15.2. Способы получения подслащивающих веществ

Производство одного из первых синтетических подслащи­вающих веществ — сахарина — было организовано еще в 1884 г. Натриевая соль сахарина обладает сладким вкусом, превосходя­щим сахарозу в 500 раз; она хорошо растворима в воде и в спирте. Сахарин прошел проверку на токсичность и разрешен ФАО для применения во всех странах как синтетическое подслащивающее вещество в количестве 15мг/кг при производстве кондитерских изделий, диетических сыров, напитков для больных диабетом или соответственно 2,5 мг на 1 кг массы взрослого человека в сутки.

В настоящее время сахарин вытесняется новыми низкокало­рийными сахарозаменителями: пептидами, получившими назва­ние (по одной формирующей их аминокислоте) аспартамов:

Сладкие дипептиды — аспартамы индифферентны к микроор­ганизмам и могут быть использованы как пищевые добавки. Они безопасны при потреблении диабетиками, не вызывают развитие кариеса зубов, нетоксичны, неканцерогенны и разрешены к ис­пользованию в пищу.

Аспартамы выпускают в гранулированном и порошкообразном виде и применяют для изготовления газированных и негазирован­ных напитков, кондитерских изделий, жевательной резинки, дже­мов, повидла, конфитюров.

В пищеварительном тракте происходит гидролиз аспартама на две аминокислоты. Аспартам устойчив при комнатной температу­ре, в таких условиях не теряет стабильности в течение 5 лет. При нагревании выше 150 °С он распадается, поэтому аспартам воз­можно использовать при подслащивании продуктов, не требую­щих термической обработки, например мороженого и крема. Ас­партам (торговое название Нутрисвит) широко используют при производстве диетических напитков.

Триптофан — незаменимая аминокислота, в 25—50 раз слаще сахарозы. Его производные также обладают сладким вкусом, в том числе D-6-трифторметилтриптофан, D-6-хлортриптофан (в 1300 раз слаще сахарозы) и др.

За рубежом широко используют различные синтетические сахарозаменители с высоким коэффициентом сладости (ацесульфам-К, цикламаты, перилартин, отизон, неотам и др.).

Таким образом, число подслащивающих веществ, используе­мых в производстве продуктов питания, достаточно велико. При­родные подслащивающие вещества в основном безопасны для здоровья человека, использование же синтетических требует тща­тельной дозировки и ограниченного применения.

Биотехнологическими методами получен ряд весьма эффектив­ных продуктов, заменителей сахарозы. Так, из растения Thaumatococcus damelli, произрастающего в Судане, в клетки Е. coli был трансплантирован ген, детерминирующий синтез сверхсладкого белка тауматина. Рекомбинантная бактерия стала продуцентом сладкого белка, который производят на нескольких биотехноло­гических заводах и применяют в пищевой промышленности в качестве искусственного подсластителя. Из южноамериканского растения Stevia rebaudiana в клетку Е. coli трансплантирован ген сладкого белка стевиозида. С помощью генной инженерии или путем совмещения микробного синтеза с химической трансфор­мацией микробных метаболитов получен ряд эффективных под­сластителей.

Рассмотренный ранее дипептид аспартам образован молекула­ми фенилаланина и аспарагиновой кислоты; обе молекулы можно синтезировать микробиологическим путем, а аспартам из этих мо­номеров — с помощью ферментов.

На основе фруктозы создается новый класс подсластителей — заменителей сахарозы, фруктозилолигосахаридов, в состав кото­рых входят от 2 до 5 остатков фруктозила. Они не разрушаются в организме человека, имеют сладкий вкус и безвредны. Про­дуцируют их микроорганизмы, содержащие фруктозилтрансферазу (представители родов Aspergillus, Fusarium, Aureobasidium). Создан полунепрерывный биотехнологический процесс на основе иммобилизованных в геле альгината кальция (2%-го) клеток Aureobasidium pullulans. Клетки продуцента осуществляют кон­версию сахарозы в течение 60 сут при температуре 50 °С, рН 5,5 и скорости протока 0,05 ч^-1. Выход фруктозилолигосахаридов со­ставляет 55 %.

Перспективным направлением является использование гидролизатов крахмала (мальтин, мальтодекстрин, мальтозная патока) в качестве сахарозаменителей в продуктах питания, особенно функ­ционального назначения.

В технологиях этих продуктов, разработанных во ВНИИ крахмалопродуктов, используют картофельный и кукурузный крахмал.

Катализаторами процесса гидролиза крахмала являются амилолитические ферментные препараты как отечественного, так и зарубежного производства. На стадии разжижения крахмала при­меняют водный экстракт сухого ячменного солода, обладающий а-амилазной, β-амилазной и глюкоамилазной активностями. В качестве бактериальной ос-амилазы используют отечественный фер­ментный препарат Амилосубтилин Г10Х, обладающий также не­большой протеолитической, β-глюканазной и глюкоамилазной активностями. На стадии ферментативного осахаривания разжи­женного крахмала применяют водный экстракт ячменного солода, а также ферментный препарат Spezyme BBA.

При применении экстракта ячменного солода получают мальтозную патоку с низким содержанием глюкозы и высоким содер­жанием мальтозы. Однако при этом цветность гидролизатов воз­растает в связи с увеличением в гидролизате массовой доли белка до 0,45 %. При применении ферментного препарата Spezyme BBA снижается продолжительность осахаривания, в гидролизате содер­жится значительно меньше глюкозы — соответственно ее массо­вой доле в разжиженном крахмале.

Согласно разработанным техническим условиям на мальтозную патоку возможно получение трех видов этого продукта, отли­чающихся углеводным составом, %:

Мальтозная патока с низким содержанием глюкозы (марки А) менее гигроскопична, чем карамельная патока, что обусловливает ее применение в кондитерском производстве для получения твер­дой карамели.

Мальтозную патоку марки Б используют как патоку специаль­ного олигосахаридного состава при производстве детского пита­ния на молочной основе. Этот компонент играет двоякую роль: как подсластитель (заменитель свекловичного сахара) и как хоро­шая питательная среда для бифидобактерий.

Мальтозная патока усваивается организмом с меньшей скорос­тью, чем глюкоза, благодаря чему достигается более равномерная гликемическая нагрузка на организм, т. е. поддерживается посто­янный уровень глюкозы в крови.

В последние годы возрос интерес к изучению инулинсодержащих растений и созданию научных основ их переработки в связи с созданием диетических и лечебно-профилактических пищевых продуктов. Одним из нетрадиционных видов инулинсодержащего сельскохозяйственного сырья является якон. Это пищевая и кормовая культура горных районов Анд. Начало интродукции якона в России было положено в 1995 г. Корнеплоды якона содер­жат углеводы в форме полифруктозида — инулина и свободных моносахаридов — глюкозы и фруктозы.

Специфический фермент инулиназа катализирует расщепле­ние гликозидных связей в инулине с образованием главным обра­зом D-фруктозы. В связи с этим был исследован ферментативный гидролиз инулина, содержащегося в яконе, с помощью высоко­активного продуцента инулиназы штамма дрожжей Kluyveromyces marxianus Y-303, обладающего также высокой инвертазной актив­ностью.

При оптимальных условиях (рН 4,5 и температуре 40 °С) фер­мент из дрожжей К. marxianus способен гидролизовать 95 % ину­лина до фруктозы. Полученные гидролизаты из якона могут быть применены для получения глюкозно-фруктозных сиропов, пюре, в качестве добавок и заменителя сахара при производстве хлебо­булочных и кондитерских изделий.