Натуральные и искусственные подсластители

Для придания безалкогольным напиткам сладости, смягчения резко­го вкуса, ассимиляции аромата используют разнообразные сладкие вещества. Известны различные классификации сладких веществ: по происхож­дению (натуральные и искусственные), степени сладости (подсластители с высоким и низким сахарным эквивалентом), калорийности (высококалорийные, низкокалорийные, некалорийные), химическому строению (относительной молекулярной массе, типу химических соединений), степени усвоения подсластителей организмом человека и др.

Установлено, что заболевания сердечно-сосудистой системы, орга­нов пищеварения, нарушения обмена веществ непосредственно связаны с потреблением сахарозы. Поэтому создание безалкогольных напитков пониженной калорийности с использованием натуральных и безвредных пищевых основ является важным условием решения проблемы рационального питания.

Фруктозоcодержащие сиропы. Глюкозо-фруктозные сиропы (ГФС) по своему составу и физиологиче­ской ценности превосходят сахарозу. При одинаковой сладости напитки с ГФС имеют меньшую на 30-50 % энергетическую ценность, быстрее усваиваются организмом.

Благодаря преимуществам ГФС перед сахарозой во многихстранах пищевые продукты вырабатываются только с сиропами. Основным сырьем для производства ГФС являетсякрахмал, который подвергаюткислотномуили ферментативному гидролизу.

Ферментативная обработка крахмала начинается с действия α-ами­лазы с целью его разжижения. Этот процесс осуществляется при темпера­туре 60-110⁰С, рН 6,5-6,7 в присутствии ионов кальция, которые активируют и стабилизируют α-амилазу.

На следующей стадии ферментативной обработки крахмала производится осахаривание с помощью глюкоамилазы, которая представляет собой типичную экзогидролазу. Полученная глюкоза под действием глюкозоизомеразы обратимо изомеризуется во фруктозу с получением ГФС.

В последние годы все шире используется технология получения ГФС с высоким содержанием фруктозы из инулинсодержащего сырья (топинамбур, цикорий) путем одностадийного гид­ролиза.

Процесс получения фруктозного сиропа из топинамбура состоитиз 4 этапов: экстракция фруктанов, гидролиз фруктанов до фруктозы, очи­стка полученного гидролизата, концентрированние гидролизата.

Для получения фруктозыиз инулина применяют кислотный и фермен-тативный гидролиз.

Кислотный гидролиз осуществляют при рН 1-2 и температуре 60-100 С в течение 1-2 ч. Однако при низких значениях рН фруктоза легко разлагается, нарастает цветность, образуются побочные продук­та, в том числе примерно 5 % дифруктозодиангидрида. Выход фруктозы при этом снижается. Поэтому предпочтительнее ферментативный гидролиз под действием инулиназ, продуцируемых дрожжами и плесневыми грибами.

В производстве напитков и продуктов диетического питания применяют низкокалорийные подсластители искусственные и натуральные. Натуральные подсластители получают из растительного сырьябез использования приемов химического синтеза.

Миракулин выделяют из плодов африканского растения dulcifica. По химическому строению он представляет собой гликопротеид с относительной молекулярной массой 42 000 - 44 000. Сладость миракулина ощущается очень долго, несколько часов.

Монелин - подсластитель, получаемый из ягод африканского окультуренного винограда. С химической точки зрения это белок с относительной молекулярной массой 10 700 - 11 600. Сахарный эквива­лент монелина 500-3 000 ед. Сладость монелина ощущается спустя несколько секунд, затем постепенно достигается максимум интенсивности и происходит постепенное ослабление вкуса. В водных растворах монелин стабилен при рН 2-10. При других значениях рН, а также при нагревании сладость необратимо теряется.

Тауматин - самое сладкое из известных веществ, его полу­чают из плодов африканского растения Thaomatococcus danielli. Сте­пень сладости тауматина 80 000 - 100 000 ед. Тауматин состоит из неско­льких белков с относительной молекулярной массой 20000 - 21000. Сла­дость ощущается дольше, чем у сахарозы, и, кроме того, присутствует лакричное послевкусие. Он стабилен при рН 2,5-5,5 и при повышенных температурах.

Стевиозид получают водной экстракциейиз листьев южно­американского растения Stevia tebandiana berfoni.. Препарат состоит из смеси сладких веществ гликозидной природы. Стевиозид примерно в 300 раз слаще сахарозы. Ощущение сладости более длительное, чем у сахарозы. Производство и потребление стевиозида ограничено регионами, культивирующими растение Парагвай, Япония, Корея.

Синтетические подсластители получают путем химического синтеза. Многие из этих веществ токсичны или проявляют токсичность после при­нятия определенной дозы.

Сахарин - широко распространенное синтетическое сладкое вещество. По химическому строению сахаринимид о-сульфобензойной кислоты. Из-за слабой растворимости в воде (1 г на 290 см³ холодной или на 25 см³ кипящей воды) для подслащивания пищевых продуктов применяются легкорастворимые натриевая или кальциевая соли сахарина. Сахарин в 300-500 раз слаще сахарозы. Ощущение сладости сахари­на возрастает со временем, достигает максимума и остается на этом уровне долгое время. Кроме того, сахарин имеет горькое металлическое и вязнущее послевкусие, усиливающееся с увеличением его концентрации. Главное преимущество сахарина наряду с относительно высокой сладо­стью - низкая стоимость, а существенный недостаток - возможное отри­цательное влияние на здоровье людей, что явилось причиной дляегозапрещения в 70-х годах в ряде стран (Канада, Франция, Италияи др.).

Цикламаты - это соли циклогексиламино-N-сульфоновой кислоты. В пищевой промышленности используются натриевая и кальцие­вая соли, представлявшие собой белые кристаллические порошки, хоро­шо растворимые в воде. В водных растворах цикламаты обладают хорошей температурной, кислотной и щелочной стабильностью. Степень сладости составляет 20-30 ед. Она уменьшается с повышением концентрации раствора. При массовой доле цикламатов выше одного процента повышение степени сладости не наблюдается.

Многочисленные фармакологические испытания цикламатов имели противоречивые результаты. В одних случаях они признаны безвредными, в других – установлено, что часть их превращается в организме в ток­сичное соединение - циклогексиламин или в канцерогенный дициклогексиламин. Это явилось причиной запрещения цикламатов в США, Японии, Вели­кобритании, производивших и использовавшихих ранее в больших коли­чествах.

Ацесульфам К – искусственное сладкое вещество изгомологического ряда оксатиациноидиоксидов. Это белый кристаллический порошок, не- гигроскопичный, обладает неограниченной стабильностью при хранении.

Водные растворы ацесульфама К обладают значительной термо- и кислотоустойчивостью. Он более термостабилен, чем сахароза. Продукты, подслащеные ацесульфамом К, можно подвергать стерилизации.

Оптимальными значениями рН растворов ацесульфама К являются 5 - 7. В щелочных средах ацесульфам К разлагается на ацетон и диоксид углерода. Сахарный эквивалент ацесульфама К зависит от вида подсла­щиваемого продукта, концентрации подсластителя, температуры. Но по срав­нению с раствором с массовой долей сахарозы 3 % ацесульфам К имеет эквивалент 200 ед. При высоких концентрациях вещества в растворах появляется вяжущий, горький, химический вкус.

По имеющимся результатам токсикологических исследований, ацесульфам К не обладает мутагенным, канцерогенным, токсичным действием. Он не усваивается организмом человека и полностью выводится в первонача­льной форме. Ацесульфам К производится и разрешен для подслащивания пищевых продуктов во многих странах Западной Европы.

Аспартам – дипептидный подсластитель. Он представляет собой метиловый эфир N-L-α-аспартил-L-фенилаланина. Это белый кристаллический порошок, обладающий ограниченной растворимостью в воде.

В организме человека аcпартам метаболизируется полностью. Сла­дость его подобна сладости сахарозы, сахарный эквивалент составляет 160-200 ед. Аспартам обладает свойством усиливать вкус и аромат мно­гих цитрусовых соков и напитков, не вызывает кариеса зубов.

Основной проблемой использования аcпартама в пищевых продуктах является его относительно невысокая стабильность, которая зависит от рН, температуры, а также от продолжительности хранения. Оптимальным рН среды для аспартама является 4,2. При этом значении рН и температуре 25 ⁰С период полураспада аспартама 260 сут, с повышением температу­ры и уменьшением рН скорость распада возрастает, при этом ослабляет­ся сладость продукта. Напитки, распад аспартама в которых достиг 40-45 %, уже являются неприемлемыми.

Комплексные исследования пока­зали полную безвредность аспартама для здоровья людей. Он разрешен для подслащивания пищевых продуктов в 63 странах мира, в том числе и в нашей стране. Аспартам считается наиболее перспективным подсластителем.