Makeutusaine

Makeutusaineet ovat iso ryhmä makealta maistuvia aineita, joista osaa käytetään elintarvikkeiden makeuttamiseen. Ruokosokeri eli sakkaroosi sekä niin sanotut tärkkelysmakeuttajat eli panimosokerista ja maltoosista koostuva glukoosisiirappi ja glukoosi-fruktoosisiirappi eli isoglukoosi ovat yleisimmin käytettyjä makeutusaineita. 
Makeutusaineiden keskinäinen makeus vaihtelee suuresti. Jotkin ovat jopa monituhatkertaisesti makeampia kuin sakkaroosi. Näiden aineiden käyttö voi säästää elintarvikkeen valmistuskuluissa, koska niitä tarvitaan vähemmän. 
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. 
Luokittelu.
Makeutusaineet voidaan luokitella ravintoenergiaa sisältäviin ja kalorittomiin makeutusaineisiin. Esimerkiksi tavallisessa ruokosokerissa eli sakkaroosissa on ravintoenergiaa. Aspartaamissa sitä ei juuri ole.
Makeutusaineet voidaan luokitella myös kemiallisen rakenteensa perusteella esimerkiksi sokereihin, siirappeihin, monenarvoisiin alkoholeihin eli polyoleihin, aminohappoihin ja proteiineihin. Makeita aminohappoja ovat esimerkiksi D-tryptofaani, D-fenyylialaniini ja D-seriini. Makeita proteiineja ovat muun muassa taumatiini, monelliini ja brazzeiini. Aspartaami ja sakariini ovat keinotekoisia makeutusaineita. Sokerialkoholeihin eli polyoleihin kuuluvat esimerkiksi sorbitoli ja koivusokeri eli ksylitoli. Myös tietyt metallien suolat ovat makeita, kuten berylliumkloridi ja lyijyasetaatti. Jälkimmäistä on joskus historiallisesti käytetty ruokien makeuttamiseen, vaikka se on myrkyllinen.
Luontaiset.
Luontaisiin makeutusaineisiin kuuluvat hunaja, melassi ja vaahterasiirappi ovat seoksia. Hunaja koostuu lähinnä hedelmäsokerista eli fruktoosista ja panimosokerista eli glukoosista, jota kutsutaan myös dekstroosiksi.
Keinotekoiset.
Vähäkaloriset tai kalorittomat makeutusaineet kuten esimerkiksi asesulfaami, aspartaami, neotami, sakariini ja sukraloosi kuuluvat keinotekoisiin makeutusaineisiin. Keinotekoiset makeutusaineet luokitellaan elintarvikelisäaineeksi, joille on kullekin oma E-alkuinen koodinsa. 
Käyttörajoitukset.
Maailman terveysjärjestö WHO suosittelee sokereiden saannin rajoittamista 5–10 prosenttiin energiansaannista. Rajoitus koskee ruoissa ja juomissa käytetyn sokerin ja hunajan sekä hedelmämehujen ja niistä tehtyjen tiivisteiden luontaisesti sisältämien sokereiden yhteismäärää.
Viereiseen taulukon on koottu EU-maissa käytetyille makeutusaineille määriteltyjä turvallisen saannin enimmäismääriä eli niin sanottu ADI-arvoja. Esimerkiksi aspartaamin ADI on 40 mg per kehonpainokilo. Tämä tarkoittaa, että 70 kiloa painava henkilö voi nauttia aspartaamia turvallisesti korkeintaan 2800 milligrammaa eli 2.8 grammaa vuorokaudessa.
Turvallisen saannin enimmäisarvo voi ylittyä, jos yksittäistä elintarviketta nautitaan suuria määriä kerrallaan, tai jos potentiaalisesti haitallista makeutusainetta sisältävien elintarvikkeiden osuus ruokavaliosta on suuri. Kuluttajan on kuitenkin mahdoton seurata, ylittyykö hänellä turvaliisen saannin yläraja, koska elintarvikkeeseen ei tarvitse merkitä käytettyjen makeutusaineiden määriä.
Terveysvaikutukset.
Makeutusaineiden mahdolliset terveysvaikutukset ovat ainekohtaisia. Jotkut vaikutukset voivat riippua lisäksi henkilöstä ja hänen mahdollisista sairauksistaan.
Ruokosokeri on voimakkaimmin hammasmädän riskiä lisäävä sokeri. Sen on havaittu muuttavan merkittävästi suun mikrobistoa. Ruokosokeri muuttaa happoa ja emäksiä tuottavien bakteerien keskinäistä suhdetta huonompaan suuntaan. Ruokosokeri myös lisää bakteerien tuottaman hammasplakin tahmeutta, mikä mahdollistaa sen, että hampaan pintaan muodostuu runsaasti plakkia. Eräät toiset makeutusaineet, kuten ksylitoli, voivat jopa suojata hammasmädältä. 
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.
Ravintoenergiaa sisältävien makeutusaineiden, kuten tavallisen sokerin (ruokosokerin), runsas käyttö altistaa ylipainolle, tyypin 2 diabetekselle sekä sydän- ja verisuonitaudeille. Aspartaami on haitallinen fenyyliketonuriaa poteville. Lisäksi on monia muita geneettisiä sairauksia, jotka estävät tiettyjen makeuttajien käytön. Eräs sairaus on harvinainen sukraasi-isomaltaasin puutos eli sakkaroosi-intoleranssi, joka estää sakkaroosin käytön.
Hunaja saattaa olla vaarallista vauvoille, sillä siinä voi olla "Clostridium botulinum"-itiöitä. Nämä kasvavat vauvan suolistossa suolimikrobikannan kehittymättömyyden takia hyvin ja tuottavat botulismia aiheuttavaa botuliinia.
Sukraloosia (E 955) sisältävillä juomilla on havaittu olevan lihottavaa vaikutusta, jos sitä nautitaan hiilihydraattipitoisten ruokien tai juomien kanssa. Sukraloosin on lisäksi havaittu muuttavan aivojen aineenvaihduntaa kontrolloivaa osaa, mikä lisää ruokahalua päivän muillakin aterioilla. 
Aspartaami ei altista tutkimusten mukaan ylipainolle. Aspartaami ei aiheuta myöskään kariesta. Lisäksi aspartaamin on havaittu lisäävän probioottien eli hyödyllisinä pidettyjen suolistomikrobien määrää.
Myös eräiden polyolien on havaittu parantavan suoliston mikrobiomin koostumusta ja toimintaa. Sakariini, sukraloosi ja asesulfaami K saattavat toisaalta lisätä suoliston bakteeriperäistä tulehdusta.
Lakritsan makeuden pääosin aiheuttavan glykyrritsiini merkittävä liikakäyttö aiheuttaa muun muassa korkeaa verenpainetta ja hypokalemiaa.
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.
Sokerin korvaaminen muilla makeutusaineilla.
WHO ei suosita sokerin korvaamista kalorittomilla makeutusaineilla laihdutustarkoituksessa. Tämä johtuu professori Mikael Fogelholmin mukaan siitä, että korvaavien makeutusaineiden käyttö ei korreloi väestötasolla hoikkuuteen. Enintään muutaman viikon pituisissa kokeellisissa interventiotutkimusissa on kuitenkin havaittu, että sokerin korvaaminen makeutusaineella auttaa painonhallinnassa ainakin tilapäisesti. Interventiotutkimuksissa ei ole myöskään havaittu, että keinotekoiset makeutusaineet aiheuttaisivat sairauksia. Fogelholmin mukaan lihavuuden ja makeutusaineiden käytön välinen yhteys näyttäisi johtuvan siitä, että ylipainoiset käyttävät muita useammin makeutusaineita, eikä siitä, että sokeria korvaavat makeutusaineet aiheuttaisivat ylipainoa. Runsas makeutusaineiden käyttö vaikuttaisi olevan Fogelholmin mukaan vähemmän haitallista kuin runsas sokerin käyttö. Myös lihavuustutkija Pertti Mustajoki on tätä mieltä. Etenkin sokeroidut juomat ovat hänen mukaansa keskeisiä syitä suomalaisten lihomiseen ja niin vaarallisia, että ne pitäisi varustaa varoitusteksteillä.
Yhdysvaltalaistutkijat ovat kuitenkin havainneet, että kaloritonta sukraloosia sisältävällä juomalla (E 955) on lihottavaa vaikutusta silloin, kun sitä nauttii hiilihydraattipitoisten ruokien tai juomien kanssa. Sukraloosin on havaittu muuttavan aivojen aineenvaihduntaa kontrolloivaa osaa, mikä lisää ruokahalua päivän muillakin aterioilla. Kyseinen muutos tapahtui niin nopeasti, että interventiotutkimus keskeytettiin eettisistä syistä.
Sokerin korvaamisesta muilla makeutusaineilla ei ole tehty muutamaa kuukautta pidempiä interventiotutkimuksia. Tätä pitkäkestoisemmat tutkimukset ovat kaikki pelkkiä väestöseurantatutkimuksia, joista ei voi päätellä syy-seuraussuhteita. WHO suosittaa tätä huolimatta kaikkien makeutusaineiden käytön vähentämistä.
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.
Makeutusteho.
Makeutusaineiden makeuden voimakkuutta verrataan usein sakkaroosiin. Yksittäisten makeutusaineiden suhteellinen makeus vaihtelee riippuen monista tekijöistä, kuten ruokien, joihin makeutusainetta on lisätty, kemiallisesta koostumuksesta ja rakenteesta. Makeutusaineen pitoisuus ruuassa, ruuan lämpötila ja pH-arvo ovat eräitä monista vaikuttavista tekijöistä. Makeutusaineet lisäksi voivat voimistaa toistensa makeutta (ns. synergistinen vaikutus) ja peittää toistensa sivumakuja. Esimerkiksi sakariinilla on selvä sivumaku, jota muut makeutusaineet, kuten syklamaatti, peittävät. Synergian ja sivumakujen peittämisen takia makeutusaineita käytetään ruuissa usein sekaisin yksittäisten makeutusaineiden sijaan. Makeuden voimakkuuden lisäksi makeutusaineiden vaikutusaika voi vaihdella. Esimerkiksi lakritsan glykyrritsiini alkaa maistua makealta verrattain hitaasti, mutta maistuu makealta myös pitkään.
Kaikkein makeimmat tunnetut aineet ovat lugdunaami, karrelaami, sukrononihappo ja bernardaami. Nämä ovat moolimäärään suhteutettuna vastaavasti 230 000-, 200 000-, 200 000- ja 188 000-kertaa makeampia kuin sakkaroosin 58.4 mmol/l (2 massaprosenttinen) vesiliuos. Aineet ovat N-alkyyliguanideja. Niitä ei käytetä kaupallisesti. Toistaiseksi massaan suhteutettuna kaikkein makein elintarvikekäytössä oleva aine on advantaami.