Некалорійні, штучні або натуральні підсолоджувачі в даний час є однією з найдинамічніших сфер у галузі харчових добавок через велике розширення, яке зазнав ринок низькокалорійних продуктів, особливо напоїв.

засолоди

Для того щоб натуральний або штучний підсолоджувач був придатним для використання в харчовій промисловості, він, крім того, що є безпечним, повинен відповідати й іншим вимогам: солодкий смак повинен сприйматися швидко, а також швидко зникати, і він повинен бути якомога подібнішим до цукрози, звичайного цукру, без присмаку. Він також повинен витримувати умови їжі, в якій він буде використовуватися, а також процедури, які він повинен пройти.

Використання штучних підсолоджувачів було предметом багатьох суперечок щодо їх довгострокової безпеки. Найкращий спосіб вирішити цю суперечку - з точки зору співвідношення ризику та вигоди. Споживач повинен вирішити, чи не приймає він у деяких випадках дуже віддалений ризик як протилежність тим перевагам, які приносить вживання певних продуктів, перевагам, які в цьому випадку полягають у зменшенні споживаних калорій без відмови від певної їжі чи ароматизаторів. Також слід враховувати сприятливий вплив на організм обмеження споживання калорій, особливо при профілактиці серцево-судинних розладів та деяких пухлинних процесів. Хоча профілактичний ефект виникає головним чином при зменшенні вмісту жиру в раціоні, зменшення загального вмісту енергії також може сприяти, і в цьому випадку штучні підсолоджувачі будуть певною допомогою. Звичайно, вони представляють великий інтерес для підтримки якості життя тих людей, які за медичними показаннями повинні контролювати споживання цукру.

Цикламат

Вперше ця речовина була синтезована в 1937 році, і використовується як штучний підсолоджувач з 1950 року. Вона приблизно в 50 разів солодша від сахарози і має певний неприємний присмак, який зникає при використанні в суміші з сахарином. Він хімічно дуже стабільний, на нього не впливають кислотність та нагрівання. Основне його використання - в газованих напоях. Він також може використовуватися в підсолоджених йогуртах і як настільний підсолоджувач. Цикламат як такий менш розчинний у воді, ніж його солі, які зазвичай використовуються

Цикламат
Для перегляду та використання цих інтерактивних зображень потрібен плагін Chime. Див. Інструкції

З 1970 року за підозрою, що він може діяти як канцероген, його використання як харчової добавки заборонено в багатьох країнах, включаючи США, Японію та Англію. Дані про його можливу канцерогенність суперечливі. Канцерогенний ефект, що спостерігається при дуже великих дозах, мабуть, буде пов’язаний не з самим цикламатом, а з отриманим з нього продуктом - циклогексиламіном, канцерогенність якого ще не з’ясована до кінця. Людський організм не здатний перетворити цикламат у це похідне, проте бактеріальна флора, присутня в кишечнику, є. Ступінь трансформації багато в чому залежить від окремих людей, таким чином також змінюється величина можливого ризику.

Усі дані про негативний вплив цикламату були отримані в результаті експериментів на тваринах із застосуванням доз набагато більших, ніж тих, які вживає звичайний споживач низькокалорійних напоїв, тому екстраполяція не є простою, а насправді не існує. безпечність або відсутність цикламату. З моменту заборони в США головна виробнича компанія подала кілька запитів до державних органів про скасування цієї заборони на основі результатів численних експериментів після заборони.

Сахарин

Сахарин, перший із штучних підсолоджувачів, був синтезований в 1878 році, випадково виявивши його солодкий смак. З початку цього століття його використовують як підсолоджувач. Це в кілька сотень разів солодше сахарози. Найбільш вживаною формою є натрієва сіль, оскільки кислотна форма дуже погано розчиняється у воді. Він має гіркий присмак, особливо при використанні у високих концентраціях, але цей присмак можна звести до мінімуму, змішавши його з іншими речовинами. Це підсолоджувач, стійкий до нагрівання та кислотних середовищ, тому дуже корисний у багатьох харчових процесах.

З початку використання сахарин зазнавав атак з економічних причин, оскільки його вживання спричинило зменшення споживання цукру, а також можливий вплив на здоров'я споживачів. У 1970-х рр. Кілька груп дослідників вказали, що високі дози сахарину (5% від загальної ваги дієти) здатні викликати розвиток раку сечового міхура у щурів.

Сахарин не є мутагенним. Його вплив на сечовий міхур щурів здійснюється безперервним подразненням цього органу, спричиненим змінами загального складу сечі, які, крім інших ефектів, призводять до зміни рН та утворення мінеральних осадів. Безперервна атака реагує на проліферацію клітин, щоб відновити пошкодження, і в деяких випадках ця проліферація виходить з-під контролю і призводить до утворення пухлин. Цікаво відзначити, що ефект утворення осадів у сечі щурів значною мірою чи повністю пов’язаний з натрієм, що міститься в сахарині, оскільки вільна форма або кальцієва сіль не дають цього ефекту.

Отже, сахарин не канцерогенний сам по собі, а завдяки своїй дії як пусковий механізм для фізико-хімічної атаки на сечовий міхур щурів, що спричиняє проліферацію клітин. При концентрації в дієті (ті, що насправді використовуються людьми), при яких немає абсолютно жодної можливості нападу сечового міхура, ризик буде не дуже малим, а просто нульовим. Однак використання сахарину заборонено в деяких країнах, таких як Канада. У США його заборону було піднято в 1977 році, але кампанії постраждалих компаній та деяких асоціацій, в тому числі для діабетиків, призвели до введення мораторію на заборону.

Ацесульфама-к

Ацесульфам-к - це калієва сіль ацесульфамової кислоти, це відносно проста хімічна сполука, виявлена ​​майже випадково в 1967 році. Вона приблизно в 200 разів солодша від цукру, має велику стабільність при технологічній обробці та при зберіганні. Біологічно ацесульфам К не метаболізується в організмі людини, швидко виводиться без хімічних змін, тому не має тенденції до накопичення. Його використання було дозволено в Англії в 1983 році, а згодом і в усьому Європейському Союзі.

Аспартам

Аспартам є найважливішим із нових штучних підсолоджувачів. Він був синтезований в рамках дослідницької програми щодо пептидів для фармацевтичного використання, його солодкий смак був виявлений випадково в 1965 р. Після вичерпного дослідження щодо його безпеки спочатку він був дозволений до використання в США як настільний підсолоджувач, а з 1983 р. було дозволено в цій країні як добавка до широкого ряду продуктів.


Будова аспартаму
Аспартам утворюється шляхом об'єднання двох амінокислот (фенілаланіну та аспарагінової кислоти), причому кислотна група фенілаланіну модифікується об'єднанням молекули метанолу, утворюючи складний ефір.

Аспартам у кілька сотень разів солодший за цукор. З цієї причини, хоча при рівній вазі він забезпечує приблизно ті ж калорії, що і цукор, у загальновживаних концентраціях цей енергетичний внесок є незначним.

Аспартам не має присмаку, на відміну від інших підсолоджувачів, і є відносно стабільним у кислому середовищі, але він не протистоїть сильному нагріванню, тому представляє проблеми для використання в кондитерських виробах.

Аспартам негайно перетворюється в організмі на фенілаланін, аспарагінову кислоту та метанол. Перші два є нормальними складовими білків, природними компонентами всіх можливих організмів та дієти. Фенілаланін також є незамінною амінокислотою, тобто людина не може синтезувати її у своєму організмі і повинна обов’язково отримувати з раціону. Однак наявність високих концентрацій фенілаланіну в крові пов’язано з важкою розумовою відсталістю при рідкісному вродженому захворюванні, відомому як фенілкетонурія, спричиненому відсутністю необхідного ферменту для розщеплення цієї амінокислоти. Застосування аспартаму на можливих рівнях у дієті призводить до підвищення концентрації феніланаліну в крові менше, ніж у звичайному прийомі їжі. Дуже великі кількості, що потрапляють у організм випадково, підвищують концентрацію фенілаланіну в крові нижче, ніж вважається шкідливою, і вони також швидко зникають. Однак у випадку людей з фенілкетонурією використання цього підсолоджувача забезпечить їм додаткову кількість фенілаланіну, що недоцільно.

З іншого боку, метанол є токсичним продуктом, але кількість, що утворюється в організмі внаслідок використання цього підсолоджувача, набагато нижча за таку, яка може представляти ризик для здоров’я, і, при його нормальному вживанні, навіть менша, ніж у природному багато продуктів, таких як фруктові соки.

Неотам та інші споріднені підсолоджувачі

Є й інші надзвичайно солодкі на смак пептиди. Один з них, званий неотам, був дозволений FDA для використання в США в 2002 році, а також використовується в інших країнах, але в Європейському Союзі він ще не отримав дозволу.

Неотамова структура
Неотам утворюється, як і аспартам, шляхом об'єднання двох амінокислот (фенілаланіну та аспарагінової кислоти), фенілаланін також пов'язаний з молекулою метанолу, на відміну від аспартаму, з аміногрупою аспарагінової кислоти, модифікованою диметилбутилом групи 3, 3.

Неотам у 8000–13000 разів солодший за цукор, тому потрібно вживати надзвичайно малі кількості. У травному тракті він гідролізує, виділяючи метанол, але амідний зв’язок не порушується.

Іншим підсолоджувачем пептидного типу є алітам, утворений поєднанням аспарагінової кислоти (звичайний ізомер, тобто L), аланіну (в даному випадку незвичайного ізомеру, тобто D) і структури, властивої пов'язаній з D- аланін, 2,2,4,4 тетраметил 3 тіоетаніламін.

Алітам приблизно в 2000 разів солодший за цукор. З технологічної точки зору, він не витримує тривалого часу зберігання у висококислих середовищах, але він протистоїть короткому та інтенсивному нагріванню. В організмі він гідролізується, аспарагінова кислота нормально метаболізується, а решта виводиться із сечею. Його використання дозволено в Австралії та Китаї, але не в США чи Європейському Союзі.

Сукралоза

Сукралоза - це галогеноване похідне сахарози, інтенсивний солодкий смак якого, приблизно в 600 разів більший, ніж у цукру, був випадково виявлений у 1990-х рр. У 1999 р. FDA дозволила його використання в їжу в США.

Сукралоза

Виділіть атоми хлору

Тауматин

Тауматини (тауматин) - це набір білків, що видобуваються з рослини, корінної в Західній Африці, Thaumatococcus daniellii, які метаболізуються в організмі, як і інші білки в раціоні. Тауматин занесений до Книги рекордів Гіннеса як найсолодша відома речовина, приблизно у 2500 разів більше, ніж цукру. Він має певний присмак солодки і, змішаний з глутаматом, може використовуватися як підсилювач смаку. Він використовується в Японії з 1979 року. У списку Європейського Союзу він має адитивний код E-957.


Плоди Thaumatococcus daniellii переробляються в Гані. Фотографії, що відповідають дослідженню Fraunhofer IGB щодо виробництва цього підсолоджувача в рамках проекту місцевого розвитку.

Тауматини - основні білки, з ізоелектричною точкою від 11 до 12 і молекулярною масою близько 22000. Її третинну структуру підтримують вісім дисульфідних мостів. Як особливість їх амінокислотного складу можна зазначити, що їм бракує гістидину.


Фотографії кристалів тауматину, отримані Мішель Байн.
Люб'язно надано Ана Холмс, Студентський кришталевий звіринець, Університет Алабами.

Структура тауматину своєрідна також з огляду на велику кількість присутніх дисульфідних містків. Вони набагато стабілізують молекулу і надають їй вищу термостійкість, ніж зазвичай у білку.

Водневі зв’язки

Необхідно мати на увазі, що підтримка тривимірної структури білка необхідна для того, щоб він мав солодкий смак. Досить розірвати дисульфідний міст між цистеїнами 145 і 158, який є особливо лабільним, щоб солодкий смак був втрачений.

Неоесперидин дигідрохалкон

Так званий неоесперидиндигідрохалкон (NHDC) отримують шляхом хімічної модифікації речовини, що міститься в гіркому апельсині, Citrus aurantium. Він у 250–1800 разів солодший за сахарозу та має більш стійкий солодкуватий смак із присмаком солодки. Він частково руйнується під дією кишкової флори. Їй присвоєний код добавки E-959 у списку Європейського Союзу.

Неогесперидин дигідрохалкон

Інші некалорійні підсолоджувачі

Стевіозид - це глікозид, що міститься в рослині Stevia rebaudiana, невеликому чагарнику, що походить із району між північним Парагваєм і Бразилією.



Стевія ребаудіана
Фото люб'язно надано Mountain Valley Growers, Inc.

Її листя традиційно використовувались як підсолоджувач протягом століть, але вперше рослина була науково описана в 1887 році Ентоні Бертоні. В даний час його культивують у деяких районах для отримання стевіозиду

Будова стевіозиду

Цей глюкозид становить до 13% від маси сухої рослини, а в чистому вигляді він в 250-300 разів солодший за цукор. Хоча як рослина, так і чиста речовина використовуються в Китаї, Японії та деяких країнах Південної Америки як підсолоджувачі, його використання не дозволено в Європі та США, оскільки це не вважається безпечним для здоров'я.

Окрім тауматинів, існують і інші інтенсивно солодкі на смак білки, серед яких найбільш вивченим є монелін. Цей білок міститься в плодах Dioscoreophyllum cumminsii і приблизно в 1000 разів солодший за цукор за вагою та приблизно в 100 000 разів за порівнянням молей.


Монелін утворюється двома поліпептидними ланцюгами, однією з 45 амінокислот, а іншою з 50, одна утворена складеними аркушами, а інша - комбінацією альфа-спіралі з бета-складеними аркушами, з’єднаними нековалентно. Тривимірну структуру потрібно підтримувати для отримання солодкого смаку.


Міракулін - це білок, що міститься в плодах «чудо-фрукта» Synsepalum dulcificum. Ця рослина належить до сімейства Sapotaceae і родом із Західної Африки.

Плоди Synsepalum dulcificum діаметром близько 3 см .
Фото надано Biotrek, Департамент біологічних наук Каліфорнійського державного політехнічного університету.
Білок, одноланцюговий поліпептидний глікопротеїн приблизно 28000 молекулярних ваг, сам по собі не має сильного солодкого смаку, але глибоко модифікує ароматизатори, зв’язуючись зі смаковими рецепторами, перетворюючи кислий смак на солодкий. Цей ефект триває близько 30 хвилин. На даний момент він не має промислового застосування.