Szénhidrátok és édesítőszerek

A cukrokról

A cukrok, vagyis szénhidrátok nélkülözhetetlenek az élő szervezetek számára, csak a legfontosabbakat em­lítve:

  • Széndioxiddá való elégetésük biztosítja az energiát;
  • Alapanyagok a szervezet egyéb anyagainak felépítéséhez;
  • Egyéb vegyületekkel kombinálódva alkotják az ún. glikozidokat (főleg növényekben), ezek biológiai szerepe rendkívül változatos;
  • Az összetett poliszacharidok lehetnek tartalék­tápanyagok vagy vázanyagok;

Összesen 18 különböző öt- és hat szénatomos egyszerű alapcukor, monoszacharid, létezik (nem említve a természetben ritka tükörképi molekulákat), ezek kombinációjával több száz kettős cukor, di­szacharid képezhető, azonkívül mindegyiknek megvan a megfelelő redukált származéka is, egy cukoralkohol (s nem is említve a különféle ritka származékokat, variációkat). Az oxidált szárma­zékok a cukorsavak. A természetben ezekből nagyon sok előfordul, a szervezetünk talál­kozik is vele, azonban szerencsére mint iparilag is nagy mennyiségben előállított termék csak mindössze néhány jön szóba.

Az 1. táblázat baloldalán látható mono- és diszaccharidok természetesen sokféle forrásból származnak: cukorrépa, cukornád, méz, juhar­szirup, stb., mint elsődleges forrás, de előállíthatók például keményítő lebontásával (krumpli­cukor, kukoricaszirup és hasonlók), és egymásba is át­alakíthatók (invertcukor).

Cukrok: Cukor­helyettesítők: Más típusú édesítőszerek:
Répacukor (szacharóz vagy szukróz)
(glükóz + fruktóz)
Laktit Aceszulfám
Tejcukor (laktóz)
(galaktóz + glükóz)
Maltit Aszpartám, neotám, advantám
Malátacukor (maltóz)
(glükóz + glükóz)
Szorbit Szaccharin
Gyümölcscukor (fruktóz) Xilit Neoheszperidin
Szőlőcukor (glükóz) Izomalt Taumatin
Ciklamát
Szukralóz

1. táblázat
(A laktit, maltit, xilit, stb. helyett néha láthatjuk a laktitol, maltitol, xilitol, stb. neveket is,
ezek az angol elnevezések átvételei.)


A természetben ezeken kívül nagyon sok poliszaccharid, láncszerűen összekapcsolódó cukor fordul elő, legismertebbek a keményítő (növényi tartalék szén­hidrát), a cellulóz (növényi vázanyag) és az emberi tartalék szénhidrát, a glikogén. De említhetnénk még a rovarok vázanyagát, a kitint, vagy a gyümölcsök zselésítő­anyagát, a pektint, avagy az újabban felkapott inulint. Az E400 - E425 közötti sűrítő, zselésítő, kocsonyásító anyagok szinte mindegyike szárazföldi vagy tengeri növényekből kivont és tisztított poliszacharid.

Az egyszerű cukrok avagy monoszaccharidok, például a glükóz, gyorsan és azonnal felszívódnak a tápcsatornából. A diszaccharidokat az emésztő­enzimeknek először el kell hasítaniuk. A poli­szaccharidok közül a keményítőt szintén le kell bontani, ezért ebből csak lassan szívódnak fel a cukrok. A többi poliszaccharid vagy rostanyagként változatlan formában kiürül, vagy a bélbaktériumok felhasználják táplálékul, eközben zsírsavakat, stb. is termelhetnek.

A megtűrt "mérgek"

Az emberek egy eléggé jelentős része nem tudja megemészteni a tejcukrot, pontosabban az abban levő galaktózt, s ez kellemetlen tüneteket okoz. Ezt a köztudat elfogadja és nem kiáltja ki a tejet veszélyes anyagnak, viszont akik ebben szen­vednek, vagy csak sajtot, joghurtot fogyaszthatnak (a valódi, bakteriális erjedés során a tejcukor elbomlik), vagy csak olyan drágább tejet ihatnak, amiből a galaktózt eltávolították.

Bár a medve és több más állat is szereti a mézet, a nagyfokú cukorfogyasztásra az evolúció nem készítette fel a szervezetünket és a cukorbetegség a civilizációs ártalmak közé tartozik, amit sajnos el is fogadunk: hajlandók vagyunk nagy hűhót csapni egy-egy adalékanyag miatt, de az agyoncukrozott élelmiszeripari vagy otthoni ételeket, italokat megesszük és vállaljuk a krónikus cukor­mérge­zésből fakadó cukorbajt. Ennek elkerülésére használhatjuk a cukorhelyettesítőket.

A cukorhelyettesítők

A cukorhelyettesítők tulajdonképpen cukor­alkoholok (poliolok). Ez kémiailag azt jelenti, hogy a cukrokra jellemző aldehid vagy keto csoport alkohollá van redukálva, vagyis immár a cukor összes oxigén atomja alkohol típusú. A cukoralkoholok ugyancsak édesek, legtöbbjük lebomlik és elég a szervezetben, de nem kell hozzá inzulin, így a cukorbetegek is fogyaszt­hatják (ha nem is végnélkül). A mono­szacha­ridoknak megfelelő cukoralkoholok (szorbit, mannit, xilit) közvetlenül felszívódnak a belekből, az izomaltnak és maltitnak előbb le kell bomlania. Van kivétel is, például az eritrit, amely válto­zatlanul kiürül a szervezetből, így kalória­mentes. A poliolok felszívódása azonban lassú, eközben a bélbaktériumok is bontják őket, egy részük kiürül, ezért tápértékileg nem haszno­sulnak 100%-osan.

Jó összefoglaló található a cukoralkoholokról a Ködpiszkáló blogon.


Relatív édesség, répacukor = 1
Répacukor 1 Xilit 1
Gyümölcscukor 1,4 Maltit 0,8
Szőlőcukor 0,7 - 0,8 Szorbit 0,7
Galaktóz 0,35 Mannit 0,65
Malátacukor 0,3 - 0,5 Eritrit 0,65
Tejcukor 0,2 Izomalt 0,4

2. táblázat
A cukrok és cukoralkoholok (cukorhelyettesítők) egymáshoz viszonyított édessége


A 2. táblázatban látható, hogy az édességbeli különbségek egy nagyságrenden belül vannak.

Mesterséges és egyéb édesítőszerek

Ide szokták sorolni nemcsak az egészen mesterséges, hanem a természetes, de nem cukor szerkezetű édesítőszereket is. A nem cukor szerkezetű mesterséges édesítő­szerekkel szem­ben elég nagy a bizalmat­lanság, a köztudat főleg a szaccharinnal kapcsolatos történetet nem tudja elfelejteni, amikor rákokozónak kiáltották ki, mint utólag kiderült, alaptalanul. Az interneten, médiában viszont azóta is keringenek a laikus levelek és ellenőrizhetetlen sztorik a szörnyűbbnél szörnyűbb hatásokról. Ezeket az édesítőszereket főleg a kalóriamentes üdítőitalokban keverten alkalmazzák, akár négy különbözőt is, így termé­szetesen mindegyikből kevesebb kell, ami kiküszöböli az esetleges mellékízt is. A kombi­nációknak szinergikus hatását is leírták, ami tovább csökkenti a felhasználandó mennyiséget.

Az egyéb édesítőszereknek a répacukorhoz viszo­nyított édessége a 3. táblázatban látható. Az értékek csupán körülbeliek, hiszen az ízérzékelés függ a koncentrációtól, pH-tól és nem utolsósorban az egyén ízérzékelőképeségétől.


Relatív édesség, répacukor = 1
Ciklamát 30
Aszpartám 180
Aceszulfám 200
Szaccharin 300-400
Szukralóz 600
Taumatin 2000
Neotám 8000
Neoheszperidin 1500
Advantám 20000

3. táblázat
Az egyéb édesítőszerek egymáshoz viszonyított édessége.


A következő táblázat a cukrok és cukoralkoholok hasznosuló energiatartalmát, glikémiás indexét és égéshőjét mutatja.


Cukrok
cukoralkoholok
Hasznosuló energia*
kcal/100g
Valódi energiatartalom**
(égéshő) kcal/100g
Glikémiás index
Répacukor 390-400 394 65-68
Tejcukor 400 394 46
Szőlőcukor 358 372 100
Gyümölcscukor 400 375 19-23
Laktit 200 n.a. 5-6
Izomalt 200 n.a. 2-9
Maltitol 210 n.a. 35-52
Mannit 160 396 0
Szorbit 260 394 9
Xilit 260 386 8-13
Eritrit <0,2 414 0

4. táblázat
A cukrok és cukoralkoholok energiadatai és glikémiás indexei.
* A táplálékkal felvett anyag által szolgáltatott körülbelüli energiaértékek (különféle források alapján.)
**Fizikai-kémiai módszerekkel meghatározott pontos égéshő értékek (ΔcH° solid) (A Chemical Abstracts vagy a National Institute of Standards and Technology WebBook adatai alapján)

A táblázat második és harmadik oszlopából jól látható, hogy a cukrok esetén a táplálékkal felvett cukor által szolgáltatott energia körülbelül azonos a megfelelő cukor igazi energiatartalmával, vagyis a cukor gyakorlatilag teljes egészében felszívódik és energetikailag hasznosul.
A cukoralkoholok energiatartalma gyakorlatilag azonos a cukrokével, a hasznosuló energia azonban kevesebb, akár nulla is lehet. Ennek oka, hogy egyrészt nem szívódnak fel teljesen és/vagy a felszívódott hányad részben változatlanul távozik a szervezetből, harmadrészt az anyagok biokémiailag a cukroktól eltérően alakulnak tovább, metabolizálódnak. Hasonló okok vezetnek a glikémiás indexben is látható különbségekhez.

Egy kis cukorkémia

Végezetül azok számára, akik nem ijedősek és nem idegenkednek a kémiától, egy kis cukorkémia, ami eléggé szövevényes terület és a térlátásunkat is igénybe veszi. Nézzük a szőlőcukrot, a glükózt. Ez hat szénatomból áll, öthöz egy-egy OH, hidroxil-csoport kapcsolódik (emiatt minden cukor egyúttal polialkohol is), a hatodikhoz az oxigén kettős­kötéssel kapcsolódik, ez egy aldehid csoport. Mint az ábrán is látható, a vegyészek többféle ábrázolásmódot is használnak, mivel egy sík rajzon nehéz érzékeltetni a hidroxil csoportok egymáshoz viszonyított térbeli, 3D szerkezetét (a szénhez kapcsolódó hidrogéneket az áttekinthetőség kedvéért nem mindig írják ki):

Különféleképpen rajzolt ún. Fisher-képletek

A valósághoz közelebb álló térszerkezetek. A zöld ábrán a molekula az egérrel vagy érintőképernyőn ujjal forgatható (klikk és shift-klikk).

Az, hogy az OH csoportokat hol jobbra, hol balra rajzoltuk, vagy vastag/szaggatott kötéssel csatla­koznak, nagyon fontos dolog: ez jelzi az OH csoportok térhelyzetét, vagyis hogy a valóságban (a jobboldali képen) az OH csoport a gerinc síkja "elött" vagy "mögött" van. Az egyes cukrok ebben különböznek egymástól.

Hogy a helyzet még bonyolultabb legyen, a cukrok gyűrűs szerkezetet is felvehetnek, sőt leginkább ilyen formában léteznek (de a nyílt formának meg­felelően is reagálhatnak):

A gyűrű forma különféle rajzolatokban

A valósághoz közelebb álló térszerkezetek. A zöld ábrán a molekula az egérrel vagy érintőképernyőn ujjal forgatható (klikk és shift-klikk).

A gyűrűs formák összekapcsolódva hosszú lineáris vagy elágazó poli­szaccharidokat alkothatnak, mint például a cellulóz, a természetben a variációk száma igen nagy:

Az emberi emésztőrendszer ezek közül a keményítőt tudja lebontani. A többi, általában nem oldódó szénhidrátot rostanyagként tartjuk számon. Néhány kivétel akad, például az inulin, de ezeket a bélbaktériumok alakítják át vagy bontják le.

Sokszor összefuthatunk a glikozid vagy glükozid kifejezéssel. A glikozidok igen gyakoriak a növény­világban: ha egy cukor egy nem cukor szerkezetű anyaggal kapcsolódik egy oxigén (vagy nitrogén) atomon keresztül, akkor az illető anyag (az aglikon) glikozidjáról beszélünk (a glükóz esetén glükozid). A glikozidok általában nem túl stabilak, kevés sav vagy lúg jelenlétében melegítve könnyen elbomlanak az alkotóikra. Ilyen anyag például az édesítőszer neoheszperidin, vagy a fűzfában megtalálható szalicin (ősi lázcsillapító gyógyszer, ami a szervezetben elbomlik és szalicilsavvá oxidálódik):