Sladidlo, sladidla, acesulfam, aspartam, sacharin, cyklamát, dulcin, steviosid, sukralóza
Sladidla
Co jsou to sladidla?
Termín sladidla se váže na látky používané jako potraviny a pomocné nebo přídatné látky. Zákon o potravinách přesně stanovuje druhy sladidel a podmínky jejich použití v potravinách.
Typickým zástupcem sladidel je sacharóza, pro kterou známe legislativní a obchodní termín cukr bílý a která je důležitou potravinářskou a průmyslovou surovinou a také potravinou pro přímou spotřebu. Sacharóza dodává potravině příjemnou sladkou chuť, je součástí hmoty potravin, přispívá k jejich energetické hodnotě a při potravinářských nebo kulinářských procesech podléhá hydrolýze, karamelizaci a Maillardově reakci. Produkty těchto reakcí přispívají k vůni, barvě a chuti potravin.
Náhradní sladidla (kromě polyolů) mají zcela odlišné fyzikální a chemické vlastnosti ve srovnání s cukrem, které se u některých potravin projevují žádaným, u jiných nežádoucím způsobem. Hlavním technologickým problémem týkajícím se přípravy pokrmů je neschopnost těchto sladidel vytvářet viskózní roztoky (projevuje se to při přípravě diabetických džemů). Tento nedostatek se musí kompenzovat přídavkem vhodných plnidel. Naproti tomu se sladidla s úspěchem využívají při výrobě nealkoholických nápojů.
Jaké jsou důvody náhrady cukru?
Spotřeba cukru se ve vyspělých zemích světa pohybuje od 30 do 50 kg na osobu ročně a v České republice kolísá kolem 40 kg na osobu a rok, což je jedna z nejvyšších spotřeb v Evropě. Z hlediska výživového je nadměrná spotřeba cukru nežádoucí, ale sladká a příjemná chuť je spotřebitelem velice žádaná. Protože má vysoká spotřeba řepného cukru prokazatelný negativní vliv na lidský organismus, snaží se výrobci potravin nahradit tuto ingredienci jinou látkou s podobnými chuťovými a technologickými vlastnostmi.
Sacharóza je v potravinách nahrazována v podstatě ze tří důvodů. Nejdůležitějším důvodem je snaha o snížení energetické hodnoty přijímané potravy. Dále pak snaha vyhovět požadavkům na dostupnost potravin, které nezpůsobují kazivost zubů a v neposlední řadě pak potřeba zásobovat trh potravinami vhodnými pro diabetiky a všechny spotřebitele, kteří z jakýchkoliv důvodů omezují příjem cukru v potravě (například redukční diety apod.).
Jen pro zajímavost, hlavním důvodem, proč začali lékaři po celém světě doporučovat sladit syntetickými sladidly byla právě snaha o snížení energetického příjmu potravy. Nadváha je totiž rizikovým faktorem pro vznik celé řady vážných onemocnění a snížení váhy pacientů s vysokou hodnotu BMI se stala nutností pro jejich úspěšnou léčbu. Zachování sladkého vjemu jídel a nápojů a zároveň výrazné omezení v příjmu cukrů byl důvod pro masové rozšíření používání syntetických sladidel a jejich podpory ze strany lékařů.
Klasifikace sladidel
Z výživového hlediska lze sladidla rozdělit na dvě skupiny podle toho, zda přispívají k celkovému příjmu energie nebo je jejich přínos energie nulový případně prakticky zanedbatelný. Mezi výživová sladidla patří především cukerné alkoholy. Všechny ostatní látky vykazující sladkou chuť a přidávané do potravin jako sladící složka se zařazují mezi nevýživová sladidla.
Z pohledu legislativy se sladidla rozdělují do dvou skupin. První skupinou jsou přírodní sladidla na bázi přírodních sacharidů a med. Druhou skupinou jsou náhradní sladidla, která lze podle způsobu výroby rozdělit na syntetické látky identické s přírodními, syntetické látky a přírodní (získávané izolací většinou z rostlin nebo z ovoce).
Přírodní sladidla
Do této skupiny patří ve vodě rozpustné sladce chutnající látky na bázi přírodních sacharidů. Jedná se především o jednoduché cukry fruktózu a glukózu (často obchodně označovaná jako dextróza), o disacharidy sacharózu a laktózu a v menším množství také o cukerné alkoholy D-glucitol, D-mannitol případně D-xylitol.
Nejvíce používaným přírodním sladidlem je cukr, což je vlastně vyčištěná krystalizovaná sacharóza. Také se používají tekuté výrobky z cukru, jako je tekutý cukr, tekutý invertní cukr, sirup z invertního cukru a karamel. Invertní cukr se získává záhřevem okyseleného roztoku klasického cukru. Při těchto podmínkách dochází k hydrolýze glykosidické vazby mezi glukózou a fruktózou. Podmínky hydrolýzy pak ve výsledném produktu určují poměr mezi sacharózou, glukózou a fruktózou. Patří sem i glukózový sirup, což je vlastně směs glukózy a krátkých oligosacharidů získaných částečnou kyselou hydrolýzou škrobu, inulínu nebo jejich kombinace. Obsah volné glukózy se pohybuje nejčastěji kolem 20 %, zbytek tvoří oligosacharidy (maltodextriny s krátkými řetězci).
Významným přírodním sladidlem je med. Hlavní složkou medu je směs glukózy a fruktózy doplněná o různé organické kyseliny, enzymy a také různé hmyzí výměšky (medovice). Obsah sacharózy je relativně nízký. Med obsahuje také významný podíl pevných částic, které ulpí na včelách při sběru nektaru (sladká šťáva z květů rostlin) a při jeho zpracovávání se dostanou do hmoty ukládané do plástve. Včely při plnění pláství nektarovou šťávu nejprve promíchávají se svými výměšky, díky kterým projde nektar zcela specifickým procesem chemické přeměny na med. Průměrný obsah jednotlivých složek medu (v závorce je uvedeno rozmezí obsahu) je následující - glukóza 31,3 % (22,0 až 40,8), fruktóza 38,2 % (27,3 až 44,3), sacharóza 1,3 % (0,3 až 7,6), maltóza 7,3 % (2,7 až 16,0), vyšší cukry 1,5 % (0,1 až 8,5), proteiny jako enzymy 0,4 % (0,1 až 0,6), minerální látky 0,17 % (0,02 až 1,03) a voda 17,2 % (13,4 až 22,9) - údaje převzaty z V05.
V listech hortenzie velkolisté se nachází fyllodulcin, který je přibližně 500x sladší, než sacharóza. Patří mezi sladidla s pomalu nastupujícím sladkým účinkem, který je však dlouhotrvající a má lékořicovou příchuť. Používá se hlavně v Japonsku při slazení čaje, jinak nachází uplatnění při výrobě cukrářských výrobků a žvýkaček.
V oddenku lékořice se nachází směs draselné a vápenaté soli kyseliny glycyrrhizové, známá spíše pod názvem glycyrrhizin. Jedná se o glykosid přibližně 50x sladší, než sacharóza. Jeho využití v potravinářství je omezené.
V oddencích osladiče obecného (kapradina) se nachází steroidní saponin osladin, jehož sladivost je 3 000x vyšší, než sacharóza. Pro určité toxikologické účinky je jeho používání výrazně omezeno.
V listech keře stévie sladké byla nalezena skupina glykosidů (steviosid, rebaudiosid A, dulkosid A a jiné), které vykazují sladkost asi 150 až 300x vyšší, než u sacharózy. Jejich obsah v rostlině je nezvykle vysoký (až 6 %) a proto byly listy tohoto keře již v dávné době využívány ke žvýkání jihoamerickými domorodci. Dnes se keř cíleně pěstuje jako potravinářská plodina a izolovaná směs glykosidů je využívána ke slazení nealkoholických nápojů, cukrovinek a žvýkaček. Mnoha odborníky je steviosid považován za sladidlo budoucnosti, i když s určitými výhradami (někteří odborníci poukazují na příbuznost ke steroidům a tím i na možná rizika vyplývající z případného podobného účinku - zatím to ale nebylo exaktně prokázáno). Hodnota ADI pro steviosid byla stanovena na 4 mg na kg hmotnosti a den.
Ovoce rostliny Dioscoreophyllum cumminsii obsahuje protein monellin vykazující 1 500 až 3 000x intenzívnější sladkou chuť než sacharóza. Pro jeho využití v potravinářství zatím nejsou příznivé podmínky, protože při jeho zpracovávání dochází ke štěpení peptidické vazby a vzniklé peptidy ztrácejí sladkost. Vykazuje slabou lékořicovou příchuť.
Podobně se v ovoci rostliny Thaumatococcus danielli nachází protein (označuje se jako thaumatin), který vykazuje až 3 000x vyšší sladivost ve srovnání se sacharózou. I jeho použití je omezené, protože v kyselém prostředí dochází ke ztrátě sladké chuti. Tento protein je dobře rozpustný ve vodě a odolný vůči zvýšené teplotě, vyznačuje se však pachutí lékořice. Z tohoto důvodu je vhodný k použití zvláště v kombinaci s ostatními sladidly a nachází uplatnění především při výrobě cukrovinek. Thaumatin má schopnost modifikovat chutě jiných přísad a na druhé straně potlačovat chutě nežádoucí. V lidském organismu se metabolizuje jako ostatní bílkoviny. Doposud prováděné studie zaměřené na prokázání vlivu thaumatinu na lidský organismus i na organismus zvířat neprokázaly žádné negativní účinky. Použití thaumatinu v potravinách je považováno za bezpečné.
Zajímavým sladidlem je mirakulin, což je glykoprotein izolovaný z keře Synsepalum dulcificum. Jeho zvláštnost spočívá v tom, že je sladký pouze v kyselých potravinách nebo v nápojích okyselených kyselinou citrónovou. Jakmile se však pH potraviny změní do neutrální nebo slabě bazické oblasti, sladkost tohoto glykoproteinu zmizí. Vzhledem k této vlastnosti se toto sladidlo spotřebitelsky neujalo.
Syntetické látky identické s přírodními
Redukcí přírodních monosacharidů vznikají polyoly neboli cukerné alkoholy. Jedná se o látky s příjemnou a lahodnou chutí, jejichž sladivost je obvykle nižší než u sacharózy. V tlustém střevě se metabolizují na nižší mastné kyseliny, a proto jsou v konečném důsledku zdrojem určité energie. Z fyzikálního hlediska jsou zajímavé i tím, že mají vyšší endotermní rozpouštěcí entalpii. Převedeno do srozumitelnější řeči, pokud jsou použity například pro výrobu cucavého bonbónu, pak takový bonbón při rozpouštění v ústech vyvolává chladivý pocit. Při větší konzumaci však mohou polyoly vyvolat mírně laxativní účinek (slabý průjem). Proto musí být na obalu potravin obsahujících polyoly upozornění, že nadměrná konzumace může vyvolat projímavé účinky. U každého jedince je však citlivost na polyoly jiná. Zákonitě se tedy uvádí i poměrně široké rozmezí hodnot, které mohou projímavý účinek vyvolat.
Problémem všech cukrů využívaných při výrobě potravin je skutečnost, že jsou velice dobře metabolizovány mikroorganismy. Při konzumaci potraviny s cukrem ulpívají zbytky cukru na stěnách ústní dutiny a na zubech. Následně je tento cukr bakteriemi v ústní dutině přeměňován na kyseliny, které naleptávají zubní sklovinu a v konečném důsledku vyvolávají vznik zubního kazu. Většina polyolů není běžnými baktériemi metabolizována a proto vznik zubního kazu nezpůsobují.
Nejpoužívanějším alkoholickým cukrem je sorbitol (označovaný také jako glucitol), avšak u diabetiků je jeho používání limitováno (může u nich způsobovat rozpad buněk). Má příjemnou sladkou chuť a dosahuje přibližně 60 %-ní sladivosti ve srovnání s cukrem. Isomerem sorbitolu je mannitol, který je srovnatelně sladký se sorbitolem, ale na rozdíl od něj je vhodný i pro diabetiky. Používá se hlavně pro výrobu žvýkaček a k výrobě žvýkacích tablet ve farmacii. Ekvimolární směs sorbitolu a mannitolu se označuje jako isomalt (také označovaný jako palatinit). Je o něco málo sladší než oba alkoholické cukry, ale ve směsi s jinými polyoly se jeho sladkost zvyšuje. Zvýrazňuje také přirozenou chuť potravin. Uplatnění nachází především při výrobě cukrovinek. Je vhodným sladidlem pro diabetiky, má příjemnou chuť a patří mezi nízkoenergetická sladidla. Nezpůsobuje kazivost zubů.
Z maltózy se vyrábí maltitol, který je sladivostí téměř srovnatelný s cukrem. Ve vyšších dávkách má však projímavé účinky. Vyrábí se zejména ve formě sirupu a v této formě je určen pro receptury různých potravin. Prášková forma našla uplatnění především při výrobě čokolády.
Redukcí mléčného cukru laktózy vzniká laktitol. Ze všech polyolů používaných k výrobě potravin vykazuje nejnižší sladivost. Nachází uplatnění v mléčných výrobcích, používá se pro výrobu diabetické čokolády a v medicíně je účinným léčivem u hepatické encefalopatie.
Velice zajímavým cukerným alkoholem je xylitol. Vyrábí se redukcí xylózy. Je stejně sladký jako cukr, ale má nižší kalorickou hodnotu. Patří mezi látky, které při rozpouštění v ústech vyvolávají pocit chladu. Využívá se při výrobě žvýkaček a cukrovinek pro diabetiky. Nezpůsobuje kazivost zubů.
Erytritol má ze všech syntetických přírodních sladidel nejnižší kalorickou hodnotu a téměř nulový glykémický index. Jedná se pouze o čtyřuhlíkatý alkoholický cukr, a proto tato malá molekula bezproblémově prochází střevní stěnou do krve. V těle není metabolizován a prakticky nezměněn je vylučován močí z těla ven. Je vhodný pro diabetiky.
Modifikované přírodní látky
Do této skupiny patří látky, které jsou získané z přírodních zdrojů (nebo jsou vyrobeny synteticky a přitom jsou chemicky identické s látkou z přirozeného zdroje), avšak jejich molekula je vhodnou chemickou reakcí pozměněna. Příkladem je aspartam. Jedná se o dipeptid připravený ze dvou (v potravě zcela přirozeně se vyskytujících) aminokyselin - fenylalaninu a kyseliny asparágové. Pro zvýšení stability molekuly je fenylalanin esterifikován methylovou skupinou. Aspartam nevykazuje žádnou vedlejší pachuť, v suchých potravinách je zcela stabilní a nepodléhá prakticky žádnému rozkladu. V roztocích při určité kyselosti a působení zvýšené teploty dochází k částečnému rozkladu. Všechny rozkladné reakce jsou vždy spojeny s poklesem sladké chuti. Toto sladidlo má vysokou hodnotu ADI (40 mg na kg hmotnosti na den) a proto je aspartam odborníky stále považován za jedno z nejbezpečnějších sladidel.
Sukralóza je chemicky pozměněný řepný cukr. Jedná se o trichlórderivát sacharózy a je to poměrně nové sladidlo, které není ještě ve všech zemích povoleno k používání. Sukralóza je odolná vůči kyselinám a nepodléhá ani enzymové přeměně. Velkou předností je i její vysoká tepelná stabilita umožňující prakticky bezproblémovou tepelnou úpravu pokrmů. Její chuťový profil je hodně podobný cukru, avšak s postupným nástupem a naopak s delším odezníváním sladké chuti. Dosavadní toxikologické studie zatím neprokázaly negativní účinky tohoto sladidla na lidský organismus při povolených dávkách. Zatím je však k dispozici jen omezené množství informací o jeho působení při dlouhodobě podávaných vyšších dávkách. Hodnota ADI byla stanovena na 15 mg na kg hmotnosti a den.
Zajímavým sladidlem je neohesperidindihydrochalkon. Vyrábí se katalytickou redukcí z přirozeně se vyskytujícího glykosidu neohesperidinu. Jeho chuť je spotřebiteli hodnocena poměrně rozdílně a proto je i uváděno poměrně široké rozmezí sladivosti (uvádí se údaj 500 až 2 000x sladší, než sacharóza). Jeho sladká chuť je čistá, bez pachutí, pomalu nastupující a také pomalu odeznívající. Hodnota ADI byla stanovena na 5 mg na kg hmotnosti a den. Další sladidlo s podobným účinkem je naringindihydrochalkon, který se připravuje katalytickou redukcí z přírodního glykosidu naringinu. Jeho sladivost je však výrazně nižší, asi 100 až 350x sladší než sacharóza.
V silicích citrusových plodů se nachází monoterpenový perillaldehyd. Z něho se chemicky připravuje mnohem sladší perillaloxim (označovaný také jako perillartin). Je přibližně 350x sladší než sacharóza.
Mezi sladidla patřící do této skupiny lze zařadit i chlorované deriváty aminokyseliny tryptofanu. Nejvyšší sladivost má 6-chlortryptofan, který je asi 100x sladší než sacharóza. S ohledem na určitá zdravotní rizika nebylo toto sladidlo nakonec pro potravinářské účely a přímou spotřebu povoleno.
Syntetická sladidla
Sacharin je prvním průmyslově vyráběným sladidlem. Již v roce 1879 byl náhodně objeven Remsem a Fahlbergem. Původně se pod pojmem sacharin rozuměla směs volné kyseliny a její sodné a vápenaté soli. Později se vývoj ubíral k používání především sodné soli, protože právě tato vykazuje nejlepší rozpouštěcí vlastnosti. Z chemického hlediska se jedná o sodnou sůl anhydridu kyseliny sulfaminobenzoové. Toto sladidlo je přibližně 300 až 500x sladší než sacharóza, má poměrně rychlý nástup sladké chuti, avšak vykazuje hořkou až kovovou příchuť. Tepelně je stálý, pouze za extrémních podmínek, které ovšem nejsou v potravinářské technologii obvyklé, se rozkládá. V kombinaci s jinými sladidly vykazuje synergický účinek (zesiluje vjem sladké chuti). V souvislosti se sacharinem byla provedena rozsáhlá toxikologická šetření, neboť ve vyšších dávkách byly opakovaně prokázány karcinogenní účinky (vyvolává nádorové onemocnění močového měchýře). Později byly tyto závěry zpochybněny s poukazem na příměsi, které sacharin při starší technologii výroby doprovázely (jednalo se o různé vedlejší produkty reakce, které nebyly z finálního výrobku bezezbytku odstraněny). Protože u části odborníků stále přetrvávají určité pochybnosti o nezávadnosti sacharinu, je sacharin předmětem nových ověřování a toxikologických testů. Jeho použití se nedoporučuje dětem do tří let, těhotným ženám a kojícím matkám. Hodnota ADI je stanovena poměrně nízko na 5 mg na kg hmotnosti a den. Pokud však není toto množství překročeno a sacharin není konzumován ve zvýšeném množství dlouhodobě, lze ho považovat za bezpečné sladidlo.
Dulcin je další z řady syntetických sladidel, které našly uplatnění především v nápojovém průmyslu. Z chemického hlediska se jedná o 4-ethoxyfenylmočovinu. Je přibližně 150 až 250x sladší než sacharóza. Za běžných podmínek je to stálá látka. V kyselém prostředí se rozkládá, přičemž produkty rozkladu již nevykazují sladkou chuť. S ohledem na určitá toxikologická rizika se od jeho používání ustupuje a v řadě zemí již není povolen.
Během druhé světové války byla vyvinuta skupina sladidel ze skupiny derivátů 1-alkoxy-2-amino-4-nitrobenzenu, přičemž propylderivát byl po určitou dobu vyráběn pod označením P-4000. Je 4 000x sladší než sacharóza, nemá prakticky žádnou nežádoucí příchuť a vykazuje i poměrně dobrou stabilitu. Později byla pod vlivem zjištění o toxických účincích celé řady průmyslově vyráběných látek zastavena i výroba tohoto sladidla. Masivní výroba sladidla sacharin pak v poválečném období tuto látku zcela vyřadila z dalšího zájmu potravinářských odborníků. Podobný osud postihl i další sladidlo dodávané pod obchodním názvem Snosan, což je z chemického hlediska 3-(4-nitrofenyl)karbamidopropionová kyselina, která je asi 150x sladší než sacharóza. Je dobře rozpustná ve vodě, stabilní i při vyšších teplotách, ale při vyšších koncentracích je hořká.
Cyklamát je vlastně skupina tří látek, kyseliny cyklohexylsulfamové a její sodné a vápenaté soli. U tohoto sladidla je zajímavé, že se vzrůstající koncentrací klesá jeho sladkost (při koncentraci do 0,17 % hmotnostních je sladivost asi 50x vyšší než u sacharózy). Používá se hlavně při výrobě nealkoholických nápojů a stolních sladidel. Při studiu rozkladných produktů vlivem působení vyšší teploty bylo vysloveno podezření na jeho karcinogenitu. Výhrady proti cyklamátu se zakládají na zjištění z roku 1967. Cyklamát se v těle metabolizuje na cyklohexylamin, který je velmi toxický, nebo na dicyklohexylamin, který je naopak karcinogenní. Později se zjistilo, že k rozkladu dochází i za teplot obvyklých při přípravě pokrmů a následně byl pro podezření z negativního působení na zdraví člověka v řadě zemí zakázán. V současné době převládá názor, že cyklamáty nezpůsobují rakovinu přímo, ale spíše zvyšují sílu jiných karcinogenů. Proto bylo jeho používání opět povoleno, ale pro přetrvávající pochybnosti je znovu předmětem toxikologického zkoumání. V ČR je jeho používání povoleno, ale nedoporučuje se ho podávat dětem a těhotným ženám. Hodnota ADI byla stanovena na 7 mg na kg hmotnosti a den.
Acesulfam K je draselná sůl 6-methyl-1,2,3-axathiazin-4(3H)-on-2,2dioxidu. Jedná se o nově zavedené sladidlo, asi 100 až 200x sladší než sacharóza. Při obvyklých teplotách je stálý, rozkládá se až při teplotách nad 235 °C. Zanechává v ústech hořkou pachuť, proto se zřídka používá samostatně jako sladidlo, spíše se používá ve směsi sladidel zvláště v kombinaci s aspartamem. Původní testy na zvířatech naznačovaly možnost karcinogenity tohoto sladidla, toto podezření však nakonec nebylo jednoznačně potvrzeno. Bylo však prokázáno, že vysoké dávky produktu rozkladu acesulfamu (acetoacetamidu) ovlivňovaly funkci štítné žlázy u pokusných zvířat. V malých dávkách není acesulfam K škodlivý a zatím nebyly s jistotou prokázány žádné toxické účinky. Protože však u části odborníků určité pochybnosti přetrvávají, je acesulfam K podobně jako sacharin a cyklamát předmětem opakovaného toxikologického prověřování zdravotní nezávadnosti. Hodnota ADI byla stanovena na 9 mg na kg hmotnosti a den.
Související články
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.