Мнение эксперта

В настоящее время уровень потребление сахара является главной заботой о здоровье многих потребителей, поэтому создание продуктов и напитков с пониженным содержанием простых углеводов стало одной из основных тенденций мировой пищевой индустрии. Сегодня сокращение потребления сахара превратилось из локальной тенденции в мейнстрим.

Рост производства продуктов с пониженным содержанием сахара или без него привел к увеличению применения подсластителей, особенно натуральных. Это обусловлено стремлением к потреблению продуктов с «чистой этикеткой», без искусственных ингредиентов.
Многие опубликованные научные исследования выявили, что искусственные подсластители могут оказывать негативное влияние на здоровье человека. Они влияют на состав микробиома кишечника, снижают ощущение сытости и нарушают гомеостаз глюкозы. Среди прочего, потребление подсластителей ассоциировано с развитием таких побочных эффектов, как нарушение нормальной моторики кишечника, дисбактериоз, заболевания желчного пузыря и др. Эти побочные эффекты связаны с тем, что сахарозаменители не являются инертными веществами и оказывают влияние не только на вкусовые рецепторы, но и на течение ряда физиологических процессов в организме.
Мировая наука ищет альтернативные подсластители естественного происхождения и исследует пути их использования в пищевой промышленности. Один из таких перспективных вариантов — натуральные сладкие белки. Они представляются наиболее безопасными сахарозаменителями, поскольку, как любые другие вещества белковой природы, разрушаются до безопасных аминокислот при попадании в желудочно-кишечный тракт.
Сладкие белки – группа природных растительных белков, обладающих сладким вкусом. Они выделяются преимущественно из семян и плодов некоторых тропических растений, произрастающих в Африке и Азии. Эти тропические фрукты для того, чтобы казаться сладкими, не запасают энергозатратные углеводы, а синтезируют небольшие белки, которые взаимодействуют с рецепторами, отвечающими за восприятие сладкого вкуса.
Сладкие белки в 100–3000 раз слаще сахарозы в пересчете на массу, при этом отличаются небольшой калорийностью.
В настоящее время идентифицировано шесть белков сладкого вкуса, выделенных из тропических растений: монеллин (1969 год), пентадин (1972 год), тауматин (1979 год), мабинлин (1983 год), куркулин (1990 год), браззеин (1994 год) и один белок, модифицирующий сладкий вкус, – миракулин (1988 год). Сладкие белки пока не нашли широкого применения в пищевой промышленности, хотя некоторые из них зарегистрированы в качестве пищевых добавок.

Сладкие белки

Тауматин
Тауматин – белок, выделенный из плодов растения Thaumatococcus daniellii Benth («сладкое молитвенное растение» или катемфе), которое распространено в жарких, влажных, прибрежных лесах Западной Африки (Гана, Кот-д’Ивуар, Нигерия), а также в Судане, ЦАР, Индонезии. Плоды растения применяются местными жителями для подслащивания кислых продуктов и пальмового вина.
Известны две формы белка и их аминокислотные последовательности: тауматин I и II. Тауматин I относится к осмотинам – белкам, которые растения синтезируют в ответ на грибковую инфекцию. Обе формы тауматина имеют по 207 аминокислотных остатка и обладают интенсивной сладостью.
Тауматин в 3000 раз слаще сахарозы по массе, что наряду с монеллином делает его самым сладкими из натуральных подсластителей. Хотя тауматин очень сладкий, его вкусовой профиль заметно отличается от сахара. Ощущение сладкого вкуса наступает очень медленно, длится до получаса и имеет послевкусие лакрицы, что связано с взаимодействием с рецептором горького вкуса. Белок хорошо растворим в холодной воде, стабилен при нагревании, а также в кислой среде.
Тауматин используется как подсластитель, корректор и усилитель вкуса. Он одобрен к использованию в Европейском союзе как подсластитель (E957), а также в Израиле и Японии. В России тауматин используют как подсластитель, усилитель вкуса и аромата. В США он признан безопасным в качестве ароматизатора и модификатора вкуса (FEMA GRAS 3732), но не в качестве подсластителя.

Браззеин
Браззеин выделен из фрукта тропического растения Pentadiplandra brazzeana. Растение произрастает в Африке – в Габоне и Камеруне. Местное название оубли (от французского слова «j'oublie») в переводе означает «забыть», потому что его вкус помогает грудным детям забыть о молоке матери.
Браззеин представляет собой одноцепочечный полипептид из 54 аминокислотных остатков, среди которых содержится 8 цистеиновых. Его молекулярная масса составляет 6,5 kДа, что меньше, чем у тауматина (22,2 kДа), монеллина (10,7 kДа), куркулина (24,9 kДа), мабинлина (12,4 kДа), пентадина (12,0 kДа), миракулина (98,4 kДа). Таким образом, браззеин является самым маленьким полипептидом среди протеиновых подсластителей, обнаруженных на сегодняшний день.
Браззеин в 2000 раз слаще сахарозы и считается наиболее близким по вкусу к обычному сахару. Он имеет менее выраженное послевкусие и хорошо сочетается со стевией. Браззеин стабилен в широком диапазоне рН от 2,5 до 8, термостабилен при 98°С в течение двух часов, хорошо растворим в воде, что делает его перспективным для коммерческого использования.
По данным базы данных UniProt, браззеин относится к группе дефензиноподобных белков, т.е. обладает выраженной антимикробной и противогрибковой активностью. Вкус браззеина – чисто сладкий без кислинки, солёности или горечи. В напитках он хорошо сочетается с лимонной кислотой и фосфатными системами. Браззеин повышает стабильность и улучшает вкусовые качества искусственных подсластителей ацесульфама-К и аспартама, уменьшает нежелательные оттенки вкуса стевии.

Мабинлин
Мабинлин получают из семян растения Capparis masaikai (местное название растения мабинланг), произрастающего в субтропических областях китайской провинции Юньнань. Растение представляет собой кустарник или лиану высотой до 7,5 м и приносит плоды размером с теннисный мяч. Семена плодов Capparis masaikai используются в традиционной китайской медицине.
Всего известно 4 различных подтипа мабинлинов. Из них наиболее изучен мабинлин II. По сравнению с сахарозой мабинлин II примерно в 100 раз слаще сахарозы при расчёте по массе. Мабинлин наиболее термостабилен из всех сладких белков. Он не теряет сладкий вкус по крайней мере в течение 48 ч при нагревании до температуры, близкой к температуре кипения.

Монеллин
Монеллин обнаружили в красных ягодах растения Dioscoreophyllum cumminsii, таксономически связанного со сладким картофелем и произрастающего в Западной Африке. Из-за неожиданно интенсивного сладкого вкуса открыватели назвали плоды «ягодами интуиции». Позднее было установлено, что сладким вкусом ягоды и подземные клубни обязаны белку, который был назван в честь компании, где трудились исследователи, – Monell Chemical Senses Center.
В зависимости от эталона сладости, по которому он оценивается, монеллин в 0,8–2000 раз слаще сахарозы. При этом монеллин имеет медленное начало сладости и продолжительное послевкусие. Нагрев выше 50°C при низком pH денатурирует белки монеллина, вызывая потерю сладости.
Монеллин успешно синтезируется дрожжами (Candida utilis) и ферментируется твердофазным методом. Было обнаружено, что монеллин, производимый дрожжами, в 4000 раз слаще сахарозы (эталон сравнения – 0,6%-ный раствор сахара). Монеллин не имеет юридического статуса в Европейском союзе или США, но в Японии он одобрен как пищевая добавка.
Монеллин состоит из двух неидентичных субъединиц из 42 и 50 аминокислотных остатков, называемые А и В соответственно, которые не связаны ковалентно, но удерживаются вместе вторичными силами. Сладость монеллина проявляется только цельной недиссоциированной молекулой, тогда как отдельные субъединицы не обладают сладким вкусом. Он теряет свою способность вызывать сладкий вкус при 50°C и при кислом рН.

Куркулин
Куркулин выделен из плодов растения Curculigo latifolia, произрастающего в Малайзии. Куркулин представляет собой дипептид и состоит из 114 аминокислотных остатков. Куркулин примерно в 550 раз слаще сахарозы. После употребления куркулина чистая вода приобретает сладкий вкус, а кислые вещества вызывают сильное ощущение сладости. Это единственный одновременно сладкий и модифицирующий вкус белок, способный превращать кислый вкус в сладкий: например, вкус лимона – во вкус апельсина. Куркулин нестабилен, разрушается при температуре 50℃.
Куркулин в настоящее время не имеет юридического статуса в Европейском союзе и США, в Японии он одобрен как пищевая добавка.

Пентадин
Белок пентадин был выделен из растения Pentadiplandra brazzeana Baillon (вьющийся кустарник, местными жителями называемый оубли, распространённый в некоторых тропических африканских странах, в том числе в Габоне). В пересчёте на массу его подслащивающая способность примерно в 500 раз больше, чем у сахарозы. По качественным характеристикам пентадин напоминает монеллин и тауматин (медленное начало сладости и замедленное снижение), но сладкий вкус очень непродолжительный.

Миракулин
Содержится в ягодах растения Synsepalum dulcificum – кустарника, произрастающего в Западной Африке. Ягоды были впервые описаны европейцами в 1725 году, как превращающие кислые на вкус вещества в сладкие. Название миракулин происходит от английского слова miracle – чудо, так как плод, в котором содержится вещество, называется miracle fruit – чудесный фрукт.
Миракулин состоит из 191 аминокислотного остатка, нативная форма миракулина представляет собой тетрамер, связанный несколькими дисульфидными связями. Сам он не обладает сладким вкусом, но может изменить кислый вкус на сладкий, как и куркулин.

Биотехнологическая революция

Основное возможное применение сладких белков – добавление их в различные продукты и напитки для придания сладости без использования большого количества сахара. Они могут применяться в качестве низкокалорийных интенсивных сахарозаменителей, помогая снизить потребление сахара и уменьшить риск развития ожирения и других заболеваний. Кроме того, сладкие белки могут маскировать горькое или неприятное послевкусия некоторых ингредиентов или добавок.
Получение сладких белков возможно из природного сырья, но у данного метода имеется ограничение – дороговизна и недостаток сырья. Выделять сладкие белки из растений чрезвычайно неэффективно и экономически бессмысленно, и только некоторые из них нашли промышленное применение в своей «дикой», природной форме.
Но современная биотехнология, генетические технологии и использование искусственного интеллекта открывают совершенно новые горизонты для революционных изменений в пищевой промышленности. Во многих странах мира для получения сладких белков в промышленных масштабах разрабатываются различные методы с использованием биоинженерных технологий.
Так, компания Ginkgo Bioworks объединила усилия с американской биотехнологической фирмой GreenLab, чтобы масштабировать производство сладкого белка браззеина. Этот шаг поможет оптимизировать запатентованную технологию GreenLab, которая «выращивает белки внутри кукурузных зерен», используя возможности клеточного программирования Ginkgo, чтобы «совершить революцию» в индустрии подсластителей с помощью браззеина, отмечает компания.
Летом 2024 года компании Ajinomoto Health & Nutrition и Shiru, занимающаяся исследованием белков с использованием искусственного интеллекта, объединили усилия в работе по разработке сладких белков. Основная задача сотрудничества – коммерциализация сладких белков для использования при производстве напитков и специализированных продуктов.
Shiru будет использовать свою платформу Flourish, основанную на искусственном интеллекте, для поиска натуральных, безопасных пищевых белков, которые ранее не были известны своей сладостью.
В нашей стране ГК «ЭФКО» разработала метод прецизионной ферментации для получения браззеина. С 2020 года компания инвестировала 1,3 млрд рублей в разработку этой технологии. В масштабирование проекта планируется вложить более 10 млрд рублей, сказано в пресс-релизе компании, выпущенном в связи с завершением сертификации этого продукта в ЕАЭС. Сладкий белок браззеин, получаемый в компании, в июне получил свидетельство о государственной регистрации и теперь может использоваться при производстве продуктов питания. Новый пищевой ингредиент – биотехнологически произведенный сладкий белок – рассматривается как альтернатива сахару.
Компания отмечает, что разработкой технологии производства сладкого белка занимается ряд компаний в мире, однако в России ближе всего подошли к прикладному использованию продукта. Ранее «ЭФКО» сертифицировала этот белок в ОАЭ.
«Россия в области сладких белков становится одним из лидеров именно с точки зрения внедрения продукта. Теперь, когда все необходимые процедуры пройдены, мы готовы начинать мероприятия по созданию производства сладкого белка в промышленных масштабах, – заявил генеральный директор ГК «ЭФКО» Евгений Ляшенко. – Сейчас мы находимся на этапе проектирования первого промышленного предприятия по производству браззеина в России. Инвестиции в масштабирование проекта составят более 10 млрд рублей».
Строительство завода по производству сладкого белка начнется после завершения проектирования в 2025 году.
Кроме того, ГК «Эфко» начала строительство предприятия по выпуску шоколада и глазурей для сегмента B2B под Тулой, которое планируют запустить в 2025 году. Продукцию будут изготавливать как по традиционным рецептурам, так и с полной или частичной заменой сахара биотехнологическим сладким белком браззеином.