ไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์
ไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์ (Isomaltooligosaccharide, IMO) เป็นสารผสมของคาร์โบไฮเดรตสายโมเลกุลสั้น ซึ่งเป็นพรีไบโอติกส์มีคุณสมบัติถูกย่อยได้บางส่วนในปากและถูกย่อยได้ด้วยเอนไซม์ไอโซมอลเตสในลำไส้เล็กส่วนกลาง (jejunum) โอลิโกแซคคาไรด์ส่วนที่เหลือจะถูกส่งไปที่ลำไส้ใหญ่และเกิดการหมักด้วยแบคทีเรียโปรไบโอติกส์ชนิดไบฟิโดแบคทีเรียม (bifidobacterium) ไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์พบได้ตามธรรมชาติในอาหารบางชนิด และยังมีการผลิตในเชิงพาณิชย์โดยวัตถุดิบที่ใช้สำหรับการผลิต IMO คือแป้งซึ่งถูกย่อยด้วยเอนไซม์ได้เป็นสารผสมของไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์
เคมี
คำว่า "โอลิโกแซ็กคาไรด์" หมายความรวมถึงคาร์โบไฮเดรตทั่วไปที่มีขนาดใหญ่กว่าไดแซ็กคาไรด์ หรือไตรแซ็กคาไรด์ แต่มีขนาดเล็กกว่าพอลิแซ็กคาไรด์ (ขนาดมากกว่า 10 หน่วย) ไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์ (IMO) คือกลูโคสโอลิโกเมอร์ที่มีพันธะ α-D-(1,6) ซึ่งประกอบไปด้วย ไอโซมอลโตส, พาโนส, ไอโซมอลโตไตรโอส, ไอโซมอลโตเตตราโอส, ไอโซมอลโตเพนตาโอส, ไนเจอโรส, โคจิบิโอส และโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่โครงสร้างมีกิ่งก้านมากกว่า โครงสร้างของโมเลกุล IMO สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต แม้ว่าเอนไซม์ในลำไส้ของมนุษย์จะย่อยพันธะไกลโคซิดิก α(1,4) ได้อย่างง่ายดาย แต่การเปลี่ยนแปลง IMO ให้มีโมเลกุลยาวขึ้นเช่น มีจำนวนของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว (monosaccharide)
นแปลง IMO ให้มีโมเลกุลยาวขึ้นเช่น มีจำนวนของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว (monosaccharide) ที่อยู่ในสายพอลิเมอร์ &geqslant; 4 (DP4) ด้วยพันธะ α(1,6) จะทำให้ไม่ถูกไฮโดรไลซ์อย่างง่ายดายและแสดงคุณสมบัติต้านทานการย่อยอาหาร ดังนั้น IMO ที่ถูกเปลี่ยนบางชนิดจึงถูกย่อยเพียงบางส่วนในทางเดินอาหารส่วนบนเท่านั้น
ไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์เป็นส่วนประกอบปรกติของอาหารมนุษย์ และเกิดขึ้นตามธรรมชาติในอาหารหมักดอง เช่น ขนมปังซาวโดว์หมักและกิมจิ ไดแซ็กคาไรด์ไอโซมอลโตสยังมีอยู่ในมิโซะจากข้าว (Rice miso), ซอสถั่วเหลือง และสาเก ไอโซมอลโตสซึ่งเป็นหนึ่งในส่วนประกอบไดแซ็กคาไรด์ที่มีพันธะ α(1,6) ของ IMO ได้รับการระบุว่าเป็นองค์ประกอบตามธรรมชาติของน้ำผึ้ง ถึงแม้จะเกี่ยวข้องกันทางเคมีแต่น้ำผึ้งก็ไม่ใช่ IMO IMO มีรสหวาน เป็นน้ำเชื่อมที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งสามารถทำให้อยู่ในรูปผงได้โดยการทำแห้งแบบพ่นฝอย
การผลิต
สำหรับการผลิต IMO ในเชิงพาณิชย์ อุตสาหกรรมอาหารใช้แป้งที่แปรรูปจากธัญพืช เช่น ข้าวสาลี, ข้าวบาร์เลย์, ถั่วลันเตา, ถั่วแดง, ถั่วเลนทิล, ข้าวโอ๊ต, มันสำปะหลัง, ข้าว, มันฝรั่ง และอื่น ๆ แหล่งที่มาที่หลากหลายนี้อาจเป็นประโยชน์ต่อผู้บริโภคที่มีอาการภูมิแพ้หรือภูมิไวเกินกับธัญพืชบางชนิด กระบวนการผลิตจะควบคุมระดับของการเกิดพอลิเมอร์ (degree of polymerization, dp) และพันธะ α(1,6) เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพที่สม่ำเสมอจากแหล่งวัตถุดิบแป้งต่าง ๆ แป้งจะถูกแปลงครั้งแรกโดยวิธีการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์อย่างง่ายได้เป็นน้ำเชื่อมมอลโตสที่มีไดแซ็กคาไรด์ ไตรแซ็กคาไรด์ และโอลิโกแซ็กคาไรด์ (กลูโคส 2, 3 หน่วย หรือมากกว่า) ปริมาณสูง ซึ่งมีพันธะไกลโคซิดิก α(1,4) ท
กคาไรด์ (กลูโคส 2, 3 หน่วย หรือมากกว่า) ปริมาณสูง ซึ่งมีพันธะไกลโคซิดิก α(1,4) ที่สามารถย่อยได้ง่ายในลำไส้มนุษย์ พันธะไกลโคซิดิก α(1,4) เหล่านี้ถูกแปลงเพิ่มเติมเป็นพันธะไกลโคซิดิก α(1,6) ที่ทนต่อการย่อย ซึ่งสร้างพันธะแบบ "ไอโซ" ระหว่างโมเลกุลที่มีกลูโคสกึ่งหนึ่งและก่อรูปเป็นไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์ (IMO)
โอลิโกแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่ที่พบใน IMO ประกอบด้วยหน่วยโมโนแซ็กคาไรด์ (กลูโคส) สามถึงหกหน่วยที่เชื่อมโยงกัน อย่างไรก็ตาม ไดแซ็กคาไรด์และพอลิแซ็กคาไรด์ที่ยาวกว่า (มากถึงเก้าหน่วยกลูโคส) ก็มีอยู่เช่นกัน ส่วนของไดแซ็กคาไรด์ใน IMO ประกอบด้วยไอโซมอลโตสที่พันธะกับ α(1,6) เป็นหลัก ในขณะที่มอลโตไตรโอส พาโนส และไอโซมอลโตไตรโอสประกอบขึ้นเป็นส่วนไตรแซ็กคาไรด์ ส่วนของผสมของไอโซมอลโตเตตราโอส, ไอโซมอลโตเพนทาโอส, มอลโตเฮกซาโอส, มอลโตเฮปตาโอส และโอลิโกเมอร์จำนวนเล็กน้อยที่มีระดับโพลีเมอไรเซชันดีกรี 8 หรือมากกว่า ประกอบรวมเป็นโอลิโกเมอร์ส่วนที่เหลือใน IMO โดยโอลิโกเมอร์ที่ยาวกว่ามีพันธะ α(1,6) ไม่ถึง 100% ซึ่งสัดส่วนของพันธะ α(1,4) และ α(1,6) จะมีความผันแปรต่าง ๆ
ข้ออ้างเรื่องสุขภาพของโอลิโกแซ็กคาไรด์
การอ้างประเด็นด้านสุขภาพสำหรับโอลิโกแซ็กคาไรด์ประเภทต่าง ๆ ได้รับการตรวจสอบโดยหน่วยงานตรวจสอบความปลอดภัยด้านอาหารแห่งสหภาพยุโรป (European Food Safety Authority, EFSA) และพบว่ามีหลักฐานไม่เพียงพอ ดังนั้นการกล่าวอ้างคุณประโยชน์ต่อสุขภาพสำหรับโอลิโกแซ็กคาไรด์และพรีไบโอติกส์จึงเป็นสิ่งต้องห้ามในสหภาพยุโรป

ประโยชน์ต่อสุขภาพ
IMO เป็นโมเลกุลหลายหน้าที่ซึ่งส่งผลดีต่อสุขภาพของทางเดินอาหารมนุษย์ มันทำหน้าที่เป็นพรีไบโอติกส์ ลดอาการท้องอืด มีดัชนีน้ำตาลในเลือดต่ำ และป้องกันโรคฟันผุในสัตว์
พรีไบโอติกส์ถูกกำหนดให้เป็น "ส่วนผสมของอาหารที่ไม่สามารถย่อยได้ซึ่งอาจส่งผลดีต่อโฮสต์โดยการกระตุ้นการเติบโตและ/หรือการทำงานของแบคทีเรียในลำไส้ใหญ่อย่างจำกัด" โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ไม่ถูกย่อยและดูดซึมในลำไส้เล็ก จะส่งผ่านไปยังลำไส้ใหญ่ซึ่งจะถูกหมักโดยไบฟิโดแบคทีเรีย จึงช่วยเพิ่มการแพร่กระจายของแบคทีเรีย ในแง่นี้ โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่หมักได้อาจถือเป็นพรีไบโอติกส์ โอลิโกแซ็กคาไรด์ในสารผสม IMO อย่างน้อยบางส่วนถูกหมักโดยแบคทีเรียในลำไส้ใหญ่ ดังนั้นจึงอาจกระตุ้นการเติบโตส่วนหนึ่งของประชากรแบคทีเรีย
โอลิโกแซ็กคาไรด์สายสั้นที่ให้คุณสมบัติพรีไบโอติกส์ยังผลิตกรดไขมันสายสั้น (เช่น อะซิเตต, โพรพิโอเนต และบิวทิเรต) เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจากการหมัก โมเลกุลเหล่านี้ลดค่าพีเอช ภายในโพรงลำไส้ ยับยั้งการเจริญเติบโตและกิจกรรมของจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย (enteropathogens) โดยตรง สิ่งนี้ช่วยกระตุ้นการเจริญเติบโตของไบฟิโดแบคทีเรียซึ่งแข่งขันกับจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย เพื่อหาสารอาหารและพื้นที่ยึดเกาะบริเวณเยื่อบุผิวลำไส้ ผลประโยชน์จาก IMO พบได้ทั้งในทารก, เด็ก และผู้สูงอายุ
โรคฟันผุเกิดจากการก่อตัวของกลูแคน (คราบพลัค) ที่ไม่ละลายน้ำบนผิวฟัน และการผลิตกรดจากแบคทีเรียในคราบพลัค กรดเหล่านี้โจมตีเนื้อเยื่อแข็งของฟัน การศึกษาในสัตว์ทดลองแสดงให้เห็นว่า IMO ไปแทนที่ซูโครสซึ่งช่วยลดปริมาณของคราบจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นและยังช่วยลดปริมาณของกรดที่โจมตีเคลือบฟันที่เกิดขึ้น ดังนั้น IMO จึงทำหน้าที่เป็นสารต้านฟันผุ

ค่าดัชนีน้ำตาล (Glycemic Index, GI) ที่รายงานสำหรับ IMO คือ 34.66±7.65 (ในมาตราส่วน 1–100) ซึ่งแสดงถึง GI ต่ำ การบริโภค IMO ช่วยปรับปรุงการเคลื่อนไหวของลำไส้ การถ่ายอุจจาระ และการหมักของจุลินทรีย์ในลำไส้ใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่มีผลเสียใด ๆ ในผู้สูงอายุ
สมาคมนักเคมีธัญพืชแห่งอเมริกา (American Association of Cereal Chemists, AACC) นิยามเส้นใยที่ละลายน้ำได้ว่าเป็น "ส่วนที่กินได้ของพืชหรือคาร์โบไฮเดรตที่คล้ายคลึงกันที่ทนต่อการย่อยและการดูดซึมในลำไส้เล็กของมนุษย์ซึ่งมีการหมักทั้งหมดหรือบางส่วนในลำไส้ใหญ่" ใยอาหารประกอบด้วยส่วนประกอบของพืชหลายชนิดรวมทั้งโอลิโกแซ็กคาไรด์ สำหรับสารตั้งต้นในอาหารที่จะจัดเป็นเส้นใยนั้น จะต้องทนต่อการย่อยและการดูดซึมในทางเดินอาหารส่วนบน และทำให้เกิดเป็นมวลในการถ่ายอุจจาระ IMO ถือเป็นเส้นใยอาหารด้วยเหตุผลคือ ประกอบด้วยหน่วยกลูโคสที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นการเชื่อมโยงที่ทนต่อการย่อยอาหารอันมีผลเป็นพรีไบโอติกส์ มีการกักเก็บความชื้นทำให้เกิดการพองตัวและช่วยให้อุจจาร
การใช้งาน
IMO ได้รับการยอมรับจากผู้ผลิตอาหารทั่วโลกสำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์อาหารหลากหลายประเภท โดยเฉพาะเครื่องดื่มและขนมขบเคี้ยว/ธัญพืชอัดแท่ง ในสหรัฐ IMO ถูกใช้เป็นแหล่งของใยอาหารเป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามยังมีการใช้เป็นสารให้ความหวานแคลอรี่ต่ำในอาหารหลากหลายชนิด เช่น เบเกอรีและผลิตภัณฑ์จากธัญพืช เนื่องจาก IMO มีความหวานประมาณ 50% ของน้ำตาลซูโครส จึงไม่สามารถแทนที่น้ำตาลในอัตราส่วนหนึ่งต่อหนึ่งได้ อย่างไรก็ตาม IMO มีผลข้างเคียงเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับโอลิโกแซ็กคาไรด์อื่น ๆ ในกลุ่มเดียวกัน ดังนั้นโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตนี้จึงได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นจากผู้ผลิตอาหารทั่วอเมริกาเหนือและยุโรป
ผลข้างเคียง
โดยทั่วไป โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ทนต่อการย่อยอาหารทั้งหมด รวมทั้ง IMO มีผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์เมื่อบริโภคในปริมาณที่มากกว่าระดับที่อนุญาต ปริมาณ IMO สูงสุดที่อนุญาตคือ 1.5 กรัม/กิโลกรัมของน้ำหนักตัว ซึ่งสูงกว่าสารทดแทนน้ำตาลอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม องค์การอาหารและยาสหรัฐ (FDA) ได้แนะนำให้บริโภค IMO สูงสุดไม่เกิน 30 กรัม/วัน ปริมาณที่สูงขึ้น (มากกว่า 40 กรัม/วัน) อาจทำให้เกิดอาการในระบบทางเดินอาหาร เช่น ท้องอืด, มีแก๊สในลำไส้, ถ่ายเหลว หรือท้องร่วง
ข้อมูลกฏระเบียบ
IMO และโอลิโกแซ็กคาไรด์อื่น ๆ ได้รับการอนุมัติมานานแล้วในประเทศจีนและญี่ปุ่น ในประเทศญี่ปุ่น IMO อยู่ในรายชื่ออาหารเพื่อการใช้เพื่อสุขภาพเฉพาะ ( , FOSHU) มานานกว่า 10 ปี ในปี พ.ศ. 2545 กว่าร้อยละ 50 ของอาหาร FOSHU ในญี่ปุ่นได้รวมโอลิโกแซ็กคาไรด์เป็นส่วนประกอบที่มีคุณสมบัติเฉพาะ บัญชีรายการประกอบด้วยอาหารหลายประเภทเช่น น้ำอัดลมและเครื่องดื่มอื่น, โยเกิร์ตแช่แข็ง, ผลิตภัณฑ์ขนม, สารให้ความหวาน, คุกกี้, ส่วนผสมในกาแฟ, ขนมปัง, เต้าหู้, ช็อคโกแลต และผสมในซุป มีการนำเข้า IMO ในประเทศสหรัฐในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ไม่เคยมีการผลิตที่นั่นหรือได้รับการอนุมัติอย่างเป็นทางการจากองค์การอาหารและยาสหรัฐ ในปี พ.ศ. 2552 บริษัทในแคนาดา ไบโอนิวท
ิอย่างเป็นทางการจากองค์การอาหารและยาสหรัฐ ในปี พ.ศ. 2552 บริษัทในแคนาดา ไบโอนิวทรา (BioNeutra) ได้รับการอนุมัติจาก FDA ในรายการสสารที่โดยทั่วไปแล้วถือว่าปลอดภัย (GRAS) และจากกระทรวงสาธารณสุขแคนาดา (Health Canada) สำหรับ IMO หน่วยงานตรวจสอบความปลอดภัยด้านอาหารแห่งสหภาพยุโรป (EFSA) เพิ่งอนุญาตให้ไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ (XOS) เป็นอาหารชนิดใหม่ (NF) ตามระเบียบ (EU) 2015/2283
ความพร้อมใช้งานเชิงพาณิชย์
IMO ผลิตในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ในประเทศจีนและญี่ปุ่น อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์นี้ส่วนใหญ่บริโภคภายในประเทศหรือส่งออกไปยังประเทศเพื่อนบ้านในแถบเอเชีย ในประเทศญี่ปุ่น IMO วางตลาดภายใต้ชื่อทางการค้าหลายชื่อ เช่น IMO-900 และ IMO-800 เนื่องจากเป็นส่วนผสมอาหารชนิดใหม่ จึงไม่มีผู้ผลิต IMO ในอเมริกาเหนือและยุโรป จนกระทั่ง BioNeutra เริ่มผลิตผลิตภัณฑ์นี้ ซึ่งได้รับการอนุมัติให้ใช้ในแคนาดาโดยกระทรวงสาธารณสุขแคนาดาในปี พ.ศ. 2555 บริษัทในสหรัฐยังผลิตโอลิโกแซ็กคาไรด์ประเภทอื่น ๆ เช่น GOS, FOS และ XOS

อ้างอิง