Cukier jest powszechną substancją słodzącą, jednak niektóre białka również mają słodki smak. Słodkie białka są nawet 3000 razy słodsze od popularnej sacharozy. Niestety białka tracą swoją strukturę i właściwości w wysokich temperaturach i przy skrajnych wartościach pH dlatego ich stosowanie w przemyśle spożywczym i gastronomii jest ograniczone. Słodkie białka mogą zostawiać charakterystyczny posmak w ustach, który nie musi odpowiadać każdemu. Pomimo wielu mankamentów perspektywa zastosowania białka zamiast cukru jako źródła słodkiego smaku w napojach, wyrobach cukierniczych jest kusząca gdyż mogłaby ograniczyć ryzyko otyłości, cukrzycy, próchnicy. Być może inżynieria białek umożliwi stworzenie stabilnych słodkich białek, które zastąpią „puste kalorie” z cukru. Takie idealne słodkie białko musiałoyby konkurować na rynku z dostępnymi niskokalorycznymi słodzikami – np. sacharyna, aspartam, glikozydy stewii, ksylitol. Słodki smak daje dużą przyjemność, ale cukry proste w nadmiarze są niezdrowe dlatego alternatywne niskokaloryczne, bezpieczne substancje słodzące są pożądane.
Słodkie białka i słodziki
Wszystkie odkryte do tej pory słodkie białka pochodzą z roślin afrykańskich. Słodkie białka mają stosunkowo niewielką masę (10 – 20 kDa) a ich struktura opiera się na jednym lub dwóch łańcuchach polipeptydowych. Prosta budowa umożliwia ich chemiczną syntezę bez konieczności angażowania hodowli komórkowych. Pierwszym scharakteryzowanym przedstawicielem tej grupy jest monellina. Najsłodszym i zarazem jedynym stosowanym w przemyśle spożywczym słodzącym białkiem jest taumatyna, która ponadto posiada właściwości „maskowania” smaku innych substancji w jedzeniu. Właściwości biologiczne białek wynikają ze struktury, która zależy między innymi od pH i temperatury. Dlatego większość białek, w tym te słodkie tracą swoje właściwości w wysokiej temperaturze i przy wysokim lub niskim pH. Podatność na destabilizujące działanie powyższych czynników fizycznych i chemicznych ogranicza stosowanie białek jako słodzików w przemyśle. Drobnocząsteczkowe słodziki jak sacharyna, aspartam, stewia, ksylitol są nie tylko stabilne w szerokim zakresie temperatury i pH, ale również znacznie tańsze w produkcji. Na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci różne słodziki pojawiły się, zniknęły i powróciły na rynek ze względu na zmieniające się wyniki badań na temat ich potencjalnie szkodliwego wpływu na zdrowie u ludzi. Metabolity lub niezmienione “zero kaloryczne” słodziki mogą wpływać na różne procesy fizjologiczne w organizmie. Sacharyna przez pewien czas podejrzewana była o właściwości rakotwórcze, jednak aktualne dane tego nie potwierdzają a sacharyna jest dozwolona na rynku w EU i USA. W tym zakresie białka stoją poza kręgiem podejrzeń – są całkowicie rozkładane do aminokwasów w przewodzie pokarmowym i do tej pory nie opisano żadnego białka, którego konsumpcja indukowałaby proces nowotworzenia. Pojedyncze badania sugerują, że stewia (roślina) może mieć właściwości antybakteryjne, przeciwzapalne, obniżające ciśnienie i kardiotoniczne, moczopędne, antykoncepcyjne oraz może obniżać glikemię poprzez indukcję wydzielania insuliny. Reasumując białka mają wysoki profil bezpieczeństwa jednak są drogie w produkcji i mają bardzo niską stabilność w porównaniu do drobnocząsteczkowych słodzików. Słodziki pochodzenia roślinnego wymagają gruntownego przebadania pod kątem wpływu na fizjologię człowieka.
Percepcja słodkiego smaku
Kubki smakowe, czyli skupiska receptorów smakowych są rozmieszczone wzdłuż podniebienia i języka. Niektóre receptory ulegają ekspresji również w niższych partiach przewodu pokarmowego. W dużym uproszczeniu po związaniu słodkiego ligandu aktywowane zostają synapsy nerwowe, które przekazują sygnał do mózgu. W rzeczywostości opisano co najmniej 4 szlaki sygnałowe odpowiedzialne za transdukcję słodkiego smaku. Wrażliwość na smaki jest kwestią indywidualną, na którą mają wpływ uwarunkowania genetyczne (> 20 rodzajów receptorów słodkiego smaku), ale wydaje się, że wpływ mają też nawyki np. kulturowe. Niektórzy badacze uważają, że na smak mają wpływ również czynności mechaniczne – ssanie, przeżuwanie i połykanie. Niektóre badania wskazują, że w otyłości może spadać wrażliwość na smak słodki, która może wzrastać po chirurgicznej resekcji żołądka. Badania nad zmysłem smaku prowadzone na modelach zwierzęcych nie zawsze umożliwiają prawidłowe ekstrapolowanie analizy na ludzi dlatego, że różne gatunki inaczej odczuwają smaki np. aspartam nie jest słodki dla myszy. Reasumując percepcja słodyczy jest skomplikowana i nie do końca poznana.
Węglowodany czyli cukier w diecie
Węglowodany to złożona grupa związków, którą z dietetycznego punktu widzenia możemy skategoryzować na cukry, które szybko (wysoki indeks glikemiczny) albo powoli podnoszą stężenie cukru we krwi (niski indeks glikemiczny). Do pierwszej (niezdrowej) grupy zaliczamy monocukry (glukoza, fruktoza) i dwucukry (sacharoza, maltoza). Wielocukry, np. skrobia powoli (podlegają powolnemu trawieniu) podnoszą stężenie cukru we krwi. Węglowodany są ważnym źródłem energii dla organizmu i powinny stanowić 45-65% bilansu energetycznego. Pożądanym źródłem cukru w diecie jest skrobia, która stopniowo uwalnia energię dla mięśni i mózgu. Produkty dietetyczne bogate w skrobię dostarczają też ważnego błonnika oraz witaminy i minerały. Na indeks glikemiczny czyli tempo wzrostu stężenia glukozy we krwi po posiłku wpływa też sposób przygotowania potraw, wysoko przetworzone produkty charakteryzują się wyższym indeksem glikemicznym. Gwałtowny wzrost stężenia cukru we krwi powoduje analogiczny wyrzut i szybki spadek stężenia insuliny – dlatego sygnał sytości jest krótkotrwały i chwilę po posiłku znowu czujemy łaknienie. Powolne uwalnianie glukozy ze skrobi daje długotrwałe uczucie sytości.
Według zaleceń Światowej Organizacji Zdrowia cukry proste nie powinny dostarczać więcej niż 10% całkowitego bilansu kalorycznego. Średnie zapotrzebowanie na kalorie dla osoby dorosłej wynosi około 2000 kcl na dobę, czyli bezpiecznie można zjeść około 11 łyżeczek cukru dziennie (1 łyżeczka do herbaty to około 5 g sacharozy czyli 18 kcl). Wybierając jedzenie należy unikać szczególnie tych produktów spożywczych do, których dodano cukry proste – np. słodzone napoje i soki.
Reasumując węglowodany dostarczają energię potrzebną do funkcjonowania organizmu. Cukry złożone powoli uwalniają energię i dają długotrwałe uczucie sytości. Cukry proste nie dają trwałego uczucia sytości powodując szybki powrót łaknienia i tycie. Otyłość prowadzi do obniżenia jakości życia powodując nie tylko obniżoną samoocenę, ale zaburzając pracę praktycznie wszystkich układów w organizmie. Przykładowo otyłość zwiększa ryzyko:
- cukrzycy,
- nadciśnienia tętniczego,
- przeciążenia stawów i żylaków kończyn dolnych,
- niektórych nowotworów,
- bezdechu sennego,
- stłuszczenia wątroby,
- kamicy pęcherzyka żółciowego.
Podsumowanie
Cukry proste mają słodki smak a ich konsumpcja daje przyjemność. Niestety cukry proste są niezdrowe – ich nadmierna podaż prowadzi do wielu poważnych chorób. Słodziki dają niemal analogiczną do cukru przyjemność – nie zawsze wiernie naśladują smak. Niskocząsteczkowe słodziki nie tuczą ale mogą wpływać na fizjologię człowieka, a w domenie publicznej pojawiają się sprzeczne informacje na temat ich potencjalnej szkodliwości. Słodkie białka są całkowicie bezpieczne dla zdrowia jednak niestabilne. Inżynieria białek stoi przed wyzwaniem stworzenia stabilnych protein, które wiernie odwzorowują smak cukru, będą stabilne i nietoksyczne.
