История сахарозаменителей

Реферат по ПиБАД на тему

«Сахарозаменители».

Введение.

История сахарозаменителей началась в 1879 году. В лаборатории американского профессора Ремсена работал никому не известный химик Фальберг, эмигрант из России. Однажды за обедом он обратил внимание на необычный вкус хлеба — тот был сладким. Но домашние никакой сладости не ощущали. Тогда Фальберг понял: сладок не хлеб, а его пальцы — до обеда ученый возился с препаратом с названием сульфаминбензойная кислота. После трапезы изобретатель помчался в лабораторию проверить догадку. Предположение подтвердилось: соединения сульфаминбензойной кислоты действительно были изумительно сладкими. Так был синтезирован сахарин. Химическое вещество с такими свойствами пригодилось очень быстро: во время Первой мировой войны сахара катастрофически не хватало. В начале 20-х Наркомздрав разрешил производить сахарин в нашей стране.

Сейчас, спустя многие годы после случайного открытия Фальберга, спрос велик как никогда. Ведь многие сахарозаменители не имеют энергетической ценности. К тому же они очень экономичны: один пластиковый контейнер заменяет от 6 до 12 кг сахарного песка. Но, несмотря ни на что, им не стоит безоглядно доверять. [1]

Сахарозаменители – это вещества, которые помимо сладкого вкуса выполняют и другие технологические функции сахара. Например, связывают воду за счёт водородных связей и повышают осматическое давление в среде.

К сахарозаменителям относятся многоатомные спирты – полиолы. Их получают восстановлением соответствующих альдоз.

Многоатомные спирты в 5 – 6 раз медленнее глюкозы связываются в кишечнике, так как глюкоза поступает в кровь за счёт активного транспорта, а полиолы путём простой диффузии. Поэтому многие многоатомные спирты вызывают задержку жидкости в кишечнике, что в свою очередь усиливает перистальтику кишечника и приводит к диарее. В связи с чем суточная доза сахарозаменителей не должна превышать 30 граммов, а для пожилых, детей и людей с повышенной чувствительностью – 15 – 20 гр.

К сахарозаменителям предъявляются следующие требования:

1.     Приятный сладкий вкус.

2.     Безвредность.

3.     Отсутствие влияния на углеводный обмен.

4.     Хорошая растворимость в воде.

5.     Стойкость к кулинарной обработке (температуре).

Многие заменители сахара различаются между собой по химическому составу, способам получения, долей участия в обмене веществ, их переносимостью. Одним из основных показателей качества сахарозаменителей является интенсивность сладости. В настоящее время известно много подобных веществ, обладающих сладким вкусом, что требует их классификации по различным признакам. Реальное число практически используемых сладких веществ не так велико, поскольку большинство из них обладают либо слабовыраженным сладким вкусом, либо проявляют токсичность или нежелательные побочные эффекты.

Один из принципов классификации — разделение их по степени сладости относительно сахарозы. Те, уровень сладости которых близок к сахарозе, называют объемными, а вещества, во много раз слаще сахарозы — интенсивными.

Некоторые объемные сахарозаменители для своего растворения требуют дополнительного количества теплоты, вследствие чего раствор охлаждается, а во рту возникает чувство "холодка". Эти свойства, в разной степени, выражены у ксилита, сорбита и маннита. Поэтому их часто используют как увлажнители, для снижения карамелизации, для охлаждения ротовой полости в безалкогольных напитках. В некоторых видах мороженого объемные подсластители могут заменить сахарозу, благодаря их технологическим преимуществам — предотвращать образование зернистой структуры вследствие кристаллизации при низких температурах.

Важной с практической точки зрения является классификация по калорийности. При этом различают калорийные, прием которых необходимо учитывать в диетах, направленных на снижение массы тела, и их возможное влияние на уровень глюкозы крови, а также бескалорийные, не имеющие противопоказаний.

Калорийные вещества со сладким вкусом называют также сахарозаменителями. Имея энергетическую ценность, близкую к сахарозе, они метаболизируются в организме более плавно, чем сахар, с меньшей потребностью в инсулине, а при умеренном потреблении не приводят к выраженной гипергликемии. Например, такие сахарозаменители: ксилит, сорбит, фруктоза. Бескалорийные вещества еще называют собственно подсластителями. Они не обладают или почти не обладают энергетической ценностью, поэтому их метаболизм не зависит от инсулина и не влияет на уровень глюкозы в крови. Однако на практике принято употреблять термины "калорийные" и "бескалорийные" сахарозаменители.

Все заменители сахара можно условно разделить на две группы: натуральные и синтетические. Первые (фруктоза, сорбит, ксилит) полностью усваиваются организмом и, как обычный сахар, обеспечивают человека энергией. Они, как и сахар, потребляются в достаточно больших количествах, имеют сравнимую с глюкозой энергетическую ценность. Они безопасны, но, к сожалению, калорийны.

Читая различные отзывы о сахарозаменителях, чаще всего в рамках борьбы с весом, можно увидеть 2 основные линии: крайне отрицательная, основанная на мнении, что они вызывают рак, слабоумие, «да и вообще химия», вторая положительная — нет калорий, нет психологического дискомфорта.

Дыма без огня, как известно, не бывает и различные мнения — это не всегда результат чьих-то вымыслов.

Практически все побочные действия были выявлены в опытах на лабораторных животных. Было доказано, что сахарозаменители могут стать причиной тяжелых заболеваний (онкологических, неврологических). Маленькое «но» — в научных исследованиях использовались очень большие дозы заменителей сахара, которые значительно (более 100 раз) превышают рекомендованные суточные нормы.

Фруктоза. Этот натуральный фруктовый сахар в свободном состоянии содержится в ягодах и фруктах, цветочном нектаре, семенах растений и меде. Самый сладкий природный сахар. Он слаще сахарозы в 1,7 раза. Иногда его обогащают витамином С (4 ложки такой смеси полностью покрывают дневную потребность в данном витамине). Правда, кислее от этого фруктоза не становится, поскольку используется особая разновидность аскорбинки — нейтрального вкуса. Внешне она выглядит почти так же, как сахар, но при этом в 1,2—1,8 раз слаще него (зависит от температуры), в отличие от глюкозы, повышает уровень сахара в крови в три раза медленнее.

Плюсы. Фруктоза на 30 % менее калорийна, чем сахароза. Кроме того, она в меньшей степени влияет на уровень сахара в крови, поэтому разрешена больным диабетом. Если обычный сахарный песок заменить фруктозой, пирожки и сдобные булочки останутся мягкими и пышными дольше. К тому же это один из немногих сахарозаменителей, которые обладают консервирующим свойством, и ее применяют в приготовлении диабетических джемов и варенья: в любых блюдах фруктоза особенно подчеркивает вкус и аромат фруктов и ягод; полезна для людей, имеющих большую физическую нагрузку; применение фруктозы взамен обыкновенного сахара понижает риск возникновения кариеса зубов на 30—40 %.

Еще одно из неоспоримых достоинств фруктозы: она ускоряет расщепление алкоголя в крови.

Минусы. В очень больших количествах (более 20 % дневного рациона) может увеличивать риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Сорбит (Е 420). Сорбит впервые был выделен из мороженых ягод рябины. Содержится в яблоках, абрикосах и других плодах, но больше всего его в рябине. Обычный сахар слаще его в 3 раза. При созревании плодов содержание сорбита увеличивается, а при хранении он превращается во фруктозу. Кроме того, сорбит обнаружен в листьях как низших, так и высших растений. Он является промежуточным продуктом при синтезе крахмала, целлюлозы, фруктозы, сорбозы и аскорбиновой кислоты. Его выявили в отходах сахарного производства. Этот природный подсластитель представляет собой многоатомный спирт с приятным сладким вкусом. Поскольку он не углевод, то может использоваться в диабетическом питании безо всякой опаски. Также его добавляют в соки и прохладительные напитки в качестве консерванта. Не так давно сорбит «пошел на повышение»: Научный комитет экспертов по пищевым добавкам Европейского сообщества присвоил ему статус пищевого продукта. Это означает, что его применение всячески поощряется и приветствуется.

Пищевой сорбит находит применение в кондитерской промышленности. Его используют вместо сахара в печенье, вафлях и других продуктах, предназначенных для больных сахарным диабетом. Высокая гигроскопичность сорбита, его способность удерживать воду очень ценна в кондитерском производстве для сохранения свежести изделий. Конфеты, помадки, мармелад, к которым добавлено 5-15 % сорбита, практически не высыхают. Благодаря свойству задерживать воду сорбит является прекрасным стабилизатором влажности в продуктах питания при разных климатических условиях в течение длительного времени. Особое значение в этом отношении приобрел жидкий сиропообразный раствор сорбита, который не теряет свойств при варке, улучшая качество и стабилизируя концентрацию фруктовых соков, конфет, варенья.

Плюсы. Сорбит — хорошее желчегонное средство. Последние исследования показывают, что он помогает организму снижать расход витаминов B1, B6 и биотина, а также способствует улучшению микрофлоры кишечника, синтезирующей данные витамины. А поскольку этот сладкий спирт способен втягивать влагу из воздуха, еда на его основе долго остается свежей.

Минусы. На 53 % калорийнее сахара, поэтому тем, кто сидит на диете, он не подходит. В больших количествах может вызывать побочные эффекты: вздутие живота, тошноту, расстройство желудка.

Ксилит (Е 967). Ксилит относится к пятиатомным спиртам. Его получают из кочерыжек кукурузы и шелухи хлопковых семян, из древесины.  Впервые ксилит был получен в виде сиропа Бертраном и Фишером в 1891 г. путем восстановления ксилозы амальгамой натрия, поэтому он долгое время характеризовался в литературе как сироп, и только в 1960 г. одна из американских фирм начала выпуск кристаллического ксилита. Кристаллический ксилит вызывает холодящее ощущение на языке, которое объясняется отрицательной теплотой его растворения. Энергетическая ценность и сладость почти такие же, как у обычного сахара, но в отличие от последнего ксилит улучшает состояние зубов, а потому входит в состав некоторых зубных паст и жевательных резинок. Белый кристаллический порошок практически без запаха, вызывает ощущение холода на языке. Коэффициент сладости 0,9-1,0. Ксилит менее гигроскопичен, чем сорбит. Плавление ксилита подобно сахару. Области применения: диабетические продукты, кондитерские изделия, мясопродукты, майонезы, фармацевтика, косметика.

Пищевые продукты, содержащие ксилит, не плесневеют. В то же время их применение должно учитываться у больных сахарным диабетом в соответствии с калорийностью диеты (Л.С. Маримьян, 1961). Многие больные сахарным диабетом готовят варенье и джемы на ксилите, которые сохраняют вкусовые качества ягод и фруктов. На ксилите приготавливаются фруктовые воды, мороженое и другие изделия. Но ксилит в 10 раз дороже обыкновенного сахара, у него нет столь обильных источников сырья, как сахарная свекла и сахарный тростник, что затрудняет его широкое распространение.

Минусы. В больших дозах это вещество превращается в слабительное.

Маннит (Е 421). Маннит является шестиатомным спиртом и обнаружен впервые Проутсом в так называемой манне. Это название дано лишайнику Lecanora (Aspicillia) escubenta и другим близким видам, которые встречаются в степях южных стран, имеют вид небольших бугорчатых комочков, неприкрепленных к почве, легко переносятся на большие расстояния ветром. При необходимости они применяются в пищу. Манной также называют засохший сок некоторых растений, который скапливается в месте укусов насекомых или надрезов на коре. Особенно много манны на ветвях ясеня манного и ясеня круглолистного. Богаты манной также верблюжьи колючки. Было установлено, что в состав манны, наряду с другими сахарами, входит маннит, содержание которого зависит от исходного продукта. Так, например, в манне из ясеня манного и ясеня круглолистного содержание маннита достигает 40-50 %. Наибольшее его количество обнаружено в австралийской манне из растения Myoporum pla-ticapum — до 90 %. Кроме манны, маннит обнаружен в листьях, стеблях, корнях и клубнях ятрышника, сельдерея, цветной капусты, турецких бобов, сирени, жасмина, в ржаном хлебе, высу­шенных грибах и некоторых морских водорослях. Наиболее распространенной изомерной формой является D-маннит.

В природных условиях маннит синтезируется из других сахаров при помощи специфических бактерий: например, он легко образуется в соке спаржи при длительной экспозиции на холоде. В промышленности его получают из морских коричневых водорослей или каталитическим гидрированием сахарозы. При этом происходит ее инверсия с образованием глюкозы и фруктозы, восстанавливающихся соответственно в сорбит и маннит. Разработаны также методы химического синтеза маннита.

Калорийная ценность маннита ниже ксилита и составляет 8,5 кДж/г. Он не нашел применения как сахарозаменитель, так как его сладость по сравнению с сахарозой составляет 0,4-0,7. Благодаря специфическим свойствам, маннит используется в медицинской практике в качестве желчегонного и диуретического средства осмотического типа. Маннит не токсичен, однако, не проникая в клетки, он может накапливаться в межклеточном пространстве и вызывать нарушение баланса электролитов (так называемую водную интоксикацию).

Мальтитол. Мальтитол имеет приятный сладкий вкус, подобно сахару, и по интенсивности составляет примерно 90 % его сладости. Его производят путем гидрогенизации мальтозы, которую получают из крахмала. Как и другие полиолы, он не приобретает коричневого цвета и не карамелизируется, как сахар.

Практически под названием "мальтитол" рассматриваются продукты, полученные путем ферментативного гидролиза крахмала с последующей каталитической гидрогенизацией для связывания свободных альдегидных групп. Содержание собственно мальтитола в этих продуктах колеблется от 50 до 95%.

Было доказано, что мальтитол не подвергается метаболизму бактериями ротовой полости, которые, расщепляя сахар или крахмал, выделяют кислоты, способствующие нарушению зубной эмали и развитию кариеса.

Мальтитол медленно абсорбируется в кишечнике, поэтому подъем глюкозы и инсулина в крови происходит более редуцированно по сравнению с приемом сахарозы. В организме он медленно, но полностью разлагается на глюкозу и сорбит, особенно кишечной флорой. Кроме того, учитывая, что энергетическая ценность мальтитола составляет 2,1 кал/г (сахара — 4,0 кал/г), он может применяться в диетах для снижения массы тела.

Мальтитол разрешен к применению как вещество, обладающее не только свойством сахарозаменителя, но и другими качествами пищевых добавок (стабилизаторов, загустителей, наполнителей и др.). Он может применяться при изготовлении шоколада и шоколадных покрытий, так как, в отличие от других полиолов, имеет безводную, низкогигроскопическую стабильную кристаллическую форму с низкой точкой плавления.

Лактитол. Рассматриваемый сахарозаменитель обратил на себя внимание своей стабильностью, растворимостью и сладостью. Лактитол был открыт в 1920 г., а впервые использован в качестве пищевой добавки в 1980 г. Интенсивность его сладкого вкуса составляет 40 % сахарозы.

В отличие от молочного сахара (лактозы), этот полиол не гидролизуется лактазой и плохо всасывается в тонкой кишке. Он метаболизируется бактериями в толстой кишке, превращаясь в биомассу, органические кислоты, двуокись углерода и водород. В дальнейшем органические кислоты усваиваются организмом и обеспечивают энергетическую ценность, равную 2 кал/г. Суммарная энергетическая ценность лактитола равна 2,4-2,6 кал/г (в отличие от углеводов — 4 кал/г). Лактитол имеет чистый сладкий вкус без послевкусия, не гигроскопичен, стабилен к действию кислот и щелочей, хорошо сочетается с интенсивными сахарозаменителями. Пища, приготовленная с использованием лактитола, не вызывает повышения уровня глюкозы и инсулина в крови, поэтому может применяться больными сахарным диабетом с учетом энергетической ценности. Этот сахарозаменитель не вызывает кариеса.

В 1984 г. Научный комитет по пищевым продуктам ЕС установил ежедневную дозу полиолов, включая лактитол, равную 20 г в день. В дальнейшем эти ограничения были отменены. Доказано, что лактитол относится к безопасным продуктам и его ежедневная доза не ограничивается. Научный комитет по пищевым продуктам ЕС считает нецелесообразным вводить "среднесуточную дозу потребления" для лактитола, однако считает необходимым учитывать его свойство оказывать диа-рейный эффект в дозе 50 г в день и выше. В настоящее время лактитол разрешен к применению также в Канаде, Японии и Израиле. С 1993 г. он разрешен к применению в виде пищевой добавки в США.

Эритритол. Сахарозаменитель эритритол употреблялся людьми на протяжении тысячелетий. Он входит в состав некоторых фруктов (сливы, дыня, виноград), грибов и продуктов, подвергнутых ферментации (вино, соевый соус). Эритритол относится к полиолам и с 1990 г. применяется в качестве подсластителя при изготовлении некоторых видов пищи и напитков. Этот сахарозаменитель — белый порошок с чистым сладким вкусом, подобным сахарозе, по интенсивности равен 70 % ее сладости. Как и другие полиолы, он не вызывает кариеса и безопасен для больных сахарным диабетом, не оказывая влияния на подъем глюкозы и инсулина в крови. Однако в отличие от других полиолов, он обладает очень низкой энергетической ценностью (0,2 кал/г), которая составляет примерно 7-13 % их калорийности и около 5 % калорийности сахарозы.

Так как эритритол быстро абсорбируется в тонкой кишке и быстро выводится из организма с мочой (более 90 %) — в течение 24 ч, послабляющий побочный эффект, иногда возникающий при избыточном потреблении полиолов, становится маловероятным при употреблении пищи, в состав которой входит эритритол. Учитывая, что только около 5 % эритритола достигает толстой кишки, где он подвергается метаболизму под действием кишечных бактерий, газообразование происходит в незначительной степени.

С 1997 г. эритритол разрешен к употреблению в США, а с 1990 г. применяется в Японии как пищевая добавка ко многим японским блюдам. Эритритол является одним из наилучших са-харозаменителей, применяемых в диетотерапии, направленной на снижение массы тела. Напомним, что, согласно принятым положениям, к таким продуктам относятся вещества, способствующие снижению энергетической ценности пищи на 25 %.

Он хорошо сочетается с низкокалорийными сахарозаменителями, такими, как аспартам и ацесульфам К, что позволяет повысить интенсивность сладкого вкуса при снижении количества входящих компонентов. Кроме того, добавление эритритола к другим сахарозаменителям позволяет избавиться от горького привкуса, присущего некоторым сладким веществам. [2]

Изомальтит (Е – 953). Этот сладкий продукт был получен в 1960 г. из сахара. Он является смесью двух дисахаридных спиртов — глюкозоманнитола и глюкозосорбитола. Обычно этот сахарозаменитель получают в две стадии: сначала нарушают связь между глюкозой и фруктозой в молекуле сахарозы, а затем присоединяют два атома водорода к кислороду во фруктозной части дисаха-рида (рис.). При этом примерно половина фруктозной части природного дисахарида превращается в маннит, а другая половина — в сорбит. Поэтому изомальт содержит два дисахаридных спирта. Описанные молекулярные изменения делают структуру изомальта более стабильной к химическому и ферментативному воздействию. Он представляет собой белые кристаллы без запаха, стоек к температурному влиянию, не те­ряет своих свойств при кипячении и выпечке. Изомальт абсорбирует воду в незначительных количествах, что положительно сказывается на хранении продуктов, его содержащих. Он не разрушается в пище, не растворяется во рту и не имеет "холодящего" послевкусия, в отличие от других полиолов.

Сладость изомальта зависит от концентрации, температуры и особенностей продукта, в котором он используется. При отдельном применении проявляет от 45 до 65 % сладости сахарозы. Поэтому для интенсификации сладкого вкуса изомальт часто используют в комбинации с интенсивными подсластителями. Кроме того, он маскирует горьковатый привкус некоторых из них.

Благодаря своим специфическим свойствам изомальт, как и другие полиолы, усваивается в желудочно-кишечном тракте в незначительном количестве, а неусвоившаяся часть метаболи-зируется кишечными бактериями. Это является нормальным физиологическим процессом, который у отдельных людей может вызывать размягчение кала и увеличение газообразования, подобно пище с высоким содержанием пищевых волокон. Но даже у чувствительных лиц не возникает проблем, если они начинают употребление изомальта в небольших дозах, а затем постепенно их увеличивают.

Положительным свойством изомальта является его низкая энергетическая ценность — 2 кал/г.

Глицерин (масляный сахар)

В 1779 г. химик и фармацевт Карл Вильгельм Шееле при омылении оливкового масла окисью свинца (метод получения свинцового пластыря) выделил неизвестное вещество сладкого вкуса, которое затем, обрабатывая азотной кислотой, можно было превратить в щавелевую кислоту. Он назвал это вещество "масляным сахаром". В дальнейшем Шееле обнаружил его в коровьем масле и свином жире. Оно отличалось от сахара тем, что не кристаллизовалось и не подвергалось брожению. Повторно это вещество было открыто в 1813 г. Шеврелем, который дал ему название "глицерин". Он показал, что все жиры являются соединениями глицерина с кислыми веществами. В 1854 г. Вюрц установил, что глицерин — трехатомный спирт, а в 1857 г. получил его методом, применяемым при синтезе гликолей. Правильную структурную формулу "масляного сахара" впервые определил Бутлеров в 1859 г.

Глицерин является достаточно стойким соединением при нагревании, замораживании, а также при смешивании с водой и многими органическими растворителями. Он обладает высокой гигроскопичностью и может поглощать до 40 % воды по отношению к первоначальному объему. При обезвоживании глицерина образуется акролеин — вещество с неприятным раздражающим запахом, напоминающим кухонный чад при жарении жирных продуктов.

В организме глицерин образуется как при распаде жиров (триглицеридов) и глицерофосфолипидов, так и при анаэробном распаде глюкозы, являясь, таким образом, связывающим звеном жирового и углеводного обмена.

В силу слабовыраженного сладкого специфического вкуса глицерин не нашел широкого применения в пищевой промышленности. Его применяют для подслащивания вин, ликеров и лимонадов. Гигроскопические свойства глицерина используют в текстильном производстве, а также в полиграфии для приготовления невысыхающих красок. [2]

Заключение.

В последние десятилетия в экономически развитых странах ведется поиск и создаются производства новых, безвредных для человека, низкокалорийных подслащивающих веществ, способных удовлетворять потребности организма больных сахарным диабетом и лиц с избыточной массой тела. Потребляя эти продукты, можно четко регулировать поступление калорий и не чувствовать себя ущемленным в сладости. Необходимо отметить, что применение сахарозаменителей не является необходимостью с физиологической точки зрения. Их использование диктуется психологией человека, традициями и привычками употребления сладкой пищи.

Список использованной литературы.

1.       [1] http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=85779

2.       [2] http://diabetic.narod.ru/saharozameniteli/saharozameniteli1.html

3.       Сарафонова Л.А. Применение пищевых добавок. – Спб: ГИОРД, 2002. – 160 с.

4.       Пищевая химия / Нечаев А.П., Траунбенберг С.Е., и др. под редакцией А.П. Нечаева. Издание 2-е, перераб. и испр. – Спб.: ГИОРД, 2003.

2