CC BY
7
Статья поступила в редакцию 4.06.2024 г.
Миняйлова Н.Н., Будникова О.В., Лобыкина Е.Н., Лобыкина А.А., Ровда Ю.И., Шмакова О.В.,
Ведерникова А.В.
Кемеровский государственный медицинский университет,
г. Кемерово, Россия, Юргинская городская больница, г. Юрга, Россия,
НГИУВ - филиал ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России,
г. Новокузнецк, Россия
СЛАДКИЕ БЕЛКИ: ОТ ТРАДИЦИОННОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ К ИННОВАЦИОННЫМ ПРОДУКТАМ ПИТАНИЯ
В связи с высоким риском формирования хронических неинфекционных заболеваний на фоне приема искусственных подсластителей, возникает необходимость поиска альтернативных, более безопасных заменителей сахара натурального происхождения. Одним из таких вариантов в настоящее время являются растительные белки, обнаруженные в тропических растениях, обладающие сладким вкусом - «сладкие белки» или натуральные пептидные подсластители (NPSS). Сладкие белки (СБ) - это белковые молекулы, имеющие сладкий вкус, в сотни и тысячи раз превышающий по уровню сахарозу. Они обладают низкой калорийностью и не вызывают значительных изменений уровня сахара в крови. Кроме того, СБ, являясь белковой структурой, полностью перерабатываются организмом и обладают соответственно значительной пищевой ценностью. К наиболее изученным СБ относятся: тауматин, браззеин, монеллин, куркулин, миракулин, мабинлин, пентадин, безопасность, дозировка и токсичность которых в настоящее время обсуждаются. Накапливающиеся знания о разновидностях сладких белков, их структуре, свойствах и эффектах, включая противовоспалительные, антиаллергенные, противоопухолевые и антиоксидантные, позволят выстраивать перспективы их использования в профилактике хронических неинфекционных заболеваний.
Ключевые слова: сладкие белки; растительные белки; натуральные подсластители; пищевые добавки; хронические неинфекционные заболевания
Minyailova N.N., Budnikova O.V., Lobykina E.N., Lobykina A.A., Rowda Yu.I\ Shmakova O.V., Vedernikova A.V.
Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russia, Yurga City Hospital, Yurga, Russia,
Novokuznetsk State Institute for Advanced Training of Doctors, Novokuznetsk, Russia
SWEET PROTEINS: FROM TRADITIONAL CONSUMPTION TO INNOVATIVE FOOD PRODUCTS
Due to the high risk of developing chronic non-infectious diseases while taking artificial sweeteners, there is a need to search for alternative, safer sugar substitutes of natural origin. One such option now is plant proteins found in tropical plants that have a sweet taste - «sweet proteins» or natural peptide sweeteners (NPSS). Sweet proteins (SP) are protein molecules that have a sweet taste hundreds and thousands of times higher than sucrose, they are low in calories and do not cause significant changes in blood sugar levels. In addition, SB, being a protein structure, is completely processed by the body and accordingly has significant nutritional value. The most studied SBs include:thaumatin, brazzein, monellin, curculin, miraculin, mabinlin, pentadin, the safety, dosage and toxicity of which are currently being discussed.
Accumulating knowledge about the varieties of sweet proteins, their structure, properties and effects, including antiinflammatory, anti-allergenic, anti-tumor and antioxidant, will make it possible to build prospects for their use in the prevention of chronic non-infectious diseases.
Key words: sweet proteins; vegetable proteins; natural sweeteners; food additives; chronic non-infectious diseases
Сладкий вкус, связанный с потреблением сахара, является одним из самых приятных «наслаждений», которые испытывает человек. Уже с первых дней жизни попадание в ротовую полость сладких субстанций в виде грудного молока вызывает у новорожденных чувство удовольствия, комфорта, является мощным анальгетиком, оказывая опиоидопо-
добный эффект. В отличие от горького и соленого вкуса, восприятие которых может меняться с возрастом, предпочтение сладкого остается устойчивым на протяжении всей жизни [1, 2]. Происходит это в результате выделения в мозг нейромедиатора дофамина, эффект которого во многом аналогичен приему наркотических веществ. Доказано, что дли-
Информация для цитирования: d 10.24412/2686-7338-2024-3-33-40
MRKTIS
Миняйлова Н.Н., Будникова О.В., Лобыкина Е.Н., Лобыкина А.А., Ровда Ю.И., Шмакова О.В., Ведерникова А.В. СЛАДКИЕ БЕЛКИ: ОТ ТРАДИЦИОННОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ К ИННОВАЦИОННЫМ ПРОДУКТАМ ПИТАНИЯ //Мать и Дитя в Кузбассе. 2024. №3(98). С. 33-40.
№3 (98) 2024
тельное употребление сладких продуктов в последующем приводит к изменениям в рецепторах дофамина, требующих для достижения удовольствия большего количества продуктов, содержащих глюкозу [3].
Еще в 1984 году Beauchamp G.K. и Moran M. [4], изучая восприятие сладкого вкуса у детей первых 2-х лет жизни, доказали, что уровень потребления сахара на раннем этапе развития имеет долгосрочное влияние на предпочтение сладкого в последующие периоды жизни, вызывая «привыкание» и переедание, формирование в будущем ожирения, сахарного диабета (СД) 2 типа и сердечно-сосудистой патологии [5].
Группа ученых Azad M.B., Abou-Setta A.M., Chauhan B.F. и соавт. (2017) проанализировали результаты 30 когортных исследований в течение 10-летнего периода, включающих более 400 тысяч участников, и пришли к выводу, что частый прием непитательных подсластителей прямо сопряжен с увеличением массы тела, развитием метаболического синдрома и сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых [6].
Согласно данным Федерального исследовательского центра питания и биотехнологии, в России дети и их родители избыточно потребляют продукты, содержащие в составе быстрые углеводы, при этом добавленный сахар составляет около 14,5 % общего рациона детей в возрасте 3-7 лет и около 13 % у подростков, при норме употребления не более 10 % [7].
По данным национального рейтингового агентства (НРА), в 2022 году рост потребления сахара в России оказался на 20-25 % выше, чем в 2021 году. В среднем, 1 человек потребил сахара (включая кондитерские изделия) около 32 кг в год, что превышает медицинскую норму на 8 кг [8].
Такие изменения в рационе питания в настоящее время, начиная уже с раннего детского возраста, приводят к росту распространения социально значимой патологии, прежде всего ожирения, реальная заболеваемость которым в стране, по результатам исследований, значительно расходится с данными Росстата. Согласно официальной статистике, на 1 января 2023 года в России с диагнозом «ожирение» было зафиксировано более 560 тысяч детей. По данным эпидемиологических исследований COSI, 10 % детей в возрасте до 7 лет имеют диагноз «ожирение» и еще 27 % — избыточную массу тела [9]. Официальная статистика значительно «недооценивает» масштабы проблемы, поскольку фиксирует лишь малую часть диагностированных случаев.
Paglia L. (2019) опубликовал результаты мета-анализа исследований по влиянию чрезмерного потребления сахара на детский организм, отражающие наличие взаимосвязей между недостаточной продолжительностью и качеством сна у детей и подростков и увеличением массы тела, снижением чувствительности к инсулину, гипергликемией. Наряду с этим, в настоящее время изучается связь между длительным высоким потреблением сахара и синдромом
дефицита внимания и гиперактивности [10]. В 2021 г. в России были утверждены Методические рекомендации «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации», где подчеркивается, что следует снижать добавление сахара настолько, насколько это возможно. И это является стратегической социальной задачей в стране.
В связи с тем, что отказ от «сладкой» привычки в питании — процесс эмоционально и психологически трудный и болезненный, появляется необходимость в выпуске продуктов и напитков со сниженным или низким содержанием сахара, а в идеале — полным его отсутствием. На современном этапе это обеспечивается за счет замены в продуктах питания сахара на подсластители. В настоящее время, согласно Международной ассоциации производителей низкокалорийных продуктов (Calorie Control Council), в группу сахарозаменителей входят фруктоза, стевия, ксилит и сорбит. Несмотря на то, что данная группа полностью усваивается организмом, выделяя энергию, они подобно сахару остаются высококалорийными. Кроме того, выделяют группу интенсивных подсластителей, в которую входят лактулоза, сукралоза, стевиозид, тауматин, глицир-ризин, неогесперидин и цикламат. Данная группа, в отличие от выше указанной, не усваивается организмом и не имеет энергетической ценности, но в последующем их прием повышает чувство голода, способствуя перееданию [11].
В настоящее время в литературе представлен значительный ряд исследований, связанных с рисками воздействия естественных и искусственных подсластителей на организм человека. Приоритетным среди них направлением является изучение связи чрезмерного потребления сахара и развития неинфекционных заболеваний. Так, Suez J. с соавт. [12] доказали, что регулярный прием подсластителей увеличивает риск изменения состава микробиоты кишечника с нарушением иммунных функций организма, формирует непереносимость глюкозы в последующем. В настоящее время известно, что кишечный микробиом модулирует метаболизм и существенно различается у разных людей [13]. Так, например, согласно данным Thaiss С.А. с соавт. [14], персистирующее изменение микробиома влияет на скорость восстановления веса после диеты, а именно, способствует снижению уровня флавонои-дов и снижению затрат энергии, и предполагается, что постбиотическое вмешательство на основе фла-воноидов уменьшает чрезмерное вторичное увеличение веса.
В свою очередь, группа китайских ученых Zhang N. с соавт. [15], изучив роль диеты в формировании микробиома толстого кишечника человека (включая последствия высокого потребления простых сахаров), показали, что изменения рациона питания могут приводить к изменению состава и соотношения кишечной микробиоты до 57 % от изначального уровня. Авторы подчеркнули, что значительный ряд хронических неинфекционных забо-
№3 (98) 2024
леваний (сахарный диабет и воспалительные заболевания кишечника) вызываются в результате снижения разнообразия кишечного микробиома, среди причин которого выделяют чрезмерное потребление сахара.
Представлены литературные обзоры, посвященные отрицательному влиянию сахарозаменителей на сердечно-сосудистую систему, повышая риск возникновения инфаркта миокарда, острого коронарного синдрома, стенокардии. При использовании заменителей сахара на постоянной основе отмечается и рост развития цереброваскулярных заболеваний (инсульт, транзиторные ишемические события) [16]. Кроме того, их потребление вызывает резкие перепады гликемии; способствует формированию ряда негативных последствий для психического здоровья (рецидивирующие головные боли, синдром хронической усталости, резкие перепады настроения), развитию акне, повышению риска развития СД 2 типа и синдрома раздраженного кишечника [17].
В связи с высоким риском возникновения различных патологий на фоне регулярного прима подсластителей, возникает необходимость поиска альтернативных, более безопасных заменителей сахара естественного происхождения. Одним из таких вариантов в настоящее время являются растительные белки, обладающие сладким вкусом — так называемые «сладкие белки» или натуральные пептидные подсластители (NPSS), открытые учеными в ХХ веке, в основном с 1968 по 1994 гг.
Сладкие белки (СБ) — это белковые молекулы, которые имеют сладкий вкус, обладают низкой калорийностью и в большинстве своем не влияют на выработку инсулина, следовательно, не вызывают изменений уровня сахара в крови. В связи с этим, они становятся привлекательной альтернативой сахару и искусственным подсластителям. В настоящее время известно восемь основных природных СБ: миракулин (открыт в 1968 г.), монеллин (1969), тауматин (1979), мабинлин (1983), пентадин (1989), неокулин (1990), куркулин (1990) и браззеин (1994). Все они выделены из растений, произрастающих в Африканских тропиках.
Особенность данных белков заключается в том, что благодаря специфической структуре они способны связываться со вкусовыми рецепторами, отвечающими за восприятие сладкого вкуса. При этом они в 100-3000 раз слаще чем сахароза (в зависимости от вида белка) и, как белок перерабатываясь полностью в организме, обладают соответственно значительной пищевой ценностью [18-22].
Следует отметить, что все вышеперечисленные СБ имеют критические параметры по умолчанию, ограничивающие их применение в зависимости от характера свойств белка, таких как легкая денатурация, агрегация и деградация при высокой температуре [23].
Одними из первых, кто представил СБ как альтернативу сахарозаменителям. были Zhao X. с соавт. [18], которые в своей работе исследовали их
структурные и функциональные характеристики, а также влияние на ощущение сладкого вкуса. Ученые обнаружили, что у СБ есть общие структурные черты и важные аминокислотные остатки, которые влияют на их способность вызывать вкус сладости. Данное исследование представляет новый взгляд на роль и структурно-функциональные отношения данных белков и может быть полезным для дальнейшего изучения и разработки новых природных сладких веществ.
В отличие от искусственных подсластителей, белки со сладким вкусом являются натуральными компонентами, получаемыми из растительного сырья. Приоритетным свойством СБ является то, что для создания сладкого вкуса они не стимулируют вкусовые рецепторы, подобно сахару, а взаимодействуют с ними, для чего требуются очень низкие концентрации данных белков, следовательно, по праву они могут считаться низкокалорийными подсластителями.
Сладкое восприятие большинства СБ раскрывается иначе, чем у сахарозы, а именно: ощущение сладкого вкуса приходит медленнее, имеет долгое послевкусие и возможные привкусы. При этом данные СБ в сотни или тысячи раз слаще сахарозы, в результате для замены сахара в кулинарных или кондитерских изделиях их требуется малое количество, что позволяет значительно снизить калорийность продукции. Но, несмотря на то, что СБ являются перспективной заменой сахарозы, лишь часть из них доказала свою безопасность и была разрешена к использованию в качестве подсластителей или усилителей вкуса.
Так, группа Farag M.A. с соавт. [24] в эксперименте исследовали введение в рацион крыс сладкого белка тауматина в различных дозировках (0,3 %, 1,0 % и 3,0 %) и пришли к заключению об отсутствии неблагоприятного воздействия данного белка на массу тела животных, а также на их потребление пищи и воды.
Согласно результатам исследования Lynch B. с соавт., белок браззеин, используемый в рационе крыс в качестве подсластителя в течение 90 дней в количестве потенциального уровня потребления (3 мг/кг массы в день), не имел побочных эффектов вплоть до максимально испытанной дозы (978 мг/кг массы тела в день у мужчин и 985 мг/кг массы тела в день у женщин), не обладал аллергенностью и генотоксичностью [25].
Стало известно, что некоторые СБ растительного происхождения обладают противоопухолевыми свойствами. В настоящее время изучается наличие данного эффекта у представителей данных белков и потенциальные возможности их использования как противоопухолевых препаратов. Исследование Poursalim M. с соавт. с применением молекулярной динамики подтверждает, что СБ браззеин обладает противоопухолевой активностью [26].
Также в 2023 г. были опубликованы результаты исследования безопасности браззеина, полученного не из растений, а производственным методом, с
№3 (98) 2024
помощью дрожжевых культур Komagataella phaffii [27]. А в 2024 г. продукт браззеин, полученный методом точной ферментации и произведенный с помощью генно-модифицированных микроорганизмов, получил от FDA (U.S. Foodand Drug Administration / Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) статус GRAS (Generally Recognizes As Safe) — это общепризнанный уровень безопасности.
Кроме того, в 2023 г. в «ЭФКО» (сокращенно от «Эфирный Комбинат» — одна из крупнейших российских компаний пищевой промышленности и лидер рынка пищевых жиров, масел и заменителей молочного жира) сообщили о том, что СБ прошли сертификацию в Объединенных Арабских Эмиратах, что открывает возможность для начала поставок полезных альтернатив сахару на предприятия, в первую очередь для производства кондитерских изделий и сладких напитков [28].
В России на настоящий момент в лаборатории химии пищевых продуктов «ФИЦ питания и биотехнологии» завершены исследования по оценке безопасности СБ браззеина, и проходит процедура его государственной регистрации в Роспотребнадзоре, как нового вида пищевой продукции.
Следует подчеркнуть, что современные биотехнологические методы позволяют производить СБ в культурах бактерий, дрожжей и генетически модифицированных растениях, например, с помощью встраивания генов из растений, естественным образом производящих данные белки, в более массовые сельскохозяйственные культуры (кукуруза, соя). Развитие синтетической биологии будет способствовать созданию специальных генетических схем, позволяющих бактериям или дрожжам производить натуральные сладкие белки.
Основные изученные характеристики природных сладких белков
Миракулин
Миракулин — это гликопротеин, содержащийся в ягодах западно-африканского вечнозеленого кустарника Путерия сладковатая (лат. Synsepalum dulcificum) [29].
Сам белок миракулин не сладкий, но его молекула связывается с рецепторами сладкого вкуса на вкусовых сосочках языка. Рецепторы, воспринимающие сладкий вкус, активируются в кислой среде и эффект восприятия длится до тех пор, пока на них не подействует нейтральная рН. Это означает, что миракулин действует только при потреблении кислых продуктов. Он влияет на рецепторы языка, воспринимающие горький и кислый вкус, притупляя естественное восприятие данных вкусов. В результате при взаимодействии с миракулином, молекулы продуктов, имеющих горький или кислый вкус, воспринимаются как сладкие [18, 30]. Данный белок может помочь в улучшении вкусовых ощущений, например, у онкологических пациентов, что будет способствовать повышению аппетита и улучшению качества питания. Это в свою очередь может
снизить риск белково-энергетической недостаточности, улучшить общее состояние пациента и повысить эффективность лечения онкологических заболеваний [30]. Логично предположить, что миракулин может быть полезен в педиатрической практике, когда дети испытывают отвращение к неприятным вкусам лекарств.
Мабинлин
Мабинлин — это белок, выделяемый из семян китайского субтропического растения Саррап$ masaikai. Белки данной группы имеют высокую сладость вкуса (примерно в 100-400 раз выше, чем у сахарозы) и хорошо растворяются в воде. В зависимости от последовательности аминокислот, мабин-лин можно разделить на четыре изоформы: мабинлин I, мабинлин II, мабинлин III и мабинлин IV. Самым ярким вкусом и термостойкостью обладает мабинлин II, кристаллическая структура которого состоит из а-цепи с двумя а-спиральными участками и р-цепи с тремя а-спиральными участками [31]. Именно р-цепь с уникальным тетралетным мотивом (NL/I) определяет сладость растения, а а-цепь обеспечивает более длительное послевкусие [18]. В связи с данными свойствами, мабинлин II в будущем может стать положительной альтернативой подсластителям.
Куркулин и Неокулин
Белок куркулин, выделенный из плодов малазийского растения СитсиИдо1аЫ(оИа, подобно ми-ракулину, может изменять вкусовые ощущения. Однако его отличием является то, что он сам обладает сладким вкусом. Куркулин существует в двух формах: гомодимерной и гетеродимерной. Гомодимерная форма состоит из 114 аминокислот, имеет молекулярную массу 14600, да и обладает только модифицирующей сладкий вкус активностью [32].
Гетеродимерная форма, названная неокулином, проявляет и сладкий вкус, и активность, модифицирующую вкус. Вкус неокулина в 550 раз слаще сахарозы по шкале процентного эквивалента. Кроме того, неокулин обладает способностью преобразовывать кислотный вкус в сладкий. Например, кислый вкус лимонов после взаимодействия с неокулином становится сладким, похожим на апельсиновый. После потребления неокулина питьевая вода и кислые растворы ощущаются сладкими. Эти свойства данного СБ делают его потенциально полезным для использования в пищевой промышленности с целью усиления сладкого вкуса различных продуктов или модифицировать вкус кислых [33].
Пентадин
Пентадин — белок с молекулярной массой 12000 Да, выделенный из мякоти семян плодов вьющегося африканского кустарника Рentadiplandтa bтazzeana. Помимо белка пентадина, в составе плодов этого растения содержится еще один СБ — браз-зеин. Особенностью является то, что пентадин извлекается из фруктов после их термической сушки, а браззеин извлекается из фруктов в свежем виде [34].
№3 (98) 2024
Сладость пентадина примерно в 500 раз выше сахарозы, и его можно использовать для маскировки горького послевкусия. Пентадин обладает высокой термической стабильностью и не теряет сладкого вкуса при воздействии температуры 100°C в течение 5 часов. Однако до настоящего времени не получено полной информации о последовательности и структуре данного СБ [21].
Браззеин
Браззеин — мономерный белок со сладким вкусом, выделенный впервые в Университете Висконсина-Мэдисона в 1994 г., также из плодов западно-африканского растения Pentadiplandra brazzeana. Белок состоит из 54 аминокислотных остатков и имеет самую низкую молекулярную массу среди всех СБ — 6,5 кДа, при этом он в 5002000 раз слаще сахарозы [35]. Наиболее часто используемыми средами для исследования биотрансформации растений браззеина являются салат-латук, кукуруза и рис. Известно, что браззеин содержится в семенах кукурузы в количестве 400 мкг/г. Кукурузный браззеин также используется в промышленном производстве, что может помочь решить проблемы с долгосрочной жизнеспособностью оригинального браззеина.
Подобно другим представителям СБ, имеет способность стимулировать сладкую рецепторную систему вкусовых рецепторов языка и обладает очень сладким вкусом, даже при небольших дозах. Благодаря своей термостабильности, растворимости в воде и устойчивости к кислой среде (сохраняет устойчивость при различных уровнях pH) он используется в широком спектре пищевых продуктов, включая коктейли, мороженое, кондитерские и мучные изделия.
Калорийность браззеина составляет около 4 ккал на грамм, но поскольку он в 2000 раз слаще сахарозы, для достижения нужного уровня сладости требуется крайне небольшое количество белка, следовательно, его калорийность можно считать практически нулевой. В результате он представляет собой альтернативу доступным низкокалорийным подсластителям. Это позволяет использовать браз-зеин в пищевой промышленности и особенно для людей, контролирующих свое питание и вес [36, 37]. Кроме того, он безопасен для пациентов с нарушением углеводного обмена. При смешивании с другими подсластителями (аспартам, стевия) браз-зеин уменьшает их побочное послевкусие и дополняет вкус [36, 38].
Тауматин
Тауматин — это смесь белков, выделенных из плодов африканского растения Thaumatococcus daniellii. Он состоит из одноцепочечных 207 аминокислотных остатков и имеет относительную молекулярную массу 22 кДа. Тауматин очень сладкий, его сладость в 100000 раз выше, чем у сахарозы в молярном выражении, даже при низкой концентрации 50 нМ. При этом сладость накапливается очень медленно, но восприятие сладкого вкуса сохраняется на долгое время, оставляя лакричный привкус
при высоких концентрациях. Тауматин хорошо растворим в воде, обладает устойчивостью в кислых условиях и к нагреванию. Сладость белка сохраняется при кипячении при pH ниже 5,5 в течение 1 часа. При данных значениях pH тауматин стабилен при тепловой нагрузке (пастеризации, консервировании, выпечке и нагреве при сверхвысоких температурах). Однако при нагревании выше 70°C при pH 7,0 наблюдается агрегация и потеря сладости.
Для клинической практики важно, что, в отличие от искусственных подсластителей, тауматин не вызывает кариес, не приводит к значительному изменению уровня глюкозы в крови, следовательно, может быть безопасен для пациентов с сахарным диабетом [39].
Метаболизм тауматина схож с метаболизмом других пищевых белков, при этом он быстро переваривается в организме и не накапливается в нем.
Тауматин считается безопасным подсластителем, который может быть использован в пищевых продуктах и напитках без опасных эффектов для организма. Так, объединенный экспертный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (Joint FAO/ WHO Expert Committeeon Food Additives, JECFA — международный комитет ВОЗ,ответственный за безопасность пищевых добавок) не выявил у тауматина токсических, генотоксических или тератогенных свойств. Данный белок был одобрен Европейским союзом с 1984 г., а также управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
В Великобритании он одобрен для использования в пищевых продуктах и фармацевтических препаратах (за исключением детского питания) как усилитель вкуса и в кормах для домашних животных. Белок тауматин считается безопасным для использования в ряде пищевых продуктов (в жевательной резинке, молочных продуктах, мороженом, сладостях и безалкогольных напитках) и в качестве подсластителя может быть добавлен в пределах разрешенного уровня (от 1 до 5 мг/кг или 50 мг/кг в зависимости от продукта). Кроме сладости, тау-матин также может улучшать вкус продуктов и скрывать нежелательные вкусовые оттенки, за счет чего его часто сочетают с другими заменителями сахара [40].
Монеллин
Монеллин — сладкий полипептид, выделенный из африканского тропического растения Dioscoreo-phyllum cumminsii, содержащий 50 аминокислот в одной цепи и 44 в другой. При нагревании до 55-65°С и ферментативном гидролизе сладкий вкус монеллина теряется [41].
Сладость монеллина является очень высокой, по уровню он в 4000 раз слаще сахарозы [42]. Это позволяет использовать его в пищевой промышленности для разработки и выпуска сладких низкокалорийных продуктов питания (напитков, десертов, кондитерских изделий), включая продукты для лечебного питания больных сахарным диабетом.
№3 (98) 2024
Гликемический индекс монеллина низкий, поэтому его добавление в питание пациентов с нарушениями углеводного обмена не вызывает резкого повышения уровня сахара в крови. Более того, исследования показывают, что монеллин не влияет на аппетит и не вызывает желания потреблять больше сладкого [41].
В последних исследованиях Saraiva А. с соавт. не было выявлено негативного влияния монеллина на пищевые продукты, однако в ряде случаев он может вызывать аллергические реакции, поэтому использование данного белка должно быть контролируемым [37].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Растущая распространенность хронических неинфекционных заболеваний (включая ожирение, метаболический синдром, сердечно-сосудистые события и катастрофы, СД 2 типа), вызванных с участием потребления простых углеводов свыше медицинской нормы, стала всемирной угрозой здоровью людей. Согласно результатам мета-анализа последних исследований по влиянию искусственных подсластителей на здоровье человека, их потребление влияет на кишечный микробиом, может вызывать окислительный стресс, снижает чувство сытости и нарушает гомеос-таз глюкозы, способствует формированию заболеваний нервной системы, метаболического синдрома.
В связи с тем, что потребители становятся все более информированными и выбирают низкокало-
рийные продукты, не содержащие искусственных подсластителей, поиск альтернативных, а главное, безопасных источников натуральных заменителей сахара, особенно пептидного типа со значительно меньшим количеством калорий, в настоящее время становится особенно актуальным.
Информация о разнообразии растительных белков, которые значительно превышают по сладости известные подсластители, не только расширит знания практических врачей об отдельных продуктах питания, но и позволит более эффективно подходить к вопросам профилактики и лечения многих хронических неинфекционных заболеваний у пациентов, не готовых отказаться от употребления любимых сладких продуктов.
Таким образом, учитывая накапливающиеся знания о разновидностях сладких белков, их структуре, свойствах и эффектах, о том, что некоторые из них обладают противовоспалительными, антиаллергенными, противоопухолевыми и антиоксидантными свойствами, все это позволяет выстраивать перспективы их использования в профилактике хронических неинфекционных заболеваний.
Информация о финансировании и конфликте интересов
Исследование не имело спонсорской поддержки.
Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES:
1. Tordoff MG. How do non-nutritive sweeteners increase food intake? Appetite. 1988; 11(1): 5-11.
2. Zafra MA, Molina F, Puerto A. The neural/ cephalic phase reflexes in the physiology of nutrition. Neurosci Biobehav Rev. 2006; 30(7): 1032-1044. doi: 10.1016/j.neubiorev.2006.03.005
3. Blanco-Gandia MC, Montagud-Romero S, Rodríguez-Arias M. Binge eating and psychostimulant addiction. World J Psychiatry. 2021; 11(9): 517-529. doi: 10.5498/wjp.v11.i9.517
4. Beauchamp GK, Moran M. Acceptance of sweet and salty tastes in 2-year-old children. Appetite. 1984; 5(4): 291-305. doi: 10.1016/s0195-6663(84)80002-1
5. Razina AO, Runenko SD, Achkasov EE. Obesity: Current Global and Russian Trends. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2016; 71(2): 154-159. Russian (Разина А.О., Руненко С.Д., Ачкасов Е.Е. Проблема ожирения: современные тенденции в России и в мире //Вестник РАМН. 2016. Т. 71, № 2. С. 154-159.) doi: 10.15690/vramn655
6. Azad MB, Abou-Setta AM, Chauhan BF, Rabbani R, Lys J, Copstein L, et al. Nonnutritive sweeteners and cardiometabolic health: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials and prospective cohort studies. CMAJ. 2017; 189(28): E929-E939. doi: 10.1503/cmaj.161390
7. Proekt Rospotrebnadzora «Zdorovoe pitanie», razdel stati: Sladosti: davat nelzya otbirat. Russian (Проект Роспотребнадзора «Здоровое питание», раздел статьи: Сладости: давать нельзя отбирать.) URL: https://xn-—8sbehgcimb3cfabqj3b. xn--p1ai/healthy-nutrition/news/sladosti-davat-nelzya-otbirat/ 27.12.2023. (Дата обращения: 28.05.2024)
8. Dolce vita; sakharnaya otrasl Rossii v 2022 godu. Analiticheskii obzor. NRA, 2022. Russian (Dolce vita; сахарная отрасль России в 2022 году. Аналитический обзор. НРА, 2022.) URL: https://www.ranational.ru/sites/default/files/Sugar_062022.pdf (Дата обращения: 28.05.2024)
9. Alferova VI, Mustafina SV. Prevalence of obesity in the adult population of the Russian Federation (literature review). Obesity and metabolism. 2022; 19(1): 96-105. Russian (Алфёрова В. И., Мустафина С. В. Распространенность ожирения во взрослой популяции Российской Федерации (обзор литературы) //Ожирение и метаболизм. 2022. Т. 19, № 1. С. 96-105.) doi: 10.14341/omet12809
10. Paglia L. The sweet danger of added sugars. Eur J Paediatr Dent. 2019; 20(2): 89. doi: 10.23804/ejpd.2019.20.02.01
11. Egorova IA, Komarova SG. About the benefits and dangers of sugar substitutes. Advances in chemistry and chemical technology. 2015; 2(161): 51-53. Russian (Егорова И.А., Комарова С.Г. О пользе и вреде сахарозаменителей //Успехи в химии и химической технологии. 2015. № 2(161). С. 51-53.)
№3 (98) 2024 (fcvíf^
12. Suez J, Korem T, Zeevi D, Zilberman-Schapira G, Thaiss C.A, Maza O, et al. Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature. 2014; 514(7521): 181-186. doi: 10.1038/nature13793
13. Vanamala JK, Knight R, Spector TD. Can Your Microbiome Tell You What to Eat? Cell Metabolism. 2015; 22(6): 960-1. doi: 10.1016/j.cmet.2015.11.009
14. Thaiss CA, Itav S, Rothschild D, Meijer MT, Levy M, Moresi C, et al. Persistent microbiome alterations modulate the rate of post-dieting weight regain. Nature. 2016; 540(7634): 544-551. doi: 10.1038/nature20796
15. Zhang N, Ju Z, Zuo T. Time for food: The impact of diet on gut microbiota and human health. Nutrition. 2018; 51-52: 80-85. doi: 10.1016/j.nut.2017.12.005
16. Debras C, Chazelas E, Sellem L, Porcher R, Druesne-Pecollo N, Esseddik Y, et al. Artificial sweeteners and risk of cardiovascular diseases: results from the prospective NutriNet-Sante cohort. BMJ. 2022; 378: e071204. doi: 10.1136/bmj-2022-071204
17. Boles RE, Gunnarsdottir T. Family meals protect against obesity: exploring the mechanisms. J Pediatr. 2015; 166(2): 220221. doi: 10.1016/j.jpeds.2014.10.034
18. Zhao X, Wang C, Zheng Y, Liu B. New Insight into the Structure-Activity Relationship of Sweet-Tasting Proteins: Protein Sector and Its Role for Sweet Properties. Front Nutr. 2021; 8: 691368. doi: 10.3389/fnut.2021.691368
19. Kroger M, Meister K, Kava R. Low calorie sweeteners and other sugar substitutes: a review of the safety issues. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2006; 5(2): 35-47. doi: 10.1111/j.1541-4337.2006.tb00081.x
20. Hung CY, Cheng LH, Yeh CM. Functional expression of recombinant sweet-tasting protein brazzein by Escherichia coli and Bacillus licheniformis. Food Biotechnology. 2019; 33(3): 251-271. doi: 10.1080/08905436.2019.1618323
21. Cereghino JL, Cregg JM. Heterologous protein expression in the methylotrophic yeast Pichia pastoris. FEMS Microbiol Rev. 2000; 24(1): 45-66. doi: 10.1111/j.1574-6976.2000.tb00532.x
22. Faus I. Recent developments in the characterization and biotechnological production of sweet-tasting proteins. Appl Microbiol Biotechnol. 2000; 53(2): 145-151. doi: 10.1007/s002530050001
23. Xiaoda S, Yuting Y, Li L, Mengjiao H, Siwei D, Hong T, et al. Design and development of a high temperature stable sweet protein base on monellin, Process Biochemistry. 2020; 89: 29-36. doi: 10.1016/j.procbio.2019.07.011
24. Farag MA, Rezk MM, HamdiElashal M, El-Araby M, Khalifa SAM, El-Seedi HR. An updated multifaceted overview of sweet proteins and dipeptides as sugar substitutes; the chemistry, health benefits, gut interactions, and safety. Food Res Int. 2022; 162(1): 111853. doi: 10.1016/j.foodres.2022.111853
25. Lynch B, Wang T, Vo T, Tafazoli S, Ryder J. Safety evaluation of oubli fruit sweet protein (brazzein) derived from K omaga-taella phaffii, intended for use as a sweetener in food and beverages. Toxicology research and application. 2023; 7(1): 1-21. doi: 10.1177/23978473231151258
26. Poursalim M, Shasaltaneh MD, Jafarian V, Salehabadi H. The novel anti-cancer feature of Brazzein through activating of hTLR5 by integration of biological evaluation: molecular docking and molecular dynamics simulation. Scientific Reports. 2022; 12: 21979. doi: 10.1038/s41598-022-26487-2
27. Novik TS, Koveshnikova EI, Kotlobay AA, Sycheva LP, Kurochkina KG, Averina OA, et al. Sweet-Tasting Natural Proteins Brazzein and Monellin: Safe Sugar Substitutes for the Food Industry. Foods. 2023; 12(22): 4065. doi: 10.3390/foods12224065
28. Markova EV, Leonova EI, Sopova YuV. Sweet protein brazzein is a promising sweetener. Problems of Nutrition. 2024; 93(1): 61-71. DOI: 10.33029/0042-8833-2024-93-1-61-71. Russian (Маркова Е.В., Леонова Е.И., Сопова Ю.В. Сладкий белок браззеин как перспективный подсластитель //Вопросы питания. 2024. Т. 93, № 1. С. 61-71.) doi: 10.33029/0042-8833-2024-93-1-61-71
29. Theerasilp S, Kurihara Y. Complete purification and characterization of the taste-modifying protein, miraculin, from miracle fruit. J Biol Chem. 1988; 263(23): 11536-11539. doi: 10.1016/S0021-9258(18)37991-2
30. Lopez-Plaza B, Gil A, Menendez-Rey A, Bensadon-Naeder L, Hummel T, Feliii-Batlle J, Palma-Milla S. Effect of Regular Consumption of a Miraculin-Based Food Supplement on Taste Perception and Nutritional Status in Malnourished Cancer Patients: A Triple-Blind, Randomized, Placebo-Controlled Clinical Trial-CLINMIR Pilot Protocol. Nutrients. 2023; 15(21): 4639. doi: 10.3390/nu15214639
31. Liu X, Maeda S, Hu Z, Aiuchi T, Nakaya K, Kurihara Y. Purification, complete amino acid sequence and structural characterization of the heat-stable sweet protein, mabinlin II. Eur J Biochem. 1993; 211(1-2): 281-287. doi: 10.1111/j.1432-1033.1993.tb19896.x
32. Yamashita H, Theerasilp S, Aiuchi T, Nakaya K, Nakamura Y, Kurihara Y. Purification and complete amino acid sequence of a new type of sweet protein taste-modifying activity, curculin. J Biol Chem. 1990; 265(26): 15770-15775.
33. Okubo S, Terauchi K, Okada S, Saito Y, Yamaura T, Misaka T, et al. De novo transcriptome analysis and comparative expression profiling of genes associated with the taste-modifying protein neoculin in Curculigo latifolia and Curculigo capitulata fruits. BMC Genomics. 2021; 22(1): 347. doi: 10.1186/s12864-021-07674-3
344. Sharififar F, Ashrafzadeh A, Khanaman MK. A Review of Natural Peptide Sweeteners. International Journal of Peptide Research and Therapeutics. 2022; 28, 158. doi: 10.1007/s10989-022-10464-4
35. Ming D, Hellekant G. Brazzein, a new high-potency thermostable sweet protein from Pentadiplandra brazzeana B. FEBS Lett. 1994; 355(1): 106-108. doi: 10.1016/0014-5793(94)01184-2
36. Hellekant G, Danilova V. Brazzein a small, sweet protein: discovery and physiological overview. Chem Senses. 2005; 30(1): i88-89. doi: 10.1093/chemse/bjh127
(fc-Jfnb li^J&TE №3 (98) 2024 P9
37. Saraiva A, Carrascosa C, Ramos F, Raheem D, Pedreiro S, Vega A, Raposo A. Brazzein and Monellin: Chemical Analysis, Food Industry Applications, Safety and Quality Control, Nutritional Profile and Health Impacts. Foods. 2023; 12(10): 1943. doi: 10.3390/foods12101943
38. Neiers F, Belloir C, Poirier N, Naumer C, Krohn M, Briand L. Comparison of Different Signal Peptides for the Efficient Secretion of the Sweet-Tasting Plant Protein Brazzein in Pichia pastoris. Life (Basel). 2021; 11(1): 46. doi: 10.3390/life11010046
39. Kinghorn AD, Kaneda N, Baek NI, Kennelly EJ, Soejarto DD. Noncariogenic intense natural sweeteners. Med Res Rev. 1998; 18(5): 347-360. doi: 10.3390/life11010046
40. Joseph JA, Akkermans S, Nimmegeers P, Van Impe JFM. Bioproduction of the Recombinant Sweet Protein Thaumatin: Current State of the Art and Perspectives. Front Microbiol. 2019; 10: 695. doi: 10.3389/fmicb.2019.00695
41. O'Brien-Nabors L. Alternative Sweeteners (4th ed.). CRC Press. 2012; 587 р. doi: 10.1201/b11242
42. Kim NC, Kinghorn AD. Highly sweet compounds of plant origin. Arch Pharm Res. 2002; 25(6): 725-746. doi: 10.1007/BF02976987
КОРРЕСПОНДЕНЦИЮ АДРЕСОВАТЬ:
ЛОБЫКИНА Анна Андреевна 650056, г. Кемерово, ул. Ворошилова, д. 22 а, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России _Тел: 8 (3842) 73-48-56 E-mail: anna.lobykina@mail.ru_
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
МИНЯЙЛОВА Наталья Николаевна, доктор мед. наук, доцент, профессор кафедры педиатрии и неонатологии, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава РФ, г Кемерово, Россия. E-mail: mnn1911@mail.ru.
INFORMATION ABOUT AUTHORS
MINYAILOVA Natalya Nikolaevna, doctor of medical sciences, docent, professor of the department of pediatrics and neonatology, Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russia. E-mail: mnn1911@mail.ru
БУДНИКОВА Олеся Викторовна, канд. мед. наук, врач-детский эндокринолог, ГБУЗ КО Юргинская городская больница, г. Юрга, Россия. E-mail: budnikovaolesya@mail.ru
ЛОБЫКИНА Елена Николаевна, доктор мед. наук, профессор, зав. кафедрой гигиены, эпидемиологии и здорового образа жизни, НГИУВ - филиал ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России, г. Новокузнецк, Россия. E-mail: Len67@mail.ru
BUDNIKOVA Olesya Viktorovna, candidate of medical sciences, pediatric endocrinologist, Yurga City Hospital, Yurga, Russia. E-mail: budnikovaolesya@mail.ru
LOBYKINA Elena Nikolaevna, doctor of medical sciences, professor, head of the department of hygiene, epidemiology and healthy lifestyle, Novokuznetsk State Institute for Advanced Training of Doctors, Novokuznetsk, Russia. E-mail: Len67@mail.ru
ЛОБЫКИНА Анна Андреевна, ассистент кафедры педиатрии и неонатологии, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России, г. Кемерово, Россия. E-mail: anna.lobykina@mail.ru
РОВДА Юрий Иванович, доктор мед. наук, профессор, профессор кафедры педиатрии и неонатологии, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России, г. Кемерово, Россия. E-mail: y.i.rovda@rambler.ru
LOBYKINA Anna Andreevna, assistant of the department of pediatrics and neonatology, Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russia. E-mail: anna.lobykina@mail.ru
ROVDA Yuri Ivanovich, doctor of medical sciences, professor, professor of the department of pediatrics and neonatology, Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russia. E-mail: y.i.rovda@rambler.ru
ШМАКОВА Ольга Валерьевна, канд. мед. наук, доцент, зав. кафедрой педиатрии и неонатологии, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России, г. Кемерово, Россия. E-mail: shmakova.ov@kemsma.ru
ВЕДЕРНИКОВА Алена Владимировна, ассистент кафедры педиатрии и неонатологии, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России, г. Кемерово, Россия. E-mail: cmombilla@gmail.com
SHMAKOVA Olga Valerievna, candidate of medical sciences, docent, head of the department of pediatrics and neonatology, Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russia. E-mail: shmakova.ov@kemsma.ru
VEDERNIKOVA Alena Vladimirovna, assistant of the department of pediatrics and neonatology, Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russia. E-mail: cmombilla@gmail.com
№3 (98) 2024
