В мире растет популярность натуральных подсластителей, в том числе стевии и ее отдельных компонентов — стевиолгликозидов. Потребность в этих полезных сладостях удовлетворяется по-разному. В Таможенном союзе, куда входит Россия, увеличивается производство натурального экстракта стевии из травы Stevia rebaudiana. На Западе же разрабатывают технологии получения гликозидов с помощью ГМО-биотехнологий. Некоторые из таких новаторских сладких веществ, одобренных в США, пока даже не получили разрешений в других странах. Рассмотрим один гликозид — ребаудиозид I, изготавливаемый с помощью генно-модифицированных микроорганизмов. Какие у него свойства, особенности и почему он не одобрен в нашей стране.
Свойства некалорийного подсластителя – ребаудиозида I
Ребаудиозид I (Reb I) — стевиолгликозид, некалорийный природный подсластитель высокой интенсивности, в 200–350 раз слаще сахара. Присутствует в очень малых количествах в листьях растения Stevia rebaudiana. Имеет чистый сахарный вкус, без горького и лакричного послевкусия, хорошо растворяется в воде.
Ребаудиозид I во рту связывается с рецепторами сладкого вкуса TAS1R2 и TAS1R3. Такое взаимодействие создает ощущение сладости без калорий. Подсластитель используют в пищевой промышленности, в продуктах с низкой калорийностью: диетических напитках, кондитерских изделиях и десертах. Ребаудиозид I стабилен при нагревании и в кислой среде, может применяться в выпечке и кулинарии. Используется в фармацевтике для улучшения вкуса лекарств.
Из-за критически низкого содержания Reb I в сладкой траве получать это соединение напрямую из сырья невыгодно. Поэтому сахарозаменитель производят из других гликозидов, чаще всего из ребаудиозида А или из цельного экстракта стевии. Для этого используют ферментацию с использованием ГМО-микроорганизмов.
Химическая структура некалорийного подсластителя ребаудиозида I
Это вещество, как и все стевиолгликозиды, имеет основу — стевиол, к которому с помощью гликозидных связей присоединены пять сладких углеводных фрагментов. Но из-за прочных гликозидных связей, соединяющих части молекулы, сахарозаменитель не переваривается: в неизменном виде попадает в кишечник, откуда выводится наружу.
Небольшое количество ребаудиозида I перерабатывают кишечные бактерии, отщепляя углеводные фрагменты от основы молекулы — стевиола. Оставшиеся средние части молекул Reb I всасываются в кровь и затем выводятся с мочой. Подсластитель не влияет на уровень сахара, вес и другие показатели, поэтому его можно употреблять больным диабетом и желающим похудеть.
Как изготавливают стевиолгликозид ребаудиозид I
Для производства ребаудиозида I и других гликозилированных стевиолгликозидов применяют биоконверсию с использованием специальных микроорганизмов. В этом случае применяют генно-модифицированные кишечную палочку Escherichia coli-12 и дрожжи Pichia pastoris. Эти микроорганизмы превращают экстракт стевии или полученный из него ребаудиозид А в ребаудиозид I, близкий по вкусу к сахару.
Это возможно, потому что Reb I отличается от других гликозидов лишь расположением сладких элементов, связанных с центром молекулы. Вещество очень похоже по структуре на ребаудиозид А. Разница заключается лишь в дополнительном углеводном остатке у Reb I, который легко присоединить с помощью современных технологий. В роли донора, отдаляющего свои фрагменты, выступает глюкоза.
Присоединение глюкозы – гликозилирование компонентов экстракта стевии – стало возможным благодаря появлению ГМО-штаммов E. coli и Pichia pastoris. Эти микроорганизмы способны вырабатывать УДФ-глюкозилтрансферазу, необходимую для создания сложных соединений, и уридиндифосфатглюкозу (УДФ-глюкозу), позволяющую переносить фрагменты глюкозы для встраивания в гликозиды.
Поскольку в процессе производства Reb I ГМО-микроорганизмы удаляются, готовый продукт не считается генно-модифицированным. Это позволяет производителям не делать на упаковках надпись о наличии ГМО-компонентов, отталкивающую покупателей.
Этапы производства некалорийного подслатителя ребаудиозида I
Самый распространенный способ получения Reb I – модификация похожего на него ребаудиозида А. Вначале из сладкой травы получают экстракт – вытяжку, содержащую сладкие соединения – стевиолгликозиды. Получившееся вещество разделяют на компоненты нагревом в ректификационной колонне. По мере повышения температуры гликозиды выпадают внутри колонны в виде скоплений, похожих на хлопья снега.
Сначала выпадает стевиозид, самый распространенный стевиолгликозид. Затем – ребаудиозид А, сырье для производства ребаудиозида I. После этого отделяются другие компоненты. Есть другая, более современная методика, позволяющая производить Reb I напрямую из экстракта стевии, без разделения на составляющие.
Параллельно готовят ферменты, которые будут использоваться на следующем этапе. Для этого генно-модифицированные штаммы кишечной палочки и дрожжей культивируют, собирают и пропускают через устройство, которое их измельчает. С помощью центрифугирования ферменты отделяют от микробов и дрожжей, собирают и используют для производства Reb I.
В питательной среде, содержащей экстракт листьев стевии или выделенный из него ребаудиозид А, вещества, полученные из микроорганизмов E. coli K-12, перестраивают молекулы гликозидов и добавляют к ним фрагменты глюкозы. Получается Reb I.
Когда в биомассе накапливается достаточное количество ребаудиозида I, смесь нагревают, центрифугируют и фильтруют. При этом полностью инактивируются и удаляются фрагменты генно-модифицированных организмов и остатки ферментов. Отсутствие остатков ГМО проверяют с помощью анализов. Готовый некалорийный подсластитель очищают.
Очистка стевиолгликозида ребаудиозида I
Существует несколько способов очистки ребаудиозида I:
- Центрифугирование. Отделение примесей на центрифуге. Центробежная сила отделяет тяжелые частицы, которые вытесняются к краям вращающейся чаши или камеры. Хотя центрифугирование делает стевиолгликозиды высококонцентрированными, оно подготавливает сырье для более глубокой очистки.
- Фильтрацией. Очищением с помощью мембран с различными размерами пор. Сначала проводится микрофильтрация (МФ) для удаления крупных частиц, затем — ультрафильтрация (УФ), удаляющая более мелкие примеси. После этого применяется нанофильтрация (НФ), убирающая даже мельчайшие фрагменты побочных продуктов. Иногда для повышения чистоты используется диафильтрация (ДФ), которая дополнительно вымывает оставшиеся примеси.
- Перекристаллизацией. Получившееся вещество растворяют, нагревают и разделяют нагреванием на ректификационной колонне. При разных температурах осаждаются различные вещества, которые могли остаться в смеси. Из них отбирают только Reb I.
- Промывкой и сушкой. Гликозид промывают этанолом и высушивают. Этиловый спирт удаляет часть примесей.
Получившиеся белые кристаллы чистого сахарозаменителя упаковывают и отправляют для дальнейшей фасовки на предприятия. Там к нему добавляют компоненты с меньшей сладостью, например эритрит. Могут быть добавлены несладкие, но полезные вещества, например пребиотики. Это необходимая мера. Из-за высокой сладости с чистым гликозидом сложно работать – даже пара лишних крупинок способны испортить напиток или блюдо.
Готовый некалорийный подсластитель продают в виде таблеток, пакетиков-саше или порошкового сахарозаменителя. Сладкий микс, содержащий ребаудиозид I, отправляют производителям для создания печенья, конфет, десертов, кисломолочных продуктов, газированной воды и других низкокалорийных изделий.
Почему некалорийный подсластитель Ребаудиозид I разрешен не во всех странах
Ребаудиозид I пока разрешен только в США. В Канаде проходит процедура одобрения, но она пока не завершена. В Европе этот подсластитель тоже пока не получил разрешения. Недавно в ЕС приняли новую маркировку стевиолгликозидов, в которую включили гликозилированные ребаудиозид М, D и АМ. Возможно, в будущем ребаудиозид I также будет добавлен в этот список, но пока он там не разрешен.
Китай также не одобряет использование этого сахарозаменителя, как все ГМО-подсластители. Там отклонили даже ребаудиозид М. КНР стремится увеличить производство натуральных заменителей сахара: там хорошо растет стевия, а недавно компания из Поднебесной Xinjiang Huijia Biotechnology подписала договор с Узбекистаном о совместном выращивании стевии. Поэтому вряд ли Поднебесной понадобится ГМО-продукция. Даже в Японии и Южной Корее, где очень популярны искусственные подсластители, ребаудиозид I пока не получил разрешений.
В ТС, в том числе, в России этот сахарозаменитель не одобрен по двум причинам:
- Метод получения некалорийного подсластителя не соответствует требованиям ТР ТС 029/2012. Этот документ разрешает присутствие в пищевой добавке Е960 только гликозидов, изготовленных из листьев растения Stevia Rebaudiana Bertoni методом экстракции и очистки. Разрешение на ГМО-технологии документ не дает.
- Ребаудиозид I отсутствует в списке основных компонентов пищевой добавки Е960. В документе перечислены 11 компонентов, на которые должно приходиться 95% объема экстракта. Ребаудиозид I природного происхождения, содержащийся в растении Stevia rebaudiana, может присутствовать в виде примеси, но не как основной ингредиент.
Маловероятно, что в Таможенном союзе будут приняты документы, разрешающие использование подсластителя, произведенного с использованием генно-модифицированных микроорганизмов. Страны-участницы экономически тесно связаны с государствами, где выращивают много натуральной стевии. Поэтому им не нужен даже хороший и вкусный ГМО-стевиолгликозид.
В России ребаудиозид I встречается только в импортных сахарозаменителях и продуктах, доступных на маркетплейсах. В отечественных товарах его нет. Если вы хотите избежать продуктов с ГМО, покупайте стевию на российских сайтах. Но если в импортном продукте обнаружился Reb, не стоит беспокоиться. Он безопасен и приятен на вкус, хотя по пользе и натуральности значительно уступает натуральному экстракту стевии.
