Makeutusaine

Makeutusaineet ovat iso ryhmä makealta maistuvia aineita, joista osaa käytetään elintarvikkeiden makeuttamiseen.
Rakenteellisesti makeutusaineita voidaan luokitella monella tapaa. Ihmisille makeita sokereita ovat esimerkiksi sakkaroosi, glukoosi ja fruktoosi. Makeita polyoleja ovat muun muassa sorbitoli ja ksylitoli. Keinotekoisia makeutusaineita ovat muun muassa aspartaami ja sakariini. Makeita aminohappoja ovat esimerkiksi D-tryptofaani, D-fenyylialaniini ja D-seriini. Makeita proteiineja ovat muun muassa taumatiini, monelliini ja brazzeiini. Myös tietyt metallien suolat ovat makeita, kuten berylliumkloridi ja lyijyasetaatti. Jälkimmäistä on joskus historiallisesti käytetty ruokien makeuttamiseen, vaikka se on myrkyllinen. Makeutusaineiksi voidaan lukea myös eri seoksia, kuten hunaja, melassi ja vaahterasiirappi.
Makeutusaineita voidaan luokitella myös ravintoenergiaa sisältäviin ja sisältämättömiin aineisiin. Esimerkiksi glukoosissa on ravintoenergiaa. Aspartaamissa sitä ei juuri ole.
Elintarviketeollisuudessa makeutusaineilla voidaan elintarvikkeen maun parantamisen lisäksi pyrkiä vähentämään siitä saatua ravintoenergiaa korvaamalla energiapitoisia makeuttajia vähäenergisemmillä. Aineiden säilyvyys eri oloissa vaihtelee, ja pyrkimyksenä on usein valita kussakin elintarvikkeessa parhaiten makeutensa säilyttävä aine. Aineiden keskinäinen makeus vaihtelee. Jotkin ovat monituhatkertaisesti makeampia kuin vaikkapa sakkaroosi. Näitä aineita tarvitsee lisätä elintarvikkeisiin vain vähän sakkaroosiin verrattuna. Näiden aineiden käyttö voi säästää myös elintarvikkeen valmistuskuluissa suhteessa sakkaroosin tapaisiin aineisiin.

Terveysvaikutukset

Makeutusaineita on monia ja mahdolliset terveysvaikutukset ovat ainekohtaisia, joten yleistyksiä on hankala tehdä. Lisäksi tietyt vaikutukset voivat riippua henkilöstä ja tämän sairauksista.
Ravintoenergiaa sisältävien makeutusaineiden, kuten sakkaroosin ja glukoosin, runsas käyttö altistaa ylipainolle ja muun muassa siihen liittyvälle tyypin 2 diabetekselle ja tietyille sydän- ja verisuonitaudeille. Osa altistaa myös kariekselle. Taas toiset, kuten ksylitoli, voivat suojata kariekselta. Tietyt energiattomat tai lähes energiattomat makeutusaineet, kuten aspartaami, eivät altista ylipainolle tai kariekselle. Aspartaami kuitenkin on haitallinen fenyyliketonuriaa poteville. Edeltävän lisäksi on myös monia muita geneettisiä sairauksia, jotka estävät tiettyjen makeuttajien käytön. Eräs sairaus on harvinainen sukraasi-isomaltaasin puutos eli sakkaroosi-intoleranssi, joka estää sakkaroosin käytön.
Lakritsan makeuden pääosin aiheuttavan glykyrritsiini merkittävä liikakäyttö aiheuttaa muun muassa korkeaa verenpainetta ja hypokalemiaa. Hunaja taas voi olla vaarallista vauvoille, sillä siinä voi olla Clostridium botulinum-itiöitä. Nämä kasvavat vauvan suolistossa suolimikrobikannan kehittymättömyyden takia hyvin ja tuottavat botulismia aiheuttavaa botuliinia.
Tietyillä polyoleilla, kuten sorbitolilla ja maltitolilla, on laksatiivisia vaikutuksia. Ne voivat aiheuttaa ilmavaivoja ja siten vatsakipuja, sillä ihmiskeho ei pilko niitä tehokkaasti ohutsuolessa. Suolimikrobit taas voivat käyttää niitä ravinnokseen tuottaen niistä eri kaasuja. Sulamattomat polyolit myös siirtävät suolistoon vettä osmoottisesti voiden aiheuttaa siten ripulia. Yksinkertaisilla sokereilla, kuten fruktoosilla ja sakkaroosilla, voi olla sama vaikutus, jos niitä syödään suuri määrä. Laktoosilla on myös sama vaikutus laktoosi-intoleranteilla henkilöillä.
Jotkin makeutusaineina joskus käytetyt aineet ovat myrkyllisiä, kuten keskiajalla viimeksi laajemmin käytetty lyijyasetaatti ja uudempi dulsiini. Jälkimmäisen käyttö lopetettiin eri maissa 1960-luvulla, sillä se aiheutti muun muassa maksasyöpää.

Makeuden mekanismi

Ihmisillä makeutusaineiden makeus johtuu niiden sitoutumisesta agonisteina kielen makureseptoreihin. Sitoutumisen kautta välittyy lopulta hermoimpulssi aivoihin, joissa muodostuu aistimus makeasta. Reseptoreita tunnetaan 2: T1R2 eli TAS1R2 ja T1R3 eli TAS1R3. Nämä ovat G-kytkentäisiä reseptoreita, jotka muodostavat tiettyjen makusolujen pinnalle keskenään useita kahden eri reseptorin T1R2-T1R3-pareja eli heterodimeereitä. Reseptorit ovat integraalisia kalvoproteiineja.
Ihmisillä makeutusaineen reseptorisitoutuminen vaihtelee. Esimerkiksi glukoosi ja sakkaroosi sitoutuvat sekä T1R2:een ja T1R3:een. Aspartaami, neotaami, sukraloosi ja monelliini sitoutuvat vain T1R2:een. Syklamaatti ja neohesperidiini DC sitoutuvat vain T1R3:een. Sitoutumisalue voi myös vaihdella. T1R2:ssa ja T1R3:ssa on aminoterminaalidomeeni (ATD) ja solukalvon läpäisevää aluetta lähempänä oleva lyhyt kysteiinirikasdomeeni (CRD). Edeltävät aineet sitoutuvat reseptorien ATD:ihen. Taas proteiineihin lukeutuvat brazzeiini ja neokuliini sitoutuvat agonisteina T1R3:ään sen CRD:hen sekä ATD:hen, mutteivät T1R2:n ATD:hen tai CRD:hen.
Makeiden agonistien lisäksi tunnetaan estäviä aineita, kuten laktisoli, joka on T1R3:n käänteisagonisti ja estää siten makeiden aineiden makeutta. Gymnema sylvestre-kasvi toimii samoin. Siinä olevia antagonisteja ovat gurmariini-proteiini ja eri gymnemahapot.
On myös makeutusaineita, jotka aiheuttavat aistimuksen makeasta vain tietyissä oloissa. Esimerkiksi mirakuliini-proteiini saa epäsuorasti happamat aineet maistumaan makealta. Mirakuliini sitoutuu T1R2:een ja T1R3:een. Se ei maistu makealta suun likimain neutraalissa pH-arvossa ja toimii tällöin kilpailevana antagonistina estäen muiden makeutusaineiden makeutta. Happamassa mirakuliini kuitenkin alkaa toimii agonistina. Neokuliini vaikuttaa samoin, mutta on makea jo neutraalissa pH:ssa, mutta sen makeus voimistuu happamassa.