Natural sweeteners in a human diet

• Autorzy: Grembecka M.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Sweeteners, both natural and artificial, play an important role in a human diet as well as are of great importance to the food industry and dieticians. Many people associate sweet taste with sucrose, which is commonly known as table sugar. However, there are many sweet substances that food manufacturers add to food products because none of them is ideal for all applications. Besides sucrose there are also other sugars such as glucose and fructose that originate both from natural sources such as fruits and honey or from added sugars. Among sweeteners there are also compounds which have a sweet taste and contain no calories or those which sweetness is so intense so can be used at very low concentrations, thus, their impact on the total caloric value of the product is negligible. They can be classified due to their origin (natural or synthetic agents), the technological function (sweeteners and fillers), texture (powders and syrups), and nutritional value (caloric and non-caloric). Natural sweetening substances include carbohydrates, sugar alcohols, thaumatin and stevia. Besides providing well tasting foods, they might have an impact on products’ texture, color, preservation and caloric value. Sugar alcohols, which belong to carbohydrates, are both natural sugar substitutes and food additives. They are becoming more and more popular among consumers mainly due to their lower caloric values and glycemic indexes as well as anticariogenic effects. Sugar alcohols are often combined with other sweeteners to enhance food products’ sweetness. Stevia, which is 200 times sweeter than sucrose, is a non caloric substance whereas thaumatin, a sweet protein, provides 4 kcal/g but characterizes with sweetness about 2000 times higher than sucrose (on a weight basis).

PL

Substancje słodzące, zarówno pochodzenia naturalnego jak i syntetycznego odgrywają niezwykle istotną rolę w diecie człowieka, jak również mają duże znaczenie dla przemysłu spożywczego i dietetyków. Wiele osób kojarzy słodki smak z sacharozą, która jest powszechnie znana jako cukier. Jednakże jest wiele róznych substancji słodzących, które producenci dodają do żywnosci gdyż żadna z nich nie jest idealna do wszystkich zastosowań. Do cukrów oprócz sacharozy zaliczamy również glukozę i fruktozę, które pochodzą zarówno z naturalnych źródeł, takich jak owoce czy miód czy też z cukrów dodanych w czasie przetwarzania technologicznego. Wśród substancji słodzących można wyróżnić związki, które mają słodki smak i nie zawierają żadnych kalorii oraz te, których słodycz jest tak intensywna, że mogą być używane w bardzo małych ilościach, a zatem ich udział w całkowitej wartości kalorycznej produktu jest niewielki. Można je również sklasyfikować ze względu na pochodzenie (naturalne lub syntetyczne), funkcję technologiczną (substancje słodzące oraz wypełniacze), postać (proszki i syropy) i wartości odżywcze (kaloryczne i niekaloryczne). Naturalne substancje słodzące obejmują węglowodany, alkohole cukrowe, stewię i taumatynę. Oprócz nadania odpowiednio słodkiego smaku, substancje słodzące mogą wpływać na teksturę, barwę, trwałość i wartość kaloryczną produktów. Alkohole cukrowe, które należą do węglowodanów, są zarówno naturalnymi zamiennikami cukru jak również dodatkami do żywności. Stają sie one coraz bardziej popularne wśród konsumentów, głównie ze względu na ich niższą kaloryczność, indeks glikemiczny oraz korzystne działanie przeciwpróchnicze. Alkohole cukrowe są często stosowane w połączeniu z innymi substancjami słodzącymi celem zwiększenia efektu słodzącego produktów spożywczych. Stevia, która jest 200 razy słodsza od sacharozy, nie dostarcza żadnej energii, podczas gdy taumatyna, słodkie białko, dostarcza 4 kcal/g, ale charakteryzuje się słodkością około 2000 razy wyższą niż sacharoza (w przeliczenie na masę).

Słowa kluczowe

EN

natural sweetener; human diet; sweetener; human nutrition; sugar; alcohol; stevia; thaumatin

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2015
• Tom: 66
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.195-202,ref.

Twórcy

autor

Grembecka M.

• Department of Food Sciences, Medical University of Gdansk, Al.Gen.J.Hallera 107, 80-416 Gdansk, Poland

Bibliografia

• 1. Anton FS.D., Martin C.K., Han H., Coulon S., Cefalu W.T., Geiselman P., Williamson D.A.: Effects of stevia, aspartame, and sucrose on food intake, satiety, and postprandial glucose and insulin levels. Appetite 2010; 55:37–43.
• 2. Barbieri G., Barone C., Bhagat A., Caruso G., Conley Z.R., Parisi S.: Sweet Compounds in Foods: Sugar Alcohols. In: The Influence of Chemistry on New Foods and Traditional Products. Springer International Publishing, 2014.
• 3. Bray G.A.: Soft drink consumption and obesity: it is all about fructose. Curr Opin Lipidol 2010; 21(1):51-57.
• 4. Brisbois T., Marsden S., Anderson G., Sievenpiper J.L.: Estimated intakes and sources of total and added sugars in the Canadian diet. Nutrients 2014; 6(5):1899-1912.
• 5. Bronkowska M., Wtykło M., Bator E., Orzeł D., Biernat J.: Comparing of nutrients content and caloric value in the diets of Poles and Greeks living in Athens. Rocz Panstw Zakl Hig 2014; 65(3):221-226.
• 6. Carakostas M., Curry L., Boileau A., Brusick D.: Overview: the history, technical function and safety of rebaudioside A, a naturally occurring steviol glycoside, for use in food and beverages. Food Chem Toxicol 2008; 46:S1–S10.
• 7. Central Statistical Office. Statistical Yearbook of the Republic of Poland. Warszawa, 2013.
• 8. Chattopadhyay S., Raychaudhuri U., Chakraborty R.: Artificial sweeteners – a review. J Food Sci Technol 2014; 51:611-621.
• 9. Cock P.: Erythritol. In: O’Donnell K, Kearsley M.W. eds. Sweeteners and Sugar Alternatives in Food Technology. Wiley-Blackwell, West Sussex UK, 2012.
• 10. Commission Regulation (EU) No 1131/2011 of 11 November 2011 amending Annex II to Regulation (EC) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council with regard to steviol glycosides. Off J Eur Union L 295/205.
• 11. Deis R.C., Kearsley M.W.: Sorbitol and Mannitol. In: O’Donnell K., Kearsley M.W. eds. Sweeteners and Sugar Alternatives in Food Technology. Wiley-Blackwell, West Sussex UK, 2012.
• 12. Dietary Guidelines for Americans (DGA), 2010. Available from: http://www.cnpp.usda.gov/publications/dietaryguidelines/2010/policydoc/policydoc.pdf (22.01.2015)
• 13. Dietary Reference Intakes (DRI). Available from: http://www.nal.usda.gov/fnic/DRI/DRI_Tables/macronutrients.pdf (01.02.2015)
• 14. EFSA. Scientific opinion on the safety and efficacy of thaumatin for all animal species. EFSA Journal 2011; 9(9):2354-2364.
• 15. EFSA. Scientific opinion on the substantiation of health claims related to the sugar replacers xylitol, D-tagatose, xylitol, sorbitol, mannitol, maltitol, lactitol, isomalt, erythritol, D-tagatose, isomaltulose, sucralose and polydextrose and maintenance of tooth mineralisation by decreasing tooth demineralisation. EFSA Journal 9(4): 2076 Available from: http:// www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/doc/2076.pdf(10.01.2015).
• 16. Ervin R.B., Ogden C.L.: Consumption of added sugars among U.S. adults, 2005–2010. NCHS Data Brief No. 122, U.S. Department Of Health and Human Services, 2013.
• 17. Evrendilek G.A.: Sugar alcohols (Polyols). In: Varzakas T., Labropoulos A., Anestis S. eds. Sweeteners: nutritional aspects, applications, and production technology. CRC Press, Boca Raton, 2012.
• 18. Faostat. Food And Agriculture Organization of the United Nations Statistics Division. Available from: http://faostat3.fao.org/browse/Q/QC/E (03.02.2015).
• 19. Gasmalla M.A.A., Yang R., Hua X.: Stevia rebaudiana- Bertoni: an alternative sugar replacer and its application in food industry. Food Eng Rev 2014; 6:150-162.
• 20. Global Health Observatory (GHO) data. Available from: http://www.who.int/gho/ncd/risk_factors/overweight/en/ (04.02.2015).
• 21. Grabitske H.A., Slavin J.L.: Perspectives in practice low-digestible carbohydrates in practice. J Am Diet Assoc 2008; 108:1677-1681.
• 22. Grembecka M., Lebiedzińska A., Mróz M., Szefer P.: Estimation of sucrose and monosaccharide content in selected energy drinks. Probl Hig Epidemiol 2013, 94(2):339-341 (in Polish).
• 23. Grembecka M.: Sugar alcohols – their role in the modern world of sweeteners - a review. Eur Food Res Technol 2015; accepted.
• 24. Hsieh M.-H., Chan P., Sue Y.-M., Liu J.-C., Liang T.H., Huang T.-Y., Tomlinson B., Chow M.S.S., Kao P.-F., Chen Y.-J.: Efficacy and tolerability of oral stevioside in patients with mild essential hypertension: a two-year, randomized, placebo-controlled study. Clin Ther 2003; 25:2797–2808.
• 25. Hyeyoung K., House L.A.: Impact of added sugar information of front-of-pack labels on consumers’ beverage health perception changes. Agricultural & Applied Economics Association’s 2012 AAEA Annual Meeting, Seattle, Washington, August 12-14, 2012. Available from: http://ageconsearch.umn.edu/bitstream/124713/2/ KimH2.pdf (28.01.2015).
• 26. Jarosz M.: Nutrition Standards for the Polish population - amendment. Warszawa, Poland, Instytut Żywności i Żywienia, 2012 (in Polish).
• 27. Jayaraman S., Manoharan M.S., Illanchezian S.: In-vitro antimicrobial and antitumor activities of Stevia Rebaudiana (Asteraceae) leaf extracts trop. J Pharm Res 2008; 7:1143–1149.
• 28. Jeppesen P.B., Gregersen S., Alstrup K., Hermansen K.: Stevioside induces antihyperglycaemic, insulinotropic and glucagonostatic effects in vivo: studies in the diabetic Goto-Kakizaki (GK) rats. Phytomed 2002; 9:9–14.
• 29. Johnson R.K., Appel L.J., Brands M., Howard B.V., Lefevre M., Lustig R.H., SacksF., Steffen L.M., Wylie-Rosett J.: Dietary sugars intake and cardiovascular health: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation 2009; 120:1011-1020.
• 30. Kłosiewicz-Latoszek L., Cybulska B.: Sugar and health hazard of obesity, diabetes mellitus and cardiovascular diseases. Probl Hig Epidemiol 2011; 92(2):181-186
• 31. Kwasek M.: Trends in food consumption in the European Union. Instytut Ekonomiki Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej. Warszawa 2010; 98 – 105 (in Polish).
• 32. Lebiedzińska A.: Węglowodany w diecie człowieka. Bromat Chem Toksykol 2008; 3:215-218.
• 33. Lee C.-N., Wong K.-L., Liu J.-C., Chen Y.-J., Cheng J.- T., Chan P.: Inhibitory effect of stevioside on calcium influx to produce antihypertension. Planta Med 2001; 67:796–799.
• 34. Lin S.-J., Wen C.-Y., Wang P.-M., Huang J.-C., Wei C.-L., Chang J.-W., Chu W.-S.: High-level production of erythritol by mutants of osmophilic Moniliella sp. Process Biochem 2010; 45:973-979.
• 35. Livesey G., Taylor R.: Fructose consumption and consequences for glycation, plasma triacylglycerol, and body weight: meta-analyses and meta-regression models of intervention studies. Am J Clin Nutr 2008; 88(5):1419- 1437.
• 36. Livesey G.: Health potential of polyols as sugar replacers, with emphasis on low-glycaemic properties. Nutr Res Rev 2003; 16:163-191.
• 37. Nakamura S.: Bioavailability of cellobiose and other non-digestible and/or nonabsorbable sugar substitutes and related topics. Nutrition 2005; 21:1158–1159.
• 38. Nishida C., Uany R., Kumanyika S., Shetty P.: The joint WHO/FAO Expert Consultation on diet, nutrition and the prevention of chronic diseases: process, product and policy implications. Public Health Nutr 2004; 7(1A):245- 250.
• 39. Ostrowska L., Czapska D., Karczewski J.: Ocena zawartości białka, tłuszczu I węglowodanów w dziennej racji pokarmowej studentów Akademii Medycznej w Białymstoku z nadwagą I otyłością. [Evaluation of protein, fat and carbohydrate content in daily dietary allowances of students with overweight and obesity in the Medical Academy of Bialystok]. Rocz Panstw Zakl Hig 2001; 52(3):247-256 (in Polish).
• 40. Otten J.J., Pitzi Hellwig J., Meyers L.D.: Dietary Reference Intakes (DRI). The Essential Guide to Nutrient Requirements. The National Academies Press Washington, D.C., 2006. Available from: http://www.nal.usda.gov/ fnic/DRI/Essential_Guide/DRIEssentialGuideNutReq. pdf (21.01.2015).
• 41. Palazzo A., Carvalho M., Efraim P., Bolini H.: The determination of isosweetness concentrations of sucralose, rebaudioside and neotame as sucrose substitutes in new diet chocolate formulations using the time-intensity analysis. J Sens Stud 2011; 26:291–297.
• 42. Parpinello G.P., Versari A., Castellari M., Galassi S.: Stevioside as a replacement of sucrose in peach juice: sensory evaluation. J Sens Stud 2001; 16:471–484.
• 43. Poti J.M., Slining M.M., Popkin B.M.: Solid fat and added sugar intake among US children: the role of stores, schools, and fast food, 1994–2010. Am J Prev Med 2013; 45:551–559.
• 44. Puri M., Sharma D.: Antibacterial activity of stevioside towards food-borne pathogenic bacteria. Eng Life Sci 2011; 11:326–329.
• 45. Regulation (Ec) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 on food additives. Off J Eur Union L 354/16, 31.12.2008.
• 46. Sekula W., Figurska K., Barysz A., Oltarzewski M.: Results of the nutrition monitoring in Poland. Żyw Człow Metab 2008; 35(5/6):371-395 (in Polish).
• 47. Shankar P., Ahuja S., Sriram K.: Non-nutritive sweeteners: Review and update. Nutrition 2013; 29:1293-1299
• 48. Steviol glycosides. Available from: http://www.fao.org/ ag/agn/jecfa-additives/specs/monograph10/additive-442-m10.pdf (06.01.2015).
• 49. Sucden statitistics. Available from: http://www.sucden.com/statistics (03.02.2015).
• 50. Svensson A., Larsson C., Eiben G., Lanfer A., Pala V., Hebestreit A., Huybrechts I., Fernández-Alvira J.M., Russo P., Koni A.C., De Henauw S., Veidebaum T., Molnár D., Lissner L., IDEFICS consortium.: European children’s sugar intake on weekdays versus weekends: the IDEFICS study. Eur J ClinNutr 2014; 68:822–828.
• 51. Tadhani M.B., Subhash R.: In vitro antimicrobial activity of Stevia Rebaudiana Bertoni leaves. Trop J Pharm Res 2006; 5:557–560.
• 52. Tappy L., Lê K.A., Tran C., Paquot N.: Fructose and metabolic diseases: New findings, new questions. Nutrition 2010; 26:1044–1049.
• 53. Tappy L., Lê K.A.: Metabolic effects of fructose and the worldwide increase in obesity. Physiol Rev 2010; 90:23–46.
• 54. Terlikowska K., Dobrzycka B., Witkowska A., Zujko M.E.: The diet and risk of cardiovascular disease in perimenopausal women. Part I. Basic nutrients, saccharose, fiber. Bromat Chem Toksykol 2012; 3:669-674 (in Polish).
• 55. Thaumatin. Available from: http://www.fao.org/ag/agn/ jecfa-additives/specs/Monograph1/Additive-462.pdf (06.01.2015).
• 56. Thaumatin. INCHEM. Available from: http://www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v20je15.htm (06.01.2015).
• 57. Thow A.M., Hawkes C.: Global sugar guidelines: an opportunity to strengthen nutrition policy. Public Health Nutr 2014; 17(10):2151-2155.
• 58. Tilman D., Clark M.: Global diets link environmental sustainability and human health. Nature 2014; 515:518- 522.
• 59. Urban J.D., Carakostas M.C., Taylor S.L.: Steviol glycoside safety: are highly purified glycoside sweeteners food allergens? Food Chem Toxicol 2015; 75:71-78.
• 60. Ventura E.E., Davis J.N., Goran M.I.: Sugar content of popular sweetened beverages based on objective laboratory analysis: focus on fructose content. Obesity 2011; 19(4):868-874.
• 61. Walton J., Hannon E.M., Flynn A.: Nutritional quality of the school-day diet in Irish children (5–12 years). J Hum Nutr Diet 2015; 28(Suppl. 1):73–82.
• 62. Welsh J.A., Cunningham S.A.: The role of added sugars in pediatric obesity. Pediatr Clin North Am 2011; 58(6):1455-1466.
• 63. Willett W., Ludwig D.C. Science souring on sugar. BMJ 2013; 346: e8077.
• 64. Wölwer-Rieck U.: The leaves of Stevia rebaudiana (Bertoni), their constituents and the analyses thereof: a review. J Agric Food Chem 2012; 60:886–895.
• 65. Xiao J., Li X., Min X., Sakaguchi E.: Mannitol improves absorption and retention of calcium and magnesium in growing rats. Nutrition 2013; 29:325–331.