נגישות

גיליון 40 – סוכר, ספטמבר 2013

תחליפי סוכר, חלופות קיימות וכיוונים חדשים, ד"ר פרננדו שבד

ד"ר פרננדו שבד, סמנכ"ל מו"פ אסטרטגי ומדען ראשי, קבוצת גלעם הפחתת צריכת הסוכר מהווה אתגר עבור תעשיית המזון, ואכן אסטרטגיות ושיטות רבות ומגוונות נמצאות בשימוש ובפיתוח. גישות של "העלמה" מלאה של הסוכר המוסף למוצרי מזון ומשקאות מסתיימות בכישלון לעיתים קרובות. הצלחה גבוהה יותר ובעלת פוטנציאל ארוך טווח נשענת דווקא על הקטנה הדרגתית ברמות הסוכר המוספות למוצרים השונים. אף על פי שהחלפת סוכר עשויה להיראות כמשימה קלה, הרי שהדבר רחוק מלהיות כך, הן מנקודת מבט טכנולוגית והן מנקודת מבט צרכנית/שיווקית. כיווני מחקר חדשים שהתפתחו בעשור האחרון הביאו לפריצת דרך מחשבתית המתחילה להיות מתורגמת לפתרונות בהם הורדת סוכר ברמות מהותיות (עשרות אחוזי הפחתה) יכולה להיות מושגת שלא בדרכים הרגילות אליהם הורגלה תעשיית המזון והמשקאות, דהיינו תוך הצעת פתרונות שלא ע"י שימוש בתחליפי סוכר וממתיקים רבי עוצמה. בשנת 2003 פרסם ארגון המזון והבריאות העולמי (WHO) דו"ח תחת הכותרת "Diet, Nutrition and the Prevention of Chronic Diseases" (1). דו"ח מקיף זה עסק בקשר שבין תזונה לבין תחלואה במחלות כדוגמת סרטן, מחלות לב וכלי דם, סוכרת, לחץ דם, עודף משקל והשמנת יתר בקרב ילדים ומבוגרים. בהסתכלות לאחור נראה, כי פרסום הדו"ח גרם לשינוי משמעותי ותפישתי הן ברמת המדינות והן ברמת ארגונים וחברות לגבי הקשר ההדוק הקיים בין תזונה עתירת קלוריות לבין העלייה בשיעורי התחלואה המתוארים לעיל. מאז פרסומו של הדו"ח המודעות לצריכת יתר של סוכרים החלה לתפוס מקום מרכזי בדיון הציבורי. בשנים האחרונות השינוי במודעות זו בא לידי ביטוי גם בקביעת תכניות להפחתת הסוכר המוסף, ברמה המדינית וברמה של ארגוני בריאות וחברות יצרניות. בנוסף לכך נראה, כי קיימת הכרה גוברת והולכת לגבי המשמעויות הכספיות הנובעות מעלות הטיפול בתחלואה הנ"ל כמו גם לגבי ההבנה שמניעה עדיפה על נשיאת נטל התוצאות החברתיות, האישיות והכספיות הכרוכות בכך. בחינת נתוני צריכה של סוכרים מוספים בארה"ב בין השנים 1970 – 2005 מצביעה על עלייה של כ-18% מרמות של 119 פאונד ל-141 פאונד לאדם/לשנה, תוך ירידה חוזרת לרמות של 130 פאונד לאדם/לשנה בשנת 2009 (עלייה של 9.2% ביחס לשנת 1970 וירידה דומה ביחס לשנת 2005) (2). ניתן לייחס את העלייה הנ"ל לשני גורמים עיקרים; הראשון נעוץ בעלייה המשמעותית במגוון ובהיצע של מוצרי מזון ומשקאות עתירי סוכר, בעוד השני קשור בגידול הניכר בנפח/משקל מנות המזון או המשקאות הנצרכים. בכתבה שפורסמה לאחרונה במהדורה הדיגיטלית של ABC news (3) תחת הכותרת "Food Portion Sizes Have Grown – A Lot" נטען, כי ב-20 השנים האחרונות חל גידול של 52% בנפח ההגשה של משקאות קלים ברחבי ארה"ב. אכן, במדינות רבות בארה"ב עדיין מקובלת המכירה של משקאות קלים עתירי סוכר הנרכשים ברשתות מזון מהיר בנפחים של 750 מ"ל ואף יותר. יחד עם זאת, אין להתעלם מן העובדה, כי גם שינויים לטובה החלו להתרחש בארה"ב ובמדינות רבות בעולם המערבי כדוגמת תהליך הרחקת מכונות המכירה של משקאות קלים משטחים ציבוריים כדוגמת בבתי הספר ומועדונים. מעניין לציין, כי מהלכים אלו מתקיימים במקביל הן באמצעות הנחיות/תקנות של רשויות עם אפשרויות אכיפה והן באופן וולונטרי. בחינת הקשר שבין צריכת משקאות עתירי סוכר (לאורך זמן) ובין עודף משקל והשמנת יתר הינו נושא למחקר מקיף אשר טרם זכה לתמימות דעים בקרב הקהילייה המדעית. לדוגמה, בשנת 2010 התפרסמו חוות דעת של EFSA (European Food Safety Authority) ומטא-אנליזה רחבת היקף, אשר ניסו לבחון את הקשר שבין שתי התופעות הנ"ל (5,4). בשני המקרים המסקנות היו, כי העדויות לקשר שבין שתי התופעות הנזכרות לעיל אינן מובהקות דיין. בניגוד לכך, מעט מאוחר יותר התפרסמו עבודות אשר בחנו במתכונת דומה את הקשר שבין צריכת משקאות נטולי קלוריות (המומתקים בעזרת ממתיקים רבי עוצמה) לבין צבירת עודף משקל. הממצאים מעבודות אלו דווקא הצביעו על צבירת עודף משקל מתונה יותר בהמשך לצריכת מוצרים נטולי קלוריות (7,6). למרות האמור לעיל נראה, כי "התפישה" בקרב מרבית הצרכנים נוטה לשלילה ומייחסת קשר חיובי בין צריכת מוצרי מזון ומשקאות עתירי סוכר לבין בעיות של עודף משקל. אתרי הקישור על הלשון מסוגלים להגיב למולקולות "מתוקות" בעלות הרכבים מולקולאריים שונים שאין להם מכנה משותף מבני כדוגמת סוכרים, חלבונים, פפטידים וחומצות אמיניות, גליקוזידים ומולקולות סינטתיות מגוונות (כדוגמת סכארין, ציקלאמט, אצסולפאם וסוכרלוז)       חישת מתוק – לא לסוכרים בלבד המשיכה לטעם המתוק הינה תכונה מולדת ומהווה מנגנון הישרדותי בדיוק כפי שתחושת מרירות עשויה לשמש סימן אזהרה העשוי להגן עלינו מפני חומרים רעילים. חישת הטעם המתוק מופעלת דרך תאי חישה הממוקמים בפקעיות הטעם בלשון וברקמות הרכות בחלל הפה. תחושת המתיקות הינה תוצאה של אינטראקציה בין מתאימה בין "מולקולה מתוקה" ובין רצפטורים למתיקות אשר זוהו כהטרו-דימרים מסוג G-protein coupled receptor המורכבים משתי תת יחידות המוכרות בשםT1R2 ו- T1R3 (8 ואיור 1) הכוללות לפחות שלושה אזורי קישור מולקולאריים (9). אתרי קישור אלו מסוגלים להגיב למולקולות "מתוקות" בעלות הרכבים מולקולאריים שונים. כתוצאה מכך, רצפטור המתיקות מסוגל להגיב למולקולות "מתוקות" שונות שאין להם מכנה משותף מבני כדוגמת סוכרים (סוכרוז, פרוקטוז, גלקטוז, לקטוז, טגטוז ועוד), חלבונים, פפטידים וחומצות אמיניות (כדוגמת ברזאין, טאומטין, אספרטיים וגליצין), גליקוזידים שונים כמו סטביול, גליקוזידים מותמרים על שלד טרפנואידי (כדוגמת סטביול גליקוזיד מצמח הסטיביה או "מוגרוזידים" מפרי ה"לו הן גאו"), גליקוזידים על בסיס שלד פלבונואידי (כדוגמת נאו-הספרידין) ומולקולות סינטתיות מגוונות (כדוגמת סכרין, ציקלאמט, אצסולפאם וסוכרלוז). התרגום במוח לתחושה המוכרת לנו כ"מתיקות" הינה התוצאה הסופית של העברת מסר עצבי מתאי החישה הממוקמים בפקעיות הטעם (10). מסר זה מהווה סוף לתהליך טרנסדוקציה מורכב שהופעל בעת קישור "מולקולה מתוקה" לרצפטור המעוגן על גבי הממברנה הציטופלסמטית של תאי החישה. מנגנון הטרנסדוקציה הינו מורכב ביותר ויוצא אל הפועל באמצעות הפעלת חלבון מסוג G הקרויGustducin הנמצא בצמוד לרצפטור בחלק הפנים תאי (10). חלבון הGustducin- מורכב בעצמו מכמה תת יחידות המסוגלות לקשור או לשחרר GTP/GDP תוך הפעלת אנזים אחר (פופסוליפאזה) ושחרור IP3 כשליח משני inositol tri-phosphate)). שחרור IP3 גורם לשחרור יוני קלציום ממאגרים פנים תאיים תוך הפעלת תעלות יוני נתרן (sodium ion channels) ושחרור מולקולות ATP (10). החלפת סוכרים במולקולות מתוקות אחרות אף על פי שהחלפת סוכר עשויה להיראות כמשימה קלה, הרי שהדבר רחוק מלהיות כך, הן מנקודת מבט טכנולוגית והן מנקודת מבט צרכנית/שיווקית. מנקודת הסתכלות טכנולוגית, לסוכר המוסף למוצרי מזון ולמשקאות יש תפקידים רבים מעבר לעובדת היותו ממתיק. כדוגמאות אופייניות לתפקודים טכנולוגיים ניתן לציין את הבאים; שליטה בנקודת רתיחה וקיפאון, התפתחות מבנה רצוי של בצק לאחר אפיה, הבטחת חיי מדף (שימור מיקרוביאלי) תרומה למרקם רצוי ועוד. בהיבט הטעם, סוכר הפך כבר מזמן לסטנדרט המתיקות וכל ניסיון לשימוש בתחליף כזה או אחר, אם סינטטי או טבעי, נתקל מידית בתהליך השוואתי הנעשה ע"י הצרכן ביחס לחוויה ההדונית (hedonic) הצרובה בתודעתו מניסיון מצטבר קודם של צריכת מוצרים המומתקים ע"י סוכר. כמו כן, מסתבר כי הצרכן המודרני אינו סלחן וחווית צריכה שלילית קודמת של מוצר הנבדל בטעמו מזה ש"נתפס" אצלו כסטנדרט עשויה להיתקל בהתנגדות חריפה, פסילה ואף באי רכישה חוזרת. מכאן נובע, כי במציאות הנוכחית משימות שכביכול נראות פשוטות כדוגמת הורדה של כ-30% בכמות הסוכר המוסף למוצרי מזון ומשקאות עשויות בסופו של דבר להפוך למורכבות מאוד, כאשר מטרת היצרן היא לספק מוצר דומה או כמעט זהה לגרסה הלא מופחתת. כיצד ניתן אם כן להגדיר הפחתה מוצלחת של סוכר מוסף? נראה, כי התשובה היא: הפחתת סוכר שאינה משנה באופן מהותי (ע"פ קבוצות טעימה פנים ארגוניות, חיצוניות או בקבוצות מיקוד) את פרופיל הטעם של המוצר על מכלול היבטיו. חשוב עוד לציין, כי החלפת סוכר במוצרי מזון מוצקים ומוצקים למחצה טומנת בחובה גם אתגר טכנולוגי נוסף בדמות ההכרח להחליף את נפח הסוכר בנפח אחר, משימה מורכבת כשלעצמה המוצאת לעיתים קרובות את פתרונה ע"י שימוש בסיבים תזונתיים ותחליפי סוכר תורמי נפח למיניהם. מנקודת הסתכלות טכנולוגית, לסוכר המוסף למוצרי מזון ולמשקאות יש תפקידים רבים מעבר לעובדת היותו ממתיק. כדוגמאות אופייניות לתפקודים טכנולוגיים ניתן לציין את הבאים; שליטה בנקודת רתיחה וקיפאון, התפתחות מבנה רצוי של בצק לאחר אפיה, הבטחת חיי מדף (שימור מיקרוביאלי) תרומה למרקם רצוי ועוד   תחליפי סוכר גישות של "העלמה" מלאה של הסוכר המוסף למוצרי מזון ומשקאות מסתיימות בכישלון לעיתים קרובות. הצלחה גבוהה יותר ובעלת פוטנציאל שרידות לאורך זמן נשענת דווקא על הקטנה הדרגתית ברמות הסוכר המוספות למוצרים השונים. הגישות המקובלות ביותר כיום להחלפת סוכר מלאה או חלקית מתבססות על אחת משתיים; [א'] שימוש בתחליפי סוכר "תורמי נפח" טבעיים או סינטטיים, הניחנים בד"כ בערך קלורי נמוך מזה של סוכר או ע"י [ב'] שימוש בממתיקים רבי עוצמה (High Intensity Sweeteners) טבעיים או מלאכותיים. חשוב להדגיש, כי במוצרי מזון מוצקים ומוצקים למחצה שימוש בממתיקים רבי עוצמה כתחליף הסוכר דורש הוספת "מלאנים" (fillers) פונקציונאליים במטרה להחליף את נפח הסוכר שהוחלף, תוך תרומה בו זמנית לקבלת מרקם זהה ככל שניתן למוצר המקור. כיום עומדים לרשות תעשיית המזון והמשקאות מגוון אמצעים להחלפת סוכר בצורת ממתיקים חלופיים וחומרי עזר המסייעים בפיתוח מוצרים מופחתי סוכר או נטולי סוכר. בפועל בחירת תחליף הסוכר המתאים נקבעת ע"י טכנולוגי הפיתוח ואנשי השיווק, תוך התייחסות לגורמי השפעה רבים כדוגמת סוג המוצר הנדון, דהיינו האם מדובר במוצר מזון מוצק, מוצק למחצה או נוזלי (משקאות), מאפייני המוצר והקטגוריה, תקינה הנוגעת לתנאי השימוש בממתיק החלופי (באיזה ממתיק מותר להשתמש במוצרים שונים ובאיזה רמות שימוש), פרופיל הטעם הנדרש למוצר, הצורך בביצוע התאמות טכנולוגיות כדוגמת שמירה על מרקם רצוי או מתחושה המוכרת בעולם הטכנולוגים כ-"mouth-feeling". בנוסף לכול האמור לעיל, דרישות צרכנים, דרישות שיווקיות ומגמות שוק עשויים להשפיע גם הם על בחירה והתאמת התחליפים לסוכר. לדוגמה, שימוש בממתיקים רבי עוצמה מלאכותיים נתפס כפחות רצוי כאשר קהל היעד של המוצרים הם ילדים קטנים. עולם הממתיקים כולל מגוון מוצרים הנבדלים ביניהם במבנה המולקולרי (ממתיקים על בסיס סוכרים, ממתיקים על בסיס חלבונים ופפטידים או ממתיקים על בסיס שלד מבני טרפנואידי או פלבונואידי וכן מגוון מולקולות סינטטיות אחרות). בנוסף לכך, הממתיקים השונים נבדלים גם בפרופיל המתיקות ובעוצמת ההמתקה המאפיינת אותם ביחס לסוכר. קיימים ממתיקים בעלי מתיקות מתמשכת בהשוואה לסוכר (תופעה המוכנה בלשון המקצועית כ-lingering effect) כדוגמת סטביול גליקוזידים (מעלי צמח הסטיביה), בעוד שאחרים ניחנים דווקא במתיקות המופיעה ונעלמת במהירות רבה (כדוגמת פרוקטוז). קיימים ממתיקים בעלי עוצמת המתקה הגבוה עד כדי עשרות ואלפי מונים מזו של סוכר, בעוד שממתיקים אחרים מסוגלים רק להמתיק עד לרמות ההמתקה של סוכר ואף פחות מכך. ככל שזה ייראה תמוה נראה, כי הדבר היחיד המשותף לממתקים הוא בסופו של דבר היותם מתוקים, דהיינו עצם העובדה הפיזיולוגית שהם מצליחים להפעיל את ה"קולטנים" למתיקות (רצפטורים) תוך קבלת התגובה המוכרת לנו כ"מתוק". סוכרים שונים לרשות התעשייה עומדים כיום מגוון סוכרים העשויים בתנאים אלו או אחרים להחליף סוכר ולתרום תרומה אנרגטית נמוכה למוצר המוגמר. לדוגמה, פרוקטוז אמנם ניחן בערך אנרגטי דומה לסוכר, אך עוצמת מתיקותו עשויה להגיע בתנאים מסוימים עד פי 1.6 מזו של סוכר ומאפשרת ע"י כך פיתוח של מוצרים מופחתי קלוריות. סוכר אחר הינו טגטוז (חד סוכר המיוצר מלקטוז החלב) אשר תורם רק 1.5 קק"ל/גרם, מספק כ90% מתיקות בהשוואה לזו של סוכר ומאופיין בפרופיל מתיקות איכותי (אושר לשימוש במרבית המדינות בעולם). בנוסף לכך, לשני הסוכרים הנ"ל ערך גליקמי (glycemic index) נמוך מאוד המאפשר פיתוח מוצרים בעלי עומס גליקמי בינוני עד נמוך. סוכרים נוספים בעלי מתיקות נמוכה בחצי מזו של סוכר הם טרהלוז ואיזומלטולוז (או בשמו המוכר הנוסף פלטינוז). לשני סוכרים אלו יש ערך קלורי דומה לזה של סוכר, אך בו זמנית גם מיוחסות להם גם תכונות בריאותיות ייחודיות. מבין ארבעת הסוכרים שהוזכרו לעיל רק פרוקטוז נמצא בשימוש תעשייתי מהותי (משקאות, מוצרי חלב, מוצרי פרי, דגני בוקר חטיפים ועוד), בעוד שיתר שלושת הסוכרים נמצאים בשלבי חדירה לשוק וטרם מימשו פוטנציאל מהותי. בעוד ששימוש בפרוקטוז וטגטוז אינם מציבים אתגר טכנולוגי מהותי בהיבט המתיקות (שכן מתיקותם כמעט זהה לזו של סוכר או גבוהה יותר), הרי שהשניים האחרונים (טרהלוז ואיזומלטולוז) דורשים גם הוספה של ממתיקים רבי עוצמה במטרה לספק למוצר מתיקות שאבדה עם החלפת הסוכר. ראוי לציין גם, כי ארבעת הממתיקים שהוזכרו לעיל הינם סוכרים הקיימים במידה זו או אחרת במקורות מזון טבעיים. פוליאולים תחליפי סוכר תורמי נפח אחרים הם ה"פוליאולים" (או סוכרים רב כהליים), המהווים קבוצת חומרים הנמצאת בשימוש נרחב בתעשיית המזון בעולם. פוליאולים נגזרים מסוכרים ולרוב מיוצרים ע"י הידרוגנציה כימית בעזרת מימן בלחץ גבוה של מגוון סוכרים המשמשים כחומרי מוצא. משפחת הפוליאולים כוללת את סורביטול, מניטול, מלטיטול, לקטיטול, קסיליטול, איזומלט, אריתריטול וסירופ גלוקוזה שעבר הידרוגנציה. הפוליאולים ניחנים בעוצמת מתיקות הנמוכה בד"כ מהסוכר ממנו הם נוצרו ומסופקים לתעשייה בצורת סירופ או כמוצר גבישי. חשוב לציין, כי אריתריטול הינו הפוליאול היחידי שנוצר בתהליך תסיסה, ולכן נתפס כבעל יתרון שיווקי/צרכני המבדיל אותו מכל יתר הפוליאולים המיוצרים בתהליך כימי רגיל. תכונות נוספות המאפיינות פוליאולים היא "השפעת הקירור" המורגשת בעת הכנסתם לפה כאשר קסיליטול ואריתריטול מובילים בהיבט זה (תכונה רצויה במוצרים מסוימים כמו מסטיקים או בשוקולד בטעם מנטה), וכן ההשפעה הלקסטיבית שלהם המגבילה את השימוש במוצרים כדוגמת משקאות ובקטגוריות אחרות, ואף דורשת סימון אזהרה ע"ג המוצרים המציין את הסיכון בצריכתם. השימוש בפוליאולים נפוץ למדי בקטגוריות כדוגמת שוקולד ללא סוכר, מסטיקים, חטיפים תזונתיים ועוד. מוצרי מזון הכוללים פוליאולים מקובלים מאוד לצריכה בקרב אוכלוסייה הסובלת מסוכרת, ובד"כ הם גם זוכים להכרה רשמית של אגודות מקצועיות בתחום זה. הפוליאולים הנפוצים ביותר בשימוש תעשיית המזון הם סורביטול, מלטיטול, קסיליטול ואריתריטול. בנוסף לפוליאולים ולסוכרים שהוזכרו קודם לכן, ניתן עוד לציין סוכרים כדוגמת דקסטרוז, מגוון סירופים של גלוקוז כדוגמת סירופ מלטוז ומוצרים הקרובים יותר להגדרה של סיבים תזונתיים כדוגמת אוליגופרוקטוז, סירופ אגווה וכן דבש ותרכיזי פרי שונים (עשירים בסוכרים) כחלופות מקובלות באופן זה או אחר להחלפת סוכר בקטגוריות מזון נבחרות. מ מתיקים רבי עוצמה כאמור, האלטרנטיבה השנייה להחלפת סוכר היא השימוש בממתיקים רבי עוצמה, מיעוטם בשלב זה טבעיים ורובם מלאכותיים. ממתיקים רבי עוצמה פותרים ללא ספק את סוגיית המתיקות, אך במוצרי מזון מוצקים או מוצקים למחצה יידרש שימוש ב"מלאנים" בעלי התאמה תפקודית במטרה לספק פתרון לנפח ולתפקיד הטכנולוגי שמספק הסוכר המיועד להחלפה. קטגוריות המשקאות פטורה לרוב מדאגה זו, פרט לאותם מקרים בהם מעוניינים לספק תחושת פה מלאה יותר. כאמור, עולם הממתיקים רבי העוצמה מתחלק באופן גס לשניים. בקבוצה הראשונה ניתן למצוא ממתיקים רבי עוצמה מלאכותיים כדוגמת; ציקלאמט (cyclamate), סכרין (saccharin), אספרטיים aspartame)), אצסולפם (acesulfme K), סוכרלוז (sucralose) ונאוטיים (neotame) – כולם ממתיקים המאושרים במרבית מדינות העולם וממתיקים כדוגמת alitame המאושר רק במדינות בודדות. בנוסף לממתיקים אלו קיימים עוד ממתיקים מלאכותיים נוספים בתהליכי פיתוח ואישור כדוגמת advantame ו-monatin. שורת הממתיקים רבי העוצמה הנתפשים כטבעיים מצומצמת הרבה יותר וכוללת בשלב זה ממתיקים על בסיס סטביול גליקוזידים (steviol glycosides) המופקים מעלי צמח הסטיביה (Stevia rebaudiana) אשר אושרו לשימוש במרבית מדינות העולם, החלבון המתוק thaumatin ואת הממתיקים ע"ב פרי ה-monk fruit (או Lou Han Guo) הגדל בסין המכיל מולקולות מתוקות בשםmogrosides אשר בדומה לסטביול גליקוזידים מעלי צמח הסטיביה בנויות אף הן על בסיס שלד טרפנואידי). השימוש במיצוי עשיר במוגרוזידים הותר בארה"ב כבר בשנת 2010 אך טרם זכה לאישור מקביל באירופה. לעזרתם של הממתיקים רבי העוצמה עומדת שורה ארוכה של חומרי עזר היכולים לתפקד כ-"מלאנים" כדוגמת אינולין (inulin), פולידקסטרוז (polydextrose), עמילנים עמידים (resistant starch), ואוליגוסכרידים אחרים כדוגמת FOS fructo-oligosaccahrides)). ראוי לציין, כי מרביתם של חומרי עזר אלו משמשים במידה זו או אחרת בתעשיית המזון בתור "סיבים תזונתיים". הגברת תחושת המתיקות מעבר לאפשרויות הפחתת הסוכר בדרכים הקלאסיות שתוארו עד כה, ניתן לחשוב על דרך חלופית המבוססת על מנגנון שונה לחלוטין שבמרכזו עומד עקרון של הגברת תחושת המתיקות של כמות סוכר נתונה, כך שבפועל המתיקות שתורגש תהיה גבוהה מזו שצריכה הייתה להיות מורגשת באופן רגיל. בגישה זו הרעיון הוא ל"קבל יותר תמורת פחות". מנגנון מסוג מתבסס על הגברת המסר העצבי, המתורגם למתיקות במוח, בעזרת השימוש במולקולות המכונות מודולטורים אלוסטריים של מתיקות או Positive Allosteric Modulators of sweet sensation ובקיצור PAM(11). מודולטורים מסוג זה זוהו ע"י חברת Senomyx מארה"ב, אשר פיתחה שיטות רובוטיות לסריקת עשרות אלפי מולקולות פוטנציאליות והביאה לגילוי המודולטורים הראשונים. ע"פ הגדרות החברה PAM צריכים לענות של שלושה קריטריונים; 1) המודולטור עצמו אינו חומר המזוהה ע"י המוח כמתוק, 2) המודולטור צריך להגביר את תחושת המתיקות בלפחות 25% ו-3) המודולטור לא צריך לשנות את פרופיל המתיקות של ממתיק המטרה לדוגמה סוכר, פרוקטוז וכו'. באופן עקרוני, המודולטור אינו פועל בדרך של סינרגיה שכן הוא בעצמו אינו מתוק. דרך פעולתו היא ע"י יצירת השפעה על מידת המתיקות המורגשת כתוצאה מחיבור ממתיק כמו סוכר לרצפטורים של המתיקות בפקעיות הטעם שבלשון. לשם זיהוי המודולטורים החברה פיתחה מערכת אנליטית בה רצפטורים למתיקות הורכבו ע"ג תאים אנושיים מסוג HEK אשר עברו מניפולציות של הנדסה גנטית, כך שהם מבטאים רצפטורים מסוג TIR2/TIR3 (רצפטורים למתיקות) כולל המערכות להעברת המסרים התוך התאיים שהוזכרו קודם לכן כקשורות להעברת המסר התוך תאי (חלבוני G, האנזים פוספוליפאז) (12). הייחודיות של המערכת היא בכך שבתוך התאים הוכנס גם סמן פלואורסצנטי הרגיש לסידן. סידן המשתחרר לתוך התאים של הרצפטור (כתוצאה מקישור הממתיק הפוטנציאלי לרצפטור) מגיב עם הסמן הפלואורסצנטי, כך שבעת שהתאים מוקרנים ע"י אור מנוכרומנאטי (מקורו במנורת לייזר) ניתן למדוד את השינויים בעוצמת הפלואורסצנציה. פותחה מערכת רובוטית המאפשרת סריקת מאות אלפי מולקולות פוטנציאליות (מספריית מולקולות סינטטיות או ממקורות טבעיים) במטרה לזהות מודולטורים לממתיקים כמו סוכר, פרוקטוז, סוכרלוז ועוד. בדרך זו זוהו מספר מודולטורים שהראשון שבהם היה לסוכרלוז וסומן כ-ADTP/S2383 (11) ולאחריו מספר מודולטורים לסוכר אשר סומן כ-11) ADBT/ S6973). גישה זו מאפשרת הורדת רמות הסוכר ברמות של עד 50% ללא שימוש בתחליף סוכר. האתגרים העומדים בפני הטכנולוגיה עוד רבים וכוללים איתור/פיתוח מודולטורים בעלי ספקטרום פעולה רחב יותר (למשל מודולטורים אשר ישפיעו על יותר מסוכר או ממתיק בודד), זיהוי מודולטורים ממקורות טבעיים וניסיון לפתח/לזהות מודולטורים בעלי עוצמת הגברת מתיקות גבוהות הרבה יתר, כך שניתן יהיה לפתח באמצעותם מוצרים היכולים להיות מסומנים כנטולי ערך קלורי. מלבד המודלטורים האלוסטרים שמנגנון פעילותם הוכח ברמה מולקולרית (PAM) גם מולקולות אחרות דווחו כבעלות יכולת להגברת מתיקות סוכר. כך למשל, נגזרות שונות של חומצות הידרוקסי-בנזואיות כדוגמת חומצה 4,2 –דיהידרוקסיבנזואית, חומצה 3-הידרוקסיבנזואית ואחרות הראו פוטנציאל הגברת מתיקות משמעותי של עשרות אחוזים אך ברמת הוכחת מנגנון מולקולרי נמוכה יותר (12). כמו כן, בשנים האחרונות חברות טעם וארומה רבות פונות לשוק המזון והמשקאות ומציעות מגבירי מתיקות שונים אשר משווקים כ"תמציות טעם" ועשויים לכלול למשל רמות נמוכות של ממתיקים רבי עוצמה כדוגמת סטביול גליקוזידים (מתחת לסף הדורש הצהרה כממתיק). מעבר לאפשרויות הפחתת הסוכר בדרכים הקלאסיות שתוארו עד כה, ניתן לחשוב על דרך חלופית המבוססת על מנגנון שונה לחלוטין שבמרכזו עומד עקרון של הגברת תחושת המתיקות של כמות סוכר נתונה, כך שבפועל המתיקות שתורגש תהיה גבוהה מזו שצריכה הייתה להיות מורגשת באופן רגיל.   לסיכום כיווני מחקר חדשים שהתפתחו בעשור האחרון הביאו לפריצת דרך מחשבתית המתחילה להיות מתורגמת לפתרונות בהם הורדת סוכר ברמות מהותיות (עשרות אחוזי הפחתה) יכולה להיות מושגת שלא בדרכים הרגילות אליהם הורגלה תעשיית המזון והמשקאות, דהיינו תוך הצעת פתרונות שלא ע"י שימוש בתחליפי סוכר וממתיקים רבי עוצמה. מראי מקום:

(1) WHO (2003). Joint WHO/FAO Expert Consultation on Diet, Nutrition and the Prevention of Chronic Diseases. WHO Technical Report Series 916

(2) Position of the Academy of Nutrition and Dietetics: Use of Nutritive and Nonnutritive Sweeteners (2012). Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics, Vol. 112(5).

(3) John McKenzie (2013). "Food Portion Sizes Have Grown" — A Lot, http://abcnews.go.com/WNT/story?id=129685&page=1

(4) EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA) (2010). Scientific Opinion on Dietary Reference Values for carbohydrates and dietary fibre. EFSA Journal, vol. 8(3):1462.

(5) R.D. Mattes et al. (2010). Nutritively sweetened beverage consumption and body weight: a systematic review and meta-analysis of randomized experiments. Obesity Review, vol. 12(5):346-365.

(6) C.B. Ebbeling et al. (2012). A randomized trial of sugar sweetened beverages and adolescent body weight. New England Journal of Medicine, vol. 367:1407-1416.

(7) J.C. de Ruyter et al. (2012). A trial of sugar free or sugar sweetened beverages and body weight in children. New England Journal of Medicine, vol. 367:1397-1406.

(8) Xiaodong Li (2009). T1R receptors mediate mammalian sweet and umami taste. American Journal of Clinical Nutrition, vol. 90(suppl):733S–7S.

(9) Hong Xu et al. (2004). Different functional roles of T1R subunits in the heteromeric taste receptors. Proceedings of the National Academy of Sciences , vol. 101(39): 14258–14263.

(10) Stephen D. Roper (2007). Signal transduction and information processing in mammalian taste buds. European Journal of Physiology, vol. 454:759–776

(11) Guy Servant et al. (2010). Positive allosteric modulators of the human sweet taste receptor enhance sweet taste. Proceedings of the National Academy of Sciences , vol. 107(10):4746–4751.

(12) Feng Zhanga et al. (2010) Molecular mechanism of the sweet taste enhancers. Proceedings of the National Academy of Sciences, vol.107(10):4752–4757.

(13) Bingley et al. (2010). US Patent No 7,851,006-B2.