Sweet proteins are promising natural sweeteners for food products

Abstract

Рост количества алиментарно-зависимых заболеваний в Российской Федерации за последнее 10-летие обусловлен нарушением структуры питания, дефицитом эссенциальных нутриентов, снижением уровня физической активности взрослого и детского населения. Наиболее распространенным заболеванием, демонстрирующим неуклонный рост, является сахарный диабет. По данным Федерального регистра на 01.01.2023 состояло на диспансерном учете 4 962 762 человека (3,42 % населения), из них 92,3 % (4 581 990) с диагнозом СД 2-го типа. 80–90 % пациентов с СД 2-го типа имеют ожирение различной степени выраженности. Одним из важнейших факторов в профилактике и лечении этих заболеваний является диетотерапия, предусматривающая, наряду со снижением калорийности рациона, уменьшение количества жиров, максимальное ограничение потребления сахара. Достичь желаемых результатов возможно за счет модификации углеводного состава пищевых продуктов путем замены сахара подсластителями. Научные данные о вредных побочных эффектах искусственных подсластителей обусловили необходимость поиска альтернативной замены. В результате инновационных решений было выделено из растительных источников и исследовано 7 белков, обладающих сладким вкусом (браззеин, тауматин, монеллин, мабинлин, куркулин, пентадин) или модифицирующих кислый вкус в сладкий (миракулин). Общим недостатком сладких белков является их термолабильность, зависимость степени сладости от рН среды, ощущение медленного нарастания сладости и длительное послевкусие. Интерес к подсластителям природного происхождения способствовал развитию не только методов выделения сладких белков из растительных объектов, но и обусловил поиск решений по повышению степени сладости и модификации свойств, таких как стабильность при повышенных температурах и изменении рН среды. Модификация этих свойств осуществляется с использованием методов белковой инженерии. В Российской Федерации в качестве подсластителя, усилителя вкуса и аромата разрешен тауматин (индекс Е957) с указанием допустимого содержания в составе пищевой продукции. The increase in the number of alimentary-dependent diseases in the Russian Federation over the last 10 years is due to a violation of the nutritional structure, a shortage of essential nutrients, a decrease in the level of physical activity of the adult and child population. The most common disease showing steady growth is diabetes mellitus. According to the Federal Register, as of 01.01.2023, 4 962 762 people (3.42 % of the population) were registered at the dispensary, of which 92.3 % (4 581 990) were diagnosed with type 2 diabetes. 80–90 % of patients with type 2 diabetes have obesity of varying severity. One of the most important factors in the prevention and treatment of these diseases is diet therapy, which provides, along with reducing the caloric content of the diet, reducing the amount of fat, and limiting sugar consumption to the maximum. It is possible to achieve the desired results by modifying the carbohydrate composition of food products by replacing sugar with sweeteners. Scientific data on the harmful side effects of artificial sweeteners have necessitated the search for an alternative replacement. As a result of innovative solutions, seven proteins with a sweet taste (brazzein, taumatin, monellin, mabinlin, curculin, pentadine) or modifying sour taste into sweet (mirakulin) were isolated from plant sources and studied. A common disadvantage of sweet proteins is their thermal stability, the dependence of the degree of sweetness on the pH of the medium, the feeling of a slow increase in sweetness and a long aftertaste. The interest in sweeteners of natural origin contributed to the development of not only methods for isolating sweet proteins from plant objects, but also led to the search for solutions to increase the degree of sweetness and modify properties, such as stability at elevated temperatures and changes in the pH of the medium. Modification of these properties is carried out using protein engineering methods. In the Russian Federation, thaumatin (index E957) is allowed as a sweetener, flavor enhancer and aroma enhancer, indicating the permissible content in the composition of food products.