Edulcoranti di sintesi

Tiziana Bacchetti

EDULCORANTI INTENSIVI E DI MASSA

n Aspartame

n Acesulphame Kt

n Sucralose

n Saccharin

n Polialcoli

Edulcoranti

n Sono sostanze aggiunte al cibo in sostituzione dello zucchero.

n Edulcoranti con effetto massa o "polioli". Questi dolcificanti forniscono un numero minore di calorie per grammo rispetto allo zucchero (saccarosio) a parità di massa (volume). Il sorbitolo, il mannitolo, l'isomalto, il maltitolo, il lattitolo e lo xilitolo appartengono tutti alla famiglia dei polioli.

n Edulcoranti intensivi forniscono un intenso gusto dolce con pochissime o addirittura senza calorie. Dato che sono molto dolci, ne occorrono soltanto piccolissime quantità. Sono edulcoranti intensivi l'acesulfame K, l'aspartame, i ciclamati, la saccarina, la taumatina, la neoesperidina DC.

-Polialcoli-

sorbitolo

Derivano dalla riduzione del gruppo carbonilico ad ossidrilicodei monosaccaridi

lactilolomannitolo

maltilolo

-Caratteristiche dei polialcoli-

2,82,62,41,61,8

Valore energetico (Kcal/g)

0,500,700,900,400,75

Potere edulcorante

+++++

Ca.25%Ca.50%

25%Trascurabile Fino al 40%

NoNoNo

Trascurabile Parziale

MannitoloSorbitolo Xilitolo

LactiloloMaltilolo

Fermentazione

AssorbimentoDigestionePolialcoli

Intestino tenue

Flora batterica

Intestino crasso

Fermentazione

Acidi grassi a corta catena (acetico,butirrico,proprionici)

Assorbimento Assorbimento

Mannitolo (25%) Xilitolo(25%)Sorbitolo (50%) Maltilolo(40%)

Fruttosio o Xilulosio

n Utilizzati come sostituti dello zucchero tradizionale (Edulcoranti)

n Il loro potere dolcificante è molto simile al saccarosio, ma in confronto a quella degli zuccheri, la biodisponibilità nel tratto gastrointestinale è ridotta. Per cui raggiungono l’intestino crasso in cui vengono fermentati dalla microflora.

n I Polialcoli (xilitolo e mannitolo) sono considerati acariogeni. Infatti essi sono piùresistenti alla fermentazione da parte della microflora batterica orale e producono meno placca.

n Lo xilitolo si trova naturalmente nel lampone, nella prugna.

n Il sorbitolo è presente in molte bacche e frutti come mele, prugne, ciliegie, uva e sorbe, da cui poi prende il nome

n Il mannitolo è una sostanza che si trova facilmente in natura in alghe e funghi e il nome deriva dalla manna (la linfa del frassino) da cui si può ottenere.

• Tuttavia il contenuto nei cibi è molto limitato. Una tazza di lamponi contiene meno di un 1gr di xilitolo

n Altre fonti …..

-Generalmente si ottengono per idrogenazione degli zuccheri corrispondenti (es. sorbitolo viene prodotto per idrogenazione del glucosio)

Xilitolo

-Idrogenazione dello xilosio. Lo xilosio a sua volta deriva dalla degradazione dello xilano che è un polisaccaride presente nella corteccia degli alberi (betulla), gusci di noci, ect.

n L’isomalto , si produce con una tecnica che utilizza cellule immobilizzate di Protaminobacter rubrum . Questo batterio è dotato di un enzima in grado di convertire il saccarosio nel suo isomero alfa-1-6 (isomaltosio) che poi viene idrogenato.

Starch Glucose + H2 Sorbitol

Sucrose Isomaltulose + H2 Isomalt

Birch wood Xylose + H2 Xylitol

Ni

Ni

Ni

Enzymes

Enzymes

Acids

-Sintesi microbiologica in laboratorio (meno costoso).

Dessert e prodotti analoghi a ridotto contenuto calorico senza zuccheri aggiunti; prodotti della confetteria pasta da spalmare a base di cacao, di latte, di frutta secca o di grassi, a ridotto contenuto caloricoo senza zuccheri aggiunti gomma da masticare senza zuccheri aggiunti, salse; prodotti di panetteria fine a ridotto contenuto calorico o senza zuccheri aggiunti

Dosi e casi di impiego DGADenominazione Codice

SorbitoloMannitoloMaltiloloLattiloloXilitolo

NS 0-50mg/Kg/die0-25mg/Kg/dieNS NS

E420E421E965E966E967

DGA: dose giornaliera accettabile NS: non specificata, la natura chimica della sostanza e dei metaboliti danno garanzia che la DGA non è necessaria o è illimitata

Direttiva 94/35/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio sugli edulcoranti destinati ad esser utilizzati nei prodotti alimentari

Elenco di polioli utilizzati come additivi (edulcoranti) nell’industria alimentare

L'etichettatura degli edulcoranti da tavolacontenenti polioli seguenti avvertenze:

"un consumo eccessivo puo' avere effettilassativi";

direttiva 2003/115/CE che modifica la direttiva 94/35/CE sugli edulcoranti destinati ad essere utilizzati nei prodotti alimentari

Dose lassativa:

sorbitolo : 0,40g/kg per gli uomini; 1,0 per le donne

mannitolo : 0,8 g/kg per entrambi i sessi

Dolcificanti intensivi

CICLAMMATE

ACESULFAME K SACCARINA

SUCRALOSIO

ASPARTAME

Taumatina (Talin)

0,1 1 10 100 1000 10000

Sucrose

Cyclamate

Aspartame

Acesulfame-K

Fructose

Glucose

Sucralose

Sorbitol

Saccharin

HFCS

Thaumatin

Sweetness

Glucose Syrup

00.03180Aspartame

00.230Acesulfame K

00.03200Ciclammati

00.01-0.02300-500Saccarina

Edulcoranti intensivi

1641.5Fruttosio

2461Saccarosio

Zuccheri alimentari

Energia(kcal)

Quantità(g)

Potere edulcorante

Edulcoranti intensivi

E952

E955

E957

E959

E950

E951

E954

Sigla CE

9Acesulfame K

40Aspartame

7

15

1-2

5

Ciclammato

Sucralosio

Taumatina

Neoasperidina

diidrocalcone (DC)

5 Saccarina (sale di Na)

DGA (mg/Kg di peso corporeo)

bevande analcolicheedulcoranti da tavola marmellate senza zucchero

ciclammati

bevande analcolichegomme, caramelle e marmellate senza zuccheroedulcoranti da tavola

saccarina

gomme e caramelle senza zuccherobevande analcoliche senza zuccheroacesulfame K

prodotti della confetteria, bevande analcoliche, dessert e analoghi

prodotti della confetteria,

neoesperidina diidrocalcone,

taumatina

bevande analcol. senza zucchero Gomme e caramelle senza zuccheroedulcoranti da tavolayogurt senza zucchero

aspartame

Prodotti alimentari in cui sono presentiEdulc. intensivi

Vendite in milioni US$ - 2003 – Mercato totale 1 miliardo $

Mercato dei Dolcificanti Intensivi

220

220

550

10

Americas Europe

Asia Rest of World

10

120

550

110

80

130

Aspartame Acesulfame KStevia SucraloseSaccharin Cyclamate

buona

scarsa a 20 °C

buona

buona

scarsa a 20 °C

buona

Solubilitàin acqua

buonapH 5,5

buonapH 2-10

persistente, liquiriziataumatina

buonabuonaleggermente

amaroacesulfame K

buonabuonapH 2-6

menta, liquiriziaNeoesperidinadiidrocalcone

buonabuona

pH 3,5-8amaro, metallicosaccarina

buonabuonapH 2-8

amaro, metallicociclamati

scarsabuonapH 3-5

dolce prolungatoaspartame

Stabilità al calore

Stabilità in soluzioneRetrogustoEdulcorante

Riassunto proprietà dei principali edulcoranti intensivi

PRODOTTI ASPARTAME

E 951

ACESULFAME

E950

CICLAMATO

E 952

SACCARINA

E 954

NEOESPERIDINA

E 959

TAUMATINA

E 957

BEVANDE mg/l 600 350 400 80 30 -

BEVANDE A BASE LATTE mg/l

600 350 400 80 30 -

DESSERT mg/Kg 1000 350 250 100 50 -

PRODOTTI DA FORNO mg/Kg

600 350 400 80 30 -

CONFETTERIA mg/Kg 1000 500 500 500 100 50

GOMME DA MASTICARE mg/Kg

5500 2000 1500 1200 400 50

Dosi massime d’impiego dei dolcificanti

n HFCS q Dolcezza, q massa,q conservazione

n Sciroppo di glucosioq Massa, meno dolce dello zucchero

n Polialcoliq Forniscono una sensazione particolareq Massa q Ridotte calorie

n Edulcoranti intensiviq Molto dolciq Non stabili al Ph calore e al tempo q No forniscono calorie

Alterantive dello zucchero

-Nessuno ha sapore 100% identico allo zucchero-Nessuno ha sapore 100% identico allo zucchero

Saccarina

Imide dell’acido o-sulfo benzoico

• Potere edulcorante 300-500 volte del saccarosio

• Non fornisce alcun apporto calorico

• Viene parzialmente assorbita ed è escreta immodificata nelle urine

• E’ stabile alle alte temperature ed è inerte rispetto agli altri ingredienti alimentari e non dà problemi di conservazione.

•Ha un retrogusto metallico e amaro ad alte concentrazioni

•DGA 5mg/die

•E954

1,2-Benzisothiazol-3(2H)-one 1,1-dioxide2,3-Dihydro-3-oxobenzisosulfonazole1,2-Dihydro-2-ketobenzisosulfonazoleBenzosulfimideo-SulfobenzimideBenzoic sulfimideo-Sulfobenzoic acid imideGlusideGlucidGarantoseSaccharinolSaccharinoseSaccharolSaxinSykoseHermestas

Sodium salt:Soluble saccharinSaccharin sodiumKristalloseCrystalloseDagutanSucarylSucromat

Il suo consumo è permesso nelle bevande ipocaloriche (80mg/L); bustine impiegate come succedanei dei saccarosio in sinergia con altri edulcoranti ; microconfetteria (direttiva 94/35/CE della ComunitàEuropea)

La sintesi della saccarina pubblicata da Fahlberg e Remsen, 1879

n Durante gli anni '60 diversi studi hanno suggerito che la saccarina fosse un cancerogeno per gli animali. L'allarme tocca il livello massimo nel 1977, dopo la pubblicazione di uno studio in cui si rileva un aumento dei casi di cancro alla cistifellea e vescica nei ratti alimentati con alte dosi di saccarina.

n La saccarina viene vietata in Canada.

• Da allora molti studi sono stati condotti sulla saccarina, con risultati controversi.

• Lo studio del 1977 è stato criticato per via delle altissime dosi di saccarina date ai ratti, un valore ritenuto assolutamente irrealistico per un normale consumatore. Finora nessuno studio ha evidenziato pericoli per l'uomo, alle dosi normalmente utilizzate.

•Nel 1991, la FDA (Food and Drug Administration) ha ufficialmente ritirato la proposta di bando.

Weihrauch M. R., Diehl V. (2004). "Artificial sweeteners - do they bear a carcinogenic risk?". Annals of Oncology 15 (10): 1460-1465. DOI:10.1093/annonc/mdh256.

Acesulfame

• Potere edulcorante circa 200 volte del saccarosio

• Non fornisce alcun apporto calorico

• Viene parzialmente assorbita ed è escreta immodificata nelle urine

•E’ inodore, solubile in acqua, stabile nel tempo e alle temperature elevate.

•Ha un retrogusto metallico e amaro ad alte concentrazioni (utilizzato in sinergia con altri edulcoranti intensivi).

•DGA 9mg/die

•E950

n AcesulfameAcesulfame-KAce-KAcetosulfam6-Methyl-1,2,3-oxathiazin-4(3H)-one 2,2-dioxide6-Methyl-3,4-dihydro-1,2,3-oxathiazin-4-one 2,2-dioxideSunett™Sunette™HOE-095K

Può essere utilizzato nella microconfetteria (da 350-2000mg/Kg), nei dessert e prodotti analoghi (350mg/Kg) e nelle bevande

ipocaloriche (350mg/L)(direttiva 94/35/CE della Comunità Europea)

Ciclammati

• Potere edulcorante circa 30 volte del saccarosio

• Non fornisce alcun apporto calorico

•Ad elevate concentrazioni ha un retrogusto salato

•E’ inodore, solubile in acqua, stabile in un intervallo di pH compreso tra 2-7 e alle temperature non superiori a 170°C.

•DGA 7mg/die

•E952

DiscoveryMichael Sveda was a graduate studentat the University of Illinois, working in

the laboratory of Audrieth on the synthesis of anti-pyretic (anti-fever)

drugs. While working in the laboratoryin 1937, he put his cigarette down on the lab bench. When he put it back in his mouth, he discovered the sweet

taste of cyclamate

n Cyclohexylsulfamic acidCyclohexanesulfamic acidHexamic acidSodium cyclohexylsulfamateCyclamate sodiumSodium cyclamateAssugrinSucaryl sodiumSucrosa

n Calcium cyclohexylsulfamateCalcium cyclamateCyclohexylsulfamic acid calcium saltCyclamate calciumSucaryl calciumCyclan

Il suo utilizzo come edulcorante è stato limitato negli Stati Uniti e in

Gran Bretagna , in seguito a ricerche in campo tossicologico che

hanno riscontrato effetti cancerogeni e disturbi di assorbimento in

animali da esperimento.

Anche la Comunità Europea, dopo revisione, ha deciso di abbassare

la DGA a 7mg/Kg , proponendo una riduzione dell’uso di ciclammati

sia bandendoli da alcuni prodotti alimentari come gomme da

masticare , microconfetteria e limitando la quantità ammissibile

nelle bevande ipocaloriche (da 400 a 350mg/L)

Utilizzato nelle bevande ipocaloriche (350 mg/L), nei dessert e prodotti analoghi (250mg/Kg) e nella preparazione di complementi alimentari ed integratori di regimi dietetici a base di vitamine e/o elementi minerali sottoforma di sciroppi o di pastiglie masticabili (direttiva 94/35/CE della Comunità Europea)

Aspartame

• Privo di odore e di retrogusto • Solubile in acqua (1%)• Poco stabile alle alte temperature (degrada a dichetopiperazina con

conseguente perdita del potere edulcorante)• DGA 40mg/die• E951

Sintetizzato da Schlatter J 1965.

Metabolismo dell’aspartame

n AspartameN-L-alpha-Aspartyl-L-phenylalanine 1-methyl ester3-Amino-N-(alpha-carboxyphenethyl)succinamic acid N-methyl esterAPMSC-18862Canderel™Equal™NutraSweet™

Il suo utilizzo è stato consentito per la prima volta nel 1981 come “NutrasweetTM”. Oggi è contenuto in numerosissimi prodottI “sugarfree”:

bevande ipocaloriche (70% del consumo di aspartame) (600mg/L), dessert e prodotti analoghi (500-2000mg/kg), prodotti della confetteria (1000-2000mg/kg). (direttiva 94/35/CE della ComunitàEuropea)

Sucralose

• Potere edulcorante circa 500-600 volte del saccarosio

• Viene prodotto per clorinazione selettiva dello zucchero, ovvero mediante la sostituzione selettiva di tre dei gruppi idrossilici del saccarosio con altrettanti atomi di cloro

• Non fornisce alcun apporto calorico

• Privo di retrogusto

• E’ inodore, solubile in acqua, stabile alle temperature in cui vengono preparati i prodotti da forno , è facilmente miscelabile ad altri carboidrati.

• L’utilizzo del sucralose come dolcificante è stato autorizzato dalla Food and DrugAdministration nel 1998 e la vendita al dettaglio dello Splenda è iniziata nel 2000,

• DGA 15 mg/die

• E955

Names1,6-Dichloro-1,6-dideoxy-beta-D-fructofuranosyl-4-chloro-4-deoxy-alpha-D-galactopyranoside4,1',6'-Trichloro-4,1',6'-trideoxy-galacto-sucrose1',4,6'-Trichloro-galactosucroseTGSSplenda™Sucralose

Neoesperidina diidrocalcone (DC)

E’ prodotta per idrogenazione della neoesperidina , flavone glucoside, presente nell’albero dei pompelmi e delle arance amare da cui viene estratta

Potere edulcorante fino a 400-600 volte maggiore del saccarosio

Sensazione persistente nel tempo

Non viene utilizzata da sola a causa dell’elevato costo

E’ stabile al calore e alla lunga conservazione

Poco assorbita e viene metabolizzata dalla flora intestinale

E959

DGA 5,0mg/kg

Ingredienti: Gomma base, edulcoranti: maltitolo, sorbitolo, aspartame, acesulfame K, neoesperidina DC, aromi, estratto di tè verde, addensante: gomma arabica, colorante E 171, agente di rivestimento: cera di carnauba, antiossidante E 320.Contiene una fonte di fenilalanina.

Il suo utilizzo come edulcorante è stato approvata dall’Unione Europea nel 1994 . Non approvato come tale negli USA (flavourenhancer)

Taumatina

Le taumatine costituiscono una famiglia di proteine presenti nei frutti della pianta tropicale Thaumatococcus daniellii Benth, che cresce nelle foreste pluviali dell’Africa occidentale.

Sono un gruppo vasto ma le principali sono: taumatina I e taumatina II. Taumatina I è costituita da 207AA; Taumatina II è una proteinadi 235 AA.

Il suo potere dolcificante è circa 3000 volte superiore a quello del saccarosio.

E’ solubile in acqua e stabile alle alte temperature e in ambienti acidi.

Thaumatococcus daniellii

L’unione europea ha approvato l’utilizzo della taumatina naturale (E957) come ingrediente sicuro ed è stata messa in commercio, trovando impiego negli alimenti per animali da reddito e da compagnia, nelle gomme da masticare (50mg/Kg) ed eccipiente per prodotti farmaceutici.

E’ venduta col nome commerciale Talin

Negli USA il suo utilizzo è approvato come esaltatore di aroma.

E’ possibile ottenere queste proteine anche attraverso bioingegneria genetica attraverso l’utilizzo di batteri geneticamente modificati (1g/L)