EDULCORANTIEDULCORANTI

ClasificareClasificare

- edulcoranţi nutritivi - zaharuri naturale sau derivaţi ai acestora exemple: zaharoză, glucoză, fructoză, miere, sirop de arţar, melase, zahăr invertit, izosirop, maltodextrine, lactoză, trehaloză, diferite oligozaharuri etc

- substitute de zahăr macronutriente - conţinut caloric redus dar cu proprietăţi funcţionale asemanătoare zahărului (agent de îngroşare pentru produse zaharoase substrat pentru drojdii în panificaţie, scăderea punctului de congelare - creşterea maleabilităţii pentru îngheţată)

exemple: poliolii obţinuţi prin reducerea mono şi oligozaharidelor, sorbitol, manitol, xilitol, izomalt, maltitol, lactitol, etc

- edulcoranţi nenutritivi sau edulcoranţi cu putere mare de îndulcire - compuşi care conferă gustul dulce la concentraţii mult mai mici decât cele necesare în cazul zaharozei şi care fie nu sunt metabolizaţi în organism fie nu contribuie la aportul energetic al alimentelor şi băuturilor

- produşi naturali - taumatină, glicirizină, steviozid, miraculina, filodulcină etc.

- produşi de sinteză sau semisinteză - zaharină, ciclamaţi, aspartam, acesulfam, sucraloză, neohesperidina DC etc.

Edulcoranţi nutritiviEdulcoranţi nutritiviIndulcitori naturali calorici

Zaharul ( zaharoza, sucroza)

Diagrama de faza a sistemului zaharoza-apaSortimente

-Zahar cristal alb - puritate > 99.6%-Cristal, cubic, pudra

-Zahar brun - puritate 95-99%- cristalizare din siropuri cu puritate mai redusa- consum direct- -Zahar melasat- acoperire cristale cu siropuri-Zahar amorf- suprafata specifica mare, poate fi utilizat pentru depunere arome; fara utilizari majore-Zahar lichid – solutie 65-67%-Zahar invertit ( miere artificiala) - hidroliza partiala ( ch. sau enz) a zaharozei – continut de fructoza mare- se obtin solutii de concentratie 75% care nu cristalizeaza la racire

-Se evita cristalizarea, este umectant, stabilitate microbiologica mai buna decat zahar lichid (SU>, presiune osmotica crscuta), dozare buna, gust dulce mai pronuntat , regleaza textura – viscozitate, consistenta

Siropuri si alti indulcitori

Siropuri de palmier si de artar

-Seva de palmier- 10 % zaharuri- concentrare-Seva de artar- 1-3% zaharuri - puritate mare

Siropuri de zaharoza de puritate redusa- “melase”

-Siropuri purificate obtinute din trestie de zahar ( mai rar sfecla de zahar)- concentrare 70-80% SU- -se produce si hidroliza – max 20% - contin glucoza si fructoza-contin saruri minerale- 1-9%- caracteristici senzoriale - produsi de caramelizare de tip Maillard- -culoare specifica, viscozitate

Mierea de albine

-Produs obtinut din nectarul florilor si alte secretii melifere pe care albinele il colecteaza si transforma si este depozitat pentru maturare in faguri- contine zaharoza dar in principal zaharuri reducatoare- glucoza, fructoza- face obiectul incercarilor de falsificare prin adaos de zahar invertit, hidrolizate de amidon, gelatina, coloranti

Indulcitori derivati de amidon

-Obtinuti prin hidroliza amidonului – clasificati pe baza gradului de conversie – echivalent in dextroza D.E.- capacitatea reducatoare a unui hidrolizat exprimata in dextroza ( D-glucoza, chimic pura) raportata la procentual substanta uscata (SU)

Maltodextrine -Obtinuti prin hidroliza enzimatica a amidonului – α-amilaze termostabile- DE<20%- sortimente diferite-Pulbere alba sau siropuri concentrate (mai rar) -Putere de indiulcire, presiune osmotica, capacitate de imbrunare, higroscopicitate reduse-Confera consistenta, impiedica cristalizarea, digestabilitate buna

-Utilizari - inlocuitori de grasimi in margarine, creme, dresinguri, deserturi congelate, alimente pentru copii, suport pentru arome, vitamine, enzime, sproduse deshidratate ( supe, sosuri, pudre pentru inghetata, budinci, alimente instant

Norma din 2003, Ministerul Agriculturii, Alimentatiei si Padurilor cu privire la metodele de analiza pentru testarea unor zaharuri destinate consumului uman (Monitorul Oficial 427 din 18 iunie 2003 (M. Of. 427/2003)

Siropuri de glucoza

- Obtinute prin hidroliza enzimatica cu β- amilaze cerealiere, bacteriene sau α- amilaze fungice simultan cu enzime de deramificare (pullulanaze) -70-80% maltoza- gust slab dulce, vascozite si higroscopicitate redusa, capacitate de imbrunare < siropuri de glucoza

Siropuri de maltoza

- Obtinute prin hidroliza acida sau acid-enzimatica-4 tipuri – in functie de gradul de conversie

-Tipul I- D.E.= 20-38-Tipul II - D.E.= 38- 55-Tipul III – D.E. = 55-73-Tipul IV – D.E.>73

- Functii-Regleaza gustul dulce si intensitatea aromei- textura- vascozitate, consistenta-Inhiba cristalizarea zaharozei - regleaza higroscopicitatea

Se mentin la pH acid 3-3.5

- Utilizari- produse zaharoase- bomboane sticloase, caramele tari, masa de fondant, jeleuri -produse din fructe- gemuri, jeleuri siropuri -produse inghetate-pulberi instant de bauturi racoritoare

Dextroza- glucoza obtinuta prin hidroliza amidonului

-Hidroliza enzimatica in doua etape -lichefiere- dextrinizare cu α- amilaze bacteriana termostabila -zaharificare cu glucoamilaza fungica-

- D.E. > 96%

- Sortimente- dextroza anhidra- cristalizare prin insamantarea unui sirop concentrat de glucoza (SU 87%, D.E. 98-98.5%)- dextroza monohidrat - DE 99-99.5%)

Utilizari

- Gust dulce, solubilitate, digestabilitate si fermentescibilitate mare

Proprietati functionale

-bauturi- pulberi instant, bauturi racoritoare-Deserturi instant, produse dulci, budinci-Umplutura ciocolata-Guma de mestecat-Preparate nutritive furnizoare de energie-Solutii perfuzabile – asimilare rapida

Izosiropuri- siropuri de fructoza, HFCS (High-fructose corn syrup)

-Izomerizarea enzimatica a glucozei la fructoza- m.p. siropuri de dextroza D.E. 94-96%-Se concentreaza in fructoza prin cromatografie – 85-95% fructoza

Glucozizomeraza

E.C. 5.3.1.5.

Sortimente

-Izozahar 42%- HFCS- fructoza 42%, glucoza 52%, oligozaharuri 6%, SU 70-72%-Izozahar 55%- EFCS (enriched fructose corn syrup- fructoza 55%, glucoza 42%, oligozaharuri 3%, SU 77%-Fructoza 90%- VEFCS (very enriched fructose corn syrup )- fructoza 95%, glucoza 5%, SU 80%

Proprietati functionale

-higroscopicitate, controleaza cristalizarea zaharozei, presiune osmotica > zaharoza, zahar invertit; fermenteaza usor, capacitate de imbrunare si reactii Maillard, scade punctul de congelare, formator de textura, gust dulce asemanator zaharului invertit

Utilizari

- Inlocuitor de zahar invertiti sau miere - soft drinks, produse de panificatie, produse din fructe, bauturi alcoolice

Proprietăţi senzoriale ale edulcoranţilor

Puterea de îndulcire (sau gradul de dulce)

- raportul între concentraţia unei soluţii de zaharoză şi concentraţia soluţiei de edulcorant care dezvoltă acelaşi gust dulce ca şi soluţia de zaharoză

- concentraţia soluţiei de zaharoză- temperatură de lucru, - pH-ul soluţiei

Nr. crt.

Edulcorant Putere de îndulcire

Nr. crt.

Edulcorant Putere de îndulcire

1. Zaharoză 1 7. Rebauzid A 250

2. Ciclamat de sodiu

35 8. Neohesperidina DC

1500-2000

3. Glicirizina 50 9. Zaharina de sodiu

450

4. Steviozid 160 10 Zaharină 550

5. Acesulfam K 200 11. Sucraloză 600

6. Aspartam 200 12. Taumatina 3500

Edulcoranti cu putere mare de indulcireEdulcoranti cu putere mare de indulcire

Caracteristicile gustului dulce

- variaţia gustului dulce în timp:

- creşterea intensităţii gustului de dulce - timpul de apariţie al gustului dulce (AT) - faza de platou - - reducerea treptată a gustului până la dispariţia completă - timpul de dispariţie (extincţie) al gustului dulce (ET)

AT ET

- gusturi reziduale – analiza profilului de aromă (flavor profile analysis, FPA)

- sinergismul

exemple: zaharina si ciclamat, zaharină şi aspartam sau aspartam şi acesulfam

- gusturi reziduale metalice, amare, mentolate, de lemn dulce

Edulcoranţi naturaliEdulcoranţi naturali Tip de

structurăDenumire Caracteristici

structuraleSursa naturală Grad de dulce

Proteine Brazeina - Pentadiplantra brazzeana 2000

Curculina 114 resturi de aminoacizi

Curcugo latifolia (fructe) 550

Miraculina 191 resturi de aminoacizi

Richardela dulcifica, Synsepalum dulcificum

(fructe)

Modifică percepţia de acru

la dulce

Monelina 2 lanţuri cu 44 şi respectiv 50 de

aminoacaizi

Dioscoreophyllum cumensii (fructe)

1500-2000

Taumatina E 957

3 proteine numite 0,I şi II

Thaumatocus Danielli (fructe)

1400-2200

Glicozidesau eteri de

zaharuri

Glicirizina Saponină – acid gliceretinic condensat

cu 2 unităţi de acid glucuronic

Glycyrrhiza glabra (radăcina)

50

Osladina glicozid de saponină steroidică

Polypodium vulgare (rizom)

2000

Steviozidul glicozid diterpenic Stevia Rebaudiana (frunze)

300

Terpeni Hernandulcina Sesquiterpen cu grupe OH şi CO

Lippia dulcis 1200

Perilartina Oximă a unui derivat de limonen

Perrila Nakemonis Deone 2000

Heterocicli Filodulcina Derivat de izocumarină Hydragea thunbergii, macrophyla, serata

400

O

O

CH2OH

OH

OH

OH

O

O CH3

H

H

CH3

O

OCH2OH

OH

OH

OH

CH2

CH2OH

OH

OR

O

COOH

OH

OH

O

COOH

OH

OH

OH

O

O

H

H3C

H

CH3

CH3

OCH3

COOH

H3C

CH3 CH3

H

(b) R = H(c) R = β-D-Glucozil

(a)

Structurile glicirizinei (a), a steviozidului (b) şi rebaudiozidul A (c)

Exemple de structuri chimice

Glicirizina (acid glicirizic) – rădăcina de lemn dulce (Glycyrrhiza glabra, licorice)

gust dulce cu componente importante amare, reci şi de tip licorice şi cu o variaţie foarte lentă a gustului dulce în timp : AT= 16s (zaharoza, 4s) şi respectiv ET = 69s (zaharoză, 14s)

Steviozidul - frunzele plantei Stevia Rebaudiana (Bertoni) originară din Paraguay şi Brazilia dar care este cultivată cu success în Japonia, Coreea, Taiwan şi China

- gust amar şi un gust rezidual neplacut şi trenant dacă este folosit în concentraţie mare; profilul temporal al gustului dulce este foarte asemănător zaharozei

HHO HO

Hernandulcina

CH N OH

Perilartina

O

OOH

H

OCH3

OH

Filodulcina

Hernandulcina - iarba Lippia dulcis, cultivată în Mexic; -putere de îndulcire foarte mare, 1200, componentă reziduală amară

Perilartina - uleiul extras din Perrila Nakemonsis Deone -putere de îndulcire foarte mare, cca. 2000.

Filodulcina - frunzele plantelor din varietatea Hydrangea (H.thunbergii,H.macrophyla, H.Serata) -puterea de îndulcire cuprinsă între 200-400 - componentă reziduală de tip lemn dulce (licorice). - dezavantajul unei solubilităţi limitate în apă,- utilizată doar în Japonia pentru îndulcirea ceaiului.

Edulcoranţi sintetici şi semisintetici

O

NHSO2

SO2

O

N

CH3

K+ NHCO

O OCH3

COOH

NH2

NHSO3M

M = Na, K, Ca

O

Acesulfam K Aspartam Ciclamati

Sucraloza

OH

HOCH2Cl

CH2ClO

OH

Cl

OH

CH2OHO

O

O

O O

CH2OH

HOOH

HO

OH OH

CH3

O OH

OH

OHOCH3

O

Zaharina Neohesperidina DC

H2NNH

NH

HOOC

O CH3

O S

CH3

CH3

CH3

H3C

Alitam

Acesulfam K - E 950

- descoperit în mod accidental în anul 1967

- compus solid, solubil în apă, stabil în soluţie apoasă pe domenii de pH cuprinse între 3 şi 7- stabil în timp şi la încălzire - alimente care necesită coacere sau tratament UHT- Gustul dulce se instalează rapid şi este asemănător cu cel al zaharozei, la concentraţii mici.- componentă reziduală amară la concentraţii mari - amestec cu ciclamaţi (1:5) şi aspartam (1:1) - important efect sinergetic - acesulfam 0,05% in sorbitol produce un efect de “rotunjire” a gustului slab dulce al poliolului. (la fel pentru isomalţ şi maltitol )

- băuturi plate sau carbonatate, produse lactate, produse zaharoase, ciocolată, gumă de mestecat, produse de patiserie- poate fi combinat cu pectine sau alţi agenţi de gelificare şi cu sorbitol în gemuri şi marmelade fără zahăr- produse farmaceutice sau produse de igienă bucală (pastă de dinţi, apă de gură) - maschează gustul amar sau neplăcut al unor ingrediente din aceste produse

Utilizari

Aspartamul - E 951

- descoperit accidental în 1965

- gust dulce asemănător cu al zaharozei, fără nuanţe parazite semnificative,

- componentă trenantă mai intensă

- efect sinergetic cu glucidele şi cu alţi edulcoranţi,- amestecuri cu acesulfam K şi

cu zaharina

- dezavantaj - sensibil la temperatură şi suferă hidroliză în soluţie apoasă

Utilizari

- băuturi răcoritoare dietetice, budinci, iaurturi, produse instant (ceai, cafea),

gumă de mestecat, substitut de zahăr (tablete sau pudră).

- protejat prin încapsulare sau fixare pe suport utilizat si pentru tratamentele termice de

scurtă durată (de exemplu pasteurizare UHT) - produse lactate sau de panificaţie

Ciclamaţii - E 952- descoperit de Sveda in 1937.

- utilizati ca îndulcitor (sare de sodiu sau de calciu) începând cu anii ’50 devenind în anii ’60 cel

mai utilizat îndulcitor artificial, baza lansării produselor de dietă.

- a fost interzis în Statele Unite in1970 şi apoi şi în alte ţări datorită modificărilor de gust pe care le

aduce băuturilor răcoritoare şi faptului că unul din produşii de metabolism, ciclohexilamina este

cancerigenă.

- este permisă utilizarea lui, în concentraţie mică pentru unele produse alimentare în Germania,

Spania, Elveţia

Utilizari

- utilizaţi ca atare sau în amestec cu zaharina pentru băuturi răcoritoare, biscuiţi, produse de

patiserie, îngheţată, în industria farmaceutică pentru a masca gustul amar.

- În 1983 a fost stabilită o doză limită admisibilă de 11mg/kg corp.

Zaharina - E 954 - este cel mai vechi edulcorant

- a fost descoperită în 1878 şi intrată în producţie industrială 5 ani mai târziu. - utilizată la inceput ca antiseptic şi conservant şi apoi din 1900 ca edulcorant

- dezavantaj- gust rezidual metalic, amar, poate fi mascat prin utilizarea în amestec cu alţi produşi

- avantaje- mare stabilitate într-o gamă largă de produse alimentare, procesate chiar în condiţii drastice de temperatură. - singurul edulcorant aprobat care poate suporta încălzire, coacere şi medii puternic acide.- pentru aceeaşi intensitate a gustului dulce, preţul zaharinei reprezintă 5% din preţul zahărului

- băuturi răcoritoare, bomboane, conserve, deserturi hipocalorice, produse de panificaţie cu

conţinut scăzut de zahăr

- tablete sau pudră ca înlocuitor de zahăr

- în combinaţie cu sorbitolul sau aspartamul pentru guma de mestecat

.- produsele de igienă orală (pastă de dinţi, ape de gură).

Utilizari

Neohesperidin DC – NeoDHC, dihidrochalcona neohesperidinei, E 959

- compus de semisinteză derivat al unor flavone naturale din stratul interior al cojii citricelor: naringina (principiul amar din coaja de grapefruit), neohesperidina (portocale de Sevilla) şi prunina

- putere de indulcire foarte mare - 1500-2000

- gustul rezidual răcoritor, asemănător cu cel al mentei şi de persistenţa mare a gustului dulce (mai mare decât la zaharoză).

Utilizari

- băuturi răcoritoare, nectaruri,

- unele produse lactate, gumă de mestecat, îngheţată

- asocierea cu zaharină şi ciclamat ameliorează caracteristicile senzoriale nedorite.

Sucraloza

- edulcorant sintetic derivat de zaharoză, descoperit în anul 1976

- studii extinse - lipsit de toxicitate, efecte carcinogenice şi teratogenice

- aprobat pentru consum în Canada, Australia, Rusia şi este înaintat pentru aprobare în SUA şi

Marea Britanie.

- Romania - aprobată pentru consum - nume comercial de Splenda

- solubilă în apă, în care este stabilă pe un interval de pH normal pentru majoritatea alimentelor

şi băuturilor.

Grad de dulce - cca 600, comparat cu o soluţie diluată de glucoză

gustul dulce se instaleaza tarziu dar are efect ( asemănător aspartamului)

- efect sinergetic pronunţat în prezenţa acesulfamului K şi a ciclamaţilor

Substitute de zahăr macronutriente. Polioli derivaţi de zaharuri

- înlocuitori de zaharoză cu conţinut caloric redus, care au rolul de a suplini proprietăţile

funcţionale ale acesteia sau adaugă proprietăţi funcţionale noi:

- controlul vâscozităţii şi al texturii

- agenţi de îngroşare

- umectanţi

- reducerea activităţii apei

- controlul cristalizării

- îmbunătăţirea sau prelungirea prospeţimii

- optimizarea rehidratării produselor alimentare deshidratate

- dizolvarea compuşilor de aromă

Poliol derivat de zahararuri

Sorbitol Manitol Xilitol Lactitol Maltitol Izomalt

Conţinut caloric, kcal/g

2,60 1,6 2,4 2,0 3,0 2,0

Putere de îndulcire

0,5 0,6 1,0 0,3 0,9 0,4-0,6

CH2OH

CH OH

C

C

HO H

OH

C

H

CH2OH

H OH

CH2OH

CHO H

C

C

HO H

OH

C

H

CH2OH

H OH

CH2OH

CH OH

C

C

HO H

OH

CH2OH

H

Sorbitol Manitol Xilitol

OH

OH

OHCH2OH

O

CH2OH

CH2OH

OH

OHOH

Lactitol

OH

OH

CH2OH

OH O

CH2OH

CH2OH

OH

OHOH

Maltitol

CH2OH

CH OH

C

C

HO H

OH

C

H

CH2

H OH

OH

OH

CH2OH

OH O

CH2OH

CHO H

C

C

HO H

OH

C

H

CH2

H OH

OH

OH

CH2OH

OH O

α-D-glucopiranozil-1,6-D-sorbitol (GPS) α-D-glucopiranozil-1,1-D-manitol (GPM)

Izomalt

Sorbitol - E 420

- a fost descoperit în 1872 în sucul fructelor scoruşului de munte (Sorbus aucuparia) - se găseşte în mere, prune, pere, cireşe, curmale, piersici şi caise

- se obtine prin reducere chimica sau electrochimica a - glucoza(sirop de glucoză)- amidon hidrolizat- amidonul- celuloza din bumbac - zaharoza.

- împiedică cristalizarea zaharozei şi păstrează prospeţimea şi aroma - utilizat ca umectant la

fabricarea unor produse zaharoase de tip fondante, bezele, caramele

- poate înlocui complet zaharoza în ciocolata sau îngheţata pentru diabetici

- utilizat în combinaţie cu zaharina deoarece maschează gustul rezidual neplacut al acesteia

Manitol E 421

- se găseşte în mod natural în numeroase plante comestibile, de exemplu sfeclă, ţelină, ceapă, măsline, dovleac, căpsuni, alge marine

- utilizat ca îndulcitor pentru guma de mestecat, în principal în formă cristalină deoarece are o solubilitate redusă în apă- pudrarea batoanelor de gumă şi prevenirea aderării acestora la ambalaj.- nu este higroscopic este utilizat ca agent de umplutură pentru medicamentele masticabile în - cantităţi care sunt limitate de proprietăţile sale laxative

Xilitol - E 967- se găseşte natural în primule şi, în cantitate redusă, în ciuperci şi in numeroase fructe şi legume

-se obţine prin reducerea catalitică a D-xilozei în soluţie apoasă alcalină, utilizând Ni-Raney

- Xiloza - hidroliza xilanilor prezenţi în lemn, coceni de porumb, coji de migdale

, alune şi seminţe de bumbac sau deşeuri de la fabricarea uleiului de măsline

- putere de îndulcire egala cu a zaharozei şi gust răcoritor,

- xilitolul - fabricarea gumei de mestecat şi a altor dulciuri fără zahăr

. - produsele destinate bolnavilor de diabet

- in combinaţie cu sorbitolul constituie faza siropoasă la fabricarea fondantelor şi este foarte

potrivit pentru dulciurile cu aromă de mentă sau de ciocolată

- dulciuri pe bază de pectină sau gelatină (jeleuri, bomboane gumate), - o cantitate mai mare de

agent gelifiant deoarece xilitolul reduce tăria gelurilor.

Lactitolul (4-O-β-D-galactopiranozil-D-glucitol, E 966

- obţinut prin reducerea lactozei cu borohidrură de sodiu sau catalitic - putere de îndulcire redusă - utilizat în principal ca agent de îngroşare în dulciurile pentru diabetici- favorizează in organismul uman dezvoltarea bifidobacteriilor şi bacteriilor lactice în colon - considerat un factor bifidogenic sau o substanţă prebiotică.

Maltitolul (4-O-α-D-glucopiranozil-D-glucitol, E 965

- este obţinut prin hidrogenarea catalitică a maltozei (hidroliza enzimatică a amidonului din porumb sau cartofi)- în stare cristalină are puterea de îndulcire similară zaharozei (0,9) dar mai redusă decât aceasta în soluţie (0,6). Deoarece este foarte higroscopic, inhibă cristalizarea şi are stabilitate termică foarte bună, maltitolul est utilizat ca:

- umectant în produsele de panificaţie - edulcorant pentru fructele conservate - băuturi răcoritoare carbonatate- produse zaharoase diverse (ciocolată amăruie şi cu lapte, bomboane de tip drops, - caramele, bomboane gumate) gumă de mestecat, îngheţată, etc.

Izomaltul (palatinit, izomaltuloză hidrogenată, E 953

- este un amestec echimolecular de α-D-glucopiranozil-1,6-D-sorbitol (GPS) şi respectiv D-glucopiranozil-1,1-D-manitol (GPM) dihidrat - rezultă prin hidrogenarea izomaltulozei rezultată în urma transglucozidării enzimatice a zaharozei - stabilitate termică şi microbiană foarte bună, nu dă reacţii Maillard, nu este higroscopic şi soluţiile sale prezintă vâscozitate comparabilă cu soluţiile de zaharoză

- se utilizeaza ca ingredient la fabricarea produselor zaharoase diverse (caramele, drajeuri) guma de mestecat, băuturi răcoritoare.