1 Γλυκαντικές ουσίες

Transcript

1 Γλυκαντικές ουσίες 1

2 2 Αίσθηση της γέυσης από το ανθρώπινο αισθητήριο όργανο Γλώσσα Αισθητήρια γεύσης: γευστικοί κάλυκες, αποτελούνται από αισθητικά κύτταρα τα οποία ανανεώνονται κάθε 5 ημέρες

3 Αίσθηση της γέυσης από το ανθρώπινο αισθητήριο όργανο 3 Γλώσσα Γεύση (έλεγχος ποιότητας τροφίμων, ταχύτατες πληροφορίες) 4 βασικές αποκλίσεις: γλυκό, ξινό, αλμυρό, πικρό *εναλλακτικές ουσίες π.χ. γλυκαντικά

4 Γλυκαντικές ουσίες 4 Γλυκύτητα (Sweetness) Shallenberger & Acree Ένα μοριακό σύστημα δότη και δέκτη πρωτονίου με απόσταση περίπου 0,3nm. Ένα συστατικό έχει γλυκιά γεύση όταν το επονομαζόμενο ΑΗ-Β σύστημα μπορεί να αλληλεπιδράσει με ένα συμπληρωματικό σύστημα που βρίσκεται στη μεμβράνη των αισθητήρων γεύσης. Αλληλεπίδραση γλυκαντικής ουσίας και αισθητήρα γεύσης μέσω του ΑΗ-Β συστήματος της σακχαρίνης

5 Ένταση Γλυκύτητας (Sweetness intensity) 5 Η ένταση της γλυκύτητας μιας ουσίας μπορεί να εκφραστεί με διάφορους τρόπους. Η παράμετρος Sweetness Intensity χρησιμοποιείται συνηθέστερα και συγκρίνεται η γλυκύτητα διαλύματος 0,1mol/L σουκρόζης με εκείνη διαλύματος ίδιας συγκέντρωσης της γλυκαντικής ουσίας. Προσδιορίζεται οργανοληπτικά. Γλυκαντική ουσία Ένταση γλυκύτητας sucrose 1 sodium cyclamate 35 glycyrrhizin 50 stevioside 160 acesulfame K 200 aspartame 200 rebaudioside A 250 neohesperidin dihydrochalcone 330 saccharin 450 saccharin 550 alitame 2500 thaumatin 3500

6 Γλυκαντικές ουσίες 6 Θρεπτική (Nutritive NS) -> ενέργεια Μη-θρεπτική (Non-nutritive NNS) -> καθόλου ενέργεια / αμελητέα ποσότητα ενέργειας Σάκχαρα (μονο- και δι-σακχαρίτες) και γλυκαντικές ουσίες χύμα (όπως πολυόλες) Οι περισσότερες NNS ουσίες παράγονται με χημική σύνθεση και επομένως περιγράφονται ως «τεχνητές», αν και κάποιες NNS (π.χ. στέβια) εξάγονται από φυσικές πηγές Σε αντίθεση με NS που παρέχουν ενέργεια από το μεταβολισμό των υδατανθράκων, οι NNS δεν παρέχουν σχεδόν καθόλου μεταβολίσιμη ενέργεια Παραδοσιακή (Traditional) -> φυσικές γλυκαντικές ουσίες που προέρχονται από φυτικές και ζωικές πηγές (όπως σιρόπι σφενδάμου και μέλι)

7 Γλυκαντικές ουσίες 7

8 Γλυκαντικές ουσίες 8

9 Γλυκαντικές ουσίες 9

10 7 NNS (Approved by FDA) 10 Ακεσουλφάμη Κ (Acesulfame K), χρήση σε διάφορα προϊόντα από ψημένα προϊόντα μέχρι και παγωτά, 200 φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη Ασπαρτάμη (Aspartame), χρήση σε ροφήματα, υποβαθμίζεται κατά τη θέρμανση, φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη Εκχύλισμα Luo Han guo (Luo Han guo extract), επιτραπέζιο γλυκαντικό, δεν έχει οριστεί ADI, φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη Νεοτάμη (Neotame), χρήση κατά την επεξεργασία τροφίμων, φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη Σακχαρίνη (Saccharin), χρήση σε diet sodas, 300 φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη Σουκραλόζη (Sucralose), σταθερή στη θέρμανση, διάφορες χρήσεις, 600 φορές πιο γλυκιά από σακχαρόζη Στέβια (Stevia), διάφορες χρήσεις, 250 φορές πιο γλυκιά από σακχαρόζη

11 Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες Κατηγορίες γλυκαντικών ουσιών με βάση τη χημική δομή 11 Σουλφομάδες (Sulfoamides) Σακχαρίνη (Saccharin) Ακεσουλφάμη Κ (Acesulfame K) Ασπαρτάμη (Aspartame) Πολυόλες (Polyols) όπως Σορβιτόλη (Sorbitol) Ξυλιτόλη (Xylitol) NNS NS Πεπτίδια (Peptides) Ασπαρτάμη (Aspartame) Νεοτάμη (Neotame) Αλιτάμη (Alitame) Άλλες

12 Σουλφομάδες (Sulfoamides) 12 acesulfame K cyclamate saccharin

13 Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες Ακεσουλφάμη K (Acesulfame K) 13 Σύνθεση ακεσουλφάμης K (2 εναλλακτικοί τρόποι)

14 Ακεσουλφάμη K Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 14 Βρέθηκε στη Γερμανία και εγκρίθηκε για πρώτη φορά ως μη θρεπτικό γλυκαντικό στις ΗΠΑ το 1988 Είναι περίπου 200 φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη και συχνά συνδυάζεται με άλλα γλυκαντικά Ο FDA ενέκρινε τη χρήση της σε συγκεκριμένες κατηγορίες τροφίμων και ποτών στο 1988 (53 FR 28379). Το 2003 την ενέκρινε ως γενικό γλυκαντικό και βελτιωτικό γεύσης σε τρόφιμα εκτός από το κρέας και τα πουλερικά υπό ορισμένες συνθήκες χρήσης Είναι σταθερή στη θερμότητα, που σημαίνει ότι παραμένει γλυκιά ακόμα και όταν χρησιμοποιείται σε υψηλές θερμοκρασίες (όπως κατά το ψήσιμο) Είναι επίσης σταθερή σε όξινα προϊόντα, όπως ανθρακούχα αναψυκτικά Δεν μεταβολίζεται και παρέχει θερμίδες Εκκρίνεται μέσω των νεφρών αμετάβλητη. Δοκιμές δεν έδειξαν τοξικές επιδράσεις στα ζώα και εξαιρετική σταθερότητα σε εφαρμογές τροφίμων Χρησιμοποιείται συνήθως σε κατεψυγμένα επιδόρπια, γλυκά, ποτά και ψημένα προϊόντα

15 Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες Σακχαρίνη (Saccharin) 15 Σύνθεση σακχαρίνης Remsen-Fahlberg Σύνθεση σακχαρίνης Maumee

16 Σακχαρίνη Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 16 Είναι περίπου 300 φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη σε συγκεντρώσεις ισοδύναμου διαλύματος σακχαρόζης 10%, ( φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη ανάλογα με τη συγκέντρωση και την τροφή τροφίμων Εμφανίζει μια πικρή, μεταλλική επίγευση, αυξανόμενη με αύξηση της συγκέντρωσης Απορροφάται γρήγορα και μετά εκκρίνεται γρήγορα στα ούρα Το 2000, διαγράφηκε από τον κατάλογο των καρκινογόνων ουσιών για τον άνθρωπο στις ΗΠΑ Έχει εγκριθεί η χρήση της σε περισσότερες από 90 χώρες σε όλο τον κόσμο.

17 Κυκλαμικό (Cyclamate) Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 17 Σύνθεση κυκλαμικού Είναι ασφαλές Το κυκλαμικό και η σακχαρίνη συνδυάζονται σε αναλογία 10:1 σε ισοδύναμο γλυκόζης, προσφέροντας την πιο επιθυμητή γλυκύτητα καθώς το κυκλαμικό καλύπτει την δυσάρεστη επίγευση που προέρχεται από τη σακχαρίνη

18 Πεπτίδια (Peptides) 18 PEPTIDES: ASPARTAME, NEOTAME, AND ALITAME Τα γλυκαντικά πεπτιδίων προέκυψαν από την απαίτηση για γλυκαντικά συστατικά με μειωμένη θερμιδική αξία. Αν και τα συστατικά αμινοξέα των πεπτιδικών γλυκαντικών καθίστανται θερμικώς διαθέσιμα κατά τη διάρκεια των πεπτικών διαδικασιών, η έντονη γλυκύτητα τους επιτρέπει την επίτευξη λειτουργικότητας σε πολύ χαμηλά επίπεδα παρέχοντας αμελητέες ποσότητες θερμίδων.

19 Ασπαρτάμη (Aspartame) Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 19 Σύνθεση ασπαρτάμης

20 Ασπαρτάμη (Aspartame) Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 20 Παρέχει θερμίδες, αλλά επειδή είναι περίπου 200 φορές πιο γλυκιά από την επιτραπέζια ζάχαρη, οι καταναλωτές χρησιμοποιούν πολύ λιγότερη ποσότητα Χαρακτηρίζετια από καθαρή, γλυκιά γεύση Έχει εγκριθεί για χρήση σε τρόφιμα ως θρεπτικό γλυκαντικό. Τα εμπορικά σήματα της ασπαρτάμης περιλαμβάνουν Nutrasweet, Equal, Sugar Twin... Μειονεκτήματα της ασπαρτάμης είναι η αστάθεια της υπό όξινες συνθήκες και η ταχεία αποσύνθεσή της όταν εκτίθεται σε αυξημένες θερμοκρασίες Το 1981 ο FDA ενέκρινε τη χρήση της ασπαρτάμης, υπό ορισμένες συνθήκες, ως επιτραπέζια γλυκαντική ουσία, σε τσίχλες, σε κρύα δημητριακά για πρωινό και σε ξηρές βάσεις για ορισμένα τρόφιμα (όπως ποτά, στιγμιαίος καφές και τσάι, ζελατίνες, γαλακτοκομικά προϊόντα και επικάλυψη) Το 1983, ο FDA ενέκρινε τη χρήση της σε ανθρακούχα αναψυκτικά και σιρόπια ανθρακούχων αναψυκτικών και το 1996 τη για χρήση ως «γλυκαντικό γενικής χρήσης». December 2013 Οι επιστήμονες της FDA αναθεώρησαν επιστημονικά δεδομένα σχετικά με την ασφάλεια της ασπαρτάμης στα τρόφιμα και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι είναι ασφαλής εκτός ορισμένων περιπτώσεων όπως άνθρωποι που πάσχουν από μια σπάνια κληρονομική νόσο (φαινυλοκετονουρία PKU). Οι ετικέτες των τροφίμων και ποτών που περιέχουν ασπαρτάμη πρέπει να περιλαμβάνουν δήλωση που ενημερώνει τα άτομα με PKU ότι το προϊόν περιέχει φαινυλαλανίνη

21 Ασπαρτάμη (Aspartame) Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 21

22 Αλιτάμη (Alitame) (Νέες) γλυκαντικές ουσίες 22 Διαθέτει γλυκαντική ισχύ περίπου φορές μεγαλύτερη από αυτή της σακχαρόζης Παρουσιάζει καθαρή γλυκιά γεύση παρόμοια με τη σακχαρόζη Είναι εξαιρετικά διαλυτή στο νερό και έχει καλή θερμική σταθερότητα, αλλά η παρατεταμένη αποθήκευση σε μερικά όξινα διαλύματα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα εξασθένιση της γεύσης Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα περισσότερα τρόφιμα όπου χρησιμοποιούνται γλυκαντικά, συμπεριλαμβανομένων των ψημένων προϊόντων Συντίθεται από το 1-ασπαρτικό οξύ και τη d-αλανίνη και μια νέα αμίνη. Το τμήμα αμίνης αλανίνης αλιτάμ περνά μέσα από το σώμα με ελάχιστες μεταβολικές μεταβολές Δοκιμές έδειξαν ότι είναι ασφαλής για κατανάλωση από τον άνθρωπο Δεν έχει ακόμη εγκριθεί η χρήση της σε τρόφιμα στις ΗΠΑ (παρά το γεγονός ότι έχει υποβληθεί αίτημα από το 1986), έχει εγκριθεί στην Αυστραλία, τη Νέα Ζηλανδία, την Κίνα και το Μεξικό.

23 Νεοτάμη (Neotame) (Νέες) γλυκαντικές ουσίες 23 Έχει εγκριθεί για χρήση σε τρόφιμα ως μη θρεπτικό γλυκαντικό Πωλείται με την εμπορική ονομασία Newtame Είναι περίπου έως φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη Είναι σταθερή στη θερμότητα, που σημαίνει ότι παραμένει γλυκιά ακόμα και όταν χρησιμοποιείται σε υψηλές θερμοκρασίες κατά το ψήσιμο Το FDA (2002) έχει εγκρίνει τη χρήση ως γλυκαντικό γενικής χρήσηςκαι βελτιωτικό γεύσης σε τρόφιμα (εκτός από το κρέας και τα πουλερικά), υπό ορισμένες συνθήκες Έχει εξεταστεί η ασφάλεια της (περισσότερες από 113 μελέτες σε ζώα και ανθρώπους,) με σκοπό τον εντοπισμό πιθανών τοξικών επιδράσεων, συμπεριλαμβανομένων των επιδράσεων στο ανοσοποιητικό σύστημα, στο αναπαραγωγικό σύστημα και στο νευρικό σύστημα

24 Αντβαντάμη (Advantame) (Νέες) γλυκαντικές ουσίες 24 Είναι περίπου φορές πιο γλυκιά από την επιτραπέζια ζάχαρη (σακχαρόζη). O FDA ενέκρινε τη χρήση ως γενικής χρήσης γλυκαντικού και βελτιωτικού γεύσης σε τρόφιμα (εκτός από το κρέας και τα πουλερικά), υπό ορισμένες προϋποθέσεις χρήσης, το Είναι σταθερή στη θερμότητα, που σημαίνει ότι παραμένει γλυκιά ακόμη και όταν χρησιμοποιείται σε υψηλές θερμοκρασίες κατά το ψήσιμο

25 Στέβια (Stevia) Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες (NNS) 25 Ένα μείγμα γλυκοζιτών που απαντώνται στα φύλλα του φυτού της Νότιας Αμερικής, Stevia rebaudiana ertoni, είναι η πηγή του stevioside και των rebaudiosides. Το καθαρό stevioside είναι περίπου 300 φορές πιο γλυκό από τη σακχαρόζη αλλά ταυτόχρονα παρουσιάζει κάποια πικρία και ανεπιθύμητες επιπτώσεις μετά την πέψη σε υψηλότερες συγκεντρώσεις, ενώ το rebaudioside Α παρουσιάζει το καλύτερο προφίλ γεύσης του μίγματος. Stevioside Rebaudioside A Regulation EU 1131/2011 authorising the use of steviol glycosides as sweeteners EUR-Lex

26 Άλλες γλυκαντικές ουσίες (NNS) 26 Glycyrrhizin (glycyrrhizic acid) (triterpene saponin, licorice root) Neohesperidin dihydrochalcone (bitter flavonones, citrus fruits) Σύνθεση neohesperidin dihydrochalcone από ναρινγίνη Thaumatin I and II (sweet plant protein, tropical African fruit katemfe) Monellin (sweet plant protein, serendipity berry) Brazzein (sweet plant protein, Pentadiplandra brazzeana) Miraculin (sweet plant protein, miracle fruit)

27 Σουκραλόζη (Sucralose) Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 27 Σύνθεση σουκραλόζης Trt=PH 3 C=trityl group Συντίθενται τεχνητά συνδυάζοντας την επιλεκτική χλωρίωση των μορίων σακχαρόζης με άλλες συνθετικές στρατηγικές, όπως κατευθυνόμενα συμπυκνώματα, για να δώσουν μόρια που μπορεί να έχουν έντονη γλυκύτητα. Χρησιμοποιείται στις ΗΠΑ και έχει εγκριθεί η χρήση της σε περισσότερες από 40 χώρες. Είναι περίπου 600 φορές πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη και διαθέτει παρόμοιο προφίλ με τη σακχαρόζη, παρουσιάζει υψηλό βαθμό κρυσταλλικότητας, υψηλή υδατοδιαλυτότητα και πολύ καλή σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Είναι επίσης αρκετά σταθερή στο ρη των ανθρακούχων αναψυκτικών. Περιορισμένη υδρόλυση της σε μονοσακχαρίτες εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του συνήθους χειρισμού και αποθήκευσης αυτών των προϊόντων. Χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία τροφίμων, όπως ψημένα προϊόντα, ποτά, τσίχλες, ζελατίνες και κατεψυγμένα γαλακτοκομικά επιδόρπια.

28 Σουκραλόζη (Sucralose) Το μόριο σουκραλόζης είναι σχεδιασμένο να αντιστέκεται στην πεπτική και μεταβολική επίθεση με την παροχή μοριακών χαρακτηριστικών τα οποία δεν αναγνωρίζονται εύκολα από τα υδρολυτικά ένζυμα. Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες Εκτός από την αντικατάσταση τριών υδροξυλομάδων με άτομα χλωρίου στο μόριο της, η σουκραλόζης διαθέτει και μία γλυκοζιδική β-σύνδεση μεταξύ των μονάδων γαλακτόζης και φρουκτόζης (α). Η σύγκριση των σακχαρόζη (β) και λακτόζη (γ) αποκαλύπτουν μια ανάμιξη των δύο βασικών δομών στη σουκραλόζη που αποκλείουν την αναγνώριση από τα συνήθη πεπτικά και μεταβολικά ένζυμα. Ωστόσο, έχει αναφερθεί ότι κάποια υδρόλυση του μορίου σουκραλόζης εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της πέψης, με τη μεσολάβηση είτε με καταλυόμενες με οξύ είτε με μικροβιακές ενζυμικές διεργασίες. 28

29 Σουκραλόζη (Sucralose) Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 29 Έχουν διεξαχθεί πολλές μελέτες σχετικά με την ασφάλεια της σουκραλόζης και αυτές κατέδειξαν ότι είναι ασφαλής στα αναμενόμενα επίπεδα χρήσης. Ωστόσο, ορισμένοι έχουν επικρίνει την έγκριση της σουκραλόζης διότι περιέχει δομικά συστατικά βλαβερών ουσιών που μπορεί να σχηματιστούν, ειδικά μετά την έκθεση σε θερμικές καταστάσεις αποικοδόμησης

30 Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες Πολυόλες (Polyols: Sweeteners, texturizers & emulsifiers) 30 Έχουν παρόμοια δομή με τους υδατάνθρακες, περιέχουν μόνο ομάδες υδροξυλίου σαν λειτουργικές ομάδες. Τα σάκχαρα περιέχουν επιπλέον αλδο ή κετο ομάδες (ελεύθερες ή δεσμευμένες) που μπορεί να επηρεάσουν δυσμενώς τη χημική τους σταθερότητα, ιδιαίτερα σε υψηλές θερμοκρασίες.

31 Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες Πολυόλες (Polyols: Sweeteners, texturizers & emulsifiers) 31

32 Γλυκαντικές ουσίες (NS) Πολυόλες Σορβιτόλη (Sorbitol) 32 Ξυλιτόλη, σορβιτόλη, μαννιτόλη, μαλτιτόλη και λακτιτόλη παρασκευάζονται με υδρογόνωση ξυλόζης, γλυκόζης (Σχήμα), μαννόζης, μαλτόζης και λακτόζης, αντίστοιχα. Υδρογονωμένα υδρολύματα αμύλου επίσης χρησιμοποιούνται ως συστατικά τροφίμων, ειδικά σε γλυκίσματα, και αυτά περιέχουν σορβιτόλη από γλυκόζη, μαλτιτόλη από μαλτόζη και διάφορες πολυόλες (υδρογονωμένες μαλτοδεξτρίνες) από ολιγοσακχαρίτες.

33 Γλυκαντικές ουσίες Isomalt 33 Η 1- έως 2-γλυκοζιδική σύνδεση της σακχαρόζης αρχικά ισομερίζεται ενζυμικά με 1-6 δεσμούς μεταξύ των μονάδων γλυκόζης και φρουκτόζης, αντίστοιχα. Η εν συνεχεία υδρογόνωση αυτού του ενδιαμέσου καταλήγει σε ένα ισομοριακό μίγμα δύο δισακχαριτικών πολυολών, γλυκο-μαννιτόλης και γλυκοσορβιτόλης.

34 Γλυκαντικές ουσίες και Κατηγορίες τροφίμων 34

35 Παραδειγματα προϊόντων με γλυκαντικές ουσίες 35

36 Γλυκαντικές ουσίες, παγκοσμίως ( ) 36

37 Γλυκαντικές ουσίες - Άνοδος Stevia 37 Η παγκόσμια αγορά stevia εκτιμήθηκε σε 370 εκατομμύρια δολάρια το 2017 και αναμένεται να φθάσει τα 640 εκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2023, αυξάνοντας σε CAGR κατά περισσότερο από 9,4% κατά την περίοδο πρόβλεψης.

38 Γλυκαντικές ουσίες - Άνοδος Stevia 38

39 Γλυκαντικές ουσίες 39