Фруктоза (C₆H₁₂O₆) относится к моносахаридам, обладающим сладким вкусом и высокой растворимостью в воде. Она является кетозой, то есть содержит кетонную группу на втором атоме углерода. В пищевых продуктах встречается как свободный сахар (фрукты, мед), так и в составе дисахарида сахарозы (глюкоза + фруктоза) или фруктанов — полисахаридов с цепями фруктозных остатков.
Фруктоза характеризуется высокой реакционной способностью в реакциях конденсации с аминогруппами белков (реакция Майяра) и легко вступает в окислительно-восстановительные процессы. В организме она подвергается специфическому метаболизму, отличающемуся от глюкозы, что имеет значение для понимания непереносимости.
Всасывание фруктозы в тонком кишечнике осуществляется через переносчики GLUT5 на апикальной мембране энтероцитов и GLUT2 на базолатеральной стороне. Эффективность всасывания зависит от дозы, формы потребления и наличия глюкозы. Одновременное присутствие глюкозы увеличивает перенос фруктозы за счет ко-транспорта и улучшения транспорта GLUT2.
После всасывания фруктоза попадает в печень, где под действием фруктокиназы и альдолазы B превращается в фруктозо-1-фосфат, а далее в диоксиацетонфосфат и глицеральдегид. Эти промежуточные продукты могут вступать в гликолиз, глюконеогенез или липогенез. Нарушения этих процессов приводят к накоплению фруктозы и продуктов её распада в кишечнике и крови.
1. Врожденная непереносимость фруктозы (HFI) Наследственное заболевание, вызванное дефицитом фермента альдолазы B. При употреблении фруктозы или сахарозы происходит накопление фруктозо-1-фосфата, что нарушает энергетический обмен, вызывает гипогликемию, гепатомегалию и почечные расстройства. Проявляется с раннего детства, требует строгой диеты без фруктозы и сахарозы.
2. Врожденная дефицит фруктокиназы Редкий тип, при котором нарушается первичный фосфорилирующий шаг. Приводит к умеренной гипофруктоземии и слабой симптоматике, часто выявляется случайно.
3. Диетическая (ненаследственная) непереносимость фруктозы Развивается при недостаточной экспрессии транспортера GLUT5 или при заболеваниях кишечника (целиакия, воспалительные процессы). Проявляется вздутием живота, диареей, метеоризмом после употребления фруктозосодержащих продуктов. Симптомы дозозависимые.
Непереносимость фруктозы приводит к накоплению в просвете кишечника неусвоенной фруктозы, что вызывает осмотическую диарею. Ферментация кишечной микрофлорой фруктозы сопровождается образованием газов (CO₂, H₂, CH₄) и короткоцепочечных жирных кислот, что усиливает дискомфорт.
В системном обмене нарушается гликогенолиз и глюконеогенез, особенно при врожденной форме. В печени накапливаются фосфорированные сахара, что ингибирует ATP-зависимые процессы, приводит к метаболическому кризу и повреждению клеток.
Химические методы включают определение содержания фруктозы в крови и моче после нагрузочного теста, выявление активности альдолазы B и фруктокиназы. Функциональные тесты используют водородный дыхательный тест, оценивающий ферментацию неусвоенной фруктозы микрофлорой кишечника.
Генетический анализ позволяет выявить мутации в генах ALDOB и KHK, отвечающих за врожденные формы непереносимости.
Фруктоза широко используется как подсластитель благодаря высокой сладости и гигроскопичности. При разработке продуктов для людей с непереносимостью фруктозы требуется:
Химическая структура и свойства фруктозы определяют не только её функциональные качества в продуктах (кристаллизация, карамелизация, влагоудержание), но и риски для людей с ферментативными дефектами.
Фруктоза участвует в реакции Майяра с аминогруппами белков, ускоряя образование меланоидинов при выпечке и термической обработке. Это важно учитывать в технологических процессах, так как при высокой концентрации фруктозы усиливается карамелизация и образование потенциально реакционноспособных соединений.
В присутствии органических кислот (лимонная, яблочная) изменяется скорость кристаллизации и растворимости фруктозы. Сочетание с глюкозой влияет на осмотическое давление растворов и усвоение моносахаридов кишечником, что критично при разработке лечебных или диетических продуктов.
Фруктоза взаимодействует с жирами в кондитерских изделиях, влияя на текстуру и влажность, а также на химическую стабильность масел при хранении, ускоряя окислительные процессы в присутствии кислотных продуктов гидролиза сахаров.