Strefa dla zalogowanych >
Coraz więcej ludzi zdaje sobie sprawę, że nadmierne spożycie cukru może niekorzystnie wpływać na zdrowie. Zwiększona konsumpcja cukru prowadzi do zwiększonego spożycia energii. To z kolei może prowadzić do przyrostu masy ciała. Nadmiar cukru może również zwiększać ryzyko rozwoju chorób przewlekłych, a nawet nowotworów. W związku z tym zaczęto poszukiwać alternatyw na tradycyjnego cukru. Przed słodzikami stawia się jednak szereg wymagań. Powinny być skuteczne, gdy są stosowane w małych stężeniach. Powinny być również stabilne w wysokich temperaturach i mieć niską wartość energetyczną. Poza tym nie powinny wpływać na zapach, barwę czy strukturę produktu, do którego są dodawane. Substancje słodzące nie powinny także pozostawiać nieprzyjemnego posmaku w ustach. Powinny być przy tym łatwo dostępne i niedrogie.
Poliole – cechy wspólne
Zamienniki cukru możemy podzielić na takie, które dostarczają energię lub takie, które jej nie dostarczają lub dostarczają niewielką jej ilość. Do pierwszej grupy należą między innymi poliole, których jednym z przedstawicieli jest erytrytol [2].
Poliole nazywane są również „alkoholami cukrowymi”. Otrzymywane są przez redukcję odpowiednich cukrów prostych. Wiele z nich naturalnie występuje w niektórych owocach, a także niektórych rodzajach warzyw czy grzybach. Jednak do celów komercyjnych są wytwarzane z innych węglowodanów. Poliole charakteryzują się dużą stabilnością chemiczną i stałą słodkością w środowisku wodnym. Ułatwia to ich stosowanie w żywności. Często stosowane są w połączeniu z innymi słodzikami w celu osiągnięcia pożądanego poziomu słodkości i smaku. Oprócz erytrytolu do polioli należą także: ksylitol, laktitol, maltitol, mannitol i sorbitol [3,4].
Erytrytol — charakterystyka cząsteczki
Po raz pierwszy erytrytol wyizolowano w 1852 r. Na rynku japońskim pojawił się jednak dopiero niespełna 40 lat później. Pod nazwą erytrytol kryje się związek chemiczny o wzorze sumarycznym C4H10O4. Spośród wszystkich alkoholi cukrowych posiada najmniejszą liczbę atomów węgla. Dzięki temu charakteryzuje się także najmniejszą masą cząsteczkową [5].
Erytrytol występuje naturalnie w niektórych grzybach, owocach (arbuz, winogrona, gruszki). Znajdziemy do także w produktach fermentowanych, takich jak wino i sos sojowy [6]. Erytrytol nie pozostawia nieprzyjemnego posmaku ustach. Może za to maskować inne niepożądane posmaki, takie jak cierpkość. Pozyskiwanie erytrytolu z jego naturalnych źródeł jest jednak mało praktyczne. Wynika to z wysokich kosztów produkcji [5].
Technologia produkcji
W przeciwieństwie do pozostałych polioli erytrytol nie jest wytwarzany na drodze syntezy chemicznej. Wysoki koszt substratu, a także konieczność zastosowania wysokich temperatur i odpowiedniego katalizatora sprawiają, że produkcja ta nie jest opłacalna [5]. Produkcja przemysłowa oparta jest na procesach fermentacji. Prowadzone są przy wykorzystaniu drożdży osmofilnych, takich jak Moniliella pollinis czy Trichosporonoides megachiliensis.
Drożdże do tego celu wykorzystują szlak pentozofosforanowy, w którym D-erytrozo-4-fosforan jest defosforylowany do D-erytrozy, a następnie redukowany do erytrytolu. Również drożdże Yarrowia lipolytica mogą przekształcać czysty lub surowy glicerol w różne substancje, w tym poliole. Do produkcji erytrytolu zdolne są także niektóre gatunki bakterii kwasu mlekowego, tj. Oenococcus oeni, Leuconostoc mesenteroides i Lactobacillus sanfranciscencis [5,7].
Zastosowanie erytrytolu
Poliole, w tym erytrytol, wykorzystywane są do produkcji żywności o obniżonej wartości energetycznej. Znajdziemy go między innymi w napojach, gumie do żucia, czekoladzie, cukierkach i wyrobach piekarniczych. [6] Coraz częściej stają się składnikami nie tylko żywności. Można spotkać je w składzie produktów, takich jak pasty do zębów, płyny do płukania ust, a także w kremach, perfumach i dezodorantach. Erytrytol może również pełnić funkcję nośnika substancji aktywnych w tabletkach i kapsułkach [5].
Wartość odżywcza i słodkość
Erytrytol charakteryzuje się niską wartością energetyczną. 1 g erytrytolu dostarcza zaledwie 0,2 kcal. Z tego powodu często uznawany jest za słodzik bezkaloryczny. Dla porównania cukier stołowy w 1 g zawiera 4 kcal. Erytrytol wyróżnia się także najniższą wartością energetyczną spośród wszystkich alkoholi cukrowych [4].
Słodkość zamienników cukru najczęściej odnosi się do słodkości sacharozy. Przyjmując dla sacharozy wartość 1, słodkość erytrytolu waha się od 0,6 do 0,8. Oznacza to, że erytrytol, jest nieco mniej słodki niż sacharoza. Spośród polioli jedynie ksylitol charakteryzuje się słodkością porównywalną do słodkości sacharozy [4].
Co dzieje się z erytrytolem w naszym organizmie?
Po spożyciu erytrytol w większości wchłaniany jest do krwiobiegu z jelita cienkiego na drodze dyfuzji biernej. Proces ten przypomina transport fruktozy. Maksymalne stężenie erytrytolu w osoczu pojawia się ok. 2 godziny po spożyciu. Większość, bo aż 90% wchłoniętego erytrytolu jest wydalana z moczem w postaci niezmienionej [8].
Erytrytol, który nie został wchłonięty w jelicie cienkim, dostaje się do okrężnicy. Niewchłonięty erytrytol może ulec fermentacji w okrężnicy pod wpływem obecnej tam mikroflory. Rzadko prowadzi to jednak do powstawania gazów. Przeprowadzone badania wykazały, że fermentacja w okrężnicy jest niewielka lub nie występuje wcale. Możliwość fermentacji pojawia się dopiero przy wysokich dawkach erytrytolu [8,9].
Niskie dawki erytrytolu nie wywierają także wpływu na wzrost Escherichia, Enterococcus, Lactobacillus, Ruminococcus i Bacteroides. Spożycie erytrytolu nie zaburza także składu innych drobnoustrojów jelitowych. Chociaż erytrytol nie wpływa na wzrost i skład mikroflory, to może oddziaływać na funkcję mikroflory jelitowej. W przeprowadzanych badaniach wykazano wzrost produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych przez mikroflorę (SFCA). SCFA stanowią rodzaj komunikatorów między mikrobiomem i układem odpornościowym. Odpowiadają za utrzymanie równowagi w reakcji przeciw- i prozapalnej [8,9].
Właściwości erytrytolu
Erytrytol w cukrzycy. Indeks glikemiczny
Erytrytol poza znikomą wartością energetyczną posiada także indeks glikemiczny (IG) równy O. Indeks glikemiczny informuje nas o tym, jak szybko po spożyciu danego produktu wzrasta stężenie glukozy we krwi. Im wyższa wartość IG, tym gwałtowniejszy wzrost glukozy. Dla porównania IG marchewki wynosi 47, a purée ziemniaczanego 85 [10].
Noda i in. [11] przeprowadzili badanie, którego celem była ocena wpływu erytrytolu na poziom glukozy i insuliny we krwi. Spożycie erytrytolu w ilości 0,3 g/kg masy ciała nie wpływało na poziom glukozy ani insuliny w surowicy. Ta sama dawka glukozy szybko zwiększała te poziomy.
Wyniki te potwierdzają, że erytrytol nie wpływa na wzrost stężenia glukozy we krwi. Z tego powodu uważany jest uważany za bezpieczny zamiennik cukru dla diabetyków. Pozwala to na zastosowanie go jako słodzika w żywności przeznaczonej dla osób z cukrzycą.
Właściwości antyoksydacyjne erytrytolu
Mannitol jest powszechnie znanym związkiem zdolnym do zmiatania wolnych rodników. Z uwagi na zbliżoną strukturę mannitolu i innych polioli, zaczęto bliżej przyglądać się właściwościom pozostałych związków. Badając zdolność erytrytolu do wymiatania rodników wykazano, że jest on równie dobrym zmiataczem rodników hydroksylowych. Potwierdziły do badania na szczurach, które przez 3 tygodnie karmione były erytrytolem. Zdolność zmiatania rodników nie została jednak potwierdzona dla rodników ponadtlenkowych, wobec których erytrytol pozostawał obojętny. Inne badanie wykazało, że erytrytol ma również zdolność do zmniejszania peroksydacji lipidów [4].
Erytrytol a próchnica
Próchnica zębów jest związana z działalnością bakterii, takich jak Streptococcus mutans i rzadziej Streptococcus sobrinus. Jest także wynikiem braku równowagi między bakteriami jamy ustnej (niskie poziomy paciorkowców, wysoki poziom bakterii beztlenowych i Gram-ujemnych). To zaś może prowadzić do zapalenia przyzębia [12].
Podczas jednego z badań, dzieci w wieku szkolnym spożywały cukierki zawierające erytrytol, ksylitol i sorbitol. Całkowite dzienne spożycie poliolu wynosiło około 7,5 g. Celem badania było ujawnienie wpływu erytrytolu, ksylitolu i sorbitolu na mikrobiom śliny. Po 3 latach stwierdzono wyraźne różnice w mikrobiomie śliny uczniów. Zarówno erytrytol, jak i ksylitol wpływały na zmniejszenie liczby obserwowanych bakterii w porównaniu z grupą sorbitolu.
Częstość występowania S. mutans była najniższa w grupie erytrytolu. Odpowiadało to także najniższym klinicznym markerom próchnicy w tej grupie. Wykazano także związek między interwencją erytrytolem a zmniejszoną częstością występowania S. sobrinus. Spożycie erytrytolu było zatem związane z najmniejszą częstością występowania bakterii związanych z próchnicą. Z tego powodu erytrytol może być skutecznym środkiem pomocnym w walce z próchnicą [12].
Zagrożenia związane z nadmiernym spożyciem
Erytrytol jest znacznie lepiej tolerowany niż pozostałe alkohole cukrowe. Wynika to z faktu, że tylko niewielka jego ilość dociera do okrężnicy. Mniej erytrytolu w okrężnicy oznacza mniejsze ryzyko powstawania niepożądanych skutków ubocznych. Nadmierna ilość spożytego erytrytolu może wywołać efekt przeczyszczający lub prowadzić do powstania wzdęć. W związku z tym etykiety produktów zawierających poliole muszą zawierać stwierdzenie, że nadmierne spożycie może mieć efekt przeczyszczający [4,7]. Badania wykazały, że przyjmowanie 1 g erytrytolu na kilogram masy ciała nie wpływa na wzrost częstości pojawiania się niekorzystnych skutków żołądkowo-jelitowych.
Inne badanie dowiodło, że spożycie 35 g erytrytolu w napoju również nie wiąże się z negatywnymi skutkami. Po spożyciu 50 g zaobserwowano już jednak pojawienie się charakterystycznych odgłosów z żołądka i jelit, które powszechnie określane są burczeniem w brzuchu. Dla porównania spożycie 35 i 50 g ksylitolu w tym samym badaniu wywołało znaczne zaburzenia żołądkowo-jelitowe [4,5].
Obliczono, że maksymalna dawka erytrytolu, która nie powoduje efektu przeczyszczającego, wynosi 0,80 g/kg masy ciała dla kobiet i 0,66 g/kg dla mężczyzn. Maksymalna dawka zależy jednak nie tylko od ilości spożytego erytrytolu, ale także od sposobu podawania. Spożywanie erytrytolu z pokarmami stałymi jest lepiej tolerowane niż spożycie z napojami. Wynika to z wolniejszego trawienia stałej treści pokarmowej [4,7].
Bezpieczeństwo stosowania
Erytrytol jest dopuszczonym dodatkiem do żywności w Unii Europejskiej (UE). Erytrytol (E 968) może być stosowany w kilku kategoriach żywności na poziomie quantum satis [13]. Zasada quantum satis oznacza, że „nie określono maksymalnego poziomu liczbowego i że odnośne substancje stosowane są zgodnie z zasadami dobrej praktyki produkcyjnej, na poziomie nie wyższym niż poziom niezbędny do osiągnięcia zamierzonego celu i pod warunkiem, że konsument nie jest wprowadzany w błąd” [14].
W 2003 r. Komitet Naukowy UE ds. Żywności (SCF) stwierdził, że erytrytol jest bezpieczny do stosowania w żywności. Ponadto w 1999 r. Wspólna Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa Organizacji Narodów Zjednoczonych/Światowej Organizacji Zdrowia ds. Dodatków do Żywności (JECFA) nie określiła dla erytrytolu dopuszczalnego dziennego spożycia (ADI). To również pokazuje, że erytrytol traktowany jest jako bezpieczna substancja słodząca [13].
Podsumowanie
Erytrytol jest coraz częściej wykorzystywanym zamiennikiem cukru. Dzięki swojej niskiej wartości energetycznej może być przydatny w walce z nadmierną masą ciała. W przeprowadzonych badaniach okazał się także dobrą alternatywą dla osób z cukrzycą. Może również pomóc w walce z próchnicą. Należy jednak uważać, aby nie przesadzać z jego ilością, ponieważ może działać przeczyszczająco. Analizując właściwości erytrytolu można określić go mianem godnego zamiennika cukru.
Kluczowe pytania i odpowiedzi:
Erytrytol to czterowęglowy związek, który używany jako dodatek do żywności. Należy do polioli (alkoholi cukrowych) i dzięki swojej słodkości i niskiej wartości energetycznej może być wykorzystywany jako zamiennik tradycyjnego cukru.
Erytrytol dostarcza 0,2 kcal/g. Z tego powodu często określany jest mianem słodzika bezkalorycznego.
Przeprowadzono szereg badań mających na celu ocenę wpływu erytrytolu na zdrowie. Na podstawie badań toksyczności ostrej, erytrytol jest klasyfikowany jako nietoksyczny po podaniu doustnym. Długoterminowe badania wykazały również, że erytrytol nie ma wpływu na przeżycie ani rakotwórczość u szczurów. Nawet w dużych dawkach (do 16 g/kg masy ciała) erytrytol nie wpływał na zdolność rozrodczą i płodność szczurów [4].
Erytrytol został dopuszczony do stosowania jako dodatek do żywności. Aby tak się stało, musiał przejść szereg badań, które potwierdziły jego nietoksyczność. Jak dotąd nie wykryto niekorzystnych skutków ubocznych związanych ze zwyczajowym spożyciem erytrytolu. Większa ilość spożytego słodzika może natomiast działać przeczyszczająco. Ponadto z powodu braku wpływu na poziom glukozy we krwi może być świetnym wyborem dla diabetyków.
Erytrytol pojawia się w coraz większej liczbie produktów spożywczych. Produkty te stanowią zamienniki produktów zawierających np. syrop glukozo-fruktozowy. Erytrytol znajdziemy już w lizakach, żelkach, kremach czekoladowych, czekoladach, a nawet ciastkach. Smak pozostaje nadal słodki. Czasem trudno nawet odróżnić produkt z erytrytolem od produktu z tradycyjnym cukrem.
Erytrytol charakteryzuje się niższą wartością energetyczną oraz niższym indeksem glikemicznym. Jest także lepiej tolerowany przez nas organizm i rzadziej wywołuje efekt przeczyszczający. Ksylitol natomiast swoją słodkością dorównuje sacharozie, dlatego chcąc uzyskać słodkość podobną do sacharozy użyjemy mniej ksylitolu niż erytrytolu. Obydwa związki należą do naturalnych zamienników cukru i mają mniej kilokalorii niż sacharoza, dlatego wybór zależy jedynie od naszych preferencji smakowych.
Bibliografia:
- Priya, K., Gupta, V. R. M., & Srikanth, K. (2011). Natural sweeteners: A complete review. Journal of Pharmacy Research, 4(7), 2034-2039.
- Gupta, M. (2018). Sugar substitutes: mechanism, availability, current use and safety concerns-an update. Open access Macedonian journal of medical sciences, 6(10), 1888
- Saulo, A. A. (2005). Sugars and sweeteners in foods.
- Grembecka, M. (2015). Sugar alcohols—their role in the modern world of sweeteners: a review. European Food Research and Technology, 241(1), 1-14.
- Regnat, K., Mach, R.L. & Mach-Aigner, A.R. Erythritol as sweetener—wherefrom and whereto?. Appl Microbiol Biotechnol102, 587–595 (2018).
- Boesten, D. M., den Hartog, G. J., de Cock, P., Bosscher, D., Bonnema, A., & Bast, A. (2015). Health effects of erythritol. Nutrafoods, 14(1), 3-9
- Godswill, A. C. (2017). Sugar alcohols: chemistry, production, health concerns and nutritional importance of mannitol, sorbitol, xylitol, and erythritol. J. Adv. Acad. Res, 3, 31-66.
- Plaza-Diaz, J., Pastor-Villaescusa, B., Rueda-Robles, A., Abadia-Molina, F., & Ruiz-Ojeda, F. J. (2020). Plausible biological interactions of low-and non-calorie sweeteners with the intestinal microbiota: an update of recent studies. Nutrients, 12(4), 1153.
- Lenhart, A., & Chey, W. D. (2017). A systematic review of the effects of polyols on gastrointestinal health and irritable bowel syndrome. Advances in nutrition, 8(4), 587-596.
- Gawęcki, J., (2012), Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu., Warszawa, PWN
- Noda K, Nakayama K, Oku T. Serum glucose and insulin levels and erythritol balance after oral administration of erythritol in healthy subjects. Eur J Clin Nutr. 1994 Apr;48(4):286-92. PMID: 8039489.
- Štšepetova, J., Truu, J., Runnel, R., Nõmmela, R., Saag, M., Olak, J., … & Mändar, R. (2019). Impact of polyols on Oral microbiome of Estonian schoolchildren. BMC Oral Health, 19(1), 1-10.
- EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food. (2015). Scientific Opinion on the safety of the proposed extension of use of erythritol (E 968) as a food additive. EFSA Journal, 13(3), 4033.
- Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie dodatków do żywności
