ІЗОМАЛЬТУЛОЗА – ПРИРОДНИЙ ЗАМІНИЧ ЦУКРУ - Фундаментальні дослідження (науковий журнал)
В даний час цукор є основним підсолоджувачем, який застосовується в харчовій та медичній промисловості. Проте сучасні дослідження свідчать, що надмірне споживання легкозасвоюваних вуглеводів пов'язані з розвитком низки захворювань: цукрового діабету, ожиріння, атеросклерозу, карієсу зубів. Їх неухильне зростання поставило перед дослідниками актуальне завдання обмеження споживання цукропродуктів та пошуку замінників цукру, які не надають негативного впливу на організм людини.
До натуральних, або природних, замінників цукру відносять мед, кленовий цукор, а також підсолоджувачі вуглеводного та білкового походження. Природні речовини, що підсолоджують вуглеводного походження, отримують з рослин. До таких речовин відносять стевіозид, гліциризин, оладин, неогесперидин дигідрохалкон (цитроз). Серед підсолоджувачів білкового походження відомі міракулін, монелін, тауматини. Такі рослини, як хемслея, ліппія, синсепалум, моморика, містять сполуки, що по солодощі перевершують сахарозу в сотні і навіть тисячі разів. Однак комерційне використання їх як сировина для замінників цукру обмежене труднощами збору плодів, нетехнологічністю переробки, а також можливою токсичністю екстракту.
До сучасних синтетичних цукрозамінників відносять сахарин, аспартам, ацесульфам калію, сукралозу, цикламат. Однак існують різні, часом протилежні, думки про користь цукрозамінників та їхню безпеку. Проблема використання підсолоджувачів зараз широко досліджується фахівцями харчової промисловості, медицини та інших сфер діяльності.
Сьогодні на українському ринку представлений новий натуральний продукт – замінник цукру ізомальт німецької фірми «Палатініт». Відомо щоізомальт отримують з сахарози за двостадійним процесом, в якому сахароза перетворюється на ізомальтулозу (6-О-α-D-глюкопіранозид-D-фруктозу) - поживний дисахарид, що володіє відновними властивостями. Далі ізомальтулоз піддають гідрогенізації. Готовий продукт ізомальт представляє суміш гідрогенізованих моно-і дисахаридів.
Изомальтулоза (палатиноза) вперше виявили Stodola в 1956 як побічний продукт у процесі виробництва декстранів з сахарози Leuconostoc mesenteroides. У Японії ізомальтулозу використовують як замінник цукру з 1985 року. Ізомальтулоза є структурним ізомером сахарози. Зустрічається у меді, у соку цукрової тростини. Маса її схожа з сахарозою, насолода становить 42% солодощі сахарози.
Ізомальтулоза не викликає карієсу зубів, перетравлення ізомальтулози незначно впливає на концентрацію глюкози та інсуліну в крові. Ізомальтулоза не метаболізується більшістю бактерій і дріжджами, стійка в кислих розчинах, не має гігроскопічних властивостей. Ізомальтулоза селективно забезпечує зростання біфідобактерій кишкової мікрофлори людини. За кордоном ізомальтулоза широко використовується в комерційних цілях як замінник сахарози в продуктах, безалкогольних напоях та медицині.
Однак в Україні дослідження з отримання природного замінника цукру ізомальтулози практично відсутні, у зв'язку з чим на кафедрі біохімії та мікробіології Воронезької державної технологічної академії проводиться скринінг мікроорганізмів, які продукують фермент ізомальтулозосинтазу, який перетворює сахарозу на ізомальтулозу. Фермент виявили зарубіжними дослідниками у низки мікроорганізмів.
Мікроорганізми: Активність ізомальтулозосинтази, Е/мл
Pantoea dispersa UQ68J 72,0
Protaminobacter rubrum CBS574.77 33,0
Erwinia rhapontici WAC2928 0,3
Klebsiella planticola MX-10 4,3
Klebsiella planticola CCRC 19112 9,0-12,0
Відомо, що оптимальне значення температури біосинтезу ферменту більшості мікроорганізмів становить близько 30ºС. Фермент стійкий у межах вузького діапазону рН від 5,0 до 6,5. Для скринінгу мікроорганізмів використовували середовище наступного складу (г/л): цукроза - 40,0; дріжджовий екстракт – 5,0; MgSO4 × H2O - 0,5; KNO3 – 0,7; K2HPO4 – 1,0; NH4Cl - 0,5; NaCl - 1,0; агар – 15,0; дистильована вода – 1 л. Для біосинтезу мікроорганізмами ізомальтулозосинтази використовували середовище наступного складу (г/л): сахароза - 40,0; пептон – 10,0; дріжджовий екстракт – 4,0; дистильована вода – 1 л.
Визначення активності ферменту здійснювали наступним чином: реакційну суміш, що містить 5 мл 60 % сахарози в 0,1 М ацетатному буфері (рН 5,0) вносили 1 мл відповідно розведеної культуральної рідини досліджуваних мікроорганізмів. Реакцію проводили при 40 С протягом 4 годин з постійним помішуванням. Зупиняли реакцію на киплячій водяній бані протягом 10 хвилин. За допомогою тонкошарової та газо-рідинної хроматографії визначали продукти ферментативної реакції. Про біосинтетичну активність досліджуваних мікроорганізмів судили за утворенням ізомальтулози.