Zahărul joacă un rol important în dieta omului, fiind bine reprezentat în majoritatea alimentelor şi contribuie într-o măsură mare la aportul total de nutrienţi, cel puţin în ţările dezvoltate. Interesul pentru înlocuirea în totalitate sau în parte a zahărului din alimente fără a modifica gustul acestora a apărut în primul rând ca urmare a necesităţii reducerii conţinutului de zahăr din alimentele componente ale dietei persoanelor diabetice care reprezintă la ora actuală mai mult de 2% din populaţia globului. O altă motivaţie a constituit-o creşterea alarmantă a numărului de persoane suferinde de obezitate, cauzată de consumul alimentelor cu conţinut ridicat de calorii, afecţiune însoţită de un întreg cortegiu de tulburări ale sănătăţii consumatorului. Îndulcitorii artificiali sunt substanţe care adăugate în alimente conferă acestora gustul dulce fără a le creşte substanţial valoarea energetică. Dincolo de intensitatea gustului dulce, alte caracteristici ale substanţelor folosite ca îndulcitori, cum sunt relaţia timp-intensitate, senzaţia de după gustul iniţial (amar, metalic, acru, etc.), existenţa unor arome specifice, senzaţia de plenitudine etc, sunt esenţiale în definirea unui îndulcitor. Apariţia gustului dulce şi modificarea acestuia în timp este foarte importantă în aprecierea calităţii unui îndulcitor.

Zahărul are o mare influenţă asupra texturii alimentelor în care se adaugă (produse de patiserie, glazuri, etc.); prin creşterea presiunii osmotice şi reducerea apei disponibile din aliment zahărul exercită o acţiune conservantă (gemuri, siropuri, etc.); în procesele fermentative zahărul reprezintă substratul fermentativ (unele băuturi răcoritoare etc.), în produsele îngheţate zahărul, prin reducerea cantităţii de apă controlează dimensiunea cristalelor de zahăr şi indirect textura alimentelor.

Condiţii pe care trebuie să le îndeplinească un îndulcitor pentru a fi utilizat în industria alimentară: - să nu fie toxic pentru consumator atât ca atare cât şi prin produşii rezultaţi în urma transformărilor survenite în aliment sau în organismul consumatorului; - să fie cel puţin la fel de dulce ca zahărul; - să nu determine modificarea nedorită a caracteristicilor senzoriale ale produsului; - să fie solubil în apă; - să fie stabil pe parcursul procesării şi depozitării alimentului; - să fie compatibil cu produsul alimentar (compoziţia alimentului, procesarea acestuia); - să fie uşor de obţinut iar puritatea sa să poată fi evaluată.

Clasificarea îndulcitorilor :

1.Îndulcitorii cu putere mare de îndulcire: sunt substanţe care au o putere de îndulcire de câteva sute de ori mai mare decât a zahărului, fiind folosiţi în cantităţi foarte mici pentru a-şi realiza funcţia.

a) Zaharina şi sărurile sale (E 954) Are o putere de îndulcire de 200-800 de ori mai mare

decât a zahărului dar ,este însoţită de un gust amar, metalic, perceput de aprox. 25% din consumatori. Pentru a diminua efectele acestui aspect negativ, zaharina se utilizează în amestec cu alte substanţe îndulcitoare care maschează gustul metalic (polioli, fructoză, ciclamaţi, aspartam, etc.).

Este solubilă în apă (mai ales sărurile de Na şi Ca, stabilă la temperaturi ridicate şi la variaţii de pH (2 – 7) ceea ce dă posibilitatea utilizării acestora într-o gamă largă de alimente.

Se foloseşte mai rar ca atare datorită gustului amar-metalic. Mai frecvent se foloseşte în amestecuri cu acţiune sinergică: ciclamaţi: zaharină (10:1), zahăr- zaharină (25 -30% din amestec), fructoză – zaharină sau aspartam:zaharină (2:1).

Zaharina se absoarbe lent la nivelul intestinului uman şi odată ajunsă în sânge este rapid eliminată ca atare, nefiind metabolizată.

La ora actuală zaharina este considerată ca o substanţă cu toxicitate redusă, doza zilnică acceptabilă fiind de 0 – 5 mg/kg G.V..

b) Acidul ciclamic şi sărurile sale (E 952) Ciclamatul a fost descoperit în 1937 de către Michael Sveda în SUA şi a fost utilizat ca îndulcitor începând cu anii '50. Este de 30 - 40 de ori mai duce decât zahărul şi nu determină senzaţia de amar pe care o determină zaharina dar la concentraţii mari apare o aromă specifică. Gustul dulce apare după o fază de lag mai mare decât a zaharinei, mascând gustul amar al acesteia atunci când se foloseşte în amestec. Are o stabilitate bună în alimente fiind stabil între pH 2 -7.

c) Aspartamul (E 951) Are un potenţial de îndulcire de 180 -200 de ori mai mare decât zahărul. Are avantajul că mimează cel mai bine gustul zahărului dar este instabil la temperaturi mari şi la variaţii de pH. Aspartamul este un îndulcitor excelent pentru produse deshidratate (băuturi sub formă de pulberi, tablete pentru îndulcire etc.) .Aspartamul se utilizează: în guma de mestecat, cafea şi ceaiuri instant îndulcite, băuturi răcoritoare, produse lactate (îngheţata) etc. Se poate utiliza în amestec cu polidextroza atunci când se foloseşte în produse în care, în mod normal zahărul are şi un rol de îmbunătăţire a texturii acestora. În organismul uman este metabolizat în fenilalanină.(50%), acid aspartic (40%) şi metanol (10%) furnizând aprox. 4 cal/g. Aportul crescut de fenilalanină prezintă importanţă pentru persoanele suferinde de fenilcetonurie care nu pot metaboliza fenilalanina în exces şi aceasta se cumulează în organism. Totuşi aportul de fenilalanină prin aspartam este neglijabil nefiind periculos din acest punct de vedere. Evaluarea aportului zilnic de aspartam a arătat că în condiţiile unui consum normal acesta nu prezintă niciun pericol pentru consumatori. Doza zilnică acceptabilă recomandată de FAO/WHO şi SCF este de 0 – 40 mg/kg G.V..În România în conformitate cu prevederile OMSF 438/2002 se utilizează - de la 110 mg/kg în unele supe concentrate - până la 6000 mg/kg în dropsuri şi gumă de mestecat.

Nu este metabolizat în organismul uman (90% din persoane metabolizează doar 1% din ciclamat) şi ca urmare nu contribuie a aportul energetic prin dietă. Doza zilnică recomandată de FAO şi WHO este de 0 - 11 mg/kg G.V., iar în Europa doza zilnică maximă este de 0 - 7 mg/kg G.V.. În România în conformitate cu prevederile OMSF 438/2002 se foloseşte în cantităţi de la 250 mg/kg în unele băuturi din fructe, până la 2500 mg/kg în dropsuri.

d) Acesulfam K (E 590) Este unul dintre cei mai recenţi folosiţi îndulcitori. Se utilizează singur dar mai ales în combinaţie cu alţi îndulcitori (aspartam) în băuturi răcorioare, gumă de mestecat şi tablete pentru îndulcire. Acesulfamul K este preferat în băuturile răcoritoare datorită stabilităţii ridicate în soluţii apoase la pH acid. Când este utilizat ca atare (500-600 mg/l) are o putere de îndulcire similară cu a unei soluţii de 8-10% zahăr, dar puterea de îndulcire şi textura poate fi îmbunătăţită prin combinarea cu fructoza sau glucoza. Combinarea cu aspartamul are o acţiune potenţatoare şi în acelaşi timp compensează

pierderile de gust datorate degradării aspartamului.Acesulfamul K poate fi utilizat în produsele din lapte aromatizate deoarece suportă pasteurizarea. De asemenea, în produsele fermentate aromate se utilizează acesulfamul K singur sau în combinaţie cu ciclamatul. În industria farmaceutică se utilizează frecvent în pasta de dinţi şi apa de gură. Acesulfamul K nu este metabolizat de om, nu furnizează energie, fiind excretat nemodificat.Doza zilnică acceptabilă recomandată de FAO/WHO este de 0 – 15 mg/kg G.V. iar în Uniunea Europenă – S.C.F. a stabilit doza zilnică acceptabilă de 0 – 9 mg/kg G.V.. În Romania se utilizează în cantităţi de la 25 mg/kg în bere până la 2500 mg/kg în dropsuri.

e) Neohesperidina DC (E 959) . Se utilizează în cantităţi crescânde deoarece are putere mare de îndulcire (1800 de ori mai mare decât a zahărului) şi o aromă plăcută care poate masca cu uşurinţă gustul neplăcut al altor îndulcitori (zaharina, acesulfamul K). Este parţial solubilă în apă la 200C dar uşor solubilă în apă la 800C. Solubilitatea este crescută şi în cazul soluţiilor apoase alcaline şi în soluţiile alcoolice. De asemenea, unii polioli (sorbitolul) are proprietatea de creşte solubilitatea neohesperidinei concomitent cu îmbunătăţirea aromei acesteia. Ca urmare a puterii mari de îndulcire NHDC se utilizează în cantităţi mici de până la 100 mg/kg cu excepţia gumei de mestecat, în care datorită eliberării lente din matrice, se utilizează în cantităţi mai mari. În băuturile răcoritoare NHDC (în special în sucurile de portocale şi grepfrut) se utilizează în combinaţie cu alte substanţe îndulcitoare până la 20 mg/kg. NHDC este metabolizată în organismul uman dar are o valoare energetică redusă (2 kcal/g) deoarece se absoarbe în cantităţi foarte mici la nivelul intestinului. Studiile de toxicitate efectuate în anul 1987 de către autoritatea europeană de profil au demonstrat că NHDC este lipsită de toxicitate, doza zilnică acceptabilă stabilită fiind de 0 – 5 mg/kg G.V.. Este admisă pentru utilizare în industria alimentară în Comunitatea Europeană dar nu este admisă în SUA.

f) Taumatina (E 957) Taumatina are o putere de îndulcire de 1600 – 3000 de ori mai mare decât a zahărului dar are un gust uşor aromat de persistă atunci când se foloseşte în cantităţi mari. Pentru mascarea acestui gust, taumatina se foloseşte în amestec cu alţi îndulcitori sintetici (zaharina sau acesulfam K) sau cu zahărul. Combinarea taumatinei cu alanina şi unii acizi organici puterea de îndulcire este dublată, putând fi utilizată în cantităţi mai mici pentru realizarea efectului de îndulcire. Se utilizează în industria alimentară, în principal, pentru îndulcirea gumei de mestecat, a băuturilor răcoritoare, a unor produse lactate şi a unor produse de cofetărie. Un inconvenient major al utilizării taumatinei pe scară largă este preţul mare al produsului obţinut prin extracţie şi lipsa unor alternative viabile de obţinere pe cale sintetică.

În organismul uman taumatina este metabolizată până la aminoacizii constituenţi furnizând o cantitate de energie de 4 cal/g, dar ţinând cont de concentraţiile foarte mici din alimente, aportul energetic este infim. Taumatina a fost utilizată în alimente cu mult înainte de a fi descoperită pentru proprietăţile sale îndulcitoare nefiind observate efecte toxice pentru consumatori. Ţinând cont de acest fapt şi în urma unor studii de toxicitate s-a concluzionat că nu este toxică. Nu s-a considerat necesară stabilirea unei doze zilnice acceptabile. La ora actuală este acceptat pentru utilizare în industria alimentară în aproape toată lumea.

2.Îndulcitori cu putere mică de îndulcire (de volum) Aceşti îndulcitori au o putere de îndulcire asemănătoare cu a zahărului (0,3 – 1,6 ori), sunt utilizaţi în cantitaţi mai mari decât îndulcitorii cu putere mare de îndulcire, având şi rolul de a asigura o anumită textură alimentelor în care se adaugă. Cu toate că sunt metabolizabili în organismul uman ei au o contribuţie redusă la aportul energetic deoarece se absorb în cantităţi foarte mici la nivelul intestinului. În această categorie sunt incluşi poliolii obţinuţi prin hidrogenarea unor carbohidraţi. Principalii polioli utilizaţi în industria alimentară sunt: maltitolul, xilitolul, lactitolul, isomaltul, sorbitolul şi

manitolul. Maltitolul (E 965) Se obţine prin hidrogenarea catalitică a maltozei, are o putere de îndulcire de 85 – 95% din cea a zahărului fiind unul din cei mai dulci polioli. Este asemănător organoleptic şi fizico-chimic cu zahărul şi din acest motiv este frecvent utilizat în industria alimentară pentru înlocuirea zahărului. Se foloseşte în industria alimentară în panificaţie, în produsele zaharoase (bomboane, bomboane, caramele etc), în deserturi pe bază de fructe, în cereale pentru micul dejun, în conserve din fructe, în guma de mestecat etc. Acumularea de cantităţi mari de maltitol la nivelul intestinului ca urmare a consumului în cantităţi mari, a absorbţiei deficitare şi a descompunerii cu o rată foarte mică în intestin are un efect laxativ existând obligativitatea atenţionării consumatorului atunci când alimentul conţine maltitol şi există posibilitatea consumului în exces. Numeroase studii de toxicitate au confirmat lipsa toxicităţii maltitolului acesta fiind folosit în alimente. De asemenea nu s-a considerat necesar să se stabilească o dozş zilnică acceptabilă pentru maltitol.

Xilitolul (E 967) Este un poliol obţinut sintetic prin transformarea xilanului. Este poliolul cu cea mai mare putere de îndulcire iar în stare solidă dă o senzaţie răcoritoare care potenţează aroma de mentă. Puterea de îndulcire variază în funcţie de pH şi temperatură. Este solubil în apă şi etanol.

În prezent xilitolul este utilizat ca îndulcitor în special în produse în care prin reducerea conţinutului de zahăr contribuie la prevenirea cariilor dentare (guma de mestecat, dropsuri gumate, bomboane, etc), în produse destinate utilizării de către persoanele cu diabet, în unele produse farmaceutice (siropuri pentru tuse, siropuri cu antibiotice, etc) şi în produse pentru igiena orală. Se mai utilizează în cantităţi reduse în unele băuturi aromate pentru a corecta consistenţa acestora. În principiu, se poate adăuga şi în produsele de brutărie însă lipsa caramelizării, rezistenţa maei la brunificare şi inhibarea dezvoltării drojdiilor limitează mult această utilizare. Studiile de toxicitate acută şi cronică au relevat o serie de efecte toxice la animalele de experienţă dar acestea au fost considerate ca fiind exclusive speciilor implicate în experimente şi fără importanţă pentru om. Xilitolul se poate folosi în alimente fără a fi stabilită o doză zilnică acceptabilă. Produsele care conţin xilitol pot avea specificat pe etichetă faptul că previn apariţia cariilor dentare.

Lactitol (E 966) Este un îndulcitor de volum care se obţine din lactoză prin hidrogenarea glucozei care o formează. Datorită lipsei grupării carbonil lactitolul este din punct de vedere chimic mult mai stabil decât lactoza în special la reacţiile de tip Maillard. Lactitolul este solubil în apă, solubilitatea s-a fiind mai mică decât a zahărului. Soluţiile de lactitol au o vâscozitate mai mare decât a soluţiilor de zahăr. Comportamentul la îngheţ al soluţiilor de lactitol este similară cu cea a soluţiilor de zahăr fiind un bun înlocuitor al acestuia în îngheţată. Soluţiile de lactitol au o bună stabilitate în timp dar creşterea temperaturii şi scăderea pH-ului sunt factori care induc descompunerea. Lactitolul este utilizat într-o gamă diversificată de produse alimentare a căror obţinere impune folosirea carbohidraţilor. Ca urmare a puterii reduse de îndulcire, de cele mai multe ori, lactitolul este utilizat în combinaţie cu îndulcitori cu putere mare de îndulcire. Se foloseşte în: produsele de brutărie crocante (biscuiţi), produsele dietetice, hipocalorice bogate în fibre, guma de mestecat, ciocolată, produse zaharoase (caramele, dropsuri aromate etc), îngheţată, tablete aromate pentru împrospătarea respiraţiei, etc. Ca şi în cazul altor polioli, lactitolul se absoarbe în cantitate redusă în intestinul subţire iar în intestinul gros este metabolizat parţial de către microflora de la acest nivel. Atunci când se consumă în cantităţi mari (mai mult de 20 g/persoană/zi) poate apare efectul laxativ. Nu constituie un substrat nutritiv potrivit pentru microorganismele din cavitatea bucală având un rol important în prevenirea apariţiei cariilor dentare. .

Isomaltul (E 953) Isomaltul este un îndulcitor cu putere mică de îndulcire obţinut prin hidrogenarea izomaltulozei (palantinoza). Este produs sub denumirea de Palatinit şi se pote găsi sub cinci tipuri diferite, cel mai cunoscut tip fiind isomaltul ST (standard). Se foloseşte pentru înlocuirea zahărului în: produse zaharoase (bomboane, ciocolată, marţipan, nuga, etc.), produse de panificaţie (biscuiţi, napolitane, fursecuri, etc.), produse farmaceutice, guma de mestecat, etc. Isomaltul este admis pentru utilizare în numeroase ţări inclusiv în Uniunea Europeană. Isomaltul, pe baza studiilor efectuate, este considerat lipsit de toxicitate se utilizează.

Sorbitolul (E 420) şi Manitolul (E 421) Sorbitolul şi manitolul au fost extrase pentru prima dată din surse naturale (fructe de pădure – sorbitolul; alge marine, ciuperci – manitol). În prezent se obţin artificial prin hidrogenarea catalitică a glucozei, manitolul şi sorbitolul fiind izomeri iar separarea lor se face pe baza solubilităţii lor diferite. Utilizarea în industria alimentară este similară cu a celorlalţi polioli (guma de mestecat, produse zaharoase cu valoare nutritivă redusă) dar în cantităţi mai mici. De asemenea, se utilizează frecvent în industria farmaceutică. Atât sorbitolul cât şi manitolul sunt considerate substanţe lipsite de toxicitate fiind admise pentru utilizare în alimente.