Dodatki słodzące: Dodatki i mieszanki słodzące

Produkty mleczarskie, podobnie jak i inne artykuły spożywcze, są oceniane przez nabywców zmysłem smaku. Jednym z parametrów odbieranych przez zmysł smaku jest słodkość, która w przypadku wielu produktów decyduje o ich jakości. Jeśli mowa o mleku i przetworach mleczarskich, to konsument oczekuje uczucia słodkości w mleku świeżym, smakowych napojach mlecznych niefermentowanych i fermentowanych, a także w deserach mrożonych i niemrożonych. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom konsumentów, branża mleczarska stara się kreować słodkość przetworów mleczarskich poprzez stosowanie różnego rodzaju dodatków i mieszanek słodzących. Warto przeanalizować możliwości użycia różnych dodatków i substancji słodzących w mleczarstwie, zważywszy na coraz częstsze negatywne postrzeganie przez konsumenta wysokiej zawartości cukru w środkach spożywczych, istotnie znaczącej dla ich zdrowotności.

Uważa się, że najlepszym i najskuteczniejszym sposobem ograniczenia energii pochodzącej z cukru jest zastosowanie substancji intensywnie słodzących. Oczywiście, w zakresie stosowania istnieją do tego opracowane regulacje prawne. Przede wszystkim należy w tym miejscu wymienić Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1129/2011 z dnia 11 listopada 2011 r. zmieniające załącznik II do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 poprzez ustanowienie unijnego wykazu dodatków do żywności. Przytoczone Rozporządzenie wyraźnie określa rodzaje żywności, w której obecność dodatków, w tym dodatków słodzących nie jest dopuszczana, nawet na podstawie zasady przenoszenia (określonej w art. 18 ust. 1 lit. a) Rozporządzenia (WE) nr1333/2008). Do przetworów mleczarskich zalicza się tu mleko pasteryzowane i sterylizowane (włączając sterylizację UHT), produkowane bez dodatków smakowych i środków aromatyzujących, śmietankę pasteryzowaną produkowaną bez dodatków smakowych i środków aromatyzujących (z wyłączeniem śmietanki o obniżonej zawartości tłuszczu), fermentowane przetwory mleczne produkowane bez dodatków smakowych i środków aromatyzujących (i niepoddane obróbce cieplnej po fermentacji), maślankę produkowaną bez dodatków smakowych i środków aromatyzujących (z wyłączeniem maślanki sterylizowanej), a także masło. W przypadku fermentowanych przetworów mlecznych, produkowanych o obniżonej wartości energetycznej lub bez dodatku cukru, z dodatkami smakowymi lub środkami aromatyzującymi, włącznie z produktami poddanymi obróbce cieplnej, prawo dopuszcza zastosowanie następujących substancji słodzących: polioli (tj. grupy IV dodatków do żywności), acesulfamu K, aspartamu, kwasu cyklaminowego (i jego soli: sodowej i wapniowej), sacharyny (i jej soli: sodowej, potasowej i wapniowej), sukralozy, neohesperydyny DC, łącznie soli aspartamu i acesulfamu K, a także neotamu. A w przypadku niefermentowanych napojów mlecznych, do których zalicza się mleka smakowe, produkowanych o obniżonej wartości energetycznej lub bez dodatku cukru, z dodatkami smakowymi lub środkami aromatyzującymi, prawo dopuszcza zastosowanie: acesulfamu K, aspartamu, kwasu cyklaminowego (i jego soli: sodowej i wapniowej), sacharyny (i jej soli: sodowej, potasowej i wapniowej), sukralozy, neohesperydyny DC, neotamu, oraz łącznie soli aspartamu i acesulfamu K.

Większość wymienionych powyżej dodatków do żywności jest klasyfikowana jako środki intensywnie słodzące. Są to substancje otrzymywane na drodze syntezy chemicznej, na przykład: sacharyna, aspartam, acesulfam K, kwas cyklaminowy, neohesperydyna DC, sukraloza, neotam i alitam. Charakteryzują się one słodkością znacznie przewyższającą słodycz sacharozy (o kilkadziesiąt do kilkuset razy), chociaż z chemicznego punktu widzenia nie są węglowodanami. Nie wywołują efektu glikemicznego (nie podnoszą poziomu cukru we krwi) i praktycznie nie są kaloryczne. W ilościach dopuszczonych prawnie do stosowania do żywności są uważane za bezpieczne. Aspartam jest złożony z dwóch reszt aminokwasowych: fenyloalaniny i kwasu asparaginowego, naturalnie występujących w przyrodzie. Jest ok. 160-200 razy słodszy od sacharozy. Charakteryzuje się dobrą stabilnością w środowisku o niskiej wartości pH (w zakresie pH 3,5-5,0), przy czym jest najbardziej stabilny w środowisku o pH wynoszącym 4,2. Niestety, podczas obróbki termicznej lub przy długim przechowywaniu, szczególnie w nieodpowiednich warunkach (np. w temperaturze powyżej 40°C i zawartości wody ponad 5%) aspartam ulega rozkładowi i traci słodkość. Aspartam działa synergistycznie z innymi dodatkami intensywnie słodzącymi lub substancjami słodzącymi (acesulfam K, cyklaminian sodu, stewia i poliole, glukoza, fruktoza, sacharoza). Trzeba zwrócić uwagę, że bezpieczeństwo stosowania aspartamu jest przedmiotem wielu prac naukowych i dyskusji społecznych. Powodem tego jest fakt metabolizowania aspartamu w organizmie człowieka na dwa aminokwasy (z których fenyloalanina nie jest metabolizowana dalej przez osoby chore na fenyloketonurię, genetycznie uwarunkowanej choroby metabolicznej prowadzącej do upośledzenia aktywności enzymatycznej hydroksylazy fenyloalaninowej katalizującej przekształcanie fenyloalaniny w tyrozynę), a także niewielkie ilości metanolu (powstającego w wyniku hydrolizy aspartamu i metabolizowane w organizmie człowieka do rakotwórczego formaldehydu).

Acesulfam K jest oporny na działanie wysokiej temperatury, dlatego może być stosowany do żywności poddawanej obróbce termicznej. Jest stabilny w środowisku o pH ponad 2,0, chociaż wywołuje krótkotrwałe odczucie słodkości. Acesulfam K jest często stosowany w przetworach mlecznych, w tym w deserach. Cyklaminiany sodu i wapnia wykazują dobrą stabilność podczas przetwarzania i przechowywania produktów żywnościowych. Są stabilne w wysokiej temperaturze, co umożliwia ich stosowanie w żywności poddawanej obróbce termicznej. Wykazują synergizm z sacharyną, maskując jej metaliczny posmak.

Sacharyna jest ok. 300-500 razy słodsza od sacharozy. Została odkryta już w 1879 r. przez Irę Remsena i Constantina Fahlberga z Johns Hopkins University w USA. Jest białą, krystaliczną substancją, trudno rozpuszczalną w zimnej, lepiej we wrzącej (dlatego zwykle stosuje się ją w formie soli sodowej, potasowej lub wapniowej). Charakteryzuje się stabilnością w środowisku o pH 2-7 i temperaturze poniżej 150°C. Bardzo często jest używana w kombinacji z innymi słodzikami, bowiem ma gorzkawo-metaliczny posmak, co można zamaskować wykorzystując obserwowany synergizm sacharyny m.in. z aspartamem, cyklaminianem i sacharozą.

Sukraloza jest pochodną sacharozy (w której trzy grupy hydroksylowe (OH) zostały podstawione atomami chloru), ale ok. 600 razy słodsza od niej. Została po raz pierwszy otrzymana w 1976 roku przez Shashikanta Phadnisa, chemika pracującego w Queen Elizabeth College w Londynie na zlecenie brytyjskich cukierników. Jest trwała w szerokim zakresie temperatury i pH, podobnie jak stewiozydy. Dobrze rozpuszcza się w wodzie. W połączeniu z innymi środkami intensywnie słodzącymi, jej słodycz zwiększa się wykładniczo (jest to tzw. efekt synergiczny).

Neohesperydyna DC jest substancją zaliczaną do grupy glikozydów flawonoidowych, charakteryzuje się słodkością 400-600 razy większą niż sacharoza (niektóre źródła piśmiennictwa podają, że jej słodkość jest nawet 1500-3000 większa niż wynosi słodkość sacharozy). Słodycz neohesperydyny DC zostawia lukrecjowy posmak i wywołuje charakterystyczne uczucie chłodu na języku, dlatego jej dawkowanie zwykle ogranicza się do poziomu 1-5 ppm, tym bardziej że uczucie słodkiego smaku utrzymuje się w ustach bardzo długo. Wykazuje nie tylko działanie synergistyczne z innymi słodzikami, ale również wzmacnia smak i zapach produktów spożywczych.

Neotam jest od 7000 do 13 000 razy słodszy niż sacharoza i 40 razy słodszy niż aspartam. Obecnie jest to dodatek do żywności uważany za najsłodszy ze znanych – jak podają źródła 1 łyżeczka do herbaty neotamu jest w stanie zastąpić słodycz ok. 45 kg sacharozy. Z chemicznego puntu widzenia jest pochodną aspartamu (jest dipeptydem z grupą 3,3-dimetylobutylową przyłączoną do grupy aminowej kwasu asparaginowego), dlatego jest określany mianem następcy aspartamu, a jego dawkowanie jest na znacznie niższych poziomach niż aspartamu. Charakteryzuje się umiarkowaną stabilnością termiczną, jednak lepszą niż aspartam, i jest bardzo szybko metabolizowany i usuwany z organizmu (nie kumuluje się). Obecność grupy 3,3-dimetylobutylowej (przyłączonej do grupy aminowej kwasu asparaginowego) blokuje rozszczepienie wiązania peptydowego między kwasem asparaginowym a fenyloalaniną, co powoduje, że fenyloalanina nie jest uwalniana, co sprawia, że w odróżnieniu od aspartamu, neotam może być spożywany przez osoby z fenyloketonurią. Neotam można stosować samodzielnie lub w połączeniu z innymi substancjami słodzącymi. Może być również stosowany jako wzmacniacz smaku.

Do środków intensywnie słodzących, naturalnie występujących w przyrodzie, zalicza się także stewiozydy i rebaudiozydy (por. Ziarno M., Zaręba D., 2010. Stevia rebaudiana – słodycz w naturze. Forum Mleczarskie. Biznes 3, 20-23). Ich stosowanie w Unii Europejskiej również jest regulowane prawem żywnościowym (Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1131/2011 z 11 listopada 2011 r. zmieniające załącznik II do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 w odniesieniu do glikozydów stewiolowych). Stewiozydy i rebaudiozydy są 100-300 razy słodsze od sacharozy, przy zerowej kaloryczności. Pozyskuje się je z liści roślin o nazwie stewia (łac. Stevia rebaudiana). Są one uważane za bezpieczne dla człowieka, chociaż wadą jest specyficzny, lekko gorzki smak, co ogranicza ich praktyczne stosowanie w wielu wyrobach mleczarskich. Glikozydy stewiolowe dobrze rozpuszczają się w ciepłej i zimnej wodzie. Są oporne na wysokie temperatury, mogą być zatem stosowane jako substancje słodzące w żywności poddawanej obórce termicznej.

Inne dodatki do żywności nadające słodkość produktom, na przykład poliole (czyli pochodne węglowodanów – alkohole cukrowe, tj. sorbitole, mannitol, izomalt, maltitole, laktitol, ksylitol i erytrytol), mogą być środkami półsyntetycznymi lub naturalnie występującymi w przyrodzie. Dla przykładu erytrol naturalnie występuje w niektórych wodorostach, porostach, czerwonym winie i wielu owocach, ksylitol jest pozyskiwany z brzozy, sorbitol naturalnie występuje w wielu owocach (m.in. jarzębiny, w jabłkach, gruszkach, morelach, brzoskwiniach i wiśniach), maltitol jest pozyskiwany z maltozy znajdującej się w ziarnach zbóż, zaś mannitol występuje m.in. w drzewach iglastych, wodorostach i grzybach. Ich słodkość może być znacznie słabsza od słodkości sacharozy (np. słodkość erytrytolu wynosi ok. 60-80% słodkości sacharozy), co sprawia, że niekiedy są stosowane w ilości większej niż sacharoza i przez to nazywane wypełniaczami. Oczywiście, uczucie ich słodkości można zwiększyć łącząc je z substancjami intensywnie słodzącymi. Wszystkie one wyróżniają się dość niską kalorycznością (np. 2,4 kcal w 1 g ksylitolu lub sorbitolu) w porównaniu z klasycznymi węglowodanami stosowanymi do słodzenia żywności, na przykład sacharozą, glukozą lub fruktozą. Ponadto, ze względu na inny metabolizm, nie powodują one podniesienia poziomu cukru we krwi (lub powodują to w niewielkim stopniu, np. ksylitol), ani nie przyczyniają się do zjawiska próchnicy zębów. Interesujące są także ich właściwości technologiczne, a szczególnie neutralny smak. Ponieważ jako naturalne składniki żywności są uważane za bezpieczne, to unijne prawodawstwo żywnościowe przewidziało ich dawkowanie do przetworów mleczarskich na poziomie quantum satis, a ich górnego dopuszczalnego spożycia nie określono (chociaż wiadomo że w znacznie nadmiernej ilości w diecie mogą wywoływać biegunki podobnie jak nadmierne spożycie błonnika pokarmowego). Z tego powodu zaleca się więc nie przekraczać ich dziennej dawki wynoszącej 15-20 g (tzn. ok. 3-4 łyżeczek). Co ciekawsze, poliole w niewielkim stopniu ulegają fermentacji mlekowej i alkoholowej oraz nie są fermentowane przez mikroorganizmy w jamie ustnej, co sprawia, że doskonale nadają się jako dodatek do fermentowanych przetworów mlecznych. Należy zauważyć, że od wszystkich dodatków do żywności, nadających słodkość produktom żywnościowym, oczekuje się stabilności chemicznej, szczególnie podczas procesu ogrzewania, braku reakcji z innymi składnikami żywności, braku wpływu na barwę i zapach produktu, dobrej rozpuszczalności w wodzie, zaś ich słodycz powinna być akceptowana sensorycznie.

Oprócz dodatków do żywności, w produkcji mleczarskiej można stosować inne dodatki i mieszanki słodzące, nieposiadające statusu dodatków do żywności. Są to substancje naturalnie występujące w żywności, głównie węglowodany: sacharoza, fruktoza, glukoza i ich syropy. Sacharoza, zwana potocznie cukrem, jest disacharydem złożonym z cząsteczek glukozy i fruktozy, połączonych wiązaniem chemicznym. Wraz z postępem technologii przetwarzania żywności ludzkość nauczyła się wydobywać sacharozę z jej naturalnych źródeł: buraka cukrowego i trzciny cukrowej. Produkcja sacharozy z buraka cukrowego rozpowszechniła się w Europie, natomiast z trzciny cukrowej – na kontynencie amerykańskim. Co ciekawsze, w światowej produkcji cukru dominuje trzcina cukrowa. Barwa cukru trzcinowego jest brązowa (efekt obecnych pozostałości melasy, chociaż rafinacja cukru trzcinowego jest możliwa), zaś zawartość sacharozy sięga 85-95%, w przeciwieństwie do cukru buraczanego najczęściej produkowanego w postaci białych, wysoko oczyszczonych kryształów o zawartości sacharozy do 99%.

Produktem ubocznym w produkcji obu rodzajów cukru jest melasa – roztwór stanowiący mieszankę sacharozy i cukrów prostych niedających się wykrystalizować i odseparować od zanieczyszczeń obecnych w soku roślinnym (lub takie wydzielenie nie jest już opłacalne z ekonomicznego punktu widzenia). Melasa, w postaci gęstego syropu, również może być stosowana jako dodatek słodzący, jednak ze względu na specyficzny smak i ciemnobrązową barwę, to zastosowanie jest ograniczone do wybranych przetworów mleczarskich. Ostatnimi czasy popularność zyskują cukry i melasa innego pochodzenia niż z buraka cukrowego czy trzciny cukrowej – nastała moda na substancje słodzące z mączki chleba świętojańskiego (tzw. melasa karobowa), cukier kokosowy, syrop ryżowy, syrop słodu jęczmiennego, syrop orkiszowy, syrop z pączków sosny, syrop z agawy, syrop daktylowy, czy chociażby słynny kanadyjski syrop klonowy. Produkty te, oprócz sacharozy, zawierają pewne ilości glukozy i fruktozy oraz innych składników. Dlatego, pod względem słodkości często przypominają bardziej miód niż cukier. Należy pamiętać, że nadal są to produkty zawierające cukry proste lub disacharydy o typowej aktywności fizjologicznej na organizm człowieka, w tym kaloryczności, niezależnie od tego, czy te substancje są pochodzenia ekologicznego, czy nie. Nie mniej dyskusyjne są nieraz stosowane syropy glukozowo-fruktozowy, fruktozowy, glukozowy lub nawet cukier inwertowany. Cukier inwertowany powstaje w efekcie przeprowadzenia hydrolizy sacharozy do glukozy i fruktozy, pozostałe z wymienionych syropów otrzymuje się poprzez hydrolizę i obróbkę enzymatyczną lub chemiczną z różnych surowców skrobiowych (najczęściej skrobi kukurydzianej, ziemniaczanej lub ryżowej). Warto zauważyć, że syropy glukozowo-fruktozowy, fruktozowy i glukozowy różnią się między sobą proporcjami zawartości glukozy i fruktozy, a w konsekwencji słodkością.

Analizując i oceniając dodatki oraz substancje słodzące, które mogą mieć zastosowanie w branży mleczarskiej, należy uwzględnić wiele aspektów, w tym właściwości technologiczne, oddziaływanie zdrowotne, bezpieczeństwo stosowania, zysk ekonomiczny i marketingowy. Jak wynika z powyższego zestawienie, wybór dodatków i substancji słodzących jest znaczny, ale decyzję o wyborze najwłaściwszego należy podjąć bardzo rozważnie.