برخی گیاهان منبعی از شیرین کننده های طبیعی هستند، که می توان آن ها را با شکر و شیرین کننده های مصنوعی و حتی شیرین کننده های طبیعی با کالری بالا مانند عسل، در صنایع غذایی ، نوشیدنی و داروسازی استفاده کرد. بسیاری از این گیاهان به طور سنتی و تجربی در کشورهای مختلف استفاده می شوند و برخی از آن ها بسیار شیرین تر از ساکارز هستند. حتی برخی از این مواد می توانند طعم را تغییر دهند، برای مثال طعم های ترش را به شیرین تبدیل کنند. در این مقاله 10 مورد از این گیاهان و مواد موثره آن ها مورد بررسی قرار می گیرند.
شیرین کننده های مصنوعی مانند aspartame (آسپارتام)، acesulfame K (آسه سولفامK)، cyclamate (سیکلامات) و saccharin (ساخارین) به طور گسترده در صنایع غذایی استفاده می شوند. با این حال طعم های خارجی مانند تلخی، طعم فلزی و طعم گس با افزایش غلظت مواد شیرین کننده، افزایش می یابند و نگرانی در مورد ایمنی استفاده از این شیرین کننده ها، منجر به نیاز روزافزون برای شیرین کننده های طبیعی و بدون کالری با طعم قابل قبول و خواص مفید برای سلامتی شده است. این مقاله مواد شیرین کننده طبیعی را شرح می دهد، که می تواند تاثیر زیادی در توسعه صنایع غذایی و دارویی جدید داشته باشند. جدول 1 تعدادی از این شیرین کننده های طبیعی که تا به حال استفاده و تجاری سازی شده اند، را بر اساس منشأ (از کدام قسمت گیاه استخراج می شوند)، میزان شیرینی، پتانسیل شیرین کنندگی و نوع ماده موثره بررسی کرده است.
پروتئین های شیرین
1- گیاه Capparis masaikai Lev:
ویژگی های گیاه:
Capparis masaikai Lev از خانواده Capparidaceae، به طور گسترده ای در مناطق نیمه گرمسیری Yunnan، چین در مناطق صخره ای، کوه ها و انواع خاک رشد می کند و به خوبی خاک های آتشفشانی یا قلیایی را تحمل می کند. میوه های C. masaikai به اندازه یک توپ تنیس رشد می کنند و دانه های میوه رسیده در طب سنتی چینی برای درمان فارنژیت استفاده می شوند. علاوه بر این، چینی ها دانه های Capparis masaikai را می جوند، زیرا شیرین هستند و احساس رطوبت می دهند. در حین جویدن، دانه ها طعم تلخ و شیرینی با شدت ضعیف ایجاد می کنند که این طعم برای مدت طولانی روی زبان باقی می ماند. بنابراین به دلیل مزه ماندگار و نه چندان دلچسب، میوه حاوی دانه مورد استقبال بسیاری از مردم نیست. مکیدن یک قرص حاوی عصاره C. masaikai احساس رطوبت را به داخل می دهد که در بزرگسالان و سالمندان دارای اختلالات ترشح بزاق، بسیار مهم است.
ویژگی شیرین کننده های Capparis masaikai و خواص آنها:
جزء شیرین دانه C. masaikai دارای چندین ایزوفرم پروائینی به نام های mabinlin I-1، mabinlin II، mabinlin III و mabinlin IV است. Mabinlin تقریبا 400 برابر شیرین تر از ساکارز است، در حالی که mabinlin I-1 ناپایدار است و پس از انکوباسیون به مدت 30 دقیقه در دمای 80 درجه سانتی گراد و pH 6 شیرینی خود را از دست می دهد، سایر اشکال پایدارتر هستند.
Mabinlin II در دماهای بالاتر پایدار است و شیرینی آن پس از 48 ساعت انکوباسیون در 80 درجه سانتی گراد باقی می ماند. توالی اسید آمینهMabinlin II مورد بررسی قرار گرفته و مشخص شده است، که یک هترودایمر متشکل از یک زنجیره A با 33 اسید آمینه ( residues) و یک زنجیره B از 72 اسید آمینه تشکیل شده است، و این زنجیره ها توسط دو پیوند دی سولفید به هم متصل می شوند.
وزن مولکولی mabinlin II تقریباً 12.4 کیلو دالتون است و بر اساس تحقیقات، شیرینی mabinlin II تنها 10 برابر بیشتر از ساکارز در هر واحد وزن است. بنابراین میزان شیرینی mabinlin II به قدری کم است که بعید است از این پروتئین به عنوان شیرین کننده تجاری استفاده شود، زیرا صرفه اقتصادی ندارد.
2- گیاه Curculigo latifolia Dryand:
ویژگی های گیاه:
Curculigo latifolia Dryand (شکل 1) که معمولاً lemba نامیده می شود، گیاهی از خانواده Hypoxidaceae است. این گیاه در خاک های زهکشی شده، حاصلخیز و غنی از مواد آلی در مناطق مرتفع (1500 – 2000 متر) و در دامنه ها و جنگل های سایه دار در مالزی می روید. میوه خوراکی تقریباً 1 گرم وزن دارد و حاوی پروتئین هایی با طعم شیرین به نام curculin و هترودایمر آن به نام neoculin است. curculin و neoculin دارای خواص اصلاح کننده طعم هستند و می توانند طعم ترش را به طعم شیرین تبدیل کنند. (بابایی و همکاران، 1393).
ویژگی شیرین کننده های Curculigo latifolia Dryand و خواص آنها:
Curculin یک فرم همودیمر از پروتئین است که از زیر واحد (NBS) تشکیل شده است ، در حالی که نئوکولین (شکل 2) هترودیمری متشکل از زیر واحدهای اسیدی (NAS)، با وزن حدود 13 کیلو دالتون، و یک زیر واحد اصلی (NBS) با وزن حدود 11kDa است.
Curculin از نظر وزنی 430 تا 2070 برابر شیرین‌تر از ساکارز است، در حالی که neoculin فقط 500 برابر شیرین تر است، اما علاوه بر این دارای خواص اصلاح کننده طعم برای تبدیل ترشی به شیرینی است. neoculin می تواند، بعد از مزه لیمو ترش، طعم شیرین و پرتقالی ایجاد کند، و این احساس اصلاح طعم، حدود 30-60 دقیقه طول می کشد.
شیرینی neoculin به pH بستگی دارد و در pH پایین تر بسیار شیرین است در حالیکه شیرینی آن در pH 7 کمتر است. neoculin از نظر حرارتی پایدار نیست و انکوباسیون به مدت یک ساعت در دمای بالاتر از 50 درجه سانتی گراد در بافری با PH 6 باعث کاهش توانایی ایجاد شیرینی آن می شود، در حالی که در دمای 75 درجه سانتی گراد خاصیت شیرینی آن به طور کلی از بین می رود. این پروتئین به دلیل فقدان پایداری حرارتی، برای استفاده در صنعت غذایی مناسب نیست، زیرا در این صنعت از دماهای بالا استفاده می شود، و این پروتئین نمی تواند در برابر پاستوریزاسیون مقاومت کند.
3- گیاه Dioscoreophyllum cumminsii (Stapf) Diels:
ویژگی های گیاه:
Dioscoreophyllum cumminsii (Stapf) Diels، یا the serendipity berry (توت سرندیپیتی)، متعلق به خانواده Menispermaceae است. این گیاه یک تاک جنگلی استوایی است، که در مناطق مرطوب و شدیدا سایه دار جنگل های استوایی غرب و آفریقای مرکزی (نیجریه، غنا) رشد می کند. دارای ساقه های بلند و کرک دار، شبیه به درخت انگور است. برگها از سه لوب قلبی شکل به طول 10-20 سانتی متر تشکیل شده است و میوه ها کوچک با پایپ هایی از گل آذین تشکیل می شوند و یک توده ژله ای با طعم بسیار شیرین در اطراف این پایپ ها پخش می شود. یک کیلوگرم از میوه این درخت می تواند به میزان 3-6 گرم پروتئین خالص مونلین (monellin) تولید کند. گیاه Dioscoreophyllum cumminsii به طور گسترده ای در نیجریه برای کنترل و درمان چاقی و دیابت استفاده می شود.
اخیراً دانشمندان تایید کرده اند، که عصاره برگ های گیاه Dioscoreophyllum cumminsii یک عامل ضد دیابت در موش های صحرایی مبتلا به دیابت نوع 1 است. همچنین تأثیر عصاره آبی برگ این گیاه بر هیپرگلیسمی، دیس لیپیدمی، مقاومت به انسولین، استرس اکسیداتیو و التهاب در سندرم متابولیک ناشی از عرضه بالای فروکتوز در موش ها مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد، که تیمار موش ها با عصاره آبی برگ D. cumminsii (با دوز 400 میلی گرم بر کیلوگرم بدن وزن) به طور قابل توجهی وزن بدن موش ها را در مقایسه با موش هایی که متفورمین (با دوز 400 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن) دریافت کردند، کاهش داد. از آنجایی عصاره D. cumminsii ،تغییرات معنی‌داری (05/0p<) در پارامترهای بیوشیمیایی سرم موش هایی که که در معرض میزان بالایی از فروکتوز قرار گرفته بودند، ایجاد کرد؛ این عصاره ممکن است عامل موثری در درمان سندروم های متابولیک باشد.
ویژگی شیرین کننده های گیاه Dioscoreophyllum cumminsii (Stapf) Diels و خواص آنها:
توت های D.cumminisii حاوی موادی محلول در آب با شیرینی بسیار زیاد، به نام مونلین (monellin) هستند. Monellin در فرم طبیعی خود، پروتئینی با وزن مولکولی 10.7 کیلو دالتون است، که از دو زنجیره A و B تشکیل شده است، که به ترتیب دارای 44 و 50 اسید آمینه هستند. Monellin در دماهای بالا یا مقادیر pH خیلی بالا یا خیلی پایین، ناپایدار است.
مونلین ساختار ثانویه ای دارد که از پنج رشته β ایجاد شده است و یک صفحه β غیرموازی (β1 – β5) و یک مارپیچ α با 17 باقیمانده (α1) را تشکیل می دهند که در شکاف سطح رشته های β2-β قرار می گیرند.
شیرینی مونلین 3000 برابر شدیدتر از ساکارز بر واحد وزن است، و 100000 برابر شدیدتر بر واحد مول است. همچنین 1500 تا 2000 برابر شیرین تر از محلول ساکارز 7 درصد است. بعد از خوردن این پروتئین، طعم شیرین تنها پس از چند ثانیه ظاهر می شود، اما تقریبا یک ساعت ماندگار است و در ترکیب با سایر شیرین کننده ها، اثر سینرژیک دارد و خیلی خوب در آب حل می شود. در pH = 9.03 به نقطه ایزوالکتریک می رسد و حرارت دادن به میزان 55 تا 65 درجه سانتیگراد و PH زیر 2 و بالاتر از 9 منجر به از بین رفتن خاصیت شیرین کنندگی آن می شود. فعالیت شیرین کنندگی پس از اسیدی شدن محیط باز می گردد و ترکیب درست ساختار سه بعدی نیز پیش نیاز شرینی این پروتئین است و تقسیم زیر واحدهای آن یعنی A و B نیز باعث از بین رفتن شیرینی می شود.
تغییرات در ساختارmonellin باعث می شود که تعامل موثرتری با گیرنده شیرینی T1R2 داشته باشد: T1R3، منجر به تشدید بیشتر احساس شیرینی در مقایسه با مونلین طبیعی می شود. در طراحی شیرین کننده های بر پایه مونلین، محققان به نقش مهم ساختار پروتئین والد، بر تاثیر مثبت روی افزایش تعامل سطحی پروتئین با گیرنده، پایداری حرارتی بالاتر، حلالیت خوب و تمایل به تجمع کم،حتی در PH خنثی، اشاره دارند. در همچنین نشان داده شده است که ایجاد تغییرات ژنتیکی در ساختار مونلین، و تولید پروتئین جهش یافته (جهش E23A)، می تواند پایداری پروتئین را بالا ببرد و دمای دناتوره شدن را به بالاتر از 85 درجه سانتیگراد برساند. مونلین می تواند جایگزینی مناسبی برای شکر، خصوصا برای بیماران دیابتی باشد که نیاز به کنترل قند دارند. مصرف این ماده مانند سایر پروتئین های شیرین، طعم شیرینی را به نحوی که نیازی به انسولین نباشد، فعال می کند. بنابراین، پتانسیل آن برای جایگزینی شکر بسیار مورد توجه است. توت های D. cumminisii کمیاب هستند و گیاه وحشی به سختی به دست می آید، به همین دلیل است که کشت آن برای استفاده تجاری اجتناب ناپذیر است.
4- گیاه entadiplandra brazzeana Baill:
ویژگی های گیاه:
گیاه Pentadiplandra brazzeana Baill متعلق به خانواده Penta- diplandaceae است که در آفریقا، از نیجریه تا مرکز و جنوب آفریقا تا آنگولا و جمهوری دموکراتیک کنگو، در سواحل رودخانه ها و در جنگل های ثانویه رشد می کند. این گیاه می تواند یک درختچه چند شاخه باشد که ارتفاع آن تا 5 متر می رسد و یا به صورت گیاه بالارونده با ساقه هایی تا 20 متر رشد می کند. میوه آن به رنگ نارنجی و به صورت دانه های توت مانند به قطر 2-4 سانتی متر است. توت ها حاوی یک تا 5 دانه هستند که توسط یک لایه ضخیم گوشتی احاطه شده اند. در این لایه گوشتی مواد شیرینی به نام های pentadin و brazzein وجود دارند. قرن هاست که ساکنان بومی brazzein را می شناسند و آن را به صورت خام یا آب پز به عنوان شیرین کننده در غذا و نوشیدنی مصرف می کنند.
ریشه، پوست ریشه، برگ و غده گیاه P. brazzeana حاوی بسیاری از مواد فعال زیستی است و اغلب در طب سنتی در برخی از کشورهای آفریقایی برای تحریک شیردهی زنان، درمان درد قفسه سینه، کمردرد، دندان درد و داروی مقوی جنسی (پوست ریشه)، اسهال، هموروئید، یبوست، سرفه (ریشه)، برای درمان گال (برگ) یا سوزاک (غده ها) استفاده می شود. گیاه P. brazzeana به عنوان یک ضد عفونی کننده در درمان پوسیدگی دندان و بیماری های روماتیسمی و به عنوان یک داروی ضد زخم، به ویژه در کامرون به عنوان یک ماده تقویت کننده و محریک جنسی در مردان استفاده می شود. علاوه بر این، اسانس به دست آمده از ریشه دارای اثرات ضد التهابی است. مادران شیرده از میوه های P. brazzeana برای از شیر گرفتن نوزادان خود استفاده می کنند، پس از خوردن میوه، شیر مادر کم شیرین و ملایم می شود و این امر باعث امتناع کودک از گرفتن سینه می شود. این میوه همچنین دارای خواص تقویت کننده جنسی است و به عنوان سم ماهی استفاده می شود.
خصوصیات شیرین کننده های گیاه P. brazzeana و خواص آنها:
شیرین کننده های بدست آمده از میوه هایاین گیاه pentadin و brazzein هستند. Brazzein در مقایسه با شکر 10٪، 500 برابر شیرین تر و 2000 بار شیرین تر از محلول آبی ساکارز 2٪ است. شدت شیرینی پنتادین تقریبا 500 برابر ساکارز بر اساس وزن است. با توجه به ساختار آمینو اسیدی مشابه پنتادین و برازئین، فرض بر این است که پنتادین می تواند مشتق ناشی از گرمای برازئین و شکل دیمری برازئین باشد. وزن مولکولی brazzein حدود 6.47 کیلو دالتون و وزن مولکولی pentadin حدود 12 کیلو دالتون است.
Brazzein از نظر حرارتی پایدار است و شیرینی آن در دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 4 ساعت در محدوده pH=2.5-8 حفظ می شود. Brazzein از 54 اسید آمینه تشکیل شده است که پایداری آنها توسط چهار پیوند درون مولکولی مانند پیوندهای دی سولفید تقویت می شود. زنجیره اسید آمینه از یک مارپیچ α و سه صفحه β آنتی پارالل تشکیل شده است. حلالیت برازئین در آب حداقل 50 میلی‌گرم در میلی‌لیتر، یعنی بیش از 7.7 میلی‌مولار است، بنابراین، آن را به عنوان محلول ترین شیرین کننده پروتئینی در آب می دانند که تا به امروز کشف شده است؛ Brazzein در محدوده وسیعی از pH پایدار است و طعم شیرینی خالص، بدون طعم ترش، شور یا تلخ دارد. شیرینی Brazzein را می توان به راحتی از روی زبان حذف کرد و احساس خنکی از خود نشان نمی دهد. Brazzein اغلب طعم نوشیدنی ها را در ترکیب با سایر شیرین کننده ها بهبود می بخشد و در هر دو سیستم اسید سیتریک و فسفات به خوبی عمل می کند. Brazzein با اکثر شیرین کننده های با شدت بالا مانند آسه سولفام-K و آسپارتام به خوبی هماهنگ می شود و هم افزایی کمی و هم کیفی را ایجاد می کند. همچنین پس از مخلوط شدن با آسه سولفام-K و آسپارتام، به تنهایی یا به صورت ترکیبی، ثبات، طعم و مزه را بهبود می بخشد. معمولاً طعم نامطلوب سایر شیرین کننده ها را کاهش می دهد – برای مثال، ترکیبی از stevioside و Brazzein کیفیت و حسی بهتری نسبت به خود استویوزید دارد.
جمعیت بومی آفریقا برای سال‌های متمادی به طور ایمن از Brazzein برای شیرین کردن غذا استفاده کرده‌اند، که نشان می‌دهد، این پروتئین شیرین خطر خاصی برای سلامتی ندارد و در سال 2007، یک شیرین کننده کم کالری به نام Cweet با این گیاه تولید شد.
5- گیاه Synsepalum dulcificum Daniell:
ویژگی های گیاه:
گیاه Synsepalum dulcificum Daniell (شکل 3) که با نام میوه معجزه آسا نیز شناخته می شود، متعلق به خانواده Sapotaceae است و بومی مناطق گرمسیری غرب و غرب آفریقای مرکزی می باشد. شکل غالب آن بوته ای است، اما می تواند تا ارتفاع 20 فوت رشد کند و پس از 2-3 سال رشد، میوه می دهد. گاهی اوقات دو بار در سال محصول می دهد یعنی ماه مارس-آوریل و بعد از آن، پس از فصل بارندگی. دو واریته دارد که با تولید توت های قرمز و زرد متمایز می شوند. واریته زرد در نیجریه، به ویژه بخش شرقی نیجریه، بیشتر است و توت های قرمز شکل بیضی دارند. Miraculin، یک پروتئین اصلاح کننده طعم، در لایه پارانشیم نازک اطراف گودی میوه یافت می شود. برای اولین بار وجود این میوه های شیرین توسط کاشف اروپایی شوالیه des Marchais در سفری در سال 1725 به کشورهای آفریقایی ثبت شد. وی خاطرنشان کرد که مردم محلی قبل از غذا توت های این بوته را می جوند و برای بهبود طعم غذاهای اسیدی تهیه شده از ذرت و نوشیدنی های اسیدی به آن اضافه می کنند.
پالپ توت زرد ویتامین C بیشتری نسبت به ویتامین های A یا E دارد. محتوای ویتامین اکسیداتیو (ویتامین C، A و E) پالپ این توت به طور کلی کمتر از سایر انواع توت ها مانند شاه توت، تمشک و زغال اخته است. همچنین S.dulcificum دارای فعالیت های آنتی اکسیدانی، ضد باکتریایی و ضد سرطانی است.
ویژگی شیرین کننده های گیاه Synsepalum dulcificum Daniell و خواص آنها:
Miraculin از توت های قرمز Richadella dulcifica، درختچه ای با منشأ غرب آفریقا استخراج می شود. اگرچه میراکولین شیرین نیست، اما دارای خواص اصلاح کننده طعم است و مانند نئوکولین طعم ترش را به طعمی شیرین تبدیل می کند، که یک تا دو ساعت ماندگار است. شیرینی میراکولین 400000 برابر بیشتر از شکر سفره (0.1 میکرومولار میراکولین ناشی از 0.1 M اسید سیتریک) است و حاوی 191 اسید آمینه با الیگوساکاریدهای N-linked است. میراکولین بومی یا شکل خالص آن، یک تترامر از پپتیدها 25 کیلو دالتونی است و میزان شیرینی آن به pH بستگی دارد. Miraculin در pH پایین تر شیرین است، اما در pH =7 شیرین نیست.
6- گیاه Thaumatococcus daniellii (Benn.) Benth:
ویژگی های گیاه:
Thaumatococcus daniellii Benth (شکل 4) که معمولاً به آن katemfe می گویند، گیاهی از خانواده Maranthaceae است. این گیاه در سراسر جنگل های بارانی گرم و مرطوب گرمسیری و منطقه ساحلی غرب آفریقا، جمهوری آفریقای مرکزی و در آنگولا، استرالیا و سنگاپور رشد می کند. زیستگاه طبیعی آن زیر رویش درختان جنگلی است. این گیاه در بیشتر طول سال گل می دهد، اما از ماه جولای تا اواخر اکتبر و از ژانویه تا اواسط آوریل میوه ها تشکیل شده، رشد می کنند و می رسند.
به نظر می رسد این گیاه برای ادغام در سیستم های اگروفارستری(agroforestry) مناسب باشد. یک میوه منفرد (با وزن حدود 16 گرم) از دو یا سه پریکارپ مثلثی و گوشتی تشکیل شده است که هر کدام حاوی یک دانه سیاه بزرگ است که توسط مخاطی غلیظ، شفاف و چسبناک احاطه شده است. زیر هر دانه نیز یک پوشش نرم و ژله مانند وجود دارد.
در طب سنتی عامیانه از عصاره برگ به عنوان پادزهر در برابر زهر، نیش و گزش و همچنین آرام بخش استفاده می شود. میوه های katemfe به عنوان یک ملین استفاده می شود، در حالی که دانه ها به عنوان ماده تهوع آور و برای مشکلات ریه استفاده می شود. در غرب آفریقا، از تفاله میوه katemfe به طور سنتی برای شیرین کردن نان، شراب خرمای تخمیر شده، دسرهای میوه ای اسیدی و به طور کلی غذاهای ترش برای بهبود طعم غذاها استفاده می شود. katemfe همچنین به غذاهایی مانند garri (کیک تهیه شده از آرد مانیوک تخمیر شده که معمولاً در روغن نخل سرخ شده)، پاپ (فرنی از ذرت) و چای اضافه می شود.
خصوصیات شیرین کننده های گیاه Thaumatococcus daniellii (Benn.) Benth و خواص آنها:
ماده Thaumatin از میوه های T. daniellii جدا می شود. حداقل پنج شکل شدیداً شیرین از تاوماتین وجود دارد: شایع ترین آن هاthaumatin I و thaumatin II هستند و باقی آن ها thaumatin a و thaumatin b و thaumatin cهستند. همه اشکال تاوماتین دارای جرم مولکولی 22 کیلو دالتون هستند و نقطه ایزوالکتریک آنها 12 است. تاوماتین تقریباً 100000 بار بر اساس مولاریته و حدود 1600 تا 3000 برابر نسبت به جرم، شیرین تر از ساکارز است.
پروفایل طعم تاوماتین به این صورت است که اصطلاحا تاخیر در ایجاد طعم شیرین دارد و طعم تلخ مشابه شیرین بیان را ایجاد می کند. استفاده از این شیرین کننده به تنهایی، موجب تشدید طعم نامطلوب با افزایش غلظت تاوماتین در محصول، می شود. شیرینی آن مدت زیادی روی زبان می ماند و می تواند طعم نعناع و اثر خنک کنندگی محصولات مختلف را بهبود بخشد. همچنین Thaumatin برای پوشاندن طعم نامطلوب و تلخی سایر شیرین کننده های شدید مانند ساخارین یا تلخی طبیعی مرکبات استفاده می شود. امکان استفاده از تاوماتین در محصولاتی با محتوای سدیم کاهش یافته، مورد توجه قرار گرفته است، زیرا توانایی پوشاندن طعم نامطلوب کلرید پتاسیم (که گاهی به نمک خوراکی اضافه می شود) به منظور جلوگیری از مقادیر زیاد یون های سدیم را دارد. ارزش انرژی تائوماتین 4 کیلو کالری در گرم است. اما از آنجایی که در عمل فقط دوزهای کمی از این شیرین کننده استفاده می شود، فرض بر این است که در کالری دریافتی غذا نقشی ندارد. در pH= 2.5-6 پایدار است و مقاومت بسیار خوبی در برابر دماهای بالاتر دارد. علاوه بر خواص اصلاح کنندگی طعم، تاوماتین دارای خواص ضد بارداری، ضد باکتری، کاهش گلوکز خون و محافظت از سیستم قلبی عروقی است.
Thaumatin E 957 یک افزودنی غذایی است و می‌تواند در تولید شیرینی‌های بدون شکر، آدامس‌های بدون قند، مکمل‌های غذایی یا بستنی کم‌کالری یا بدون شکر استفاده شود. تاوماتین یکی از شیرین ترین و بی خطرترین شیرین کننده ها محسوب می شود. به دلیل فقدان سمیت و سهولت هضم، دوز خاصی از ADI برای آن وجود ندارد. در ایالات متحده به عنوان یک تقویت کننده طعم، دارای وضعیت GRAS است (البته به عنوان یک شیرین کننده GRAS ندارد) و مشخص شده است که اثرات مضری برای سلامتی ایجاد نمی کند. با این حال، اولین موارد ثبت شده آلرژی به تاوماتین در یک کارخانه آدامس نشان داده شده است و کارمندان این کارخانه نشان دادند، که تاوماتین دارای پتانسیل آلرژی زایی قوی در دستگاه تنفسی فوقانی است و به نظر می رسد علائم آلرژیک شدیدتری نسبت به آدامس عربی ایجاد می کند.
ترپنوئیدهای شیرین
7- گیاه Glycyrrhiza glabra L:
خصوصیات گیاه:
گونه های مختلفی از این گیاه مانند شیرین بیان اروپایی (Glycyrrhiza glabra) و شیرین بیان چینی (Glycyrrhiza uralensis) وجود دارد. G.glabra و G.uralensis بعنوان گیاهان مفید در ژاپن در نظر گرفته می شوند، در حالی که G.glabra، G.uralensis و G.inflate به عنوان گیاهان دارویی در چین شناخته می شوند. Glycyrrhiza glabra L. یک گیاه چند ساله از خانواده Fabaceae است که منشأ آن از آسیای مرکزی و جنوب غربی و همچنین از حوزه مدیترانه است. در آب و هوای معتدل و نیمه گرمسیری از جمله اروپا و آسیا رشد می کند و بومی اسپانیا، عراق، ترکیه، روسیه، ژاپن و شمال چین است. G.glabra یک محصول تجاری بسیار مهم است، که به آرامی از بذر یا از طریق ریز تکثیر، رشد می کند و پس از آن در صورت استقرار مناسب، ریشه کن کردن آن دشوار است. ماده فعال گلیسیریزین (glycyrrhizin) در ریشه شیرین بیان موجود است. ریشه G.glabra به عنوان یک عامل طعم دهنده و شیرین کننده برای تنباکو، آدامس، آب نبات، خمیر دندان و نوشیدنی ها استفاده می شود. شیرین بیان همچنین محبوب ترین ماده در بیش از 70 درصد داروهای چینی است و حداقل 4000 سال است که توسط مردم استفاده می شود. از آن به عنوان مسکن، ضد اسپاسم یا خلط آور و همچنین برای درمان سل، هپاتیت عفونی و برونشیت استفاده می شود.
G.glabra حاوی فلاونوئیدها و ایزوفلاونوئیدها است، که فعالیت ضد تکثیر و شبه استروژن از خود نشان می دهند. عصاره شیرین بیان، بیان ژن متمایزی را نشان می دهد، که نشان دهنده وجود اجزای بالقوه مفید به غیر از گلیسین است، که ممکن است در درمان هورمونی یا در درمان ضد سرطان موثر باشند. فیتواستروژن های موجود در ریشه را می توان برای درمان یا کاهش اثرات پوکی استخوان پس از یائسگی استفاده کرد. همچنین Glabridin (گلابریدین) ایزوفلاوان اصلی موجود در ریشه شیرین بیان است. شیرین بیان علاوه بر فعالیت استروژنیک، اثر محافظتی بر سیستم های قلبی عروقی، ضد التهابی، آنتی اکسیدانی و ضد نئوپلاستیک دارد.
خصوصیات شیرین کننده های گیاه Glycyrrhiza glabra L و خواص آنها:
گلیسیریزین (glycyrrhizin) – (شکل 5) تری ترپنوئید ساپونین اصلی در ریشه شیرین بیان (1 تا 9 درصد عصاره شیرین بیان) است و جزء اصلی G.glabra است که مسئول طعم و شیرینی مشخص آن می باشد. گلیسیریزین یک گلیکوزید تری ترپنوئید (ساپونین) با اسید گلیسیرتینیک است که با O-β-d-glucuronosyl-(1’→2)-β-d-glucuronic acid متراکم می شود. به طور کامل در دستگاه گوارش جذب می شود. در طول هیدرولیز، دو مولکول D-glucuronic acid و 18-β-glycyrrhizinium aglycone را آزاد می کند. حدود 50 برابر شیرین‌تر از ساکارز است و برای مدت طولانی طعم خاصی را در دهان باقی می‌گذارد، که استفاده از آن را به عنوان یک شیرین‌کننده خالص محدود می‌کند، اما هنوز هم می توان از آن به عنوان تقویت کننده مواد غذایی استفاده کرد. گلیسیریزین طعم های تلخ را پوشانده و سطح شیرینی درک شده ساکارز را افزایش می دهد. همچنین خواص عملکردی دیگری دارد و می تواند تشکیل ژل، کف کردن و کنترل ویسکوزیته را تنظیم کند.
عصاره شیرین بیان به طور کلی بی خطر شناخته می شود، اگرچه مصرف بیش از حد و همیشگی آن می تواند باعث فشار خون بالا و سطوح پایین پتاسیم شود، که می تواند منجر به مشکلات قلبی و عضلانی شود. مطالعات بیوشیمیایی نشان داده است که گلیسیریزین آنزیم 11βHSD را مهار می کند، که تبدیل کورتیزول را به متابولیت کورتیزون غیرفعال آن کاتالیز می کند. این امر باعث کند شدن دفع کورتیزول و طولانی شدن عملکرد آن در بدن می شود. سطوح بالای کورتیزول گیرنده های معدنی کورتیکوئید را در کانال های دیستال کلیه ها تحریک می کند، که به نوبه خود باعث ایجاد هیپرآلدوسترونیسم کاذب می شود: احتباس نمک ها و مایعات در بدن، ادم، فشار خون بالا و کاهش سطح پتاسیم در خون. زنان باردار و افرادی که دیورتیک مصرف می کنند باید از مصرف ریشه شیرین بیان به عنوان مکمل خودداری کنند یا آن را به مقدار زیاد مصرف نکنند. گلیسیریزین یک افزودنی غذایی (به عنوان تقویت کننده طعم) است و دارای تائیدیه هایGRAS ، FDA و 2018d در ایالات متحده است، اما به عنوان یک شیرین کننده در اتحادیه اروپا تایید نشده است.
8- گیاه Siraitia grosvenorii Swingle:
خصوصیات گیاه:
گیاه Siraitia grosvenorii Swingle با نام رایج Luo Han Guo یا میوه راهب، درخت انگور چند ساله از خانواده Cucurbitaceae است. این گیاه یک گونه بومی استان Guangxi در چین است، که بیش از 200 سال در این منطقه کشت می شود. میوه این گیاه به طور گسترده در چین به عنوان Luo Han Guo یا luo han kuo، در ویتنام به نام la han qua و در انگلیس به نام arhat یا Buddha (میوه راهب) شناخته می شود. طول تاک به 3 تا 5 متر می رسد و با کمک رونده های خود از روی گیاهان دیگر بالا می رود و موانعی که با آنها روبرو می شود را می پیچند. برگ های باریک و قلبی شکل آن 10-20 سانتی متر طول دارند. میوه ها (شکل 6) گرد، به قطر 5-7 سانتی متر، صاف، زرد مایل به قهوه ای یا سبز مایل به قهوه ای با پوست سخت و نازک پوشیده از کرک های نازک هستند. در داخل میوه یک پالپ خوراکی وجود دارد که پس از خشک شدن، پوسته ای نازک قهوه ای روشن و شکننده به ضخامت حدود 1 میلی متر تشکیل می دهد. دانه ها دراز و تقریباً کروی هستند. اولین اطلاعات در مورد Luo Han Guo در قرن سیزدهم ظاهر شد، زمانی که راهبان برای اولین بار از آن استفاده کردند. به دلیل محدود بودن منطقه طبیعی کشت (عمدتاً دامنه کوه در گوانگشی و گوانگدونگ) و مشکل در کشت مؤثر آن، این میوه وارد سنت عمومی گیاهی چینی نشد، این گیاه در قرن بیستم محبوبیت بیشتری پیدا کرد. میوه آن اغلب به عنوان ماده اصلی در نوشیدنی های سرد استفاده می شود و داخل میوه به صورت تازه مصرف می شود و از پوست تلخ آن برای تهیه چای استفاده می شود.
Luo Han Guo برای صدها سال به عنوان یک شیرین کننده طبیعی و به عنوان یک داروی سنتی برای درمان فارنژیت و همچنین یک عامل ضد سرفه در چین استفاده شده است. در سال 1987، میوه S.grosvenorii به عنوان یک محصول با خواص دارویی توسط وزارت بهداشت چین طبقه بندی شد.
خصوصیات شیرین کننده های گیاه Siraitia grosvenorii Swingle و خواص آنها:
طعم شیرین Luo Han Guo عمدتاً از موگروسیدها (mogrosides) ایجاد می شود، که گروهی از ترپن گلیکوزیدها هستند که در حدود 1٪ از قسمت گوشتی میوه وجود دارد. هر دو میوه تازه و خشک برای به دست آوردن پودری با 80٪ یا بیشتر موگروسید استخراج می شوند. پنج نوع موگروسید شناسایی شده است: siamenoside I، 11-oxomogroside V ، mogroside V، mogrosides IVa و mogrosides IVe (شکل 7) که mogroside V در بالاترین غلظت است و حدود 500 برابر شیرین تر از ساکارز 0.5 درصد است. موگروسیدها همچنین دارای اثرات ضد دیابتی، ضد سرطانی و ضد حساسیت هستند. Mogroside V شروع و ترویج سرطان را مهار می کند و همچنین می تواند به عنوان یک عامل شیمی درمانی در برابر سرطان زایی شیمیایی ارزشمند باشد. علاوه بر این، 11-oxomogrozide V به طور قابل توجهی از اکسیداسیون لیپوپروتئین با چگالی کم (LDL) با تاخیر وابسته به دوز در اکسیداسیون LDL جلوگیری می کند. عصاره میوه راهب در چین به عنوان یک شیرین کننده طبیعی کم کالری برای افرادی که از دیابت و / یا چاقی رنج می برند استفاده می شود.
عصاره میوه Luo Han Guo دارای تائیدیه GRAS است. کنسانتره پودر Luo Han Guo با نام PureLo شناخته می شود. شیرینی کلی کنسانتره PureLo 200 برابر بیشتر از ساکارز برآورد شده است. تا به امروز، EFSA ایمنی عصاره میوه راهب را تایید نکرده است، با این حال، EFSA در سال 2017 یک ارزیابی خطر و نظر علمی در مورد ایمنی استفاده از عصاره میوه Luo Han Guo (LHG) به عنوان یک افزودنی غذایی انجام داد. در همان زمان، EFSA درخواستی برای تائیدیه Novel Food عصاره میوه راهب ایجاد داد، اما به دلیل عدم ارزیابی ایمنی عصاره Luo Han Guo در مواد غذایی، این محصول نمی تواند در اتحادیه اروپا به عنوان یک غذا یا ماده غذایی به بازار عرضه شود.
9- گیاه Stevia rebaudiana Bertoni:
خصوصیات گیاه:
Stevia rebaudiana Bertoni (شکل 8) که معمولاً استویا نامیده می شود، یک گیاه دائمی متعلق به خانواده Asteraceae است، که در اصل در برزیل و پاراگوئه یافت می شود. همچنین به صورت تجاری در برزیل، پاراگوئه، آمریکای مرکزی، تایلند، کره، چین و هند کشت می شود. استویا در خاک های شنی رشد می کند، که با رطوبت بالا و نفوذپذیری خوب با واکنش اسیدی یا روی گل و لای خاک مشخص می شود. ارتفاع این گیاه معمولاً به 50 تا 120 سانتی متر می رسد، شاخه ها عمودی و معمولاً منشعب هستند، برگها بیشتر در حالت مخالف یا پیچ در پیچ قرار گرفته اند و از نوع دمبرگ یا نشسته هستند. تیغه برگ دارای یک یا سه رشته، یک انتهای گرد و یک لبه دندانه دار است که از نیمه طول تا نوک آن کشیده می شود. گلها در سبدهای دیسکی شکل، شل یا متراکم متمرکز می شوند. کرولا بنفش روشن و زنگوله ای شکل است. برگ‌های استویا به‌طور سنتی برای صدها سال در پاراگوئه و برزیل برای شیرین کردن چای، داروها و به‌عنوان تنقلات شیرین استفاده می‌شد. استویا پس از کشف و توصیف آن در سال 1887 توسط گیاه شناس آنتونیو برتونی در خارج از مرکز آمریکای جنوبی بیشتر شناخته شد. به دلیل شیرینی آن، استویا نام های بسیاری از جمله برگ عسل، برگ شیرین از پاراگوئه، چای شیرین، گیاه شیرین و عسل یربا دریافت کرده است. پس از اینکه محققان ژاپنی فرآیند استخراج و تصفیه شیرین کننده ها را از برگ های آن توسعه دادند، استفاده تجاری از استویا افزایش یافت. عصاره برگ های استویا به طور سنتی برای درمان دیابت استفاده می شود. همچنین استویا دارای اثرات ضد باکتریایی، ضد قارچی، ضد التهابی، ضد ویروسی، ضد میکروبی، ادرارآور، کاهش دهنده قند خون و گشادکننده عروق است. همچنین گزارش شده است که استویا به عنوان یک داروی ضد بارداری خوراکی توسط زنان قبایل سرخپوست ماتو گروسو پاراگوئه استفاده می شد.
خصوصیات شیرین کننده های گیاه Stevia rebaudiana Bertoni و خواص آنها:
استویول گلیکوزیدها (Steviol)، شیرین کننده های غیر مغذی هستند که 200 تا 400 برابر شیرین تر از شکر معمولی هستند. اگرچه گلیکوزیدهای استویول توسط گیاه استویا تولید می شوند و با هیچ یک از مراحل استخراج و خالص سازی تغییر شیمیایی نمی دهند، گلیکوزیدها را نمی توان به عنوان شیرین کننده طبیعی نامید. با این حال، کلمه طبیعی ممکن است با اشاره به منبع گیاهی (برگ استویا) امکان پذیر باشد. شیرینی گلیکوزیدهای استویول بیشتر از شیرینی ساکارز یا آسپارتام قابل توجه است و ماندگاری بیشتری دارد. استویا دارای طعم ملایم شیرین بیان است که کمی تلخ است. یازده دی ترپن گلیکوزید با خواص شیرین کنندگی در بافت برگ استویا شناسایی شده است. چهار مورد اصلی عبارتند از: stevioside، rebaudioside-A (شکل 9)، rebaudioside-C و dulcoside-A. شیرینی این ترکیبات نسبت به ساکارز به ترتیب 210، 200 تا 242، 30 و 30 برابر است. دو گلیکوزید اصلی استویوزید (10-5 درصد وزن خشک برگها) و ریبائودیوزید-A (Reb-A، 4-2 درصد وزن خشک برگها) هستند، که شیرین ترین ترکیبات هستند. سایر ترکیبات جدا شده از برگ استویا ریبائودیوزید B، D، E، F و rebaudioside M هستند، که 150، 221، 174، 200 و 250 برابر شیرین‌تر از ساکارز و استویولوبیوزید (90 برابر شیرین‌تر) و روبوسوزید (114 برابر شیرین‌تر) هستند.
استویوزیدها پایداری قابل توجهی را در یک محلول آبی در محدوده وسیعی از pH و دما نشان می دهند. در تیمار حرارتی در محدوده pH= 1-10 به مدت 2 ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد، تخریب جزئی استویوزید مشاهده شد، و افزایش دما تا 80 درجه سانتیگراد، کاهش جزئی به میزان 5٪ (در pH =2 و 10) ایجاد شد.
در pH= 1 تجزیه اجباری استویوزید مشاهده شد که منجر به تجزیه کامل آن پس از انکوباسیون در دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت شد. گلیکوزیدهای استویول حلالیت کمی دارند، اگرچه rebaudioside A (1 گرم در 100 میلی لیتر) نسبت به استویوزید در آب محلول تر است و همچنین دمای ذوب بالایی دارند. Rebaudioside-A به دلیل طعم مطلوب، جالب‌ترین گلیکوزید استویول است، در حالی که استویوزید مسئول طعم تلخ آن است. نسبت rebaudioside-A-به-stevioside میزان پذیرش کیفیت شیرینی را اندازه گیری می کند و هرچه میزان rebaudioside-A بیشتر باشد، طعم بهتر است. اگر rebaudioside-A شبیه استویوزید باشد، به نظر می رسد که مزه تلخ مشخصه آن حذف شده است. استفاده از مخلوط شیرین‌کننده‌های مختلف، پروفایل طعم و زمان ماندگاری طعم شیرین بهبود می‌یابد، که اغلب باعث بهبود پایداری ریبائودیوزید A می‌شود. گلیکوزیدهای استویول می توانند با سایر شیرین کننده ها ماند موگروسید، موناتین، آسپارتام، نمک های آسفولتام، سیکلامات، سوکرالوز، اریتریتول، سوربیتول، زایلیتول و گلیسرول، و همچنین ساکارز، گلوکز یا فروکتوز ترکیب شوند. علاوه بر این، اسیدهای آمینه شیرین (گلیسین، آلانین و سرین) نیز طعم ریبائودیوزید A را بهبود می بخشند.
Stevioside و rebaudioside A توسط آنزیم های گوارشی انسان هضم نمی شوند، اگرچه آنها با مشارکت باکتری های جنس Bacteroides به استویول در روده هیدرولیز می شوند. این متابولیت یک مولکول اسید گلوکورونیک را به خود متصل می کند که باعث می شود، استویول خیلی سریع غیرفعال شده و از بدن خارج شود، بدون اینکه اثرات منفی روی بدن نشان دهد. با توجه به مقادیر بسیار کم مصرف استویا، می توان نتیجه گرفت که ارزش غذایی بالاتری برای یک رژیم غذایی استاندارد به ارمغان نمی آورد، بنابراین ارزش کالری آن 0 کیلو کالری در نظر گرفته می شود. برخلاف بسیاری از شیرین کننده های کم کالری، استویوزید در دماهای بالا (198 درجه سانتیگراد) و در محدوده وسیعی از مقادیر pH پایدار است. علاوه بر این، به خوبی در آب حل می شود. Rebiana ، شیرین کننده تجاری مبتنی بر rebaudioside A در شرایط خشک پایدار است و پایداری بسیار بهتری نسبت به آسپارتام یا نئوتام در آب دارد، S.rebaudiana تخمیر نمی شود و پس از پختن تغییر رنگ نمی دهد. قسمت‌هایی از گیاه استویا حاوی مقادیر مختلفی گلیکوزید است، که به ترتیب زیر کاهش می‌یابد: برگ، گل، ساقه، دانه و ریشه. ریشه‌ها تنها قسمت‌هایی از گیاه هستند، که استویوزید ندارند، در حالی که شیرینی برگها دو برابر گل آذین است.
ایندول های شیرین
10- گیاه Sclerochiton ilicifolius A.Meeuse:
ویژگی های گیاه:
گیاه Sclerochiton ilicifolius A.Meeuse با نام رایج arruva، متعلق به خانواده Acanthaceae و بومی آفریقای جنوبی است. این درختچه چوبی با برگ های سوزنی، به صورت وحشی در تپه های سنگی استان های لیمپوپو، زوتپانسبرگ و مپومالانگا در آفریقای جنوبی رشد می کند.
خصوصیات شیرین کننده های گیاه Sclerochiton ilicifolius A.Meeuse و خواص آنها:
موناتین (شکل 10) که معمولاً به عنوان آرووا شناخته می شود، یک شیرین کننده بسیار شیرین است که از پوست ریشه S.ilicifolius جدا می شود و به طور طبیعی دو ایزومر با شیرینی بالا دارد (2S,4S و 2R,4R). موناتین 2R,4R بیش از 3000 برابر شیرین تر از ساکارز 5% است، در حالی که موناتین 2S,4S به ترتیب 1200-1400 برابر شیرین تر از محلول های 5% و 10% ساکارز است. موناتین طعم شیرین و مطبوعی شبیه ساکارز دارد و کالری محصولاتی که در آن استفاده می شود را افزایش نمی دهد. فتولیز طولانی مدت UV/مرئی بر از بین رفتن شیرینی و بروز طعم های ناخوشایند تأثیر دارد.
مطالعات سم شناسی in vivo زیادی برای ایزومر موناتین 2R,4R انجام شده است، تا تجاری سازی آن آسان شود، اما هنوز توسط FDA و EFSA برای استفاده به عنوان شیرین کننده تایید نشده است.
منبع: