smak słodyczy

SMAK SŁODYCZY
Wiadomości zebrał Wojciech Węckowski
Zmysł smaku człowieka wraz ze zmysłem węchu i wzroku decydują o atrakcyjności
spożywanych pokarmów. Ludzkie receptory dzielą się na grupy, które potrafią rozróżnić pięć
podstawowych smaków: słodki, słony, kwaśny, gorzki, umami (wskazuje na obecność kwasu
glutaminowego w pożywieniu). Od zarania dziejów człowiek poszukiwał nowych pokarmów
oraz przypraw poprawiających ich smak. Dotyczy to również substancji o smaku słodkim,
które tak chętnie spożywamy pod postacią słodyczy. Obserwujemy nieustanny rozwój
przemysłu spożywczego, którego dużą gałąź stanowi produkcja dodatków do żywności,
w tym słodzących.
Dla większości ludzi słodki smak kojarzy się z cukrami. Jest to uzasadnione, gdyż
przez wiele lat to właśnie cukry były utożsamiane z tym smakiem. Najbardziej popularnym
przedstawicielem tej grupy, wykorzystywanym w przemyśle spożywczym, jest sacharoza.
Otrzymywano ją z trzciny cukrowej już w starożytności, kiedy to uważano ją za lekarstwo.
W 1747 roku po raz pierwszy otrzymano sacharozę z buraków cukrowych. Chemicznie
sacharoza jest disacharydem, czyli cukrem złożonym, który składa się z monosacharydów
glukozy i fruktozy, połączonych ze sobą wiązaniem glikozydowym. Występuje ona jako
krystaliczne ciało stałe, jest bezbarwna i nietoksyczna oraz posiada właściwości
konserwujące. Do dziś jej 10% wodny roztwór uznawany jest za wzorzec słodkiego smaku
i określony został współczynnikiem słodkości równym 1. Do innych powszechnie
wykorzystywanych cukrów zalicza się:
♦ D-glukozę – jest cukrem prostym, wykazującym aktywność biologiczną, który pełni
w organizmie człowieka wiele ról, m.in. jest jedyną substancją dostarczającą energię do
mózgu. Występuje w przyrodzie w stanie wolnym w owocach i nektarze, na skalę
przemysłową otrzymywana jest w procesie enzymatycznej lub kwasowej hydrolizy skrobi
ziemniaczanej bądź mąki kukurydzianej. Jej współczynnik słodkości wynosi 0,75.
♦ D-fruktozę – zwana potocznie cukrem owocowym, występuje w naturze w owocach
i nektarze kwiatowym. Na skale przemysłową otrzymywana jest poprzez enzymatyczną
konwersję D-glukozy. W organizmie człowieka metabolizowana jest wolniej od sacharozy czy
glukozy, jednak proces ten nie wymaga insuliny, dzięki czemu może być stosowana
w żywności przeznaczonej dla diabetyków. Jej nadmierne spożycie może prowadzić do
niestrawności i problemów z cholesterolem. Jej współczynnik słodkości wynosi 1,75.
♦ Laktozę – zwana jest cukrem mlecznym, gdyż występuje w mleku ssaków. W czystej
postaci uzyskiwana jest przez bezpośrednią krystalizację z serwatki. Jest szeroko
wykorzystywana jako składnik sztucznych odżywek dla niemowląt. Dużą wadą laktozy jest
to, że ulega rozkładowi na cukry proste i jest wchłaniana w jelicie cienkim w procesie
enzymatycznym, wykorzystującym laktazę. Enzym ten u ludzi zanika wraz z wiekiem, a jego
niedobór powoduje nietolerancję laktozy. Jej współczynnik słodkości wynosi 0,16.
♦ Maltozę – czyli inaczej cukier słodowy, to disacharyd składający się z dwóch
cząsteczek glukozy. Otrzymywany w procesie enzymatycznej hydrolizy skrobi, występuje
w słodzie. Stosowana jest w farmacji, gdzie poprawia smak leków i ułatwia formowanie
tabletek. Jej współczynnik słodkości wynosi 0,33.
Oprócz tradycyjnie stosowanych cukrów, w przemyśle spożywczym powszechnie
stosowane są poliole, czyli alkohole cukrowe. Wykorzystuje się je nie tylko, by nadać słodki
smak, ale również jako wypełniacze, emulgatory, zagęstniki, środki przeciwdziałające
1
spiekaniu i spulchniacze. Ze względu na swoją higroskopijność zapobiegają wysychaniu
otrzymywanych wypieków. Dzięki swojemu zastosowaniu określane są mianem
półsyntetycznych wypełniaczy – j.ang. „bulk sweeteners”. Choć występują naturalnie
w niektórych owocach, to na skalę przemysłową otrzymuje się je w procesie katalitycznego
uwodornienia roztworów odpowiednich cukrów. Właściwości polioli różnią się między sobą,
jednak ich zaletą jest to, że mają obniżoną kaloryczność i powodują powolny przyrost
glukozy we krwi. Dzięki temu mogą być spożywane przez cukrzyków. Dodatkowo
pozostawiają przyjemne poczucie chłodu w ustach, co sprawia, że są używane w pastach do
mycia zębów. Do najczęściej stosowanych polioli zaliczamy laktitol (współczynnik słodkości
0,3-0,5), mannitol (współczynnik słodkości 0,5 -0,6), sorbitol (współczynnik słodkości 0,5 0,6),maltiol (współczynnik słodkości 0,6 -0,9), ksylitol (współczynnik słodkości 1).
Od lat 70-ych ubiegłego wieku cukry zaczęto postrzegać jako główną przyczynę
otyłości, choroby wieńcowej, czy problemów z uzębieniem. Wielu ludzi, chcąc obniżyć
kaloryczność spożywanych pokarmów, rozpoczęło poszukiwania zamienników dla
najczęściej stosowanej sacharozy. Poszukiwania te trwają do dziś i przebiegają w dwóch
różnych kierunkach.
Pierwszym kierunkiem jest opracowanie szeregu związków syntetycznych. Związki te
nie są cukrami, nie posiadają własności odżywczych, tylko nadają smak spożywanym
potrawom. Są od kilkudziesięciu do kilku tysięcy razy bardziej słodkie niż sacharoza. Do
najczęściej stosowanych syntetycznych substytutów cukrów zaliczane są:
♦ Sacharyna oraz jej sole: sodowa, potasowa i wapniowa – odkryta przypadkiem przez
Constantina Fahlberga w roku 1879, stanowi imid kwasu 2-sulfobenzoesowego.
Charakteryzuje się smakiem 300-500 razy słodszym od sacharozy, w którym wyczuwa się
odrobinę goryczy i metalicznego posmaku. Nie posiada żadnych własności odżywczych i nie
powoduje próchnicy. Wyniki badań na szczurach dowodziły, że jej spożycie może skutkować
zwiększoną zachorowalnością na raka. Z tego powodu w niektórych krajach jej stosowanie
jest lub było zakazane.
♦ Cyklamat – odkryty przypadkowo przez Michaela Sveda w roku 1937. Chemicznie
jest to sól sodowa kwasu cykloheksylosulfamowego, o smaku 30-krotnie słodszym niż
sacharoza. Nie posiada własności odżywczych. Często cyklamat stosuje się łącznie
z sacharyną, w celu zamaskowania jej gorzkiego posmaku.
♦ Aspartam – czyli ester metylowy N-[amino(karboksylamino)acetylo]fenylalaniny,
został odkryty przypadkowo przez Jamesa Schlattera w 1965 roku. Po wielu wątpliwościach
co do jego możliwego działania rakotwórczego, ostatecznie został w pełni dopuszczony do
stosowania przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków w roku 1996. Aspartam jest
180 razy słodszy niż sacharoza, przy czym jego smak wyczuwalny jest później i jest
znacznie bardziej długotrwały. W organizmie człowieka rozkłada się najpierw na dipeptyd
i metanol, a następnie na aminokwasy, formaldehyd i kwas mrówkowy.
♦ Acesulfam-K – to sól potasowa acetosulfamu odkryta przez Karla Clausa w 1967
roku. Związek ten jest dopuszczony do stosowania w Polsce od 1994 roku. Brak dowodów
na jego szkodliwe działanie. Acesulfam-K jest 200 razy słodszy od sacharozy, jednak
stosowany w dużym stężeniu może pozostawiać metaliczny posmak. Z uwagi na dobrą
stabilność termiczną, jest często wykorzystywany w wypiekach.
♦ Sukraloza – odkryta przez Shashikanta Phadisa w 1976 roku stanowi chloropochodną sacharozy. Jest przy tym 200 razy od niej słodsza i nie dostarcza kalorii. Wykazuje
stabilność w szerokim zakresie temperatury i pH. Jest stosowana w ponad 40 krajach na
świecie, w tym w Polsce.
2
Drugim kierunkiem, w którym dążą poszukiwania jest „sięgnięcie do natury”. Okazało
się, że wiele substancji zawartych w roślinach i owocach zapewnia słodki smak, nie będąc
cukrami. Często jednak problemem jest opracowanie metody ich wydzielania, która
umożliwiłaby masową produkcję. Do takich substancji zalicza się niektóre białka, terpenoidy,
steroidy, dihydroizokumaryny oraz flawonoidy. Najbardziej znane z nich to:
♦ Taumatyna - substancja białkowa pozyskiwana w drodze ekstrakcji z rośliny
Thaumatococcus daniellii, występującej oryginalnie w Afryce Zachodniej. Jest 2000-3000
razy słodsza od sacharozy, jednak jej smak jest nieco ostry z wyczuwalną nutą lukrecji. Jej
stosowanie jest bezpieczne i nielimitowane.
♦ Neohesperydyna DC – stanowi pochodną flawononów, którą otrzymuje się przez
uwodornienie neohesperydyny, naturalnie występującej w skórce niedojrzałych pomarańczy.
Jest 1800 razy słodsza od sacharozy.
♦ Stewiozydy – jest to grupa związków słodzących zawartych w roślinie Stewia (Stevia
rebaudiana Bertoni) pochodzącej z ameryki południowej. Stewia jest 300 razy słodsza od
sacharozy, ma od niej niższą kaloryczność i wpływa korzystnie na obniżanie ciśnienia krwi.
W grudniu 2008 roku Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków dopuściła stosowanie
w przemyśle spożywczym rebaudiozydu A, słodkiej substancji otrzymywanej ze Stewii.
Do innych odkrytych, słodkich substancji pochodzenia naturalnego zaliczyć można
moneline, mabinline i brazeine. Jednak nie ma żadnych informacji potwierdzających ich
praktyczne wykorzystanie.
Powyższy artykuł opisuje jedynie podstawy dotyczące substancji słodzących
wykorzystywanych w przemyśle spożywczym. Każdego dnia na całym świecie prowadzone
są badania nad nowymi związkami tego typu. Roczna produkcja wszystkich substancji
słodzących wynosi 150 mln ton rocznie, z czego nadal największą część stanowi
otrzymywanie sacharozy. Rynek sztucznych słodzików na świecie szacowany jest na 3,2
miliarda dolarów. Przewiduje się również jego stały roczny wzrost na poziomie 2-3%. Udział
poszczególnych substancji słodzących w rynku stale się zmienia, co doskonale pokazują
dane z USA. W latach 2003-2007 odnotowano tam 17,5% wzrost sprzedaży wszystkich
substancji słodzących. W tym czasie zaobserwowano duży spadek sprzedaży syntetycznych
substancji, takich jak aspartam (łącznie -136%) i sacharyna (-12,60%) oraz wzrost sprzedaży
sukralozy (89,80%) i stewii (287,50%). Na korzyść stewii może dodatkowo przemawiać fakt,
że firmy takie jak PepsiCo i Coca-Cola planują zastąpić sukralozę rebaudiozydem A.
Literatura:
1. „Chemical Review” nr 06/2009, artykuł pt.: „Słodki nie tylko cukier”;
2. „Chemical Review” nr 06/2009, artykuł pt.: „Słodycz, nie zawsze naturalna”;
3. „ICIS Chemical Business”, Vol. 275, No.21, artykuł pt.: „Sweet nothings”;
4. „Chemical Review” nr 07-08/2009, artykuł pt.: „Rynek substancji słodzących”;
5. „Chemical Review” nr 07-08/2007, artykuł pt.: „Dodatki do żywności”;
6. „Chemia Organiczna” Tom 2 John McMurry, Wydawnictwo Naukowe PWN,
Warszawa 2000;
7. http://pl.wikipedia.org
3