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

Отдельным направлением при производстве полиолов в последние годы стал микробный синтез, но в данном случае микроорганизмы не продуцируют многоатомные спирты в готовом виде. Ученые все время ищут или с помощью геномного редактирования создают микробов, которые способны синтезировать ферменты, превращающие растительные сахара в сладкие спирты. Например, для получения ксилита микроорганизмы должны производить D-ксилозоизомеразу или D-ксилозоредуктазу/ксилитолдегидрогеназу. Виды микроорганизмов используются разные. Это и дрожжи, и лактобактерии, и плесневые грибы. Гены, ответственные за нужные ферменты, тоже могут браться из разных источников, например у древесных жуков[226].

Пока полиолы из микробов – явление редкое. Исключение составляет разве что эритрит. Его в промышленных масштабах получают, культивируя дрожжи родов Moniliella и Trichosporonoides. Коммерциализировать технологию удалось во многом благодаря тому, что химический синтез эритрита обходится довольно дорого, а субстратом для дрожжей здесь, напротив, служит дешевый глицерин.

Безопасность полиолов сегодня бурно обсуждается. Поскольку они вошли в моду относительно недавно, данных о них гораздо меньше, чем об аспартаме и его синтетических коллегах, а общественность с тревогой относится к любым намекам на вред новых веществ. И они уже есть. В 2024 г. в исследовании ученых из клиники Кливленда у 10 добровольцев, употреблявших эритрит вместо сахара, обнаружилось усиление активности тромбоцитов, что может говорить о повышении рисков тромбоза[227]. Это уже не первая работа с похожими выводами[228], и, хотя пока паниковать рано, история, вероятно, получит продолжение. Причем неизвестно, каким оно будет.

Редкие сахара

Крайне перспективными сегодня считаются так называемые редкие сахара – тагатоза и аллюлоза. Редкие они потому, что найти их в природе непросто, и все же они остаются природными, натуральными подсластителями.

Оба соединения – моносахариды, содержащие по шесть атомов углерода и очень похожие на фруктозу. Но из-за расположения атомов в молекулах они иначе усваиваются и по-другому влияют на наш организм.

Интерес к аллюлозе и тагатозе растет на волне тренда на здоровое питание. FDA одобрило их для использования в качестве функциональных пищевых добавок. А полезных свойств у редких сахаров, как считается, очень много. Так, аллюлоза способна контролировать обмен жиров и углеводов, помогая вернуть чувствительность клеточных рецепторов к инсулину у людей с диабетом 2-го типа. А еще она усиливает действие антиоксидантов, работает как пребиотик и обладает нейропротекторным действием, то есть поддерживает работу мозга[229].

Тагатоза знаменита в основном тем, что является пребиотиком. Она не всасывается в кишечнике, а утилизируется его микрофлорой, в основном – бифидобактериями. Благодаря этому состав микрофлоры сдвигается в сторону полезных бактерий, угнетая условные патогены. Кроме того, она опосредованно способна защищать от рака кишечника. Как и аллюлоза, не вызывает выработку инсулина и отлично подходит для диабетиков[230].

Из-за того что выделять редкие сахара из растений очень невыгодно (ведь они редкие), в промышленности тагатозу и аллюлозу получают, добавляя к распространенным и дешевым углеводам специальные ферменты, выделенные из микроорганизмов. Чтобы получилась аллюлоза, в субстрат, содержащий фруктозу, вносят ферменты семьи DTEases: D-тагатозо–3-эпимеразу, D-аллюлозо–3-эпимеразу, кетозо–3-эпимеразу. А для синтеза тагатозы галактитол и галактозу нужно обработать ферментами галактитол–2-дегидрогеназой и l-арабинозоизомеразой.

Итак, у современного человека выбор сахара, как мы видим, немаленький. Даже у диабетиков и у тех, кто вынужден соблюдать низкоуглеводную диету, есть простор для фантазии. При этом мы коснулись далеко не всех молекул, которые могут стать широко распространенными пищевыми сахарозаменителями. Есть еще циклодекстрины, могрозиды, сиаменозид и множество других. Ниже приведена сводная таблица с веществами, упомянутыми в этой книге. Она поможет не потеряться в подсластителях, которые чаще всего можно встретить в составе промышленной еды.

Таблица 2. Сравнение популярных подсластителей

231 Mao Y., Tian S., Qin Y., Han J. A new sensory sweetness definition and sweetness conversion method of five natural sugars, based on the Weber-Fechner Law. Food Chem. 2019; 281: 78–84. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.12.049.

232 Briones-Avila L. S., Moranchel-Hernández M. A., Moreno-Riolobos D., Silva Pereira T. S., Ortega Regules A. E., Villaseñor López K., Islas Romero L. M. Analysis of Caloric and Noncaloric Sweeteners Present in Dairy Products Aimed at the School Market and Their Possible Effects on Health. Nutrients. 2021; 13(9): 2994. DOI: 10.3390/nu13092994.

233 Jameel F., Phang M., Wood L. G., Garg M. L. Acute effects of feeding fructose, glucose and sucrose on blood lipid levels and systemic inflammation. Lipids Health Dis. 2014; 13: 195. DOI: 10.1186/1476–511X–13–195.

234 Joseph J. A., Akkermans S., Nimmegeers P., Van Impe J. F. M. Bioproduction of the Recombinant Sweet Protein Thaumatin: Current State of the Art and Perspectives. Front Microbiol. 2019; 10: 695. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00695.

235 Sweetness Intensity of Sweeteners Compared to Table Sugar // FDA. https://www.fda.gov/media/168345/download.

236 Farag M. A., Rezk M. M., Hamdi Elashal M., El-Araby M., Khalifa S. A. M., El-Seedi H. R. An updated multifaceted overview of sweet proteins and dipeptides as sugar substitutes; the chemistry, health benefits, gut interactions, and safety. Food Res Int. 2022; 162(Pt A): т111853. DOI: 10.1016/j.foodres.2022.111853.

237 Rice T., Zannini E., K. Arendt E., Coffey A. A review of polyols – biotechnological production, food applications, regulation, labeling and health effects. Crit Rev Food Sci Nutr. 2020; 60(12):2034–2051. DOI: 10.1080/10408398.2019.1625859.

238 Hijosa-Valsero M., Garita-Cambronero J., Paniagua-García A. I., Díez-Antolínez R. By-products of sugar factories and wineries as feedstocks for erythritol generation. Food and Bioproducts Processing. 2021; 126: 345–355. DOI: 10.1016/j.fbp.2021.02.001.

239 Araújo D., Costa T., Freitas F. Biovalorization of Lignocellulosic Materials for Xylitol Production by the Yeast Komagataella pastoris. Appl. Sci. 2021; 11: 5516. DOI: 10.3390/app11125516.

240 Fujimaru T., Park J. H., Lim J. Sensory characteristics and relative sweetness of tagatose and other sweeteners. J Food Sci. 2012; 77(9): S323–8. DOI: 10.1111/ j.1750–3841.2012.02844.x.

241 Sweetener Comparison Chart // Nowfoods. https://www.nowfoods.com/healthy-living/articles/sweetener-comparison-chart.

Если посмотреть на другие классы пищевых ингредиентов – красители, ароматизаторы или эмульгаторы, картина будет еще более запутанной. Но почти везде можно найти продукты биотеха, полученные из природных источников или с использованием подходов синтетической биологии. Разнообразие их будет расти – это одно из следствий развития рынка питания. Об этом и о том, какие еще перспективы нас ожидают, поговорим дальше.

Глава 6

Это присказка, не сказка

– Опасное это дело, Фродо, выходить