettverbrennungsrate (Fettoxidation) und einer geringeren Fettspeicherungsrate einher.
Dies lässt sich dadurch erklären, dass nach Verzehr von Isomaltulose die Blutglukose und vor allem auch der Insulinspiegel aufgrund des niedrigen glykämischen Index geringer ansteigt als nach der Aufnahme von hoch-glykämischen Kohlenhydraten. Da höhere Insulinspiegel die Fettoxidation hemmen, führt eine geringere Insulinausschüttung zu einer erhöhten Fettoxidationsrate. Die geringere Insulinkonzentration führt auch dazu, dass in der Leber weniger Triglyzeride gebildet und im Fettgewebe gespeichert werden, ein Prozess, der die höhere Fettverbrennung und die geringere Fetteinlagerung noch weiter unterstützt.
Entsprechend konnte eine höhere Fettoxidation nach Zufuhr von Isomaltulose im Vergleich zu höher glykämischen Kohlenhydraten in zahlreichen Studien mit jeweils unterschiedlichem Fokus belegt werden.
Gewichtskontrolle und Körperzusammensetzung In Hinblick auf eine mögliche Gewichtsreduktion haben einige Studien die Wirkung des Zuckeraustauschs durch Isomaltulose in Mahlzeiten und Getränken untersucht. Der Focus lag hier zumeist auf der Stoffwechselbeeinflussung bei gesunden oder übergewichtigen bzw. adipösen Erwachsenen mit normaler oder gestörter Glukosetoleranz. Langzeitstudien deuten an, dass ein vermehrter Austausch von hoch-glykämischen Kohlenhydraten durch Isomaltulose zumindest im Bereich des Bauchfetts zu einer Reduktion der Fettmasse führen kann. Entsprechend nahm das viszerale Fett ab, wenn Zucker oder Frühstückskalorien durch Isomaltulose ersetzt wurden. Zumindest teilweise wurde dies auf eine niedrigere GIP- und eine höhere GLP-1-Antwort zurückgeführt, da Isomaltulose langsamer verdaut und dadurch erst im hinteren Dünndarmabschnitt resorbiert wird.
Körperliche Aktivität und Sporternährung