Перспективы использования инулина и его модификаций в пищевой, косметической и фармацевтической отраслях промышленности

e-mail: , ORCID:

Скородумов А. С. и др. Перспективы использования инулина и его модификаций в пищевой, косметической и фармацевтической отраслях промышленности. Вестник МГТУ. 2025. Т. 28, № 2. С. 312–324. DOI:

Skorodumov, A. S. et al. 2025. Prospects for the use of inulin and its modifications in the food, cosmetic and pharmaceutical industries. Vestnik of MSTU, 28(2), pp. 312–324. (In Russ.) DOI:

Инулин – полисахарид с относительно низкой степенью полимеризации, водорастворимый, состоящий из остатков фруктозы. Интерес к инулину возник в последние десятилетия в связи с его пребиотическими свойствами. Многочисленные исследования показали, что инулин не расщепляется пищеварительными ферментами, но ферментируется микробиотой кишечника, и образующиеся при ферментации метаболиты нормализуют состав микробного сообщества и благотворно влияют на метаболические процессы организма человека в целом. Развитие технологий инулина в течение длительного периода тормозилось отсутствием сырьевой базы, однако в последние годы в России и за рубежом растения инулиноносы – топинамбур и цикорий – стали возделывать как сельскохозяйственные культуры. Производство препаратов инулина из цикория и топинамбура привело к расширению направлений исследований этого полисахарида, и в результате был выявлен целый ряд новых технологических свойств. Показана способность инулина придавать обезжиренным продуктам сливочный вкус, способность к гелеобразованию позволила использовать его для улучшения реологических свойств продуктов питания. Благодаря своей структуре инулин может быть модифицирован аналогично другим гидроколлоидами (крахмал, пектин, целлюлоза), что позволяет получать его модификации с различными физико-химическими и технологическими свойствами.

Цель обзора – обобщение сведений об использовании инулина и его модификаций в пищевой, косметической, фармацевтической отраслях промышленности.

Материалы и методы

Полисахарид инулин является легкогидролизуемым полисахаридом и при гидролизе дает фруктоолигосахариды (ФОС), обладающие пребиотической активностью и являющиеся бифидофакторами. Молекула инулина благодаря многочисленным гидроксильным группам в щелочной среде легко протонируется и способна образовывать через эфирные связи с карбоксильными группами различных лигандов сложные структуры. Свойства образующихся соединений зависят от природы лиганда и условий проведения реакции модификации.

Результаты и обсуждение

Инулин – линейный полисахарид, состоящий из остатков фруктозы, соединенных β(2-1) гликозидными связями, является нередуцирующим углеводом, поскольку на конце молекулы находится глюкоза, присоединенная связью β(2-1) (рис. 1). Степень полимеризации инулина варьируется в широких пределах – от 10 до 60 фруктозных остатков и зависит от стадии вегетации и вида растения. Основные источники инулина – топинамбур, цикорий, агава, девясил, одуванчик, лопух, батат, георгины, чеснок, артишок и другие растения.

HOCH, о оЮн но/н       СН2ОН но н инулян

Рис. 1. Структурная формула инулина

Fig. 1. Structural formula of inulin

Инулин накапливается в растениях – инулиноносах ( Lunawat et al., 2025; Zhang et al., 2024b ). Он выполняет в основном резервную функцию, а также криопротекторную и аналогично пектину может участвовать в транспорте ионов металлов.

Промышленным способом инулин получают, используя в качестве сырья в основном топинамбур и цикорий ( Badawy et al., 2023; Diaz et al., 2022; Kardamanidis et al., 2024; Sağcan et al., 2024 ). Основные сферы применения инулина – это пищевая промышленность и производство биологически активных добавок ( Kheto et al., 2023; Mohammadi et al., 2023; Du et al., 2023 ). Промышленно получаемый инулин представляет собой смесь полифруктанов с различной степенью полимеризации. В основном на рынке инулин представлен полисахаридами со средней степенью полимеризации 10–23, также можно выделить высокомолекулярный инулин со степенью полимеризации свыше 23 остатков фруктозы ( Hamdi et al., 2022; Melilli, 2024 ). В качестве БАД инулин используется благодаря своим пребиотическим свойствам. Он не расщепляется ферментами желудочно-кишечного тракта, но согласно многочисленным исследованиям полностью ферментируется микробиотой кишечника. Инулин является источником фруктоолигосахаридов, стимулирующих рост бифидобактерий, поэтому инулин используется для нормализации микроэкологии кишечника ( Hughes et al., 2022; Qin et al., 2023; De Giani et al., 2022; Tao et al., 2021; Teferra, 2021 ).

В пищевой промышленности инулин используется в качестве загустителя, влагоудерживающего агента, текстурообразователя и заменителя жира в продуктах с пониженной жирностью ( Liang et al., 2024; Shams et al., 2021; Deylaghian et al., 2024; Mishra et al., 2025 ). Инулин находит широкое применение в молочной промышленности, поскольку помимо текстуры он придает продукту сливочный вкус. Инулин используют при приготовлении молочных десертов, мороженого, ферментированных молочных продуктов, кефира, айрана, йогуртов, сыров и т. д. Следует отметить, что использование инулина в ферментированных продуктах позволяет не только снизить их жирность и улучшить органолептические характеристики, но и продлить срок хранения за счет повышения выживаемости пробиотических микроорганизмов.

В мучных изделиях инулин повышает влагоудерживающую способность, замедляя тем самым процесс черствения, увеличивает объем изделий, улучшает текстуру и реологические характеристики теста.

Использование инулина в рецептурах зерновых злаковых хлопьев, снековых батончиков позволяет в течение длительного времени сохранять текстуру и хрусткость при размачивании в жидкости (молоке), а также придает им пребиотические свойства.

В технологии мясных полуфабрикатов инулин используется для повышения влагоудерживающей способности изделий и повышения органолептических характеристик изделий с пониженным содержанием жира.

Инулин также находит применение на предприятиях общественного питания, где его используют в качестве загустителя и эмульгатора при получении соусов и десертов.

Примеры использования инулина в пищевых технологиях представлены в таблице.

Таблица. Использование инулина в пищевой промышленности Table. Use of inulin in the food industry

Область применения	Вид продукции	Эффект от применения инулина	Ссылка на источник
Мучные изделия	Хлеб	Улучшение реологических свойств	Mohammadi et al., 2023
	Замороженное тесто	Улучшение структуры замороженной воды, улучшение реологии полуфабрикатов после дефростации	Peng et al., 2024
	Безглютеновое тесто	Улучшение реологических свойств теста	Juszczak et al., 2012
	Мягкое и крепкое пшеничное тесто	Улучшение механических свойств клейковины, улучшение стойкости к замешиванию мягкого теста, уменьшение растяжимости теста, повышение газоудерживающей способности теста	Juszczak et al., 2012
	Рисовое тесто и хлеб	Увеличение удельного объема батона, смягчение панировочных сухарей, увеличение пористости мякиша, улучшение структуры мякиша	Burešová et al., 2024
	Слойки с пониженным содержанием жира	Внесение инулина в комбинации с концентратом сывороточного белка позволило снизить калорийность изделий и увеличить содержание пищевых волокон и белка	Onsri et al., 2022

Злаковая продукция и батончики	Злаковые продукты	Формирование гелей с белком	Nieto-Nieto et al., 2015
		Проявление пребиотической активности продуктов	Melilli et al., 2024
	Пребиотический батончик	Проявление пребиотической активности у полученных батончиков	Reimer et al., 2020
Молочная продукция	Обезжиренный йогурт	Улучшение физико-химических показателей продуктов	El-Khair et al., 2024
	Йогурт	Улучшение органолептических характеристик йогуртов	Fikriyah et al., 2024
	Синбиотический йогурт	Улучшение органолептических характеристик	Jora et al., 2021
	Низкожирный сыр Чеддер	Плавкость и текучесть снижались с повышением уровня и увеличением твердости, проявлялась способность стабилизировать структуру водной фазы, что создает улучшенную кремообразность	Murtaza et al., 2022
	Мягкий сыр	Сохранение органолептических характеристик во время хранения, стимуляция роста микробиоты сыра	Melilli et al., 2021
	Низкожирный пробиотический сыр Тулум	Добавление инулина усиливало рост и жизнеспособность пробиотических бактерий	Albay, 2022
	Синбиотическое мороженое	Добавление инулина приводило к заметному увеличению взбитости, вязкости и твердости составов, скорость плавления и дестабилизация жира были снижены в образцах, обогащенных инулином	Falah et al., 2021
	Мороженое с пониженной жирностью	Улучшение реологических характеристик мороженого, улучшение формирования жировых частиц, снижение скорости таяния и улучшение хранения в замороженном виде, повышение стабильности продукта при хранении в замороженном виде, улучшение органолептических характеристик мороженого	El-Safety et al., 2021
	Функциональное мороженое с пониженной жирностью	Уменьшение скорости таяния, увеличение процента вздутия, улучшение органолептических показателей	El-Safety et al., 2021
	Веганское мороженое	Благодаря внесению инулина удалось снизить количество вносимого растительного жира	Narala et al., 2022
Мясная продукция	Фарш с пониженным содержанием жира	Уменьшение оттока жира из эмульсии, улучшение консистенции	López et al., 2022
	Ветчина с пониженным содержанием соли и жира	Снижение содержания жира в рецептуре	Darlan Leal de Araujo et al., 2022
	Куриные колбасы болонского типа	Улучшение реологических свойств куриных колбас, формирование рецептур с повышенной биологической активностью	Ferjančič et al., 2021
	Нежирные колбасы из мяса утки	Снижение содержания жира с улучшением органолептических характеристик	Moirangthem et al., 2022
	Ферментированные колбасы, обогащенные ПНЖК	Снижение содержания жира без ухудшения органолептических характеристик, стабилизация полиненасыщенных жирных кислот	Glišić et al., 2019

Соусовая продукция	Белый соус с низким содержанием жира, глютена и лактозы	Улучшение диффузионной способности соевого белка, снижение вязкости соусов	Guardeño Expósito et al., 2013
	Горчичный соус с пониженным содержанием жира	Улучшение влагоудерживающей способности, активности воды, снижение содержания жира без потери органолептических характеристик	Hosseinvand, et al., 2016
	Майонез с пониженным содержанием жира	Снижение содержания масла и яичного желтка без потери органолептических характеристик	Canuto et al., 2024
	Обезжиренный майонез	Улучшение реологических и органолептических характеристик	Alimi et al., 2013

Таким образом, приведенные данные показывают, что инулин находит широкое применение в различных отраслях пищевой промышленности.

Несмотря на кажущуюся инертность полисахаридов, они являются весьма пластичными соединениями и легко вступают в реакции с биополимерами, растительными метаболитами, белками, липидами, что позволяет получать широкий спектр новых веществ с улучшенными технологическими свойствами ( Chang et al., 2025; Vereyken et al., 2003; Rahnama et al., 2021; Li et al., 2021 ). Эта способность полисахаридов позволяет модифицировать их молекулы, получая производные с различными свойствами. Широкое применение в пищевой промышленности находят производные крахмала, пектина и целлюлозы ( Wang et al., 2020; Xie et al., 2005; Yazid et al., 2018; Singhal et al., 2022; Ishwarya et al., 2021; Rahnama et al., 2021 ). Пектин и его модификации используются в качестве загустителей, гелеобразователей, эмульгаторов ( Singhal et al., 2022; Song et al., 2024; Chen et al., 2015; Wurfel et al., 2021; Freitas et al., 2021; Fan et al., 2024 ). Крахмал и его модификации также используются в качестве загустителей и гелеобразователей, влагоудерживающих агентов и текстурообразователей в кондитерской, молочной промышленности, в мясных продуктах, полуфабрикатах, детском питании, продуктах длительного хранения, соусах, пищевкусовых продуктах ( Chakraborty et al., 2022; Chen et al., 2024; Lagunes-Delgado et al., 2024; Saedi et al., 2021; Jiang et al., 2022 ). Целлюлоза и ее гидрофильные модификации используются в качестве текстурообразователей, структурообразователей, загустителей, заменителей жира, стабилизаторов эмульсий в продуктах с пониженным содержанием жира в молочных, мясных, кондитерских продуктах, напитках, улучшают стабильность эмульсий ( Gibis et al., 2015; Himashree et al., 2022 ).

Модификацию полисахаридов проводят с целью придания им заданных технологических свойств, модификации пектина увеличивают его способность к гелеобразованию, улучшают желирующие свойства и способствуют загущению джемов, также полимеры на основе пектина используются для инкапсулирования биологически активных веществ и микроорганизмов ( Cui et al., 2023; Wang et al., 2022; Sun et al., 2021; Islam et al., 2022; Wu et al., 2022 ). Многочисленные модификации крахмала позволили получить более ста модификаций и значительно расширить спектр его применения. На примере крахмала можно наблюдать, что основные модификации направлены на изменение структуры и молекулярной массы, как в случае со "сшитым" крахмалом, изменение и введение функциональных группировок, таких как метильные, ацетильные, эфирные, придают ему амфифильные и гидрофобные свойства за счет получения эфиров с жирными кислотами, получение циклических форм позволяет использовать их в качестве носителя биологически активных веществ в нанотехнологии, пищевой, косметической и фармацевтической отраслях промышленности ( Mi et al., 2022; Liu et al., 2023; Zhang et al., 2023; Xu et al., 2025; Punia et al., 2024; Verma et al., 2021 ).

При модификации крахмала используют реакции окисления, фосфорилирования, катионизации, также имеет место модификация с участием ангидридов. Эти способы применимы и к инулину, однако до настоящего времени модифицированный инулин практически не выпускался и не использовался в пищевой промышленности. Из литературных источников известно о широком перечне возможных к получению модификаций инулина, при этом данные модификации практически отсутствуют на рынке. Одной из возможных причин этого является небольшой объем выпуска инулина в мире и низкая его популярность до недавнего времени. На сегодняшний день растущая в России сырьевая база позволяет считать инулин перспективным сырьем для пищевой промышленности, что дает возможность расширить выпуск функциональных продуктов питания. Известны такие вариации модифицированного инулина, используемые в пищевой, косметической и фармацевтической отраслях промышленности, как поперечно-сшитый инулин, эфиры инулина, гидрофобный инулин, циклоинулин, но в настоящее время в нашей стране производство инулина и его модификаций отсутствует. На рынке существует преимущественно продукция в виде сухих порошков и сиропов растительного сырья с высоким содержанием инулина.

Модификация инулина проводится аналогично модификации других полисахаридов. Так, например, модификацию инулина, известную как поперечно-сшитый инулин, получают путем проведения реакции между нативным инулином и гексаметафосфатом натрия, в результате реакции образуются эфирные связи между фосфатом и молекулами инулина, что приводит к получению полимера с более высокой молекулярной массой (рис. 2). Основные компоненты данной модификации являются пищевыми ингредиентами и признаны абсолютно безопасными. В результате сшивки образующийся высокомолекулярный инулин приобретает способность формировать более устойчивые гели по сравнению с нативным инулином, что делает его более перспективным при производстве молочных продуктов с повышенной вязкостью и сниженным содержанием жира, мучных изделий с улучшенными реологическими свойствами и пребиотических продуктов (Tang et al., 2024; Zhao et al., 2023; Zhang et al., 2024a; Chen et al., 2024; Pei et al., 2024; Akal, 2023; Li et al., 2019).

Рис. 2. Структура поперечно-сшитого инулина ( Li et al., 2019 ) Fig. 2. Structure of cross-linked inulin ( Li et al., 2019 )

Одним из перспективных направлений в модификации полисахаридов, в том числе инулина, является получение гидрофобных или амфифильных соединений, что обусловлено популяризацией "зеленых" пищевых эмульгаторов и замены на натуральные и частично натуральные. Многочисленные модификации гидрофобного инулина находят применение в качестве эмульгаторов в пищевой, косметической и фармацевтической отраслях промышленности. Гидрофобно модифицированный инулин применяется для инкапсулирования биологически активных веществ в косметической промышленности и фармакологии (рис. 3) ( Exerowa et al., 2009; Han et al., 2020; Kokubun et al., 2018; Morros et al., 2010; Muley et al., 2016; Kesharwani et al., 2019; Han et al., 2022 ).

Рис. 3. Структурная формула инулин лаурил карбамата Fig. 3. Structural formula of inulin lauryl carbamate

Получение циклических форм полисахаридов также является одним из перспективных направлений. Циклодекстрины, получаемые из крахмала, широко используются в нанотехнологии для инкапсулирования и доставки лекарственных препаратов, используются в качестве сорбентов, косметических средств. Однако для циклизации может быть использован не только крахмал, но и инулин, поскольку инулодекстрины обладают близкой к декстринам крахмала структурой. В последние годы появились данные о получении и использовании циклоинулина в качестве сорбента для жидкостной и газовой хроматографии и пребиотической добавки в функциональном питании (рис. 4) (Liu et al., 2021; Li et al., 2024; Santos et al., 2022; Ishikawa et al., 2009).

Рис. 4. Структурная формула циклофруктана ( Li et al., 2024 )

Fig. 4. Structural formula of cyclofructan ( Li et al., 2024 )

В отличие от крахмала, пектина или целлюлозы, преимуществом инулина является его способность к нормализации микроэкологии желудочно-кишечного тракта за счет того, что инулин выступает пребиотиком и не расщепляется пищеварительными ферментами человека, что обеспечивает ему низкий гликемический индекс.

Заключение

Таким образом, приведенные данные показывают большой потенциал применения инулина и его модификаций в различных сферах народного хозяйства. В настоящее время использование модифицированных форм инулина ограничено практически полным отсутствием их промышленного выпуска. Разработка и реализация технологий различных модификаций инулина позволит получить дополнительный инструмент при производстве пищевых продуктов и косметических средств, создании технологий инкапсулированных биологических активных веществ и фармацевтических препаратов. В целом, развитие технологий инулина и его модификаций позволит значительно расширить возможности производителей инновационной продукции.

Конфликт интересов