Care este diferența dintre zahăr, îndulcitori naturali și îndulcitori artificiali? Un chimist explică știința dulcelui

O trecere rapidă pe la raionul de băuturi al oricărui magazin alimentar dezvăluie ingeniozitatea incredibilă a oamenilor de știință în căutarea aromelor dulci.

În unele băuturi vom găsi zahăr. În altele, cum ar fi o băutură dietetică vom găsi un îndulcitor artificial sau natural cu un conținut scăzut de calorii. Ceea ce se găsește în aproape orice altceva este siropul de porumb bogat în fructoză, „regele” dulcelui american.

În calitate de chimist am studiat compușii alimentari din natură precum și etichetele alimentare care susțin că alimentele și băuturile sunt dietetice, fără zahăr sau ”fără îndulcitori artificiali”. Acestea uneori pot crea confuzie privind ceea ce consumăm în realitate.

Deci, care sunt aceste molecule dulci? Cum este posibil ca zahărul din trestia de zahăr și îndulcitorii artificiali să producă arome similare?

Pentru a răspunde la aceste întrebări este util să înțelegem cum funcționează papilele gustative.

Percepem arome dulci atunci când anumite molecule se leagă de papilele gustative de pe limbă. Credit: Bomin Jeong/EyeEm prin Getty Images

Papilele gustative și chimie

„Harta gustului” sau ideea că percepem diferite arome pe diferite părți ale limbii este departe de adevăr. Oamenii sunt capabili să guste toate aromele oriunde există papilele gustative.

Ce este o papilă gustativă?

Papilele gustative sunt zone de pe limbă care conțin zeci de celule receptoare ale gustului. Aceste celule pot detecta cele cinci arome, dulce, acru, sărat, amar și umami.

Atunci când mâncăm, moleculele alimentare sunt dizolvate în salivă și apoi trec peste papilele gustative unde se leagă de diferitele celule ale receptorilor gustativi. Doar moleculele cu anumite forme se pot lega de anumiți receptori, iar acest lucru produce perceperea diferitelor arome.

Moleculele cu gust dulce se leagă de proteine ​​specifice de pe celulele receptorilor de gust numite proteine ​​G. Atunci când o moleculă se leagă de aceste proteine ​​G, ea declanșează o serie de semnale care sunt trimise la creier, unde este interpretată ca fiind dulce.

O diagramă a unei molecule de glucoză. Glucoza este cel mai simplu dintre zaharuri. Credit: NEUROtiker/WikimediaCommons

Zaharuri naturale

Zaharurile naturale sunt tipuri de carbohidrați cunoscuţi sub numele de zaharide (glucide) care sunt formaţi din carbon, oxigen și hidrogen. Vă puteți imagina zaharurile ca inele de atomi de carbon cu perechi de oxigen și hidrogen atașate la exteriorul inelelor. Grupele de oxigen și hidrogen sunt cele care fac zahărul lipicios la atingere. Ele se comportă ca o legătură Velcro, lipindu-se de perechile de oxigen și hidrogen de pe alte molecule de zahăr.

Cele mai simple zaharuri sunt cele cu o singură moleculă numite monozaharide. Probabil ați auzit de unele dintre acestea. Glucoza este cel mai elementar zahăr și este, în mare parte, produsă de plante. Fructoza este un zahăr din fructe. Galactoza este un zahăr din lapte.

Zahărul de masă sau zaharoza, care provine din trestia de zahăr, este un exemplu de dizaharidă, un compus format din două monozaharide. Zaharoza se formează atunci când o moleculă de glucoză și o moleculă de fructoză se unesc. Alte dizaharide obişnuite sunt lactoza din lapte și maltoza, care provine din cereale.

Atunci când aceste zaharuri sunt consumate, organismul le procesează pe fiecare dintre ele ușor diferit. În cele din urmă, ele sunt descompuse în molecule pe care corpul le transformă în energie. Cantitatea de energie din zahăr și din toate alimentele este măsurată în calorii.

Siropul de porumb bogat în fructoză este principalul îndulcitor pentru multe alimente și băuturi procesate. Credit: Jeff Greenberg/Universal Images Group prin Getty Images

Siropul de porumb cu multă fructoză

Siropul de porumb bogat în fructoză este un îndulcitor hibrid de zahăr şi este făcut din amidon de porumb, principalul carbohidrat din porumb.

Amidonul de porumb este format din mii de molecule de glucoză legate între ele. La scară industrială, amidonul este divizat în molecule individuale de glucoză folosind enzime. Această glucoză este apoi tratată cu o a doua enzimă pentru a transforma o parte din ea în fructoză. În general, siropul de porumb bogat în fructoză este aproximativ 42%-55% fructoză.

Acest amestec este dulce și ieftin de produs, dar are un conținut ridicat de calorii. Ca și în cazul altor zaharuri naturale, prea mult sirop de porumb bogat în fructoză nu este bun pentru sănătate. Din moment ce majoritatea alimentelor și băuturilor procesate sunt pline cu aşa ceva, nu este greu să consumăm prea mult.

O substanță chimică din planta de ştevie produce arome dulci. Credit: Gabriela F. Ruellan/WikimediaCommons

Îndulcitori naturali fără zahăr

A doua categorie de îndulcitori ar putea fi definită ca îndulcitori naturali fără zahăr. Aceștia sunt aditivi alimentari precum ştevia, fructele călugărului și alcooli naturali de zahăr. Aceste molecule nu sunt zaharuri, dar se pot lega totuși de receptorii dulci și, prin urmare, au un gust dulce.

Ştevia este o moleculă care provine din frunzele plantei Ştevia redaudiana. Ea conține molecule „dulci” care sunt mult mai mari decât majoritatea zaharurilor și au trei molecule de glucoză atașate la ele. Aceste molecule sunt de 30 până la 150 de ori mai dulci decât glucoza în sine. Moleculele dulci din fructele călugărului sunt similare cu ştevia și de 250 de ori mai dulci decât glucoză.

Corpului uman îi este foarte greu să descompună atât ştevia, cât și fructele călugărului. În consecinţă, deși ambele sunt foarte dulci, nu obținem calorii din consumul lor.

Alcoolii de zahăr, cum ar fi sorbitalul, de exemplu, nu sunt la fel de dulci ca zaharoza. Aceştia pot fi găsiţi într-o varietate de alimente, inclusiv ananas, ciuperci, morcovi și alge marine și sunt adesea adăugate în băuturile dietetice, guma de mestecat fără zahăr și multe alte alimente și băuturi.

Alcoolii de zahăr sunt formați din lanțuri de atomi de carbon în loc de cercuri precum zaharurile normale. Deși sunt alcătuiți din aceiași atomi ca și zaharurile, alcoolii de zahăr nu sunt absorbiți bine de organism, așa că sunt considerați îndulcitori cu conținut scăzut de calorii.

Chimiștii au dezvoltat o serie de substanțe chimice fabricate în laborator care au gust dulce și sunt vândute ca îndulcitori fără zahăr. Credit: Evan Amos/WikimediaCommons

Îndulcitori artificiali

A treia modalitate de a face ceva dulce este prin adăugarea unor îndulcitori artificiali. Aceste substanțe chimice sunt produse în laboratoare și fabrici și nu se găsesc în natură. Ca toate lucrurile care au gust dulce, ele se pot lega de anumiți receptori din papilele gustative.

Până acum, Administrația pentru Alimente și Medicamente din SUA a aprobat șase îndulcitori artificiali. Cei mai cunoscuţi sunt, probabil, zaharina, aspartamul și sucraloza – mai bine cunoscute sub numele de Splenda.

Îndulcitorii artificiali au toți formule chimice diferite. Unele seamănă cu zaharurile naturale, în timp ce altele sunt radical diferite. Aceştia sunt de obicei de multe ori mai dulci decât zahărul. Zaharină este incredibil de dulce, de 200 până la 700 de ori mai dulce decât zahărul de masă, iar unii dintre îndulcitorii artificiali sunt greu de descompus pentru organism.

În timp ce un desert dulce poate fi o simplă plăcere pentru mulți dintre noi, chimia modului în care papilele gustative percep dulceața nu este atât de simplă. Doar moleculele cu combinația perfectă de atomi au gust dulce, iar corpurile noastre se ocupă de fiecare dintre aceste molecule în mod diferit atunci când vine vorba despre calorii.

Traducere după What’s the difference between sugar, other natural sweeteners and artificial sweeteners? A food chemist explains sweet science