ZASLAðIVAČI Zaslañivači su supstance koje se koriste za postizanje slatkog ukusa prehrambenih proizvoda ili kao stoni zaslañivači, isključujući šećere i namirnice slatkog ukusa. Polioli: sorbitol, manitol, laktitol, maltitol, ksilitol, izomalt Intenzivni zaslañivači: saharin i njegove Na, K i a soli, ciklamska kiselina i njene Na i a soli, aspartam, acesulfam K, taumatin, neohesperidin D, sukraloza
EMREEPIJA SLATKG UKUSA umani jezik sa papilama Presek kroz gustativnu kvržicu papila Ukus i miris su usko povezane senzorne karakteristike Ukus potiče od hidroslubilnih supstanci koje se rastvaraju u salivi i stvaraju kontakt sa gustativnim kvržicama U proseku jezik sadrži 10.000 kvržica - Nalaze se na jeziku u obliku 3 vrste papila -Svaka papila sadrži od 1 do nekoliko stotina kvržica -Životni vek jedne kvržice je oko 10 dana Postoje 4 osnovna ukusa Kiselo Slano Gorko Slatko Papile na različitim delovima jezika ne reaguje jednakom osetljivošću na različite ukuse Prednji deo jezika slatko & gorko Zadnji deo jezika kiselo Prednji bočni deo - slano
Kod slatkog (i gorkog) ukusa G-protein aktivira sekundarni glasnik u ćeliji koji započinje intraćelijsku biohemijsku promenu koja vodi do stvaranja signala, za razliku od kiselog i slanog ukusa kod kojih odgovarajući joni ( + i Na + ) odmah započinju otvaranje specifičnih jonskih kanala Aferentnim nervnim vlaknima impuls putuje preko talamusa do primarne regije za ukus u parijetalnom delu korteksa Sklonost ka slatkom ukusu se smatra da je uroñena kod čoveka i drugih sisara; Naši preci su povezivali sladak ukus sa većom energetskom vrednošću namirnice što je pomagalo u preživljavanju Danas se sladak ukus posmatra razdvojeno od energetske vrednosti emijski preduslov slatkog ukusa supstanci A... B slatka 0.3 nm receptor supstanca slatkog ukusa B...A l l l (A) (B) (A) 2 (B) (A) N (B) S hloroform β-d-fruktopiranoza ciklaminska kiselina N S saharin (A) (B) (A) N (B) 2 R α-aminokiselina Shallenberger i Acree (1971.)
Model aktivnih centara slatke supstance: - visoko afinitetni centri: A, B, G i D - sekundarni centri: E1, E2, X i Y Prostorni raspored molekule aspartama Prirodna sredstva za zaslañivanje ne spadaju u zaslañivače Saharoza Glukoza Fruktoza Laktoza Maltoza Maltozni, glikozni, fruktozni sirup Med Maltodekstrini Energetska vrednost 17 kj/g Doprinose konzistenciji i zapremini proizvoda
Ugljeni hidrat D-fruktoza Invertni šećer Saharoza D-glukoza Maltoza Laktoza Relativna slast 140 >100 100 70-80 30-50 20 UGLJENI IDRATI I BLESTI 1. zubni karijes Rafinisani ugljeni hidrat, poebno saharoza, imaju visok kariogen potencijal. Dejstvom mikroflore usne duplije (sojevi Streptococcu mutans) nastaju kiseli prozvodi koji oštećuju zubnu gleñ. 2. gojaznost Prekomerno unošenje ugjenih hidrata dovode do povećane sinteze masnih kiselna koje akumuliraju u adipozno tkivo 3. bolest vaskularnog sistema Unošenje ugljenih hidrata u većim količinama od potrebnih dovodi do većih nivoa serumskih triglicerida holesterola ateroskleroza. 4. Dabetes mellitus Klinički sindrom praćen stanjem hronično visokh koncentracija gukoze u krvi, bilo nakon gladovanja i nakon unošenja U. Glukoza obično prisutna i u urinu Posledica deficita insulina Definicija DM preko laboratorijskih nalaza (W): Nivo glukoze u krvi (venskoj) veći od 7,8 mml/l nakon period gladovanja Nivo glukoze veći od 11,1 mml/l 2 sata nakon oralnog unosa 75 g glukoze Komplikacije: nefropatija, retinopatija, neuropatija, ateroskleroza, ketoacidoza, koma...
Fruktoza zamenjuje glukozu u proizvodima za dijabetičare Ulazak fruktoze u ćeliju ne zavisi od insulina i ne dovodi do sekrecije insulina Fruktoza je slaña od glukoze Fruktoza ima znatno niži glikemijski indeks od glukoze i saahroze Mogući negativni efekti velikog unosa fruktoze: -Giht kod žena; metabolički sindrom; abdominalna gojaznost, masna degeneracija jetre
Nutritivni zaslañivači (polioli, šećerni alkoholi) Zasalañivač emijski sastav sobine Napomene (E 420) Sorbitol (E 421) Manitol (E 953) Izomalt (E 965) Maltitol (E 966) Laktitol (E 967) Ksilitol Alkoholi dobijeni katalitičkom hidrogenacijom mono- i disaharida Slatkoća* 0.5 0.8 Delimično se apsorbuju Metabolički put različit od glukoze Ne zahtevaju insulin Energ. vrednost 2.4 kcal/g Nemaju kariogeno dejstvo smotski efekat Nemaju redukcione osobine ADI NS * U odnosu na slatkoću saharoze = 1 Upozorenje: prekomerna upotreba može da izazove laksativni efekat stale uloge u namirnicama Daju viskoznost namirnicama Modifikuju kristalizaciju šećera Vezuju vodu Rastvarači i nosači su za boje, antioksidanse, arome Doprinose utisku hlañenja kod nekih namirnica zbog toga što imaju negativnu toplotu rastvaranja Doprinose formiranju konzistencije, zapremine
Dobijanje poliola Redukcijom odgovarajućih mono i disaharida Nalaze se i u voću (sorbitol 2 NaB 4 2 2 2 D-Glucose D-Glucitol Nutritivni zaslañivači (polioli) 2 2 2 2 2 2 D-sorbitol D-ksilitol D-manitol 2 2 2 2 2 2 lakltitol maltitol
Metabolizam poliola Resorbuju se procesom difuzije, za razliku od aktivnog transporta glukoze Resorpcija je spora i nekompletna i odvija se u crevima Lako fermentuju u kolonu, ali su otporni na fermentaciju u ustima Fermentacijom u debeom crevu daju niže masne kiseline Glikemijski indeks poliola: eritriol 0; ksilitol 13; sorbitol 9; manitol 35, izomaltitol 9, laktitol 6 (glukoza 100, saharoza 65) Intenzivni zaslañivači Zaslañivač emijski sastav Slatkoća* i ADI (E 950) Acesulfam K Derivati acetosirćetne kiseline 200 9 mg/kg TM Napomene aftertaste (E 951) Aspartam Dipeptid (asparaginska kis. + metil estar fenilalanina) (E 952) iklamska kiselina i njene Na i a soli Derivat cikloheksilsulfaminske kiseline 180 200 40 mg/kg TM 30 40 10 7 mg/kg termolabilan Upozorenje za fenilketonurike mks 10 mg/kg cikloheksil amin (E 954) Saharin i njegove Na, K i a soli Derivat benzizotiazola 300 500 5 mg/kg TM (E 957) Taumatin Polipeptid iz Thaumatococcus Danieli (E 959) Neohesperidin D Derivat flavonoida iz kore pomorandže 1600 3000 ADI NS 1800 2000 5 mg/kg TM gorak aftertaste maks 10 mg/kg o- i p-toluen sulfonamida Perzistentan sladak aftertaste Mentolni aftertaste * U odnosu na slatkoću saharoze = 1
Intenzivni zaslañivači hemijske strukture N S N S 3 N 2 N 3 saharin ciklamska kiselina aspartam 2 K + N - 3 3 S 3 acesulfam K neohesperidin D SAARIN i njegove Na, a i K soli Istorija: Prvi intenzivni zaslañivač Saharin je pronašao slučajno 1878. godine američki naučnik i sintetičar Fahlberg koji je radio doktorat kod prof. Ramsena, dok je pokušavao da sintetiše drugo jedinjenje Patentirao ga je, ali do I svetskog rata nije bio šire korišćen, mada su već početkom 20. veka počeli da ga kosriste dijabetičari I predsednik Ruzvelt ga je koristio i podržavao njegovu primenu, mada su je mnogi osporavali "Everyone who ate that sweet corn was deceived. e thought he was eating sugar, when in point of fact he was eating a coal tar product totally devoid of food value and extremely injurious to health." Nekoliko prvih studija je povezalo korišćenje velikih količina saharina kod eksperimentalnih životinja sa kancerom bešike, nakon čega su pokrenute aktivnosti da se zabrani na američkom tržištu Više od 30 studija je nakon toga pokazalo da je u uobičajenim količinama bezbedan za primenu
Fahlberg je dobio saharin oksidacijom o-metil-benzensulfonaminda koji je dobijen iz toluoena pomoću hlor-sulfonske kiseline (a očekivao je da dobije o-karboksibenzensullfonamid) Taj postupak je prvi komercijalizovao J.F. Queeny koji je za 5000 $ 1901. godine otvorio firmu Monsanto hemical ompany Danas se dobija se iz metil-antranilata sobine: Rastvorljiv u vodi i etanolu, otporan na visoke temperature Dug rok trajanja, otporan na većinu tehnoloških procesa, stabilana pri p<2 U kombinaciji sa aspartamom ili poliolima smanjuje se efekat metalnog naknadnog ukusa U kombinaciji sa drugim intenzivnim zaslañivačima ima sinergistički efekat na stepen slatkoće, čime se ukupna količina zaslañivača može smanjiti Koristi se u napicima, kao stoni zaslañivač, u dijetetskim proizvodima, namirnicama sa smanjenom energetskom vrednosti, u lekovima, kozmetici Smatra se da svakodnevno oko 70 miliona Amerikanaca uzima proizvode sa saharinom Metabolizam: U crevima se sporo i nekompletno resorbuje i eliminiše neizmenjen urinom, a malim delom i fecesom
IKLAMSKA KISELINA i njene Na i a soli Istorija: Sintetisan 1937., a prvi put počeo da se proizvodi u SAD 1950. godine Abbott Laboratories su htele da njim prikriju gorak ukus kod svojih lekova Sintetisao ga M. Sveda, diplomac Univerziteta u Ilinoisu pokušavajući da dobije antipiretik; Sulfonacija cikloheksilamina različitim reagensima: ikloheksilamin može da zaostane kao načistoća u komercijalnim ciklamatima sobine: Stabilan je i na visokim i na niskim temperaturama Rastvorljiv je u vodi Koristi se u napicima, slatkišima, proizvodima od voća, dijetetskim proizvodima Sinergistički se ponaša u kombinaciji sa saharinom sa kojim se najčešće kombinuje Metabolizam: Resorbuje se delom iz tankog creva, a u debelom crevu se delimično prevodi u cikloheksilamin pod dejstvom bakterijske flore Zapažene su velike interindividualne razlike u nivou stvorenog cikloheksilamina u crevima; najveći deo populacije (90%) konvertuje manje od 1% unetog ciklamata Resorbovani ciklamat se najvećim delom neizmenjen eliminiše urinom, ali su u urinu nañeni i tragovi cikloheksana, cikloheksanola i N-hidroksi-cikloheksilamina
ASPARTAM 1965. god. otkriven prilikom sinteze terminalnog tetrapeptida gastrina (dr James Schlatter, Searle & o.) a japanski Ajinomoto je napravio brend L-aspartil-fenilalanin metil estar 1981 odobrena upotreba od strane FDA ASPARTAM sobine: Ima čist sladak ukus čiji intenzitet zavisi od koncentracije, malo je rastvoran u vodi i još manje u alkoholu Nije stabilan na višim temperaturama i nižim p vrednostima kad se demetiluje i daje proizvod koje nije sladak Energetska vrednost aspartama iznosi oko 1 kj/g Koristi se u suvim proizvodima i stonim zaslañivačima, žvakaćim gumama, često u kombinaciji sa saharinom i acesulfamom K MDK u namirnicama Bezalkoholna pića i pivo Dezerti, proizvodi od voća i povrća i sl. Konditorski proizvodi Sladoledi Slatko kiseli proizvodi i marinade od ribe, rakova i mekušaca Žvakaća guma bez šećera Dijetarni suplementi Pastile za osvežavanje daha 600 mg/l 1000 mg/kg 1000-2000 mg/kg 800 mg/kg 300 mg/kg 5500 mg/kg 5500 mg/kg 2000-6000 mg/kg
Pri odreñenim uslovima pri preradi i stajanju namirnica ili u toku same proizvodnje aspartama stvaraju se odreñene količine diketopiperazina (DKP) - i do 5% Formiranje diketopiperazina 2 N 2 N 2 Asparaginska kiselina 2 N 2 N 2 3 Aspartilfenilalanin 2 N 2 + 2 N 2 Aspartam 2 N N 2 Fenilalanin Diketopiperazin Metabolizam: Aspartam se resorbuje kao dipeptid; nakon resorpcije se razlaže do L-asparaginske kiseline, fenilalanina i metanola Putevi razgradnje aspartama u organizmu Asparaginska kiselina je neesencijelna aminokiselina, fenilalanin je esencijelna aminokiselina Jedino je metanol potencijalno toksičan metabolit jer se metaboliše do formaldehida i mravlje kiseline Toksične količine metanola su 200-500 mg/kg TM Jedna konzerva napitka (0,33 l) zaslañena sa 550 mg/l aspartama bi teoretski oslobodila 18 mg metanola, tj. 0,26 mg/kg TM Jedna čaša soka od paradajza oslobodi prirodno oko 50 mg metanola u organizmu
bavezno je isticanje informacije za osobe sa fenilketonurijom: Sadrži izvor fenilalanina vaj enzim nemaju oboleli od fenilketonurije Bez njega se fenilalanin samo metaboliše transaminacijom, ovi proizvodi se dalje ne katabolišu, već se nakupljaju i dovode do oštećenja mozga i mentalne retardacije AESULFAM K Derivat acetosirćetne kiseline Acesulfam K je beo kristalan prah, bez mirisa, rastvorljiv u vodi i veoma lako rastvorljiv u etanolu (u 100 ml vode se na 20 o rastvara 27 g acesulfama K). Sladak ukus acesulfama K je oko 200 puta intenzivniji nego saharoze, tj. upola manje je sladak od Na-soli saharina, a približno isto sladak kao aspartam. Njegov sladak ukus se javlja odmah, ne traje duže od uobičajenog ukusa hrane, ali i on u većim koncentacijama može namirnicama dati metalnogorki ukus (tzv. aftertaste) te se često kombinuje sa aspartamom i saharinom
TAUMATIN Taumatin (E 957) ili talin je protein izolovan iz opne ploda biljke Thaumatococcus danielli Benth, Marantaceae, koja raste u tropskom pojasu zapadne Afrike Relativna slast taumatina je 1600-3000 puta veća u odnosu slast saharoze, sporo se razvija i dugo zadržava bez ikakvog naknadnog neprijatnog ukusa Dobro se rastvara u vodi, alkoholu, propilenglikolu, postojan je na visokoj temperaturi, ali samo u kiseloj sredini NEESPERIDIN D (dihidrohalkon) 3 2 neohesperidin D 3 Dobija se sintezom iz gorkih flavanona neohesperidina ili naringina koji se u većim količinama nalaze u kori plodova itrus vrsta Neohesperidin D je zasla ivač čija je relativna slast 1800 puta veća od saharoze. dlikuje ga prijatna slatkoća, ne javlja se naknadna gorčina, a takoñe u prisustvu neohesperidina D se smanjuje ukus gorčine, tako da je pogodan za zaslañivanje farmaceutskih preparata. Neohesperidin D se ne resorbuje u većoj meri iz digestivnog trakta, ali se metaboliše u debelom crevu delovanjem intestinalne flore
Novi zaslañivači (EU) E 955 Sukraloza 1,6-dihloro-1,6-dideoksi-beta-D-fruktofuranozil-4-hloro-4-deoksi-alfa-D-gaklaktopiranozid Saharoza Sukraloza 500 600 puta slaña od šećera ukus sličan šećeru, bez naknadnog gorkog ili metalnog ukusa stabilna na visokim temperaturama PDU 0-15 mg/kg TM E 962 Aspartam-acesulfam so veća slatkoća (ne sadrži K) konstantan odnos komponenata bolja rastvorljivost nije higroskopan