Изомальтоолигосахариды

ИЗОМАЛЬТУЛОЗА – ПРИРОДНЫЙ ЗАМЕНИТЕЛЬ САХАРА
В настоящее время сахар является основным подсластителем, который  применяется в пищевой и медицинской промышленности. Однако современные исследования свидетельствуют о том, что избыточное потребление легкоусвояемых углеводов сопряжено с развитием ряда заболеваний: сахарного диабета, ожирения, атеросклероза, кариеса зубов. Их неуклонный рост поставил перед исследователями актуальную задачу ограничения потребления сахаропродуктов и поиска заменителей сахара, не оказывающих отрицательного влияния на организм человека.
К натуральным, или природным, заменителям сахара относят мед, кленовый сахар, а также подсласти-тели углеводного и белкового происхождения. Природные подслащивающие ве¬щества углеводного происхождения получают из растений. К таким веществам относят стевиозид, глициризин, осладин, неогесперидин дигидрохалкон (цитроза). Среди подсластителей белкового происхождения известны миракулин, монелин, тауматины. Такие растения, как хемслея, липпия, синсепалум, моморика, содержат со¬единения, по сладости превосходя¬щие сахарозу в сотни и даже тысячи раз. Однако коммерческое использование их в качестве сырья для производ¬ства заменителей сахара ограничено трудностью сбора плодов, нетехно¬логичностью переработки, а также возможной токсичностью экстракта.
К современным синтетическим сахарозаменителям относят сахарин, аспартам, ацесульфам калия, сукралоза, цикламат. Однако существуют различные, порой противоположные, мнения о пользе сахарозаменителей и их безопасности. Проблема использования подсластителей сейчас широко исследуется специалистами пищевой промышленности, медицины и других сфер деятельности.
Сегодня на российском рынке представлен новый натуральный продукт - заменитель сахара изомальт германской фирмы «Палатинит». Известно, что изомальт получают из сахарозы по двустадийному процессу, в котором сахароза превращается в изомальтулозу (6-О-α-D-глюкопиранозид-D-фруктозу) - питательный дисахарид, обладающий восстановительными свойствами. Далее изомальтулозу подвергают гидрогенизации. Готовый продукт изомальт представляет смесь гидрогенизованных моно- и дисахаридов.
Изомальтулоза (палатиноза)  впервые была обнаружена Stodola в 1956 как побочный продукт в процессе производства декстранов из сахарозы Leuconostoc mesenteroides. В Японии изомальтулозу используют в качестве заменителя сахара с 1985 года. Изомальтулоза является структурным изомером сахарозы. Встречается в меде, в соке сахарного тростника. Масса ее схожа с сахарозой, сладость составляет 42 % сладости сахарозы.
Изомальтулоза не вызывает кариеса зубов, переваривание  изомальтулозы незначительно влияет на концентрацию глюкозы и инсулина в крови. Изомальтулоза не метаболизируется большинством бактерий и дрожжами, устойчива в кислых растворах, не обладает гигроскопическими свойствами. Изомальтулоза селективно обеспечивает рост бифидобактерий кишечной микрофлоры человека. За рубежом изомальтулоза широко используется в коммерческих целях как заменитель сахарозы в продуктах, безалкогольных напитках и медицине.
Однако в России исследования по получению природного заменителя сахара изомальтулозы практически отсутствуют, в связи с чем на кафедре биохимии и микробиологии Воронежской государственной технологической академии проводится скрининг микроорганизмов, продуцирующих фермент изомальтулозосинтазу, который превращает сахарозу в изомальтулозу. Фермент был обнаружен зарубежными исследователями у ряда микроорганизмов.

Pantoea dispersa UQ68J    72,0
Protaminobacter rubrum CBS574.77   33,0
Erwinia rhapontici WAC2928    0,3
Klebsiella planticola MX-10     4,3
Klebsiella planticola CCRC 19112    9,0-12,0

Известно, что оптимальное значение температуры для биосинтеза фермента большинства микроорганизмов составляет около 30ºС. Фермент устойчив в пределах узкого диапазона рН от 5,0 до 6,5. Для скрининга микроорганизмов  использовали среду следующего состава (г/л): сахароза - 40,0; дрожжевой экстракт - 5,0; MgSO4 ×H2O - 0,5; KNO3 - 0,7;  K2HPO4 - 1,0; NH4Cl - 0,5; NaCl - 1,0; агар - 15,0; дистиллированная вода - 1 л. Для биосинтеза микроорганизмами изомальтулозосинтазы использовали среду следующего состава (г/л): сахароза - 40,0; пептон - 10,0; дрожжевой экстракт - 4,0; дистиллированная вода - 1 л.
Определение активности фермента осуществляли следующим образом: в реакционную смесь, содержащую 5 мл 60 % сахарозы в 0,1 М ацетатном буфере (рН 5,0) вносили 1 мл соответственно разбавленной культуральной жидкости исследуемых микроорганизмов. Реакцию проводили при 40º С в течение 4 часов с постоянным помешиванием. Останавливали реакцию на кипящей водяной бане в течение 10 минут. С помощью тонкослойной и газо-жидкостной хроматографии определяли продукты ферментативной реакции. О биосинтетической активности исследуемых микроорганизмов судили по образованию изомальтулозы.