Nowe idee: Monkfruit – słodzik lepszy niż stewia

dr hab. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW, SGGW Warszawa
dr inż. Dorota Zaręba, ZSG Warszawa
Forum Mleczarskie Biznes 1/2022 (46)
1.jpg
© FM

Stevia rebaudiana Bertoni to krzewiasta roślina szeroko stosowana jako zamiennik cukru w napojach i żywności. Roślina pochodzi z Ameryki Południowej, gdzie od wieków była używana przez rdzennych mieszkańców, jako środek hipoglikemizujący i słodzik w napojach. Jest źródłem glikozydów stewiolowych z grupy diterpenów; 200 do 400 razy słodszych niż cukier stołowy, co czyni je atrakcyjnymi substancjami słodzącymi. Główne organizacje zajmujące się zdrowiem i bezpieczeństwem żywności ogólnie uważają stewię za bezpieczną, a w wielu krajach ekstrakty z liści stewii są dostępne jako słodziki (por. Ziarno M., Zaręba D. 2010. Stevia rebaudiana – słodycz w naturze. Forum Mleczarskie. Biznes. 3, 20-23).

Jednakże, podobnie jak w przypadku większości słodzików, głównym minusem preparatów stewiolu są wyczuwalne niepożądane posmaki. Stewia ma lekko lukrecjowo-gorzki smak, akceptowany przez wielu konsumentów, ale dla innych niemożliwy do zaakceptowania. Ponadto, niektórzy ludzie zgłaszają pojawianie się problemów zdrowotnych lub negatywnych skutków ubocznych (takich jak mdłości, wzdęcia i biegunki, zawroty głowy, bóle mięśni i reakcje alergiczne) po spożywaniu znacznych ilości produktów zawierających stewię.

Okazuje się, że nie tylko stewia zawiera glikozydy odbierane przez nasze kubki smakowe jako słodkie. Drugim źródłem takich glikozydów, wprowadzanym coraz intensywniej na rynki zachodnie, jest monkfruit, czyli owoc mnicha. Słodycz owocu mnicha pochodzi z substancji określanych zbiorczo jako mogrozydy, zaliczanych do glikozydów triterpenowych.

Charakterystyka botaniczna

Owoc mnicha otrzymał swoją nazwę od mnichów buddyjskich z Guangxi w regionie Guilin, którzy w XIII-wiecznych zapiskach po raz pierwszy wspomnieli o jego uprawie i stosowaniu jako składnika toników leczniczych.

almighurt
© FM

Owoc mnicha znany jest również jako monkfruit, Buddhafruit, owoc anioła, owoc długowieczności (longevity fruit), Fructus Mormodicae, owoc arhat i rakanka, lo han kuo, l(u)o han guo (LHG), lahanguo, jiakugua, changshouguo lub guangguomubie. Naukowa nazwa gatunkowa Siraitia grosvenorii (Swingle), upamiętnia nazwisko Gilberta Hoveya Grosvenora, który jako prezes National Geographic Society w 1930 r. pomógł sfinansować ekspedycję, której celem było zdobycie sadzonek rośliny w południowych częściach Chin i północnej Tajlandii, gdzie jest uprawiana od setek lat. Siraitia grosvenorii (Swingle) C. Jeffrey jest zaliczana do rodzaju Siraitia Merr. (rodziny Cucurbitaceae Juss. czyli dyniowatych). W sumie istnieje siedem gatunków należących do tego rodzaju, z czego cztery pochodzą z Chin.

Siraitia grosvenorii jest mocnym, wieloletnim dwupiennym kłączem, osiągającym długość od 3 do 5 m, wspinającym się po innych roślinach za pomocą wąsów, które owijają się wokół wszystkiego, czego dotkną. Gatunek występuje w lasach górskich w górzystym regionie południowych Chin powyżej 600 m n.p.m. Preferuje wilgotne i chłodne obszary oraz dobrze przepuszczalną glebę bogatą w materię organiczną. Wąskie liście w kształcie serca mają 10-20 cm długości. Owoc jest okrągły, jajowaty lub podłużny, o wymiarach 6-11 × 4-8 cm, gładki, żółtobrązowawy lub zielonobrązowawy, zawierający prążki, z twardą, ale cienką skórką pokrytą cienkimi włoskami. Wnętrze owocu zawiera jadalny miąższ, który po wysuszeniu tworzy cienką, jasnobrązową, kruchą skorupkę o grubości około 1 mm (skórka służy do parzenia herbaty). Nasiona są liczne, jasnożółte, wydłużone lub prawie kuliste. Roślina nie jest łatwa w uprawie, wymaga odpowiednich warunków klimatycznych, a w uprawach przemysłowych kwiaty są ręcznie zapylane.

Suszone owoce są w Chinach od setek lat używane w całości, w proszku lub w postaci bloków, do produkcji napojów, przypraw i tradycyjnych leków. Tradycyjnie owoce Siraitia grosvenorii, po rozcięciu i usunięciu nasion, suszono w piecach lub nad ogniskiem (w świeżej postaci trudno je przechowywać), a dopiero w 1995 r. opatentowano metodę ekstrakcji ze świeżych owoców, co stało się podstawą współczesnej produkcji preparatów z owoców mnicha. Pierwsze badania nad słodkim składnikiem owoców mnicha przypisuje się Brytyjczykowi C. H. Lee, który w 1975 r. opracował raport na ten temat, a także Japończykowi Tsunematsu Takemoto, który pracował nad nim na początku 1980 r. (później Takemoto skupił się na podobnej słodkiej roślinie, jiaogulan). Od tego czasu trwa w Chinach rozwój produktów z udziałem owoców mnicha, w szczególności opracowanych na zagęszczonych ekstraktach otrzymanych z wyselekcjonowanych roślin o wysokiej zawartości mogrozydów.

Skład chemiczny i słodkość

Owoc Siraitia grosvenorii zawiera od 25% do 40% różnych węglowodanów, głównie fruktozę i glukozę. Na podstawie dostępnej literatury wiadomo że z owoców S. grosvenorii wyizolowano ponad 100 różnych związków, w tym co najmniej 46 triterpenoidów, a ponadto glikozydy irydoidowe i fenylopropanoidowe, wiele flawonoidów, aminokwasów, kwasów organicznych i polisacharydy, przy czym niektóre z nich wykazują cenne właściwości farmakologiczne.

Aktywnymi składnikami słodzącymi S. grosvenorii są mogrozydy z grupy triterpenów, przy czym mogrozydy IV, V i VI zostały wyizolowane już w 1983 r. Później wyizolowano ponad 30 podobnych związków, o strukturze mogroaglikonów z różną liczbą dołączonych jednostek glukozy. Spośród flawonoidów stwierdza się m.in. kemferol i jego pochodne. Innymi związkami zidentyfikowanymi w S. grosvenorii są kwas wanilinowy, kwas bursztynowy i -sitosterol.

jovi
© FM

Najobficiej występującym składnikiem jest mogrozyd V (esgozyd), obecny w ilości ok. 0,5-1,4% w miąższu świeżych owoców. Moc jego słodyczy jest zwykle opisywana jako około 200-250 razy większa niż sacharozy (przy zerowej kaloryczności). Literatura nie zawiera szczegółowego opisu profilu smakowego owoców mnicha lub czystego mogrozydu V, ale wiadomo że ta substancja słodząca wykazuje wiele cech smakowych wspólnych dla naturalnych słodzików o wysokiej mocy, w tym opóźnienie w osiągnięciu uczucia maksymalnej słodyczy i posmak zawierający lukrecję i elementy chłodzące. Obecnie produkowane komercyjne ekstrakty z owoców S. grosvenorii są preparatami o niskim stopniu oczyszczenia, dlatego często postrzegane są w nich dodatkowe niesłodkie posmaki, takie jak nuta „trawiasta”.

Ekstrakty handlowe owoców mnicha mogą zawierać od 30-90% mogrozydów ogółem (w tym mogrozydy II, III, IV, V i VI), wśród których dominują silnie słodkie mogrozydy IV, V i VI, a udział mogrozydu V dominuje. To dlatego producenci ekstraktów owoców mnicha dążą do podniesienia poziomu mogrozydu V (dostępne są również preparaty czystego mogrozydu V). Poprzez ekstrakcję rozpuszczalnikową można uzyskać proszek zawierający 80% mogrozydów, z których głównym jest mogrozyd V.

Tradycyjne otrzymywanie ekstraktu z owoców Siraitia grosvenorii opiera się na wykonaniu ekstrakcji wodnej w gorącej lub wrzącej wodzie. W tym celu świeże owoce są rozdrabniane, a następnie przemywane wodą dejonizowaną o temperaturze 80°C przez 30-40 minut. Otrzymany supernatant, schłodzony do 50°C, jest oczyszczany z pektyn i białek (preparatami enzymatycznymi lub na membranach UF). Do usuwania pozostałych substancji organicznych i soli mineralnych używana jest następnie żywica adsorpcyjna, węgiel drzewny, bentonit lub wytrącone żelatyną albo innymi środkami żelującymi. Większość pozostałych substancji lotnych jest następnie usuwana przez odparowanie pod niskim ciśnieniem. Sok jest następnie pasteryzowany, ewentualnie zagęszczany do około 40% suchych substancji pod zmniejszonym ciśnieniem. Sok może też być suszony rozpyłowo w 120°C, w celu uzyskania produktu w formie proszku.

Efekty prozdrowotne

Owoc mnicha jest stosowany w Chinach od 300 lat nie tylko jako składnik żywności, ale także jako preparat leczniczy. Chociaż doniesienia dotyczące właściwości leczniczych owoców S. grosvenorii istnieją w chińskich pismach od ok. 800 r. n.e., zaś zapis stosowania S. grosvenorii jako leku wykrztuśnego do łagodzenia bólu gardła i nawilżania płuc datuje się na 2000 lat temu.

Owoc mnicha jest stosowany w tradycyjnej medycynie chińskiej, jako naturalny środek przeciwkaszlowy i wykrztuśny, w leczeniu przeziębienia i bólu gardła, dolegliwościach żołądka, problemach jelitowych, kserostomi, zaparciach, udaru słonecznego, a w południowych Chinach uważa się, że jest pomocny w zachowaniu długowieczności.

land milch
© FM

Jak odnotowano w Farmakopei ChRL (z 2015 r.), owoc S. grosvenorii i jego bioaktywne składniki posiadają szerokie właściwości farmakologiczne, takie jak działanie przeciwutleniające (chronią tkanki w organizmie przed uszkodzeniami spowodowanymi przez wolne rodniki), przeciwzapalne, przeciwnowotworowe (obniżają ilość uszkodzeń DNA, a ponadto hamują ekspresję białka Cyp1a1, co jest uznawane za istotną rolę w hamowaniu raka wątroby), hipoglikemiczne (regulują poziom cukru we krwi, chronią komórki trzustki wydzielające insulinę i tym samym poprawiając odpowiedź insulinową), immunologiczne, hepatoprotekcyjne (skutecznie zwiększają aktywność dysmutazy ponadtlenkowej SOD i peroksydazy glutationowej GSH-Px, usuwają kwas mlekowy z krwi, zwiększają zdolność antyoksydacyjną organizmu, promują syntezę hemoglobiny) i przeciwdrobnoustrojowe (hamują m.in. Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, S. aureus, a także mikroflorę odpowiedzialną za choroby dziąseł takie jak Streptococcus mutans). Badanie przeprowadzone na myszach z ekstraktem z owoców mnicha wykazało, że regularne stosowanie słodzika z owoców mnicha zapewnia pewną ulgę w sezonowych alergiach. Inne badania wykazały pozytywny wpływ owoców mnicha na hamowanie różnicowania pre-adipocytów w dojrzałe adipocyty tworzące białą tkankę tłuszczową. Oznacza to większą zdolność organizmu do redukcji ogólnej masy tłuszczowej. Słodzik z owoców mnicha pomaga również zmniejszyć objawy astmy i cukrzycy. S. grosvenorii posiada również inne właściwości, takie jak działanie przeciwzmęczeniowe po stresie wysiłkowym. Badania sugerują też zdolność mogrozydów z owoców mnicha do kontrolowania skutków ubocznych związanych z wysokim poziomem cholesterolu. Inne badania sugerują, że mogrozyd IIIE, wyizolowany z owoców mnicha, redukuje zwłóknienie płuc, które zakłóca zdolność prawidłowego oddychania i ekstrakcji tlenu z powietrza. Co ciekawsze, dodatek skoncentrowanego soku z owocu S. grosvenorii do tytoniu znacznie zmniejsza szkodliwe działanie dymu tytoniowego na płuca, zmniejsza dyskomfort w gardle, a nawet sprzyja rzuceniu palenia.

Ponadto istnieje wiele opatentowanych produktów zawierających ekstrakt z S. grosvenorii, które znajdują zastosowanie w przemyśle kosmetycznym ze względu na ich działanie wybielające i nawilżające skórę.

Obecnie toksyczność ekstraktów z S. grosvenorii jest szacowana na bardzo niską. Ogólnie rzecz biorąc, poziom niewywołujący widocznych szkodliwych skutków (tzw. NOAEL) w diecie ustalono na 100 000 ppm, co odpowiada zawartości ok. 7-7,5 g/kg masy ciała. Jednakże, wiadomo że mogą pojawić się reakcje alergiczne, takie jak pokrzywka lub wysypka, trudności w oddychaniu, szybki lub słaby puls, zawroty głowy, obrzęk języka, ból brzucha lub wymioty i świszczący oddech, typowe dla wielu reakcji alergicznych.

Zastosowanie a aspekty prawne

Od wieków owoce S. grosvenorii są używane w Chinach jako żywność, napoje i element medycyny tradycyjnej. S. grosvenorii jest również używany jako składnik pożywienia w wielu innych krajach Azji Wschodniej, takich jak Japonia i Korea Południowa. W 1990 r. Chińska Agencja ds. Żywności i Leków (CFDA) zatwierdziła stosowanie S. grosvenorii jako substancji słodzącej w żywności. W 1996 r. owoc mnicha został zatwierdzony jako substancja słodząca w zdrowej żywności przeznaczonej dla pacjentów z otyłością lub cukrzycą.

W 2010 r. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) zdecydowała, że ekstrakty z owoców mnicha, o zawartości od 7% do 95% mogrozydu V, są „ogólnie uznawane za bezpieczne” (GRAS). Nie ma ograniczeń dotyczących spożywania owoców S. grosvenorii lub ich ekstraktów. Innymi słowy, mogą być stosowane jako składniki wszelkiego rodzaju żywności i napojów. Ekstrakty z owoców mnicha są również stosowane jako dodatek do żywności w Chinach i Japonii.

selsky
© FM

W Europie ekstrakty z owoców Siraitia grosvenorii są klasyfikowane jako niezatwierdzony nowy produkt spożywczy (niestosowany w systemie żywnościowym przed majem 1997 r.), co oznacza, że mogą być wprowadzane do obrotu jako żywność lub składnik żywności tylko po dokonaniu oceny bezpieczeństwa i zatwierdzeniu przez Komisję Europejską. W 2019 roku panel EFSA ds. dodatków do żywności i środków aromatyzujących (FAF) uznał, że baza danych dotyczących toksyczności ekstraktu z owoców Siraitia grosvenorii jest niewystarczająca, aby stwierdzić bezpieczeństwo stosowania ekstraktu z owoców S. grosvenorii jako dodatku do żywności. Na przełomie lat 2020 i 2021 miała nastąpić kolejna ocena danych naukowych w tym zakresie i miała być podjęta nowa decyzja EFSA. Grupa robocza FAF zwróciła się do wnioskodawcy o dodatkowe informacje w celu wyjaśnienia pewnych aspektów tej oceny, ocena naukowa jest obecnie zawieszona, na etapie oczekiwania na złożenie wnioskowanych dodatkowych informacji. Jak na razie Siraitia grosvenorii nie jest wymieniona wśród zatwierdzonych nowych produktów spożywczych w UE.

Komercyjnie owoce S. grosvenorii są dostępne jako suszone i spożywane po przetworzeniu. Owoce mnicha są stosowane w postaci proszku lub bloków, do napojów, galaretek, sosów, przypraw, zup, mąki, cukierków i ciast. Nawet ich skórka służy do produkcji herbaty. Współczesne badania pokazują, że ekstrakt z dojrzałych owoców S. grosvenorii może być komercyjnie stosowany jako suplement i jako substancja słodząca w bezcukrowej żywności i napojach. Ze względu na naturalne pochodzenie ekstrakty z owoców S. grosvenorii można uznać za substancję słodzące do stosowania w produktach funkcjonalnych. Jako nowy niskokaloryczny i bezcukrowy słodzik, owoce S. grosvenorii mogą być spożywane również w postaci soku lub dodatku do żywności przygotowywanej bez cukru. Ponadto zastosowanie owoców S. grosvenorii obejmuje także żywność fermentowaną tj. wino czy mleczne napoje fermentowane. Okazuje się, że wiele z mikroorganizmów wykorzystywanych do produkcji żywności jest zdolnych do fermentacji mogrozydów i przekształcania ich w inne bioaktywne cząsteczki.

Podsumowanie

Czy słodziki z owocu mnicha zastąpią słodziki stewiolowe? Prawdopodobnie nie. Jednym z rozwiązań jest używanie ich razem. Poprzez połączenie mogrozydów i glikozydów stewiolowych (lub i innych niskokalorycznych substancji słodzących) możliwe jest uzyskanie pożądanej słodkości i smaku dostosowanych do konkretnego przeznaczenia. Ponadto, mogrozydy mogą maskować posmak glikozydów stewiolowych przypominających lukrecję. Mieszanie mogrozydów i glikozydów stewiolowych może także mieć na celu obniżenie kosztów, bowiem jak dotąd mogrozydy są droższe niż glikozydy stewiolowe. Glikozydy stewiolowe są produkowane na znacznie wyższym poziomie koncentracji. Badania z ostatnich lat wykazały, że 40% poziom koncentracji mogrozydów zapewnia odpowiednio intensywny słodki profil smakowy, przy jednocześnie rozsądnych kosztach. Wyższe poziomy (60% i więcej) powodują, że cena słodzików z owoców mnicha istotnie zwiększa się.