Nie od dziś wiadomo, że cukier krzepi. Aby jednak w pełni docenić zalety słodyczy ukrytej w wyrobach ciastkarskich, warto poszukać takich substancji słodzących, które nie tylko wpłyną korzystnie na właściwości ciasta, ale też nie przysporzą konsumentom dodatkowych kilogramów czy nie przyczynią się do problemów ze zdrowiem.
Cukier, nadający słodki smak wyrobom ciastkarskim, zwiększa plastyczność ciasta, przedłuża jego trwałość, utrzymuje odpowiedni poziom wilgoci, hamuje proces denaturacji białek, a gdy dodamy do niego barwnik, sprawia, że nasze wyroby są także bardzo kolorowe i zachęcają do kupna. Wzrost wiedzy żywieniowej każe nam jednak ograniczać cukier, gdyż jego nadmiar negatywnie wpływa nie tylko na figurę, ale także przyczynia się do próchnicy zębów, wzrostu nadwagi i otyłości oraz chorób z nią powiązanych, w tym cukrzycy typu II.
Obecnie uważa się, że dzienne spożycie cukru rafinowanego – głównego nośnika sacharozy – nie powinno przekraczać 10% wartości energetycznej spożywanej żywności, co średnio daje około 50 g (łącznie z cukrem wchodzącym w skład produktów, np. napojów, słodyczy itp.).
Substancje słodzące
Najskuteczniejszym sposobem ograniczenia energii pochodzącej z cukrów jest zastosowanie substancji słodzących, które mają inną niż sacharoza intensywność słodyczy i nie wpływają na wzrost poziomu cukru we krwi. Słodycz substancji słodzących określa się jako stosunek intensywności słodkości jednostki wagowej danej substancji do sacharozy, której słodkość przyjmuje się za 1,00.
Ze względu na intensywność słodkiego smaku substancje słodzące dzieli się na trzy główne grupy:
• naturalne cukrowce (glukoza, fruktoza, sacharoza, syropy cukrowe),
• półsyntetyczne środki słodzące (polialkohole – mniej słodkie od sacharozy),
• środki intensywnie słodzące (słodsze od sacharozy – naturalne i syntetyczne).
Do naturalnych środków intensywnie słodzących, które wyodrębniono z surowców roślinnych (np. korzeni, liści, owoców), zalicza się ksylitol, taumatynę, glicyryzynę, stewiozydy i rebaudiozydy, natomiast najczęściej stosowane jako dodatki do żywności są syntetyczne substancje słodzące, które naturalnie nie występują w środowisku, a są otrzymywane na drodze syntezy chemicznej (sacharyna, aspartam, acesulfam K, kwas cyklaminowy, neohesperydyna, sukraloza oraz aliatam i neotam).
Charakterystyka
Poliole, czyli alkohole cukrowe, do których należą m.in.: ksylitol, sorbitol, izomal, maltitol i mannitol, ze względu na mniej intensywną słodycz niż sacharoza mogą być używane w większej ilości i przez to nazywane się wypełniaczami (bulk sweeteners). Ich efekt słodzący można znacznie zwiększyć dzięki połączeniu polioli lub w połączeniu polioli z syntetycznymi substancjami intensywnie słodzącymi.
Ze względu na funkcje, jakie poliole mogą pełnić w żywności, wpływają one na kształtowanie odpowiedniej tekstury, zwiększenie objętości produktu przy jednoczesnym zmniejszeniu jego jednostkowej wartości energetycznej. W przemyśle spożywczym wykorzystywane są również właściwości stabilizujące, przeciwzbrylające, glazurujące i odświeżające, gdyż poliole wywołują odczucie chłodu. Są one stabilne chemicznie, nie ulegają reakcjom brązowienia podczas ogrzewania lub działania enzymów. Zapobiegają krystalizacji sacharozy, zwiększają natomiast higroskopijność produktów. Trudno ulegają fermentacji kwasowej i alkoholowej oraz nie są fermentowane przez mikroorganizmy w jamie ustnej. Dodatkowym ich atutem jest to, że w większości naturalnie występują w przyrodzie. Ksylitol jest cukrem z brzozy, sorbitol – z dojrzałych owoców jarzębiny Pyrusaucuparia, maltitol zwykle jest pozyskiwany z maltozy znajdującej się w ziarnach zbóż, mannitol występuje w wielu roślinach, np. w drzewach iglastych, wodorostach i grzybach. Trzeba jednak pamiętać, iż poliole mogą mieć efekt przeczyszczający. Zaleca się więc nie przekraczać dawki 15-20 g dziennie (ok. 3-4 łyżeczek).
Kolejnym naturalnym związkiem, który budzi zainteresowanie branży spożywczej, jest stewia. Stewia i stewiozydy są 100-300 razy słodsze od sacharozy. Produkowany z nich słodzik jest z powodzeniem stosowany we Francji i w USA. Stewia rozpuszcza się dobrze w każdym ciepłym i zimnym płynie, jest odporna na ogrzewanie, dlatego można ją stosować do pieczenia czy gotowania.
Substancje intensywnie słodzące
Aspartam składa się z dwóch występujących naturalnie reszt aminokwasowych – fenyloalaniny i kwasu asparaginowego. Podczas przechowywania produktów zawierających aspartam w nieodpowiednich warunkach (w temp. wyższej niż 40°C i przy zawartości wody co najmniej 5%) następuje rozkład aspartamu, w wyniku którego powstają uboczne produkty jego rozkładu: diketopiperazyna i aspartylofenyloalanina. Diketopiperazyna (DKP) jest związkiem szkodliwym i nie wykazuje właściwości słodzących, dlatego przy długim przechowywaniu aspartam traci słodycz. Z tego powodu aspartam nie nadaje się do produktów poddawanych obróbce termicznej.
Obniżenie słodkości aspartamu może następować także w produktach bardzo intensywnie aromatyzowanych, gdyż grupy aminowe aspartamu mogą ulegać reakcjom Maillarda z grupami aldehydowymi, występującymi często w związkach zapachowych. Problem ten rozwiązuje się przez odpowiedni dobór związków zapachowych, w których nie występują grupy aldehydowe.
Aspartam można łączyć z innymi substancjami słodzącymi (acesulfam K, sacharynian, cyklaminian sodu, stewia, glukoza, fruktoza, sacharoza, poliole); wzmacnia to aromat i zwiększa utrwalanie niektórych smaków owocowych, zwłaszcza cytrusowych.
Acesulfam K szybko wywołuje krótkotrwałe odczucie słodkości. Działa synergistycznie z innymi syntetycznymi substancjami słodzącymi. Jest odporny na działanie wysokiej temperatury, zatem może być używany do żywności gotowanej i pieczonej. Jest stabilny w produktach o pH > 2,0 aż do odczynów słabo alkalicznych. Nawet przy przechowywaniu żywności w temp. do 30-40°C przez kilka miesięcy poziom intensywności słodyczy nie ulega zmianie. Temperatura rozkładu tej substancji wynosi 225°C. Acesulfam K jest najczęściej stosowany w napojach bezalkoholowych, deserach i przetworach mlecznych, żywności pieczonej, cukierkach odświeżających oddech, przekąskach, wyrobach cukierniczych, gumach do żucia, galaretkach, dżemach i innych przetworach owocowo-warzywnych, musztardach, a także w produktach dietetycznych i suplementach diety.
Neohesperydyna wykazuje działanie synergistyczne z innymi słodzikami, poprawia i wzmacnia smak oraz aromat produktu. W większych stężeniach wykazuje posmak lukrecji i daje uczucie chłodu w jamie ustnej. Dlatego też stosuje się bardzo niskie stężenia neohesperydyny w produktach żywnościowych (1-5 ppm), przy których obserwuje się poprawę smaku.
Cyklaminiany sodu i wapnia są elektrolitami, które silnie jonizują w roztworach i mają małą pojemność buforową. Wykazują one dobrą stabilność podczas przetwarzania i przechowywania żywości. Cyklaminiany wykazują synergizm smakowy z sacharyną, maskując w ten sposób jej niekorzystny, metaliczny posmak. Ponadto są stabilne w wysokiej temperaturze, co umożliwia ich stosowanie w żywności pieczonej i gotowanej.
Aliatam jest odporny na działanie temperatury podczas pieczenia, gotowania i sterylizacji w pH obojętnym. Długie przechowywanie niektórych napojów z aliatam może jednak powodować pojawienie się niekorzystnego aromatu.
* Rozpuszczalność w temp.25°C [g/100 m] Źródło: Opracowanie własne na podstawie dostępnej literatury
Łączenie substancji
Stosowanie syntetycznych substancji intensywnie słodzących w żywności jest uwarunkowane ich właściwościami funkcjonalnymi. Każda z substancji charakteryzuje się odmiennymi właściwościami, więc ich wykorzystanie w żywności może być zróżnicowane. W tabeli 1 przedstawiono wybrane właściwości najpopularniejszych substancji intensywnie słodzących dopuszczonych do stosowania w Polsce i w krajach UE.
W praktyce najczęściej łączy się w mieszaniny substancje słodzące, poszukując kompozycji o odpowiednich właściwościach. Przykładem takiej mieszaniny jest połączenie acesulfamu K z aspartamem. Dzięki zastosowaniu kilku słodzików można nie tylko zmniejszyć koszt „słodzenia”, ale również poprawić profil smakowy wyrobów. Aspartam, ze względu na podobny profil do profilu sacharozy, jest dobrym zamiennikiem sacharozy, ale tylko w wyrobach nie poddawanych obróbce cieplnej. Z kolei acesulfam K jest odporny na ogrzewanie, dlatego taka mieszanka może być stosowana jako środek słodzący do produkcji pieczywa cukierniczego.
Badania wskazują na możliwość wykorzystania acesulfamu K i aspartamu w koncentratach ciast typu babka piaskowa. Stanowią one urozmaicenie diety osób zmuszonych do ograniczenia spożycia cukru bez konieczności rezygnowania ze słodyczy. Powodzeniem zakończyły się również prace nad uzyskaniem konfitur o cechach zbliżonych do konfitur niskosłodzonych przy wykorzystaniu aspartamu i acesulfamu K. Użycie samego acesulfamu K do produkcji herbatników pozwoliło uzyskać produkty o strukturze podpłomyków.
Wprowadzenie fruktozy lub syropów fruktozowych poprawiło strukturę i smak wyrobów oraz obniżyło o ponad 30% ich kaloryczność. Wśród przebadanych wyrobów ciastkarskich najwyższą pożądalnością charakteryzowały się ciasta, w których cukier zastąpiono aspartamem i acesulfamem K na poziomie 50%, a najniższą – wyroby ciastkarskie otrzymane przy całkowitym zastąpieniu cukru intensywnymi środkami słodzącymi. Kruche ciastka cechowały się wyższą jakością sensoryczną niż ciasto biszkoptowe.
Należy jednak pamiętać, że wyroby ciastkarskie z udziałem intensywnych środków słodzących po 4 dniach przechowywania cechowały się niepożądaną jakością sensoryczną w porównaniu do ich odpowiedników z cukrem.
Akty prawne regulujące wykorzystanie substancji słodzących w żywności
Aktem prawnym regulującym możliwości wykorzystania substancji słodzących w żywności, w tym polioli, w Polsce jest Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 22 listopada 2010 r. w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych. Rozporządzenie to podaje wykaz polioli, które mogą być wprowadzone do obrotu i stosowane w żywności zgodnie z ich funkcjami technologicznymi, szczegółowe warunki ich stosowania, w tym rodzaj środków spożywczych, w których mogą być stosowane, a także ich dopuszczalne maksymalne poziomy.
Zgodnie z tym rozporządzeniem izomalt, erytrytol, ksylitol, laktitol, maltitol, syrop maltitolowy, mannitol, sorbitol oraz syrop sorbitolowy mogą być stosowane w dawce najniższej, niezbędnej do osiągnięcia zamierzonego efektu technologicznego, zgodnie z dobrą praktyką produkcyjną (quantum satis) w produkcji deserów i produktów podobnych o obniżonej wartości energetycznej lub bez dodatku cukru, tj. w deserach aromatyzowanych opartych na wodzie, preparatach opartych na mleku i pochodnych mleka, deserach jajecznych, deserach opartych na owocach i warzywach, a także na zbożach czy tłuszczach, w śniadaniowych przetworach zbożowych preparowanych do bezpośredniego spożycia lub produktach opartych na zbożach, lodach, dżemach, galaretkach, marmoladach i owocach kandyzowanych, preparatach owocowych z wyjątkiem tych, które są przeznaczone do produkcji napojów na bazie soków owocowych. Mogą być również stosowanie w wyrobach cukierniczych bez dodatku cukru o obniżonej wartości energetycznej albo bez dodatku cukru, takich jak wyroby cukiernicze oparte na owocach suszonych, skrobi, produktach kakaowych, produktach do smarowania pieczywa opartych na kakao, mleku, suszonych owocach lub tłuszczach, pieczywie cukierniczym, wyrobach ciastkarskich w dawce quantum satis. Dodatkowo sorbitol, mannitol, izomalt, maltitol, laktitol oraz ksylitol mogą być wykorzystywane jako nośniki do dozwolonych substancji dodatkowych w dawce quantum satis.
Zasady stosowania substancji słodzących ustalone są także w Europejskiej Dyrektywie 94/35/EC o środkach słodzących do użytku w produktach spożywczych. Dyrektywy tej nie stosuje się w przypadku żywności mającej naturalne właściwości słodzące, takiej jak cukier, miód czy syrop klonowy.
Znakowanie żywności zawierającej substancje słodzące
Aktem prawnym regulującym znakowanie żywności zawierającej w swym składzie substancje słodzące jest Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z 10 lipca 2007 r. w sprawie znakowania środków spożywczych. Zgodnie z tym rozporządzeniem wymagane jest zamieszczanie na produkcie spożywczym następujących informacji:
• w przypadku środków spożywczych innych niż słodziki stołowe, w których zawartość alkoholi wodorotlenowych (polioli) przekracza 10%, opakowany środek spożywczy znakuje się dodatkowo przez zamieszczenie informacji: „Spożycie w nadmiernych ilościach może mieć efekt przeczyszczający”;
• „Zawiera substancje słodzące” – gdyż, w odróżnieniu od tradycyjnych środków słodzących, substancje intensywnie słodzące mają nadany numer identyfikacyjny „E”, a ich obecność w produkcie wymaga poinformowania konsumenta;
• „Zawiera źródło fenyloalaniny” – w przypadku gdy w składzie produktu znajduje się aspartam;
• „Na bazie…” – w przypadku słodzików stołowych wymienia się nazwę substancji słodzącej wchodzącej w ich skład.
Bezpieczeństwo stosowania
Substancje słodzące jako substancje dodatkowe zostały najdokładniej przebadane, nie ma więc powodów do powątpiewania w bezpieczeństwo ich stosowania w żywności. Mimo to w Unii Europejskiej dopuszczone do stosowania są jedynie: aspartam, acesulfam K, kwas cyklaminowy i jego sole, sacharyna i jej sole, sukraloza i neohesperydyna.
Marzena Zacharska, technolog żywności, specjalista ds. żywienia
Bibliografia
1. Waszkiewicz-Robak B.: Substancje słodzące. [W:] Świderski F. (red.): Żywność wygodna i żywność funkcjonalna, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2003, 91-108.
2. ADA Reports: Position of the American Dietetic Association: Use of Nutritive and Nonnutritive Sweeteners, „Journal of the American Dietetic Association”, 2004, 104 (2): 255-275.
3. Gapparov M.M.: A new food additive (sugar substitute) – Erythritol, „Voprosy Pitaniya”, 2000, 69 (6): 43-45.
4. Rutkowski A., Gwiazda S., Dąbrowski K.: Kompendium dodatków do żywności, Hortimex, Konin 2003.
5. Zduńczyk Z.: 2002. Odżywcze i zdrowotne właściwości substancji słodzących. [W:] Rutkowski A. (red.): Sacharydy i substancje słodzące, Konin 2002, 39-55.
6. Świąder K., Waszkiewicz-Robak B., Świderski F.: Półsyntetyczne wypełniacze w żywności, „Przem. Spoż.”, 2011/6.