Понастоящем некалоричните, изкуствени или естествени подсладители са една от най-динамичните области в областта на хранителните добавки, поради голямото разрастване, което е изпитал пазарът на нискокалорични храни, особено напитки.

некалорни

За да може естественият или изкуствен подсладител да бъде използваем от хранителната промишленост, освен че е безопасен, той трябва да отговаря и на други изисквания: сладкият вкус трябва да се възприеме бързо, а също така да изчезне бързо и да бъде възможно най-сходен към тази на захарозата, обикновена захар, без послевкус. Той също така трябва да издържа на условията на храната, в която ще се използва, както и на леченията, които ще претърпи.

Използването на изкуствени подсладители е обект на много противоречия относно тяхната дългосрочна безопасност. Най-добрият начин да се подходи към този спор е от гледна точка на баланса риск-полза. Потребителят трябва да реши дали в някои случаи поема много отдалечен риск като противоположност на предимствата, които носи употребата на определени продукти, предимства, които в този случай биха били намаляването на приетите калории, без да се отказва от определени храни или аромати. Трябва да се вземат предвид и благоприятните ефекти върху организма от ограничаването на приема на калории, особено при профилактиката на сърдечно-съдови нарушения и някои туморни процеси. Въпреки че превантивният ефект се проявява главно с намаляването на съдържанието на мазнини в диетата, намаляването на общото енергийно съдържание също може да допринесе и в този случай изкуствените подсладители биха били от определена помощ. Разбира се, те представляват голям интерес за поддържане на качеството на живот на онези хора, които по медицински причини трябва да контролират приема на захар.

Цикламат

Това вещество е синтезирано за първи път през 1937 г. и се използва като изкуствен подсладител от 1950 г. То е около 50 пъти по-сладко от захарозата и има известен неприятен послевкус, който изчезва, когато се използва смесен със захарин. Той е химически много стабилен и не се влияе от киселинност или нагряване. Основната му употреба е в газирани напитки. Може да се използва и в подсладени кисели млека и като подсладител за маса. Цикламатът като такъв е по-малко разтворим във вода, отколкото неговите соли, които обикновено се използват

Цикламат
За да видите и използвате тези интерактивни изображения, ви е необходим плъгинът Chime. Вижте инструкциите

От 1970 г. по подозрение, че може да действа като канцероген, използването му като хранителна добавка е забранено в много страни, включително САЩ, Япония и Англия. Данните за възможната му канцерогенност са противоречиви. Канцерогенният ефект, наблюдаван при много големи дози, вероятно не се дължи на самия цикламат, а на продукт, получен от него, циклохексиламин, чиято канцерогенност все още не е напълно изяснена. Човешкото тяло не е в състояние да трансформира цикламат в това производно, но бактериалната флора, присъстваща в червата, е такава. Степента на трансформация зависи много от индивидите, като по този начин варира и степента на възможния риск.

Всички данни за отрицателното въздействие на цикламата са получени от експерименти с животни с много по-високи дози от тези, приети от редовен консуматор на нискокалорични напитки, така че екстраполацията не е лесна и всъщност не съществува. безопасност или не на цикламат. След забраната си в Съединените щати, основната производствена компания е подала няколко искания до държавни структури за отмяна на тази забрана въз основа на резултатите от множество експерименти след нейната забрана.

Захарин

Захаринът, първият от изкуствените подсладители, е синтезиран през 1878 г., случайно открил сладкия му вкус. Използва се като подсладител от началото на този век. Той е няколкостотин пъти по-сладък от захарозата. Най-използваната форма е натриевата сол, тъй като киселинната форма е много слабо разтворима във вода. Има горчив послевкус, особено когато се използва във високи концентрации, но този послевкус може да бъде сведен до минимум чрез смесването му с други вещества. Това е подсладител, устойчив на нагряване и киселинни среди, така че е много полезен в много хранителни процеси.

От началото на употребата си захаринът е бил подложен на атаки по икономически причини, като е причинил намаляване на консумацията на захар с употребата му, както и възможния му ефект върху здравето на потребителите. През 70-те години няколко групи изследователи посочват, че високите дози захарин (5% от общото тегло на диетата) са способни да предизвикат развитието на рак на пикочния мехур при плъхове.

Захаринът не е мутагенен. Ефектът му върху пикочния мехур на плъхове се предизвиква от продължително дразнене на този орган, причинено от промени в общия състав на урината, които наред с други ефекти водят до промени в рН и образуването на минерални утайки. Непрекъснатата атака реагира на клетъчната пролиферация, за да възстанови щетите и в някои случаи тази пролиферация излиза извън контрол и води до производството на тумори. Интересно е да се отбележи, че ефектът от образуването на утайки в урината на плъхове се дължи до голяма степен или изцяло на натрия, съдържащ се в захарина, тъй като свободната форма или калциевата сол не предизвикват този ефект.

Следователно захаринът не е канцерогенен сам по себе си, а чрез ефекта си като спусък за физикохимична атака върху пикочния мехур на плъх, което предизвиква клетъчна пролиферация. С концентрации в диетата (тези, които всъщност се използват от хората), при които няма абсолютно никаква възможност за тази атака на пикочния мехур, рискът няма да бъде много малък, а просто нулев. Използването на захарин обаче е забранено в някои страни като Канада. В САЩ забраната му е вдигната през 1977 г., но кампаниите на засегнатите компании и някои асоциации, включително тези за диабетици, доведоха до мораториум върху забраната.

Acesulfama-k

Ацесулфам-к е калиева сол на ацесулфамова киселина, това е относително просто химично съединение, открито почти случайно през 1967 г. Той е приблизително 200 пъти по-сладък от захарта, с голяма стабилност при технологични обработки и по време на съхранение. Биологично ацесулфам К не се метаболизира в човешкото тяло, като бързо се екскретира без химически промени, така че няма тенденция да се натрупва. Употребата му е разрешена в Англия през 1983 г. и по-късно в целия Европейски съюз.

Аспартам

Аспартамът е най-важният от новите изкуствени подсладители. Той е синтезиран в рамките на изследователска програма за пептиди за фармацевтична употреба, като сладкият му вкус е открит случайно през 1965 г. След изчерпателно проучване за безопасността му, той първоначално е разрешен за употреба в Съединените щати като настолен подсладител, а от 1983 г. е разрешен в тази страна като добавка в широка серия продукти.


Структура на аспартама
Аспартамът се образува чрез обединяване на две аминокиселини (фенилаланин и аспарагинова киселина), с киселинната група на фенилаланин, модифицирана чрез съединението на молекула метанол, образувайки естер.

Аспартамът е няколкостотин пъти по-сладък от захарта. Поради тази причина, въпреки че при еднакво тегло тя осигурява приблизително същите калории като захарта, в често използваните концентрации този енергиен принос е незначителен.

Аспартамът няма послевкус, за разлика от други подсладители, и е относително стабилен в кисела среда, но не е устойчив на силно нагряване, така че създава проблеми за използване в сладкарството.

Аспартамът веднага се трансформира в организма във фенилаланин, аспарагинова киселина и метанол. Първите две са нормални съставки на протеини, естествени компоненти на всички възможни организми и диети. Фенилаланинът също е незаменима аминокиселина, тоест човек не може да го синтезира в тялото си и задължително трябва да го набавя от диетата. Наличието на високи концентрации на фенилаланин в кръвта обаче е свързано с тежка умствена изостаналост при рядко вродено заболяване, известно като фенилкетонурия, причинено от липсата на основен ензим за разграждане на тази аминокиселина. Използването на аспартам при възможни нива в диетата води до повишаване на концентрацията на фениланалин в кръвта по-малко от тази, получена при нормално хранене. Много големи количества, които могат да бъдат погълнати случайно, водят до повишаване на концентрацията на фенилаланин в кръвта, по-ниско от считаното за вредно, което също бързо изчезва. Въпреки това, в случай на хора с фенилкетонурия, използването на този подсладител ще им осигури допълнително количество фенилаланин, което не е препоръчително.

От друга страна, метанолът е токсичен продукт, но количеството, образувано в организма при употребата на този подсладител, е много по-ниско от това, което би могло да представлява рискове за здравето, и при нормалната му употреба дори по-ниско от това, което присъства в естествено в много храни, като плодови сокове.

Neotame и други сродни подсладители

Има и други изключително сладки на вкус пептиди. Един от тях, наречен neotame, е разрешен от FDA за употреба в САЩ през 2002 г. и се използва и в други страни, но все още не е разрешен в Европейския съюз.

Неотамска структура
Неотамът се образува, подобно на аспартама, чрез обединяването на две аминокиселини (фенилаланин и аспарагинова киселина), фенилаланинът също е свързан с молекула метанол и за разлика от аспартама, с аминогрупата на аспарагиновата киселина, модифицирана от група 3, 3 диметилбутил.

Neotame е между 8000 и 13000 пъти по-сладък от захарта, така че трябва да се използват изключително малки количества. В храносмилателния тракт той хидролизира освобождавайки метанол, но амидната връзка не се нарушава.

Друг подсладител от пептиден тип е алитам, образуван от комбинацията от аспарагинова киселина (обичайният изомер, т.е. L), аланин (в случая необичайният изомер, т.е. D) и структура, свързана с D- аланин, 2,2,4,4 тетраметил 3 тиоетаниламин.

Alitame е около 2000 пъти по-сладък от захарта. От технологична гледна точка, той не издържа на дълго време на съхранение в силно кисела среда, но устоява на кратко и интензивно нагряване. В тялото се хидролизира, аспарагиновата киселина се метаболизира нормално, а останалата част се елиминира с урината. Употребата му е разрешена в Австралия и Китай, но не и в САЩ или Европейския съюз.

Сукралоза

Сукралозата е халогенирано производно на захарозата, чийто интензивен сладък вкус, около 600 пъти по-висок от този на захарта, е открит случайно през 90-те години. През 1999 г. FDA разрешава употребата му в храни в САЩ.

Сукралоза

Маркирайте хлорните атоми

Тауматина

Тауматините (тауматин) са набор от протеини, извлечени от растение, произхождащо от Западна Африка, Thaumatococcus daniellii, които се метаболизират в тялото подобно на други протеини в диетата. Тауматинът е включен в Книгата на рекордите на Гинес като най-сладкото познато вещество, което е около 2500 пъти повече от захарта. Той има известен привкус от женско биле и, смесен с глутамат, може да се използва като подобрител на вкуса. Използва се в Япония от 1979 г. В списъка на Европейския съюз има добавен код E-957.


Thaumatococcus daniellii плодове и преработени в Гана. Снимки, съответстващи на проучване на Fraunhofer IGB за производството на този подсладител в рамките на местен проект за развитие.

Тауматините са основни протеини, с изоелектрична точка между 11 и 12 и молекулно тегло около 22 000. Третичната му структура се поддържа от осем дисулфидни моста. Като особеност на техния аминокиселинен състав може да се посочи, че им липсва хистидин.


Снимки на кристали тауматин, получени от Мишел Байн.
С любезното съдействие на Ана Холмс, Студентската кристална менажерия, Университет в Алабама.

Структурата на тауматина е особена и предвид големия брой дисулфидни мостове. Те стабилизират много молекулата и й придават по-висока топлоустойчивост, отколкото обикновено в протеина.

Водородни връзки

Необходимо е да се има предвид, че поддържането на триизмерната структура на протеина е от съществено значение за неговия сладък вкус. Достатъчно е да се прекъсне дисулфидният мост между цистеини 145 и 158, който е особено лабилен, за да се загуби сладкият вкус.

Неоесперидин дихидрохалкон

Така нареченият неоесперидин дихидрохалкон (NHDC) се получава чрез химическа модификация на вещество, присъстващо в горчивия портокал, Citrus aurantium. Той е между 250 и 1800 пъти по-сладък от захарозата и има по-устойчив сладък вкус, с привкус на женско биле. Той се разгражда частично от действието на чревната флора. Присвоен му е кодът на добавката E-959 в списъка на Европейския съюз.

Неохесперидин дихидрохалкон

Други некалорични подсладители

Стевиозидът е гликозид, открит в растението Stevia rebaudiana, малък храст, роден в района между северния Парагвай и Бразилия.



Стевия ребаудиана
Снимката е предоставена от Mountain Valley Growers, Inc.

Листата му традиционно се използват като подсладител от векове, но растението е описано за първи път научно през 1887 г. от Антъни Бертони. В момента се култивира в някои райони за производство на стевиозид

Структура на стевиозида

Този глюкозид представлява до 13 тегловни% от сухото растение, а в чиста форма е между 250 и 300 пъти по-сладък от захарта. Въпреки че растението и чистото вещество се използват в Китай, Япония и някои страни в Южна Америка като подсладители, употребата му не е разрешена в Европа или САЩ, тъй като не се счита за безопасна за здравето.

В допълнение към тауматините има и други интензивно сладки на вкус протеини, от които най-изследван е монелин. Този протеин се намира в плодовете на Dioscoreophyllum cumminsii и е приблизително 1000 пъти по-сладък от захарта по тегло и около 100 000 пъти при сравнение на бенките.


Монелинът се образува от две полипептидни вериги, едната от 45 аминокиселини, а другата от 50, едната образувана от сгънати листове, а другата от комбинацията на алфа спирала с бета сгънати листове, свързани нековалентно. Триизмерната структура трябва да се поддържа за сладък вкус.


Миракулинът е протеин, открит в плодовете на „чудотворния плод“ Synsepalum dulcificum. Това растение принадлежи към семейство Sapotaceae и е родом от Западна Африка.

Плодове, с диаметър около 3 cm, от Synsepalum dulcificum .
Снимката е предоставена от Biotrek, Департамент по биологични науки на Калифорнийския държавен политехнически университет.
Протеинът, едноверижен полипептиден гликопротеин с около 28 000 молекулно тегло, няма силен сладък вкус сам по себе си, но дълбоко модифицира вкусовете, като се свързва с вкусовите пъпки, превръщайки киселия вкус в сладък. Този ефект трае около 30 минути. В момента той няма индустриално приложение.