От пробирки до кастрюли: Как ученые разрабатывают продукты, которые мы едим каждый день - Анастасия Волчок

известно, способствует ожирению и увеличивает риск развития диабета 2-го типа. Все потому, что сахар вызывает быстрый рост концентрации глюкозы в крови, и в ответ на это поджелудочная железа вынуждена синтезировать гормон инсулин, который отвечает за ее усвоение клетками. Вся глюкоза, которая в данный момент организму не нужна, откладывается в жировых клетках, в результате человек толстеет. Если же скачки уровня глюкозы происходят часто, а инсулина вырабатывается много и нарушается ритм его секреции, клетки инсулинозависимых тканей могут терять к нему чувствительность. Тогда глюкоза не усваивается, а поскольку в крови в больших концентрациях она токсична, человек серьезно заболевает. Он часто мочится (с древнегреческого слово «диабет» переводится как «истечение»), все время хочет пить, слабеет, теряет вес и без соблюдения диеты или дополнительного ввода инсулина может умереть.

Вред чрезмерного потребления сахара сегодня уже никто не отрицает. А так как люди продолжают есть сладости, последствия обилия сахара в нашей жизни становятся все выраженнее. Смертность от диабета 2-го типа, например, за последние 20 лет выросла в 3,5 раза[213]. В частности, поэтому ВОЗ настоятельно рекомендует снижать потребление сахара до уровня, когда он будет составлять сперва 10%, а потом и 5% от всей энергии, поступающей с пищей[214].

Что же делать, чтобы уменьшить потребление глюкозы, не отказывая себе в желанном десерте? Ответ прост: заменить ее другими сладкими молекулами, желательно низкокалорийными и не вызывающими синтез инсулина.

Чем можно заменить сахар

Хотя сладкий вкус прочно ассоциируется у человека именно с сахарозой и глюкозой, таким вкусом обладают не только они. На сегодняшний день открыты сотни сладких синтетических и природных соединений с разным химическим строением и, что более интересно, с разной молекулярной массой. Среди известных подсластителей есть не только сахара (или углеводы), но и аминокислоты (кирпичики, из которых собираются белки), и белки, и спирты, и нитроанилины. Из них одни молекулы совсем маленькие, другие крупные, но все они крепятся к одним и тем же рецепторам, которые призваны распознавать в еде наличие глюкозы, – это само по себе весьма необычно. Например, горькие вещества у человека регистрируются более чем 30 разными рецепторами.

Вообще, в том, как млекопитающие различают вкусы, пока много загадочного. Мы уже знаем, что у сладких рецепторов строение довольно сложное, и знаем, что кроме сладких молекул есть вещества, не обладающие сладким вкусом, но влияющие на ощущение сладкого. О них мы еще скажем ниже. А пока обратимся к менее прогрессивным сахарозаменителям – более «полезным» сахарам, которые пусть и не сильно отличаются от сахара калорийностью, но немного расширяют наши сладкие горизонты.

Альтернативный, но все еще сахар

Популярный подсластитель, который можно использовать в выпечке или добавлять в чай, – фруктоза. Она почти сестра-близнец глюкозы и вместе с ней составляет молекулу сахарозы. Отличается фруктоза от глюкозы расположением функциональных групп. Свойства у нее тоже другие. Фруктоза имеет низкий гликемический индекс, не вызывает повышенной выработки инсулина, а еще она слаще глюкозы и способна усиливать фруктовые вкусы. С другой стороны, чрезмерное ее употребление влияет на метаболизм жиров, что может вызывать ожирение и повышать уровень холестерина.

Получают фруктозу из крахмала, сахарозы или из инулина – полимера фруктозы, который выделяют из корней цикория или земляной груши (топинамбура). Большое значение при производстве «фруктового сахара» имеют ферменты – с их помощью можно расщеплять полисахариды до единичных молекул глюкозы и фруктозы или, например, преобразовывать одну в другую. Конечно, помочь разрушить димеры и полимеры сахаров до их составляющих могут и кислоты, но такой подход сопровождается выделением разнообразных побочных продуктов, что является существенным минусом.

Фруктоза присутствует в разнообразных сиропах, которые принято считать более диетическими, чем сахар-песок. Ее, наряду с глюкозой, содержат сироп топинамбура, сироп агавы, кленовый, кукурузный сироп, просто «глюкозо-фруктозный сироп» и т. д. В них меньше калорий, чем у сахара, и их гликемический индекс ниже. Но, так же как мед, патока или концентрированный фруктовый сок, сиропы относятся к добавленным сахарам, и их использование нужно контролировать. К слову, если патоку получают не как побочный продукт при производстве сахара, то ее делают, расщепляя крахмал. Такой продукт называют мальтодекстрином. Он содержит частично разорванные цепочки крахмала, глюкозу и мальтозу и имеет высокий гликемический индекс.

Подсластители старого поколения

Чтобы сделать конфеты или другие сладости действительно диетическими, то есть сильно снизить их калорийность и гликемический индекс, производители со временем стали обращаться к соединениям не сахарной природы.

Первыми такими сахарозаменителями, изменившими рынок сладкого, стали синтетические вещества, например сахарин (сульфимид бензойной кислоты). Он был впервые получен в США в 1879 г., а его сладость была обнаружена случайно, когда создатель сахарина Константин Фальберг лизнул свою руку, работая в лаборатории. Да, в то время рок-н-ролла в науке было куда больше, и химики-органики нередко пробовали новые соединения на вкус – чтобы лучше их описать или просто по неосторожности.

Уже через пару лет Фальберг построил в Германии завод по производству сахарина, но широкое распространение он получил лишь во время Первой мировой войны, когда в Европе возникли проблемы с поставками сахара. Сегодня сахарин можно довольно часто найти в составе газированных напитков, жевательных резинок и конфет. Он подходит для диабетиков, так как не имеет питательной ценности, а его сладость в 300 раз сильнее, чем у сахарозы.

В 1970-х гг. горячо обсуждалась безопасность сахарина. Тогда исследования на животных показали, что он вместе с другим подсластителем, цикламатом натрия, способствует развитию у лабораторных крыс рака мочевого пузыря. В некоторых странах обе добавки были запрещены, а в США сахарин позже выпускался с пометкой о возможном вреде для здоровья. Но в 2000 г. эту пометку убрали: ученые пришли к выводу, что для человека сахарин неканцерогенен, по крайней мере при употреблении в умеренных количествах[215]. Объединенный экспертный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) установил его безопасную суточную дозу: 5 мг на килограмм тела[216].

Для цикламата все сложилось не так хорошо. В США и Южной Корее он пока запрещен[217], несмотря на то что многие экспертные организации, включая FDA, признают его высокие показатели безопасности. Допустимая доля употребления цикламата даже выше, чем у сахарина, – 11 мг/кг тела.

Еще один всем известный сахарозаменитель – аспартам, метиловый эфир двух аминокислот, аспарагиновой кислоты и фенилаланина. Синтезировали его в 1965 г., и сделал это химик, работавший в американской компании Pfizer.

Преимущество аспартама не в том, что в нем нет калорий, а в том, что он примерно в 200 раз слаще сахарозы. Так же как и другой его синтетический собрат – ацесульфам калия. Получается, чтобы сделать