Безопасность сахарозаменителей и подсластителей — миф или факт. Часть 4

В предыдущих статьях (часть 1, часть 2, часть 3) мы погрузились в мир некалорийных искусственных подсластителей, изучили их свойства, безопасность и интересные факты об истории открытий. Сегодня мы расширим наше понимание, обсуждая полиолы. Давайте разберемся, что это за вещества, и как они вписываются в нашу повседневную жизнь и питание.

Сахарные спирты (полиолы) считаются углеводами. Они сладкие, но не такие сладкие как сахар, и в них почти вдвое меньше калорий. И хотя в природе полиолы содержатся в некоторых фруктах и овощах, в производстве используются полученные путем химического синтеза.
Благодаря своей уникальной химической структуре большинство сахарных спиртов проходит в неизмененном виде через большую часть пищеварительной системы в толстую кишку, где они ферментируются с кишечными бактериями. Это может привести к образованию газа в качестве побочного продукта, а значит, у вас может возникнуть вздутие живота и расстройство пищеварения. Фактически, сахарные спирты относятся к категории волокон, известных как FODMAP.
Несмотря на своё название, эти углеводы не содержат ни сахара, ни алкоголя. Давайте подробнее рассмотрим представителей группы полиолов, разрешённых для использования в России.

Ксилит

Ксилит представляет собой многоатомный спирт, вырабатываемый в виде бесцветных гигроскопических кристаллов с приятным сладким вкусом. Этот компонент растворяется в воде, спирте, гликолях, уксусной кислоте, при этом обладает высокой гигроскопичностью, вызывающей охлаждение раствора при контакте с водой. Ксилит получают из отходов переработки кукурузы и хлопковых семян.
Ксилит обладает энергетической ценностью и сладостью, сравнимыми с сахаром. Температура плавления составляет 94 °C, а максимально допустимая суточная доза – 40-50 г в сутки.
Ксилит образуется в организме человека в качестве метаболита даже при отсутствии внешнего приёма ксилита с оценочным количеством 2-15 г в день.

При потреблении ксилита около 50% всасывается через кишечник, а остальная часть преобразуется в энергию кишечных бактерий, образуя короткоцепочечные жирные кислоты и газы. Около 2% ксилита выводится с мочой, а остальное – через фекалии. Ксилит оказывает незначительное воздействие на секрецию инсулина и метаболизируется в основном в печени.

Утверждённый FDA с 1963 года ксилит согласно клиническим исследованиям играет важную роль в профилактике кариеса у детей и подростков, в том числе у плода через мать.

Использование жевательной резинки с ксилитом прямо связано со снижением кариеса [1].
Чрезмерное употребление ксилита может вызвать нежелательные эффекты, такие как газообразование и вздутие живота. В соответствии с отчётом Научного комитета Европейского Союза по пищевым продуктам употребление 50 г ксилита в день может вызвать диарею [3].
Ксилит находит широкое применение в пищевой и фармацевтической индустриях, используясь в качестве подсластителя лекарственных сиропов и таблеток, а также как загуститель и эмульгатор в пищевых продуктах.
Стоит отметить, что для собак ксилит может быть опасным, вызывая гипогликемию и острую печёночную недостаточность при слишком высоких дозах.

Сорбит

Сорбит — это природный многоатомный спирт, представленный бесцветными кристаллами со сладким вкусом. Обладая свойством гигроскопичности, сорбит легко растворяется в воде, спирте, гликолях, уксусной кислоте и пиридине, и его растворение в воде сопровождается охлаждением. Этот полиол естественным образом содержится во фруктах и ​​овощах. Его производят из кукурузного сиропа. Сорбит имеет коэффициент сладости 0,6 и содержит 2,6 ккал на 1 грамм в сравнении с 4 ккал на 1 грамм для сахара. Его гликемический индекс также ниже, чем у других сахарных спиртов, таких как ксилит и эритрит. Температура плавления сорбита составляет 112 °C.

В пищевой промышленности сорбит применяется как подсластитель, наполнитель и увлажнитель в различных продуктах, таких как конфеты, жевательная резинка, выпечка и замороженные десерты. Также сорбит может служить заменителем сахара в диетических и низкоуглеводных продуктах, а его уникальное свойство предотвращения кристаллизации применяется в производстве некоторых видов конфет.

В сфере косметики сорбит активно используется в качестве гигроскопического вещества и загустителя. Он входит в состав некоторых зубных паст, где служит удерживающим воду компонентом, предотвращая высыхание продукта.
В фармацевтике сорбит также находит применение, способствуя улучшению всасывания некоторых лекарств, что повышает их биодоступность и эффективность.
Безопасность сорбита подтверждена здравоохранительными органами по всему миру, включая Всемирную организацию здравоохранения. FDA также признает сорбит безопасным для использования.
В связи с большой молекулярной массой сорбита только небольшая его часть абсорбируется в тонкой кишке, а остальная часть достигает толстой кишки, что может вызвать диарею при потреблении избыточного количества. Сорбит также может усугублять синдром раздражённого кишечника и нарушать всасывание фруктозы при чрезмерном употреблении. Продукты, содержащие сорбит или другие сахароспирты, должны иметь на этикетке предупреждение о возможном слабительном эффекте [4].
Сорбит оказывает менее выраженное защитное действие против кариеса, чем некоторые другие сахарные спирты. Для лиц, придерживающихся диеты с низким содержанием ферментируемых олигосахаридов, дисахаридов, моносахаридов и полиолов (FODMAP), важно внимательно контролировать уровень сорбита в потребляемой пище.

Мальтит/Мальтитол

Мальтит доступен в различных формах: гранулированной, порошкообразной и в виде сиропа. Он придаёт продуктам не только объем и текстуру, но и консервирующие свойства, а его способность контролировать влажность помогает стабилизировать и улучшить продукты. В отличие от некоторых других сахарных спиртов мальтит относительно стабилен и способен выдерживать высокие температуры до 200°C, не подвержен влиянию изменений pH. Его чистый вкус не оставляет послевкусия, содержит вдвое меньше калорий, чем сахар, и обладает 90% его сладости.

Для синтеза мальтита используется каталитическое превращение мальтозы — дисахарида, содержащегося в различных растениях, таких как кукуруза, ячмень, пшеница и картофель. После употребления медленно, но не полностью он всасывается в организме и метаболизируется в печени, не вызывая резких скачков уровня сахара в крови. 
Однако важно помнить, что он все же является углеводом и может повышать уровень глюкозы в крови, особенно при употреблении в больших количествах. Некоторые люди могут испытывать проблемы с пищеварением, такие как вздутие живота, газы и диарея, особенно те, у кого есть синдром раздражённого кишечника.

Хотя суточные ограничения не установлены, потребление очень больших доз (более 100 граммов в день) может вызвать слабительный эффект [8].

Мальтит прошёл проверку на безопасность органами здравоохранения по всему миру, включая Всемирную организацию здравоохранения, Европейский Союз, а также регулирующие органы в Австралии и Канаде. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) признало мальтит как безопасный для использования в пищевых продуктах. Как и другие полиолы, мальтит не способствует развитию кариеса, так как не метаболизируется бактериями в полости рта [6].

Лактит/лактитол

Лактит — углеводородный спирт — создаётся путем синтеза из молочного сахара, называемого лактозой. Процесс производства включает каталитическое гидрирование лактозы, порождая кристаллический лактит в форме как безводного, так и моногидратного состояния. Этот продукт представлен в виде белых кристаллов без запаха и с лёгким сладковатым привкусом, который охлаждает язык. Лактит обладает низкой калорийностью (примерно 2–2,5 ккал/г), при этом обеспечивая около 30–40% сладости сахарозы.

Лактит, помимо своей растворимости, аналогичной глюкозе, также стабилен в кислотных и щелочных условиях и выдерживает высокие температуры производства пищевых продуктов, что увеличивает их срок годности. Это позволяет его использовать в различных продуктах, таких как шоколад, мороженое, выпечка, конфеты, жевательная резинка и заменители сахара.
Начиная с 1980-х годов, лактит получил статус приемлемого продукта, одобренного Объединенным экспертным комитетом по пищевым добавкам и Научным комитетом по продуктам питания Европейского Союза [9].

Для лактита не установлена рекомендуемая суточная доза, однако общее употребление 20 граммов полиолов в день, включая лактит, считается безопасным, не вызывающим нежелательные слабительные эффекты [10].

Лактит также применяется в качестве пребиотика для поддержания здоровья толстого кишечника, лечения запоров и даже при лечении печёночной энцефалопатии.

Эритрит

В промышленных условиях эритрит синтезируют путем ферментации глюкозы, полученной из крахмала кукурузы или пшеницы, с использованием дрожжей. В результате этого процесса образуются кристаллы белого порошка.

По сравнению с другими сахарными спиртами эритрит содержит значительно меньше калорий. Например, столовый сахар содержит 4 калории на 1 грамм, ксилит — 2,4 калории на 1 грамм, а эритрит — всего лишь 0,24 калории на 1 грамм. Тем не менее, он обладает 70% сладостью стандартного сахара.

Рекомендуемая суточная доза эритрита составляет 0,5 грамма на килограмм массы тела в день [14].
Большая часть эритрита всасывается в кровь до достижения толстой кишки и выводится из организма в неизмененном виде через мочу. Организм человека не располагает ферментами, необходимыми для его расщепления [13].
Употребление больших доз эритрита может вызвать расстройство желудочно-кишечного тракта. Исследования показывают, что он эффективнее других сахарных спиртов, таких как ксилит, в подавлении роста бактерий в полости рта.

Хотя ранние исследования свидетельствовали о безопасности эритрита [11], более поздние исследования указывают на возможную связь его употребления с сердечными заболеваниями [12]. FDA считает эритрит безопасным, поскольку он встречается в природе, однако требуются дополнительные исследования для полного понимания его влияния на здоровье. EFSA также проводит переоценку безопасности эритрита и других пищевых добавок, одобренных до 2009 года.

Маннит

Маннит, также известный как маннитол, естественным образом содержится в застывшей смоле деревьев, таких как ясень и платан, а также в различных растениях, грибах и водорослях. Его производят путем каталитического гидрирования маннозы или инвертного сиропа с фруктозой.
Маннит представлен в виде неприметных бесцветных кристаллов с незначительным сладковатым ароматом. Калорийность этого вещества значительно ниже, чем у сахара, и составляет 2,4 ккал/г. ADI для маннита не указан с оценки JECFA в 1986 году [16].
Скорость всасывания маннита из кишечного тракта медленная, и он обладает слабительным действием, характерным для полиолов. Приём более 20 г за один раз или более 50 г в день может привести к диарее, обезвоживанию и раздражению слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта. Маннит лишь частично метаболизируется в печени, в основном до гликогена.

В качестве пищевой добавки маннит часто используется в качестве заменителя сахара. Его также применяют для предотвращения образования комков в продуктах, в том числе кисломолочной продукции, и в качестве стабилизатора для улучшения стабильности в течение хранения. В промышленности маннит используется как антислеживающий агент для предотвращения слипания сыпучих веществ. Помимо пищевой промышленности, средства против слеживания полезны и в других отраслях, например, в производстве косметики и моющих средств.
В медицине маннит применяют в качестве мощного осмотического диуретика, вводя водный раствор с помощью внутривенных инъекций.

Он используется при различных состояниях, таких как сепсис, перитонит, отравление лекарствами, отёк лёгких или мозга.

Маннит также находит применение в косметологии, парфюмерии и в производстве взрывчатых веществ.
30 октября 2020 года FDA одобрило маннит в качестве дополнительной терапии для контроля легочных симптомов, связанных с муковисцидозом, у взрослых пациентов.

Изомальт/изомальтит

Изомальт встречается в природе в сахарном тростнике, сахарной свёкле и мёде. В промышленности получают ферментативной изомеризацией сахарозы в изомальтулозу («палатинозу»), которую затем подвергают каталитическому гидрированию.

Представлен в виде белых кристаллов. Температура плавления 145–150 °C. Хорошо растворим в воде; средне растворим в спиртах; нерастворим в жирных растворителях.
По сладости изомальтит близок к сахарозе (0,5 сладости сахарозы). Калорийность изомальта — 2,4 ккал/г.
Безопасная доза для взрослого составляет 50 грамм в день, для детей старше 4-х лет — до 25 грамм в день.
Первые упоминания об изомальте датируются 1956 годом: в качестве второстепенного продукта он был получен из сахарозы в ходе синтеза декстранов.
В течение нескольких лет он использовался в таких продуктах как леденцы, ириски, жевательная резинка, шоколад, выпечка, пищевые добавки, капли от кашля и пастилки для горла. Он доступен в Европе с начала 1980-х годов, и в настоящее время используется в самых разных продуктах более чем в 70 странах мира [17].
В тонком кишечнике подвергается неполному гидролизу (до глюкозы, сорбита и маннита). Остаток расщепляется микрофлорой толстого кишечника до короткоцепочечных жирных кислот. Однократный приём более 20–30 г может вызывать понос и вздутие живота.
Изомальт обеспечивает объем и нужную структуру продуктам, придавая им среднюю сладость. Именно поэтому он часто используется в производстве сладостей. Продукты с добавлением изомальта не становятся мягкими или липкими на ощупь, что позволяет упаковывать их вместе без дополнительной обёртки. Его можно использовать в фармацевтической промышленности.
Кондитерский изомальт используется для создания оригинальных украшений для кондитерских изделий (преимущественно тортов) в виде цветов, различных сахарных фигурок. Вещество препятствует растрескиванию съедобных декоративных изделий.

Изомальт часто используется в сочетании с интенсивными подсластителями, так как он имеет тенденцию маскировать горькое послевкусие некоторых интенсивных подсластителей. Синергический эффект в подслащивающей способности возникает, когда изомальт сочетается либо с интенсивными подсластителями, либо с другими подсластителями, обеспечивающими объем.
Получил одобрение Объединённого комитета по пищевым добавкам (JECFA), Всемирной организации здравоохранения (WHO) и Научного комитета по пищевым продуктам Европейского Сообщества (EEC Scientific Committee of Food).

Заключение
Заканчивая серию статей о сахарозаменителях, хотелось бы выразить искреннюю благодарность всем нашим читателям, которые сопровождали нас в этом увлекательном путешествии по миру подсластителей. Надеемся, что вы нашли для себя много полезной информации и узнали новое о некалорийных искусственных подсластителях, а также о полиолах. Ваш интерес и поддержка вдохновляют нас продолжать делиться знаниями и исследованиями.

Список источников:

1. Lynch, H. Xylitol and dental caries: an overview for clinicians / H. Lynch, P. Milgrom. — Текст : непосредственный // J Calif Dent Assoc. — 2003. — № Mar. — С. 31(3):205-9.
2. Nayak, PA The effect of xylitol on dental caries and oral flora / PA Nayak, UA Nayak, V. Khandelwal. — Текст : непосредственный // Clin Cosmet Investig Dent. — 2014. — № 6. — С. 89–94.
3. Reports of the Scientific Committee for Food. 1985 — Текст : электронный // Commission of the European Communities: — URL: efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://aei.pitt.edu/40825/1/16th_food.pdf
4. Liauw, S. Sorbitol: Often forgotten cause of osmotic diarrhea. / S. Liauw, F. Saibil. — Текст : непосредственный // Can Fam Physician. — 2019. — № Aug;65(8). — С. 557-558.
5. The Use of Nonnutritive Sweeteners in Children. — Текст : электронный // AMERICAN ACADEMY OF PEDIATRICS : — URL: https://publications.aap.org/pediatrics/article/144/5/e20192765/38183/The-Use-of-Nonnutritive-Sweeteners-in-Children?autologincheck=redirected
6. Sweeteners Maltitol Update: октябрь 2023. — Текст : электронный // AMERICAN ACADEMY OF PEDIATRICS : — URL: https://www.diabetes.co.uk/sweeteners/maltitol.html
7. Food Labeling: Health Claims; Sugar Alcohols and Dental Caries. — Текст : электронный // AMERICAN ACADEMY OF PEDIATRICS : — URL: https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-1996-08-23/pdf/96-21481.pdf
8. Saraiva A, Carrascosa C, Raheem D, Ramos F, Raposo A. Maltitol: Analytical Determination Methods, Applications in the Food Industry, Metabolism and Health Impacts. Int J Environ Res Public Health. 2020 Jul 20;17(14):5227.
9. Additive-249. LACTITOL. — Текст : электронный // AMERICAN ACADEMY OF PEDIATRICS : — URL: www.fao.org/fileadmin/user_upload/jecfa_additives/docs/Monograph1/Additive-249.pdf
10. Mortensen, A. (2006). Sweeteners permitted in the European Union: safety aspects. Scandinavian Journal of Food and Nutrition, 50(3), 104–116. https://doi.org/10.1080/17482970600982719
11. Boesten, DaniëlleM & Hartog, Gertjan & Decock, Peter & Bosscher, Douwina & Bonnema, Angela & Bast, Aalt. (2015). Health effects of erythritol. Nutrafoods. 14. 1-7. 10.1007/s13749-014-0067-5.
12. Witkowski M, Nemet I, Alamri H, Wilcox J, Gupta N, Nimer N, Haghikia A, Li XS, Wu Y, Saha PP, Demuth I, König M, Steinhagen-Thiessen E, Cajka T, Fiehn O, Landmesser U, Tang WHW, Hazen SL. The artificial sweetener erythritol and cardiovascular event risk. Nat Med. 2023 Mar;29(3):710-718.
13. Mazi TA, Stanhope KL. Erythritol: An In-Depth Discussion of Its Potential to Be a Beneficial Dietary Component. Nutrients. 2023 Jan 1;15(1):204.
14. Re-evaluation of erythritol (E 968) as a food additive. Опубликавано: декабрь 2023 г. — Текст : электронный // European food safety Authority : — URL: https://www.efsa.europa.eu/en/plain-language-summary/re-evaluation-erythritol-e-968-food-additive
15. PubChem Compound Summary for CID 6251, Mannitol. — Текст : электронный // National Center for Biotechnology Information (2024). : — URL:https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Mannitol.
16. Additive-275. MANNITOL. Опубликовано: 1996 — Текст : электронный // FAO : — URL:efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.fao.org/fileadmin/user_upload/jecfa_additives/docs/Monograph1/Additive-275.pdf
17. PubChem Compound Summary for CID 3034828, Isomalt. — Текст : электронный // National Center for Biotechnology Information (2024). : — URL:https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Isomalt