Ксилит

Ксилит — это природный сахарный спирт (пятиатомный полиол), относящийся к классу подсластителей. Представляет собой белое кристаллическое вещество, сладкое на вкус, с калорийностью, близкой к сахарозе, но с более низким гликемическим индексом. Широко применяется в пищевой промышленности, производстве средств гигиены полости рта и фармацевтике.

Химические и физические свойства

Ксилит (химическая формула C₅H₁₂O₅) является пентаолом — спиртом, содержащим пять гидроксильных групп. По сладости он сопоставим с сахарозой (коэффициент сладости около 1,0), однако обладает значительно меньшей энергетической ценностью: примерно 2,4 ккал на грамм против 4 ккал у сахара. Гликемический индекс ксилита составляет 7—13, что делает его безопасным для употребления людьми с сахарным диабетом, так как он не вызывает резкого повышения уровня глюкозы в крови.

Вещество хорошо растворимо в воде, обладает охлаждающим эффектом при растворении (эндотермический процесс), что ощущается во рту как легкое «мятное» послевкусие. Температура плавления — 92—96 °C. Ксилит не вступает в реакцию Майяра при нагревании, поэтому не карамелизуется, как обычный сахар.

История открытия и производства

Ксилит был впервые выделен в 1891 году немецким химиком Эмилем Фишером, который получил его из древесного сахара (ксилозы). Промышленное производство началось в 1930-х годах в СССР и Финляндии, где разработали технологию гидрогенизации ксилозы, получаемой из растительного сырья — берёзовой древесины, кукурузных кочерыжек, овсяной шелухи и других отходов переработки сельского хозяйства.

В настоящее время основным сырьём для производства ксилита служат гемицеллюлозы, богатые пентозанами. Процесс включает гидролиз сырья до ксилозы, её очистку и последующее каталитическое гидрирование в присутствии никелевого катализатора. Крупнейшими производителями ксилита являются компании в Китае, Финляндии, США и России.

Применение

Пищевая промышленность

Ксилит используется как заменитель сахара в продуктах для диабетического и диетического питания: жевательных резинках, леденцах, шоколаде, выпечке, джемах, напитках. Он также применяется в производстве мороженого и кондитерских изделий, где требуется снижение калорийности. В отличие от многих других подсластителей (например, аспартама), ксилит термически стабилен, что позволяет использовать его в рецептурах, требующих нагрева.

Стоматология

Одно из наиболее значимых применений ксилита — в средствах гигиены полости рта. Он обладает кариесостатическим действием: бактерии, вызывающие кариес (в первую очередь Streptococcus mutans), не способны метаболизировать ксилит, что подавляет их рост и образование кислот, разрушающих эмаль. Ксилит также способствует реминерализации зубной эмали, стимулируя слюноотделение и повышая pH ротовой жидкости. По этой причине ксилит входит в состав зубных паст, ополаскивателей, жевательных резинок и спреев для полости рта. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует использование ксилита как часть профилактики кариеса.

Фармацевтика и медицина

Ксилит используется как вспомогательное вещество в производстве лекарственных форм (таблеток, сиропов) для улучшения вкуса и стабильности. В эндокринологии он применяется при лечении диабета и ожирения. Исследования также изучают его возможное применение в терапии остеопороза, заболеваний уха, горла и носа (благодаря антибактериальным свойствам) и в качестве компонента парентерального питания (в виде растворов для инфузий).

Безопасность и побочные эффекты

Ксилит признан безопасным (GRAS — Generally Recognized as Safe) Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) и одобрен к применению в России, странах Европейского союза и других государствах.

Основной побочный эффект при употреблении в больших количествах (свыше 30—50 граммов в сутки для взрослого человека) — осмотическая диарея и метеоризм, связанные с неполным всасыванием в тонком кишечнике. У людей с синдромом раздражённого кишечника чувствительность может быть выше. Для детей рекомендуемая суточная доза не должна превышать 20—30 граммов.

Критически важное предупреждение: ксилит чрезвычайно токсичен для собак и других животных (кроме человека). Даже небольшие дозы (0,1—0,2 г на кг массы тела) вызывают у собак резкое падение уровня сахара в крови (гипогликемию), печёночную недостаточность и могут привести к летальному исходу. Владельцам домашних животных следует хранить продукты, содержащие ксилит, в недоступных местах.

Экономика и рынок

Мировой рынок ксилита оценивается в несколько сотен миллионов долларов США и демонстрирует устойчивый рост, обусловленный повышением спроса на низкокалорийные и диабетические продукты, а также ростом осведомлённости о здоровье полости рта. Основными потребителями являются пищевая промышленность (около 60% рынка) и производство средств гигиены (около 30%). Китай является крупнейшим производителем и экспортёром ксилита, занимая более 70% мирового объёма.

Интересные факты

• Ксилит содержится в небольших количествах во многих фруктах и овощах, включая ягоды, сливы, цветную капусту и грибы. Организм человека также вырабатывает ксилит в процессе метаболизма углеводов (до 5—15 граммов в сутки).
• В СССР ксилит выпускался под торговой маркой «Ксилит» и активно рекламировался как «сахар для диабетиков».
• В Финляндии ксилит настолько популярен, что его называют «берёзовым сахаром» (koivusokeri), и он является национальным брендом в области здорового питания.

Источники

• Химическая энциклопедия. Том 2. — М.: Советская энциклопедия, 1990.
• Гигиенические нормативы и требования к безопасности пищевых продуктов (СанПиН 2.3.2.1078-01).
• Всемирная организация здравоохранения. Рекомендации по профилактике кариеса зубов. — Женева, 2017.
• Makinen K. K. Sugar alcohols, caries incidence, and remineralization of caries lesions: a literature review // International Journal of Dentistry. — 2010.
• FDA. GRAS Notice for Xylitol. — 2012.