Spożycie cukru na świecie nieustannie rośnie od dziesięcioleci, mimo że jego nadmierna konsumpcja jest bezpośrednio związana z wieloma problemami zdrowotnymi, w tym próchnicą, nadciśnieniem, cukrzycą typu 2 i chorobami układu sercowo-naczyniowego. W ramach projektu badawczego NovelSweets naukowcy z Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, we współpracy z partnerami, opracowują innowacyjne substancje słodzące na bazie białek. Celem jest zastąpienie cukru i istniejących alternatyw cukrowych, szczególnie w napojach, przy pomocy biotechnologii.
Skala problemu nadmiernego spożycia cukru
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca, aby dzienne spożycie cukru nie przekraczało 25 gramów na osobę, co odpowiada około 5-10 łyżeczkom. Przestrzeganie tej granicy jest trudne, ponieważ cukier znajduje się w wielu produktach spożywczych, takich jak gotowe dania, sosy, dressingi, konserwy warzywne i owocowe, płatki śniadaniowe, smoothie, jogurty owocowe czy napoje gazowane. Na przykład jedna szklanka coli (250 ml) zawiera 27 gramów cukru, co przekracza dzienny limit.
Projekt NovelSweets wspiera inicjatywy niemieckiego Ministerstwa Żywności i Rolnictwa, mające na celu zmniejszenie zawartości cukru w gotowych produktach spożywczych i napojach. Naukowcy pracują nad wykorzystaniem naturalnych białek słodzących, zwanych SP (ang. sweet proteins), które występują w niektórych roślinach i owocach. Dzięki specyficznej strukturze SP wiążą się z receptorami na języku, podobnie jak cukier, wywołując słodki smak.
Brazzein – białko przyszłości
Jednym z najbardziej znanych białek słodzących jest brazzein, występujący w afrykańskiej roślinie Pentadiplandra brazzeana. Chociaż możliwe jest jego ekstrakcja z rośliny, proces ten jest mało efektywny. Dlatego partnerzy projektu opracowują warianty białka oparte na sekwencji brazzeinu, optymalizując je pod kątem stabilności w różnych warunkach pH i temperatury oraz zwiększając ich słodkość i walory smakowe. Dr Stefan Rasche z Fraunhofer IME wyjaśnia, że jednym z problemów naturalnego brazzeinu jest wywoływanie nieprzyjemnego uczucia drapania w gardle, które naukowcy eliminują poprzez modyfikację sekwencji białkowej.
Dziesięć tysięcy razy słodsze niż cukier
Zoptymalizowane warianty brazzeinu są produkowane metodą fermentacji mikrobiologicznej. Gen kodujący białko słodzące jest wprowadzany do komórek drożdży, które następnie namnażają się w bioreaktorze, wytwarzając duże ilości białka. Po oczyszczeniu i osuszeniu powstaje substancja słodząca nazwana X3. Jedynie gram tego zamiennika odpowiada słodyczą około 10 kilogramom cukru, co oznacza, że jest 10 000 razy słodszy od cukru stołowego.
W porównaniu z naturalnym brazzeinem, X3 ma trzykrotnie wyższą słodycz. Substancja ta pozwala na znaczne obniżenie kaloryczności napojów i innych produktów. Na przykład typowa cola zawiera około 106 gramów cukru na litr, co odpowiada 1800 kJ. Kilka miligramów X3 może zapewnić tę samą słodycz, redukując jednocześnie wartość kaloryczną napoju.
X3 – smak przypominający miód
X3 wyróżnia się delikatnym smakiem przypominającym miód, co czyni go atrakcyjną alternatywą dla cukru. W porównaniu z dotychczas dostępnymi sztucznymi substancjami słodzącymi, X3 cechuje się lepszym profilem smakowym, co potwierdziły testy konsumenckie. X3 praktycznie nie zawiera kalorii, nie powoduje próchnicy i nie wpływa na poziom cukru we krwi. Pierwsze produkty z wykorzystaniem X3, takie jak kakaowe napoje w proszku o obniżonej zawartości białka, są już testowane przez partnerów projektu. Przed rozpoczęciem procesu dopuszczenia do użytku konieczna jest dalsza optymalizacja procesu produkcyjnego i walidacja produktu.
Proteinowe substancje słodzące, takie jak X3, mogą zrewolucjonizować rynek zamienników cukru, oferując znaczne korzyści zdrowotne i sensoryczne. Opracowanie biotechnologicznego zamiennika cukru może przyczynić się do ograniczenia negatywnych skutków nadmiernego spożycia cukru i poprawy zdrowia populacji.
Źródło: Fraunhofer-Gesellschaft
