Molte scoperte avvengono per caso In tempi che furono, nei laboratori chimici, si era soliti assaggiare le sostanze prodotte per caratterizzarle dal punto di vista sensoriale. Fu così che venne scoperto il sucralosio, la saccarina ed il ciclamato. In altri casi le pratiche igieniche non proprio accurate dell’epoca causano incontri molto ravvicinati con le più svariate sostanze come l’aspartame.
Un dolcificante intensivo non è altro che una molecola in grado di espletare dolcezza, quindi stimolare il gusto del dolce, in maniera ben più marcata rispetto al comune saccarosio, disaccaride glucosio e fruttosio, comune zucchero da cucina. In questo modo si impiega una quantità di dolcificante molto inferiore, direi insignificante, motivo per cui non apportano alcuna caloria. In realtà molti di essi non vengono metabolizzati pertanto non possiamo ricavarne energia.
Recettore gusto dolce
Struttura e generalità
Strutturalmente è un eterodimero costituito da due proteine: TAS1R2 + TAS1R3, lega un’ampia gamma di:
monosaccaridi (fruttosio, glucosio);
disaccaridi (maltosio, saccarosio, lattosio);
polialcoli (eritritolo, xilitolo, maltitolo);
aminoacidi (glicina, serina),
proteine (taumatina);
composti inorganici come il piombo acetato per cui morirono numerosi bevitori di vino in epoca romana;
varie altre molecole di diversa fattura che prendono il nome di sostituti dello zucchero.
Centinaia di molecole sono dolci ma solo poche di esse possono essere legalmente impiegate.
Multipoint attachment theory Com’è possibile che un singolo recettore riconosca così tante molecole differenti? Secondo un modello teorico detto “multipoint attachment theory” il recettore per il dolce possiede fino a 8 diversi siti di legame pertanto è in grado di legare sostanze anche piuttosto differenti tra loro, occupando uno o più siti contemporaneamente. Va da sé che più siti vengono occupati maggiore è l’eccitazione cellulare, maggiore è la dolcezza percepita.
Quando una molecola incontra il recettore situato su una cellula gustativa e lo lega con particolare affinità si attiva la cascata di trasduzione del segnale: viene generato un impulso elettrico che viaggia fino al cervello dove viene interpretato come dolcezza.
Da un punto di vista evoluzionistico il dolce segnala abbondanza energetica
È curioso come esistano recettori del dolce anche al di là delle papille gustative, lungo tutto il tratto gastrointestinale, nel pancreas, addirittura nei testicoli; è ragionevole pensare che questi siano deputati a segnalare la disponibilità energetica e regolare la glicemia piuttosto che a percepire il gusto.
Curiosità: non tutte le specie percepiscono il dolce allo stesso modo, ad esempio i felini non lo percepiscono assolutamente. Probabilmente, essendo dei carnivori, non ne hanno necessità.
Curiosità: il colore altera la percezione del dolce. In uno studio una bevanda colorata di rosso e stata valutata più dolce rispetto ad una bevanda chiara nonostante avesse 1% di zucchero in meno.
Concetti generali di tossicologia
NOAEL = No Observed Adverse Effect Level → dose per cui non sono stati osservati effetti collaterali in animali in studi a lungo termine DGA / ADI = Acceptable Daily Intake → dose la cui assunzione giornaliera per tutta la vita non desta preoccupazioni → si ottiene dividendo il NOAEL per un fattore di sicurezza, tendenzialmente compreso tra 100-1000, che consta della variabilità interindividuale ed altri aspetti in merito agli studi.
Saccarina
Scoperta - La saccarina è stato il primo dolcificante artificiale la cui scoperta, casuale, risale al 1879. Dal pdv chimico si tratta di una sulfonamide.
Utilizzo - rientra nella composizione di dolcificanti in forma di tavolette, polveri o liquidi in combinazione con altri dolcificanti dal momento che presenta un retrogusto amaro-metallico, specialmente ad elevate concentrazioni.
È inerte, stabile in cottura e non interagisce con altri nutrienti.
Potere dolcificante: ~300-400 volte quello dello zucchero comune e cresce in combinazione ad altri dolcificanti.
Metabolismo - viene completamente assorbita, non viene metabolizzata e viene escreta nelle urine; ciò permette di stimarne l’esposizione in maniera piuttosto semplice.
Controversie - La saccarina è stata oggetto di lunghi dibattiti a causa di uno studio del 1977 in cui ratti alimentati con il dolcificante hanno mostrato un aumento dell’incidenza di cancro alla vescica. Peccato che ai topi venivano somministrati 4 g/kg di saccarina mentre la dose giornaliera accettabile (DGA) per l’uomo è fissata ad un massimo di 5 mg/kg, ovvero 0.005 g/kg, circa 1000 volte inferiore e nei dolcificanti ve ne sono pochi milligrammi. A causa di tale studio lo IARC la classificò nel gruppo 2B (possibile cancerogeno), successivamente, in seguito ad un’attenta analisi della letteratura, la saccarica è stata classificata nel gruppo 3 (non cancerogeno)
DGA / ADI = 5 mg/kg bw
Giudizio - ok
Finora nessuno studio ha evidenziato pericoli per l'uomo alle dosi normalmente utilizzate.
Il consumo è approvato dall’EFSA e dalla FDA
Ciclamato
Scoperta - scoperto casualmente nel 1937 da Michael Sveda, ricercatore all'Università dell'Illinois. Dal pdv chimico si tratta di un sulfonato, ovvero sale dell’acido sulfonico (R-SO3-)
Utilizzo - Il ciclamato ha un gusto dolce ritardato, ma molto persistente;
Potere dolcificante: ~ 30x saccarosio, tende a diminuire al crescere della concentrazione;
viene utilizzato in combinazione con altri dolcificanti come la saccarina per ottenere un effetto sinergico.
Metabolismo - assorbito parzialmente, non viene metabolizzato e viene completamente escreto attraverso le urine.
La flora batterica intestinale può metabolizzare il ciclamato in cicloesilammina, un composto tossico; negli studi si è osservata una forte variabilità interindividuale.
Controversie - uno studio del 1969 ha riscontrato che una miscela 10:1 ciclamato - saccarina aumentò l’incidenza di cancro alla vescica nei ratti. Lo studio era così strutturato: ai ratti veniva somministrata una dose che, se rapportata al consumo umano, sarebbe di 550 lattine di bevanda dolcificata con ciclamato-saccarina ogni giorno. Di 240 ratti 8 hanno sviluppato tumore alla prostata. In seguito a questo studio il ciclamato è stato proibito negli US fino al 2000.
Il comitato ha rivalutato più volte la DGA in merito alle preoccupazioni sollevate dalla conversione in cicloesilammina confermando quanto stabilito in precedenza.
DGA / ADI = 11 mg/kg bw (OMS), 7 mg/kg bw (EFSA) Giudizio - ok, ma c’è di meglio
Acesulfame K
Scoperta - Acesulfame K, un sale di potassio, è stato scoperto casualmente nel 1967 dal chimico tedesco Karl Clauss.
Utilizzo - spesso l'acesulfame K è utilizzato insieme ad altri edulcoranti, solitamente il sucralosio e l'aspartame, per minimizzare il retrogusto.
Stabile, resistente al calore anche in ambienti moderatamente acidi o basici, adatto per prodotti di pasticceria o a lunga conservazione, oltre che nelle bibite gassate.
Potere dolcificante: ~200x saccarosio, uguale all'aspartame e metà della saccarina. Ha un retrogusto amaro.
Metabolismo - Acesulfame K non è metabolizzato né dall'uomo, né da animali o batteri (quindi è acariogeno). Una volta assorbito non viene accumulato nei tessuti, neanche ad alte dosi, e viene escreto tal quale attraverso le urine. Dato che questo edulcorante artificiale non viene metabolizzato, ad esso non si attribuisce alcun apporto calorico e nessuna influenza sulla glicemia.
Un vasto range di studi tossicologici è stato effettuato per Acesulfame K e tutti hanno dimostrato che si tratta di un composto non tossico, adatto ad essere usato come dolcificante intensivo.
Curiosità - Acesulfame K viene utilizzato come indicatore della presenza di urina nelle acque delle piscine poiché, una volta assunto mediante bibite o alimenti, non subisce alcuna modifica da parte dell'organismo e viene espulso tal quale. DGA / ADI = EU EFSA 9 mg/kg, US FDA 15 mg/kg
Giudizio: ok
Sucralosio
Scoperta - condotto nell’odierno King’s College nel 1976 dagli scienziati di Tate & Lyle con l’intento di caratterizzare nuovi composti del saccarosio.
Chimica - è un derivato clorurato del saccarosio in cui tre gruppi ossidrili (OH) vengono sostituiti da tre atomi di cloro.
Potere dolcificante: ~ 600x rispetto al comune zucchero da cucina (saccarosio), vanta caratteristiche organolettiche molto simili.
Utilizzo - l’elevato potere edulcorante comporta delle difficoltà di dosaggio; per questo motivo il sucralosio viene addizionato con maltodestrine o eritritolo.
Stabile in cottura può essere impiegato nella preparazione di prodotti da forno.
Controversie - Alcuni lavori evidenziano che, se sottoposto a temperatura >120°, il sucralosio potrebbe liberare gli atomi di cloro e generare composti dannosi per la salute. Le condizioni di questi studi tuttavia non rappresentano la realtà dal momento che sono state impiegate matrici di sucralosio concentrazione e purezza tanto elevate da essere irrealizzabili. Considerate inoltre che il comune sale da cucina è composto da cloruro di sodio o che l’acqua viene potabilizzata aggiungendo cloro.
Metabolismo: Il grosso (~80%) del sucralosio ingerito non supera il tratto gastrointestinale ed è direttamente espulso con le feci mentre solo l’11-27% viene assorbito. La microflora intestinale non metabolizza il sucralosio. La quantità assorbita viene in larga parte rimossa dal circolo sanguigno dai reni ed espulsa con le urine; solo il 2% come glucuronide. A tal ragione non apporta calorie e non influenza la glicemia (EFSA ne ha approvato il claim)
Controversie - Il consumo di sucralosio è stato approvato nel 1991 in Canada, nel 98 negli US e nel 2004 in Europa, in seguito ad una estensiva review della letteratura stabilendo una ADI di 3.5 mg/kg bw sulla base di uno studio della durata di 1 anno condotto su cani in cui il NOAEL è stato 750 mg/kg bw/d applicando quindi un fattore di sicurezza di 200. Uno studio recente condotto in Italia (Soffritti et al. 2016) ha evidenziato come topi nutriti con sucralosio abbiano mostrato un incremento dose-dipendente di tumori maligni. Lo studio presenta però numerose lacune, come evidenziato dalla review “Critical review of the current literature on the safety of sucralose” (Magnuson, B.A et al. 2017):
lo studio non è conforme agli standard di GLP (good laboratory practice) definiti dalla comunità europea.
L’incidenza di tumori maligni era incredibilmente alta: pari al 56.4%, 58.8%, 58.8%, 53.0% e 62.9% rispettivamente nel controllo, 500, 2,000, 8,000 e 16,000 ppm; come si può osservare non vi è una chiara relazione dose-risposta, inoltre anche il gruppo controllo mostra un’incidenza elevata.
Nei topi femmina non è stata evidenziata alcuna relazione.
I dati sono molto simili ad uno studio condotto sull’aspartame dal medesimo gruppo di ricerca.
DGA / ADI = EU EFSA 15 mg/kg, US FDA 9 mg/kg
Nel 1991 la ADI è stata portata a 15 mg/kg bw/d in seguito ad uno studio su ratti correggendo il NOAEL di 1500 mg/kg bw/d per un per un fattore 100
L’EDI (estimated daily intake) per il sucralosio è stato stimato a 1.1 mg / kg bw / day (Baird et al. 2000), ben inferiore rispetto all’ADI.
Lo stesso gruppo di ricerca ha somministrato 10 mg/kg bw per 13 settimane a 77 volontari sani. Lo studio non ha evidenziato effetti avversi né accumulo, né alterazione della risposta insulinica o della glicemia.
Aspartame
Scoperta - scoperto casualmente nel 1965 dal chimico James M. Schlatter mentre era intento a sintetizzare un ormone peptidico, la gastrina. Ne scoprì per caso il suo sapore dolce leccandosi il dito per voltare pagina. Approvato nell’81 dalla FDA e nel 94 dalla commissione europea, ad oggi è il dolcificante artificiale più diffuso al mondo.
Struttura Chimica - si tratta di un dipeptide formato da acido aspartico e fenilalanina coniugata a metanolo
Utilizzo - gusto "pulito e dolce", privo del retrogusto amarognolo o metallico spesso associato ad altri dolcificanti di sintesi. Il sapore è simile a quello degli zuccheri naturali come il saccarosio
Seppur discretamente stabile, non viene impiegato nei prodotti sottoposti a cottura prolungata.
Potere dolcificante: ~200x saccarosio, uguale all’acesulfame k e metà della saccarina.
Metabolismo - Una volta ingerito è rapidamente metabolizzato nei suoi tre componenti: acido aspartico, fenilanina e metanolo.
Acido aspartico: è un comune aminoacido che assumiamo in ragione di grammi al giorno attraverso le proteine dietetiche.
Fenilanina: come sopra; se ne deve preoccupare solo chi soffre di fenilchetonuria, il quale conosce già come comportarsi.
Metanolo: molecola naturalmente presente in frutta e verdura nel range di 1- 640 mg/L media di 140 mg/L (deriva dal metabolismo della pectina), presente nei semi fibrosi, nella birra 6-27 mg/L, vino 96-321 mg/L e distillati 10-220 mg/L; viene inoltre prodotta dalla flora batterica e dai processi metabolici. Il metanolo viene metabolizzato a formaldeide, sostanza tossica che viene a sua volta smaltita a livello epatico. La tossicità si esplica quando l’assunzione è superiore alla clearance quindi vi è un accumulo. L’esposizione umana attraverso la dieta è stimata a 1000 mg al giorno. L’aspartame contribuisce all’introito di metanolo per il 10% del suo peso. Considerando un’assunzione massima di 40 mg/kg bw di aspartame si otterrebbero 4 mg di metanolo che, moltiplicato per 70 kg, equivalgono a 280 mg/kg bw. Studi epidemiologici evidenziano che questa dose sia ben superiore rispetto alla realtà dal momento che la concentrazione massima presente nelle bevande dolcificate è 600 mg/L. La tossicità cronica per il metanolo è stimata tra 2-8 g giorno.
Controversie - La sicurezza dell'aspartame è stata affermata in più occasioni dal National Cancer Institute americano, dalla FDA e dall’EFSA. DGA / ADI = 40 mg/kg di peso corporeo, che per una persona adulta di 70 kg di peso equivale all'assunzione di 5 litri di bibita gassata, 300-350 gomme da masticare o circa 140 compresse dolcificanti
Giudizio: ok
Approfondimenti:
Stevia
Scoperta - Le foglie di Stevia rebaudiana sono state usate nel corso dei secoli in Brasile e Paraguay, che la chiamavano "erba dolce", come medicina e come dolcificante.
Responsabili della dolcezza sono i glicosidi steviolici: stevioside e rebaudioside A i due principali.
Utilizzo - è impiegato in Giappone e in Europa come dolcificante per bibite dietetiche, ha zero calorie e indice glicemico nullo. Negli Stati Uniti invece ne è proibito l'uso industriale nella produzione di alimenti.
Stabile, resistente al calore adatto per prodotti di pasticceria o a lunga conservazione, oltre che nelle bibite gassate.
Potere dolcificante: ~ 300x saccarosio, uguale all'aspartame e metà della saccarina. Ha un retrogusto di liquirizia.
Metabolismo - Le molecole di glucosio agganciate al glicoside vengono idrolizzate e rimosse da parte della flora batterica intestinale umana producendo steviolo, una molecola mutagena e cancerogena. Questo è anche comprensibile dal momento che le piante producono frequentemente glicosidi come meccanismi di difesa in risposta a stress ambientali. Lo steviolo viene assorbito ed espulso tal quale attraverso le urine, apportando di fatti 0 calorie.
Controversie - FDA ne ha approvato l’utilizzo nel 2008 mentre EFSA nel 2010.
Esaminando i dati provenienti dai Paesi che ne fanno uso corrente, anche da molto tempo, la FAO e l'OMS hanno stabilito una DGA di steviolo di 2 mg/kg bw, mentre per i glicosidi steviolici 4 mg/kg bw. Questo limite presenta un fattore di sicurezza 200.
Curiosità - In Brasile è utilizzata come rimedio della medicina popolare per il diabete
Incredibile come si vantino gli effetti ipoglicemizzanti della stevia mentre per altri dolcificanti si è soliti affermare “inducono la secrezione di insulina e ingannano il nostro corpo”; due pesi, due misure.
Giudizio: ok
Tabella riassuntiva
I più diffusi in commercio
Dietor in polvere
Composizione:
Apporto energetico: 0 Kcal
Potere dolcificante: elevato
Diete.Tic liquido
Composizione: acqua, edulcoranti: sodio ciclammato, sodio saccarinato, acesulfame potassio.
Apporto energetico: 0 Kcal
Potere dolcificante: molto elevato > 2 gocce = 1 cucchiaino di zucchero
Dietor liquido
Composizione: acqua, edulcoranti: sodio ciclammato, sodio saccarinato, acesulfame potassio.
Apporto energetico: 0 Kcal
Potere dolcificante: molto
elevato > 2 gocce = 1 cucchiaino di zucchero
Truvia liquido
Composizione: acqua, edulcoranti: glicosidi steviolici
Apporto energetico: 0 Kcal
Potere dolcificante: molto
elevato > 2 gocce = 1 cucchiaino di zucchero