Полиолы

Полиолы (также известные как сахарные спирты или многоатомные спирты) — это класс органических соединений, представляющих собой углеводороды, в молекуле которых содержится несколько гидроксильных групп (-OH). В пищевой промышленности и медицине полиолами называют группу низкокалорийных подсластителей, которые по химической структуре являются восстановленными формами сахаров (альдитами). Полиолы обладают сладким вкусом, но, в отличие от сахарозы, не вызывают резкого скачка уровня глюкозы в крови и не способствуют развитию кариеса.

Химическая природа и классификация

С химической точки зрения полиолы — это спирты с двумя и более гидроксильными группами. В контексте пищевых добавок и подсластителей к ним относят преимущественно альдиты — продукты восстановления карбонильной группы моносахаридов (альдоз и кетоз) до гидроксильной.

Основные виды полиолов

По происхождению и химической структуре выделяют:

• Сорбит (E420) — получают восстановлением глюкозы. Содержится в природе в плодах рябины, яблоках, абрикосах. Сладость составляет около 60% от сладости сахарозы.
• Ксилит (E967) — восстанавливается из ксилозы (содержится в древесине, кукурузных початках, шелухе семян). По сладости близок к сахарозе (90–100%).
• Мальтит (E965) — получают из мальтозы (солодового сахара). Сладость — около 75–90% от сахарозы.
• Эритрит (E968) — получают ферментацией глюкозы с использованием дрожжей. Сладость — около 60–70% от сахарозы, но калорийность минимальна (0,2 ккал/г).
• Изомальт (E953) — синтезируется из сахарозы. Сладость — около 45–65% от сахарозы.
• Лактит (E966) — получают из лактозы (молочного сахара). Сладость — около 30–40% от сахарозы.
• Маннит (E421) — содержится в морских водорослях, плодах ясеня. Сладость — около 50% от сахарозы.

Отличия от других подсластителей

Полиолы отличаются от интенсивных подсластителей (аспартам, сахарин, сукралоза) тем, что являются объёмными веществами и придают продукту не только сладость, но и текстуру, аналогичную сахару. В отличие от сахарозы, они не полностью усваиваются организмом человека, что приводит к снижению калорийности и гликемического эффекта.

История открытия и применения

Первые упоминания о полиолах относятся к XIX веку. Сорбит был впервые выделен из сока рябины французским химиком Жозефом Буссингольтом в 1872 году. Ксилит впервые синтезировал немецкий химик Эмиль Фишер в 1891 году.

Промышленное производство полиолов началось в середине XX века. В 1960-х годах ксилит начали использовать в жевательных резинках и зубных пастах в Финляндии и Швеции благодаря его антикариесным свойствам. В СССР полиолы (прежде всего сорбит) применялись в пищевой промышленности для производства диабетических продуктов и кондитерских изделий.

Свойства и физиологическое действие

Сладость и калорийность

Полиолы обладают различной степенью сладости — от 30% до 100% от сладости сахарозы. Калорийность полиолов составляет от 0,2 ккал/г (эритрит) до 2,4 ккал/г (сорбит, мальтит), что значительно ниже калорийности сахарозы (4 ккал/г). Однако из-за неполного всасывания в тонком кишечнике реальная энергетическая ценность может быть ещё ниже.

Влияние на уровень глюкозы в крови

Полиолы метаболизируются в организме независимо от инсулина или с минимальным его участием. Это делает их безопасными для людей с сахарным диабетом. Гликемический индекс большинства полиолов (кроме мальтита) составляет менее 10, в то время как у глюкозы — 100, у сахарозы — 65–70.

Антикариесное действие

Ксилит и эритрит обладают доказанным антикариесным эффектом. Они не ферментируются бактериями ротовой полости (в первую очередь Streptococcus mutans), что предотвращает образование кислот, разрушающих зубную эмаль. Регулярное употребление ксилита в жевательных резинках и пастилках снижает риск развития кариеса.

Побочные эффекты

Основным побочным эффектом полиолов является их слабительное действие при употреблении в больших количествах (обычно более 20–30 г в сутки для взрослого человека). Это связано с тем, что полиолы плохо всасываются в тонком кишечнике и притягивают воду в просвет кишки, вызывая осмотическую диарею и метеоризм. Наиболее выраженным слабительным эффектом обладает сорбит, наименее — эритрит.

Применение

Пищевая промышленность

Полиолы широко используются в производстве:

• Кондитерских изделий — шоколад, конфеты, печенье, мармелад, пастила (для диабетического и низкокалорийного питания).
• Жевательных резинок и леденцов — для придания сладости и антикариесного эффекта.
• Напитков — безалкогольные и слабоалкогольные напитки (например, эритрит в составе «безсахарных» газировок).
• Молочных продуктов — йогурты, мороженое, десерты.
• Фармацевтических препаратов — сиропы, таблетки, пастилки от кашля (в качестве подсластителя и наполнителя).

Медицина и стоматология

• Зубные пасты и ополаскиватели — ксилит и эритрит добавляют для профилактики кариеса.
• Лекарственные формы — полиолы используются как наполнители и подсластители в жевательных таблетках, сиропах и суспензиях.
• Диабетическое питание — продукты на основе полиолов рекомендованы для людей с сахарным диабетом 1 и 2 типа.

Косметическая промышленность

Сорбит и глицерин (также являющийся полиолом) применяются в качестве увлажнителей и загустителей в кремах, лосьонах, шампунях и зубных пастах.

Безопасность и регулирование

Полиолы одобрены для использования в пищевых продуктах в большинстве стран мира, включая Российскую Федерацию, Европейский союз и США. В России полиолы включены в перечень пищевых добавок, разрешённых для производства продуктов питания (Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств»).

Для полиолов установлены допустимые суточные дозы (ДСП), которые варьируются в зависимости от вещества. Например, для сорбита ДСП составляет 0–50 мг/кг массы тела, для ксилита — 0–40 мг/кг. При превышении этих доз возможно развитие желудочно-кишечных расстройств.

Экономическое значение

Мировой рынок полиолов оценивается в несколько миллиардов долларов США. Крупнейшими производителями являются компании Cargill (США), Roquette (Франция), DuPont (США), Ingredion (США). В России производство полиолов (прежде всего сорбита и ксилита) осуществляется на предприятиях «Оргхим» (Нижегородская область) и «Аммоний» (Республика Татарстан).

Интересные факты

• Ксилит токсичен для собак: даже небольшое количество (0,1 г/кг массы тела) может вызвать резкое падение уровня сахара в крови, печёночную недостаточность и гибель животного.
• Эритрит по химической структуре близок к глицерину, но не усваивается организмом человека и выводится в неизменном виде с мочой.
• В природе полиолы содержатся во многих фруктах и ягодах: сорбит — в рябине, яблоках, грушах; маннит — в морских водорослях; ксилит — в небольших количествах в сливах, клубнике, малине.

Источники

1. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств».
2. ГОСТ Р 53904-2010 «Подсластители пищевые. Термины и определения».
3. «Химия пищи» / под ред. А. П. Нечаева. — М.: Колос, 2003.
4. «Современные подсластители и их применение в пищевой промышленности» / под ред. Л. Н. Шатровой. — М.: ДеЛи принт, 2007.
5. «Пищевые добавки: энциклопедия» / под ред. С. А. Сарафанова. — СПб.: Профессия, 2006.
6. «Сахарные спирты: свойства, применение, безопасность» / обзор Всемирной организации здравоохранения (WHO), 2000.