Использование подсластителей и сахарозаменителей в пищевой промышленности. Сладкие белки как новая альтернатива

В данном обзоре рассматриваются последствия чрезмерного употребления сладких продуктов на здоровье человека и исследуется потенциал сахарозаменителей и интенсивных подсластителей, включая сладкие белки, в качестве их более здоровых альтернатив. Анализ статистических данных о распространенности диабета и ожирения выявляет риски для здоровья, связанные с высоким потреблением сахара. Произведен обширный обзор свойств различных сахарозаменителей и подсластителей с акцентом на их гликемический индекс и уровень сладости. Особое внимание уделено сладким белкам, таким как монеллин и браззеин, их структуре и биологическим эффектам. Сладкие белки обладают значительно высоким индексом сладости и могут служить альтернативой традиционному сахару в производстве пищевых продуктов. Однако их применение в пищевой или фармацевтической промышленности ограничено. Исследование подчеркивает потенциал сахарозаменителей и подсластителей, особенно сладких белков, для разработки продуктов питания за счет снижения содержания сахара. Тем не менее требуются дальнейшие исследования безопасности сладких белков и понимания их долгосрочных эффектов на здоровье человека.

1. Дедов И. И., Шестакова М. В., Викулова О. К. и др. Эпидемиологические характеристики сахарного диабета в Российской Федерации: клинико-статистический анализ по данным Федерального регистра сахарного диабета на 01.01.2021. Сахарный диабет. 2021; 24 (3): 204–221.

2. Xiaoda S., Yuting Y., Li L. et al. Design and development of a high temperature stable sweet protein base on monellin. Process Biochemistry. 2020; 89: 29–36.

3. Kayode R. M.O., Abiodun O. A., Akeem S. A., Oyeneye H. O. Influence of partial substitution of sugar with serendipity berry (dioscoreophyllum cumminsii) extract on the quality attributes and shelf-life of wheat bread. J. Microbiol Biotech Food Sci / Kayode et al. 2019; 9(1): 115–120.

4. Spadaccini R., Crescenzi O., Tancredi T. et al. Solution structure of a sweet protein: NMR study of MNEI, a single chain monellin. Journal of Molecular Biology. 2001; 305: 505–514.

5. Ming D., Hellekant G. Brazzein, a new high-potency thermostable sweet protein from Pentadiplandra brazzeana B. FEBS Lett. 1994; 355(1):106–8. DOI: 10.1016/0014–5793(94)01184–2

6. Izawa H., Ota M., Kohmura M., Ariyoshi Y. Synthesis and characterization of the sweet protein brazzein. Biopolymers. 1996; 39 (1): 95–101. DOI: 10.1002/(SICI)1097–0282(199607)39:1<95: AID-BIP10>3.0.CO;2-B

7. Pfeiffer J. F., Boulton R. B., Noble A. C. Modelling the sweetness response using time-intensity data. Food Quality & Preference. 2000; 11: 129–134.

8. Hellekant G., Danilova V. Brazzein a Small, Sweet Protein: Discovery and Physiological Overview. Chem. Senses. 2005; 30 (suppl 1): i88–i89. DOI: 10.1093/chemse/bjh127

9. Ming D., Markley J. L., Hellekant G. Quantification of Cysteinyl Sulfhydryl Residues in Peptides and Proteins by ESIMS or MALDIMS. BioTechniques. 1995; 18 (5): 808–10.

10. Jin Z., Danilova V., Assadi-Porter F.M. et al. Critical regions for the sweetness of brazzein. FEBS Lett. 2003. https: doi.org/10.1016/S 0014–5793(03)00383–1

11. Assadi-Porter F.M., Aceti D. J., Cheng H., Markley J. L. Efficient production of recombinant brazzein, a small, heat-stable, sweet-tasting protein of plant origin. Arch. Biochem. Biophys. 2000, 376 (2): 252-–258. DOI: 10.1006/abbi.2000.1725

12. Kinnamon S. C. Taste receptor signaling- from tongues to lungs. Acta Physiol (Oxf). 2012; 204 (2): 158–68.

13. Cui M., Jiang P., Maillet E. et al. The heterodimeric sweet tase receptor has multiple potential ligand binding sites. Curr Pharm Des. 2006; 12 (35): 4591–600.

14. Lazutkaite G., Solda A., Lossow K. et al. Amina acid sensing in hypothalamic tanycytes via umami taste receptors. Mol. Metab. 2017; 6(11):1480–1492. DOI: 10.1016/j.molmet.2017.08.015

15. Chen A. N.Y., Hellyer S. D., Trinh P. N.H. et al. Identification of monellin as the first naturally-derived proteinaceous allosteric agonist of metabotropic glutamate receptor 5. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2020; 126(6):104–115. DOI: 10.1111/bcpt.13239

16. Cancellere R. Metabolic effects of the sweet protein MNEI as a sweetener in drinking water. A pilot study of a high fat dietary regimen in a rodent model. Nutrients. 2019; 11(11): 2643.

17. Chung J. H., Kong J. N., Choi H. E., Kong K. H. Antioxidant, anti-inflammatory, and anti-allergic activities of the sweet-tasting protein brazzein. Food Chemistry. 2018; 267: 163–169.

18. Suez J., Korem T., Zeevi D. et al. Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature. 2014; 514:181–186. DOI: 10.1038/nature13793

19. Pfeffer M., Ziesenitz S. C., Siebert G. Acesulfame K, cyclamate and saccharin inhibit the anaerobic fermentation of glucose by intestinal bacteria. Z. Ernahrungswiss. 1985; 24 (4): 231–5. DOI: 10.1007/BF02023668

20. Suez J., Korem T., Zilberman-Schapira G. et al. Non-caloric artificial sweeteners and the microbiome: findings and challenges. Gut Microbes. 2015; 6: 149–55.

21. Rubenstein L., Robinson J., Seguin R. A. et al. Diet drink consumption and the risk of cardiovascular events: a report from the Women’s Health Initiative. J. Gen. Intern. Med. 2015; 30 (4): 462–8. DOI: 10.1007/s11606–014–3098–0

22. de Koning L., Malik V. S., Kellogg M. D. et al. Sweetened Beverage Consumption, Incident Coronary Heart Disease, and Biomarkers of Risk in Men. Circulation. 2012; 125: 1735–1741. https: doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.111.067017

23. Duffey K. J., Steffen L. M., Van Horn L. et al. Dietary patterns matter: diet beverages and cardiometabolic risks in the longitudinal Coronary Artery Risk Development in Young Adults (CARDIA) Study. Am J. Clin. Nutr. 2012; 95 (4): 909–915. DOI: 10.3945/ajcn.111.026682

24. Gardener H. R.T., Markert M., Wright C. B. et al. Diet soft drink consumption is associated with an increased risk of vascular events in the northern manhattan study. J. Gen. Intern. Med. 2012; 27:1120–1126. DOI: 10.1007/s11606–011–1968–2

25. Swithers S. E. Artificial sweeteners produce the counterintuitive effect of inducing metabolic derangements. Trends Endocrinol Metab. 2013; 24 (9): 431–41. DOI: 10.1016/j.tem.2013.05.005

26. Schiano C., Grimaldi V., Scognamiglio M. et al. Soft drinks and sweeteners intake: Possible contribution to the development of metabolic syndrome and cardiovascular diseases. Beneficial or detrimental action of alternative sweeteners? Food. Res. Int. 2021; 142: 110220. DOI: 10.1016/j.foodres.2021.110220

27. Chazelas E., Debras C., Srour B. et al. Sugary Drinks, Artificially-Sweetened Beverages, and Cardiovascular Disease in the NutriNet-Santé Cohort. JACC Journals. 2020; 76 (18): 2175–2177.

28. Kramers P. G.N. The mutagenicity of saccharine. Mutation research. Reviews I Genetic Toxicology. 1975; 32 (1): 81–92.

29. Assadi-Porter F.M., Maillet E. L., Radek J. T. et al. Key amino acid residues involved in multi-point binding interactions between brazzein, a sweet protein, and the T1R 2-T1R 3 human sweet receptor. Journal of molecular biology. 2010; 398 (4): 584–599.