Про глутамат натрия / Всё самое интересное (интересное, познавательное,) :: много букв :: длиннопост :: разное

Автор статьи — химик, флейворист, начальник отдела разработки пищевых ароматизаторов

Чувство вкуса в ходе эволюции возникло не случайно. Неприятный горький вкус ядов или кислый вкус испорченной пищи оберегали человека от отравления. С помощью рецепторов сладкого вкуса наши предки определяли самые сладкие, а значит, самые богатые энергией фрукты. Соль в небольших количествах необходима для нашей жизнедеятельности. До начала XX века считалось, что вкусовые ощущения человека ограничиваются четырьмя вкусами — кислым, горьким, соленым и сладким.

В 1907 году в Японии химик Кикунэ Икеда заинтересовался вкусом ингредиента многих традиционных японских блюд — водоросли комбу. Из 40 кг водоросли он выделил 30 г глутаминовой кислоты, которая, как выяснилось, и отвечала за характерный вкус. Икеда пришел к выводу, что он представляет собой самостоятельный, пятый вкус, который был назван «умами» (яп. «аппетитный вкус»). За сто лет этот термин вошел в лексикон пищевой промышленности во всем мире, но лишь в XXI веке было окончательно установлено наличие на языке вкусовых рецепторов, специфичных к глутаминовой кислоте, и выводы Икеды был подтверждены на самом высоком научном уровне.

Осознав значимость своего открытия, в 1908 году Икеда получил патент на способ производства этой аминокислоты из глютена. Еще через год его компания Ajinomoto («Сущность вкуса») выпустила на рынок новую приправу — натриевую соль глутаминовой кислоты, или глутамат натрия. В настоящее время это вещество является одним из самых массово производимых продуктов пищевой промышленности.

Вкус белка

На самом деле мы уже давно формируем свои вкусовые предпочтения на основании содержания в продуктах глутаминовой кислоты. Еще наши далекие предки, бродившие по просторам африканского континента, заметили, что слегка «полежавшее» мясо вкуснее свежего. Сегодня мы понимаем почему — в ходе «созревания» мяса часть белков подвергается ферментации, что приводит к увеличению содержания свободной глутаминовой кислоты. Селекция многих культурных растений проходила в направлении отбора самых вкусных, а значит, богатых этим веществом сортов.

Богатые глутаминовой кислотой продукты с давних времен применялись для улучшения вкуса пищи, будь то морские водоросли или томаты. Кулинары изобретали способы приготовления, приводящие к повышению содержания свободного глутамата в готовом блюде, и даже научились «исправлять» состав продуктов, подвергая их специальной обработке и превращая, например, относительно нейтральные на вкус молоко или соевый белок в богатые глутаматом сыр и соевый соус.

Почему же этот вкус нам так приятен? Все очень просто: «умами» — это вкус белка. Учитывая все возможное разнообразие природных белков, создать универсальный рецептор для их определения в пище (в отличие от рецепторов сладкого или соленого вкуса) невозможно. Природа нашла более изящное решение — она снабдила нас вкусовыми рецепторами, специфичными не к белкам, а к их структурным элементам — аминокислотам. Если в пище есть белок, то есть и какое-то количество свободных аминокислот. Самая распространенная в природе аминокислота, глутаминовая (в составе любого белка ее от 10 до 40%), стала своеобразным «маркером», указывающим нам на высокое содержание в пище необходимого протеина (кстати, некоторые другие аминокислоты тоже обладают вкусом «умами»).

Не сильнее, а лучше

Недопонимание потребителями действия глутамата натрия связано с неточностью определения. В законодательстве и обиходе его называют «усилителем вкуса». На самом деле глутамат не «усилитель», а носитель одного из базовых вкусов, так же как соль, сахар или лимонная кислота. Единственный вкус, который можно усилить глутаматом, — это «умами». В английском языке, кстати, его функции описываются более точно — taste enhancer, то есть «улучшитель вкуса», а не «усилитель».

Глутамат натрия уместен совсем не в любом блюде. Его никто не добавляет в конфеты, шоколад, йогурты или прохладительные напитки — нет никакого смысла вносить новый вкус туда, где он просто не нужен. Глутаматом обусловлено восприятие вкуса многих привычных блюд, будь то домашние котлеты, гамбургер в придорожном кафе или утка по-пекински в дорогом ресторане. Его не добавляют туда специально — он образуется из белка в процессе кулинарной обработки пищи.

Натуральный и синтетический

С происхождением глутамата связан самый популярный миф о нем. «Натуральная глутаминовая кислота и ее соли — не то же самое, что синтетический глутамат», — говорят сторонники этого мифа. Иногда добавляют аргумент о существовании изомеров молекул, которые различаются пространственной конфигурацией атомов или групп атомов (например, являются хиральными, то есть зеркальными отражениями друг друга).

Действительно, глутаминовая аминокислота, как и все остальные аминокислоты, может существовать в виде двух изомеров. Один из них (L-, от лат. laevus, левый) встречается в природе, необходим для нашей жизнедеятельности и принимает участие в биохимических реакциях в нашем организме. Второй (D-, от лат. dexter, правый) изомер в природе не встречается и с точки зрения нашей биохимии бесполезен. Наши вкусовые рецепторы специфичны именно к L-изомеру, который и отвечает за вкус «умами», а D-изомер эти рецепторы не раздражает. Это хорошо известно производителям продуктов и пищевых добавок, так что добавлять в пищу «неправильный» изомер нет никакого смысла.

Первым методом промышленного получения глутамата был гидролиз натурального растительного белка (клейковины), природное содержание глутаминовой кислоты в котором может превышать 25%. Этот процесс повторял в промышленном масштабе традиционную кулинарную обработку продуктов. Позже были разработаны и другие методы, в том числе химический синтез из акрилонитрила (этот процесс не получил распространения). А начиная с конца 1960-х годов глутамат получают с помощью бактерий Corynebacterium glutamicum, способных перерабатывать углеводы в глутаминовую кислоту (природный L-изомер) с выходом до 60%.

Согласно современному пищевому законодательству, вещество, полученное из натурального сырья (углеводы) с помощью биотехнологических методов (ферментация), считается натуральным. Так что весь используемый в настоящее время в пищевой промышленности глутамат Е621 с точки зрения и закона, и здравого смысла является не синтетическим, а совершенно натуральным. Хотя на самом деле это не важно, поскольку происхождение вещества никак не влияет на его свойства.

Мнимая аллергия

Исследования способности глутамата провоцировать аллергию или приступы астмы проводились неоднократно. Ни разу правильно поставленный эксперимент не обнаружил у глутамата таких способностей. Если людям, которые считали себя чувствительными к глутамату, давали под видом этой добавки плацебо, развивалась картина аллергической реакции. Если же им давали настоящую добавку, но не говорили об этом, реакции не наблюдалось. Ничем, кроме самовнушения, чувствительность к глутамату объяснить не удается.

На страже мозга

Самое ужасное, чем пугают обывателя противники Е621, — это его нейротоксичность. Глутамат, действительно, важный нейромедиатор (посредник передачи сигнала в нервной системе), а значит, теоретически в больших количествах может выступать в качестве нейротоксина. Сторонники этой версии забывают только об одной «мелочи» — о метаболизме.

Неважно, съеденный в свободном виде или полученный в процессе пищеварения из белка, глутамат всасывается в кишечнике. Только в кровь он почти не попадает. Более 90% его метаболизируется тут же, в клетках стенки кишечника. Значительная часть его используется в качестве источника энергии, для синтеза белков (в виде глутаминовой аминокислоты), а также в других важных биохимических процессах.

Чтобы заметно повысить концентрацию глутамата в крови, необходимо съесть не менее 5 г этого вещества в чистом виде, что в реальной жизни нелегко. Но допустим, что нам все-таки это удалось. Кровь несет излишек глутамата к мозгу… где путь преграждает гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Глутамат значительно хуже проникает через биологические мембраны, чем аминокислота глутамин, которая и является основным источником как содержащегося в нейронах глутамата, так и гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) — основного тормозного медиатора высших отделов мозга. Более того, если бы (теоретически) избыток глутамата смог преодолеть этот барьер, ничего бы не произошло: поскольку глутаминовая кислота играет центральную роль в процессах внутриклеточного аминокислотного обмена, концентрация глутамата в нервной ткани на два порядка выше, чем в крови.

Как же тогда происходит пополнение запасов нейромедиатора глутамата? Природа предусмотрела простое и изящное решение. Вместо того чтобы контролировать концентрацию вещества в разных частях организма, выработаны механизмы утилизации его там, где не надо, и синтеза там, где надо. Для нужд центральной нервной системы он синтезируется (из глутамина) только «на месте» — в пресинаптических окончаниях.

Чем больше, тем вкуснее?

Многие думают, что производители добавляют в наши продукты огромное количество «опасного» Е621, и именно в этом кроется его вред. На самом деле добавление слишком большого количества глутамата в пищу вовсе не сделает ее вкуснее. Сильно «переглутамаченное» блюдо столь же несъедобно, как и пересоленное. Оптимальное для нашего языка содержание свободного глутамата в пище составляет около 0,3%. Под это значение и подстраиваются производители пищевых продуктов. Если же в продукте уже содержится какое-то количество глутамата, заложенное природой, то добавляют обычно меньше, чтобы не превысить оптимальное значение.

Несколько лет назад в прессе появились полученные в результате экспериментов данные о том, что высокое потребление глутамата может привести к глаукоме и истончению сетчатки глаз у лабораторных животных. Редко кто обращает внимание, что крыс в этих экспериментах в течение полугода кормили рационом, 20% которого составлял чистый глутамат, а мышам и вовсе вводили его с помощью инъекций, в том числе непосредственно в глазное яблоко. В реальных условиях никаких вредных последствий добиться ни разу не удалось.

С точки зрения токсичности глутамат безопаснее, чем привычная поваренная соль. Разовая летальная доза (при приеме которой погибает 50% подопытных мышей) для глутамата составляет 16,6 г/кг, а для поваренной соли — 3 г/кг. При этом содержание соли, скажем, в вареных колбасах — около 1,8%, а глутамата добавляют не более 0,3%. Е621 во всем мире законодательно признан самой безопасной пищевой добавкой, для которой даже не установлен уровень допустимого суточного потребления. Это означает, что ни при каких условиях человек не сможет употребить в пищу такое его количество, которое окажет какое-либо вредное влияние на здоровье.

Кислота или соль

Глутаминовая кислота (слева) и глутамат натрия (справа) — те самые вещества, которые сообщают нашим вкусовым рецепторам о наличии белка в пище

Глутаминовая кислота присутствует в пище либо в свободном виде, либо в связанном (в составе молекул белка).

Связанная и свободная

Для метаболизма между ними нет никакой разницы, поскольку в ходе пищеварения весь съеденный белок все равно будет расщеплен на аминокислоты. А вот вкусом обладает только свободная глутаминовая кислота, и именно поэтому многие процессы приготовления пищи подразумевают частичный гидролиз белка, то есть превращение связанной глутаминовой кислоты в свободную. Разницы между глутаминовой кислотой или ее натриевой солью для физиологии тоже нет: в слюне, в крови, в кишечнике оба эти вещества находятся не в виде молекул, а в диссоциированном состоянии, в виде аниона. Именно анион глутаминовой кислоты отвечает за химические и биохимические свойства (в том числе и за вкус).

В пищевой промышленности вместо «природной» глутаминовой кислоты используется ее натриевая соль, поскольку ее проще очищать от примесей путем перекристаллизации. К тому же соль более стабильна в хранении.

Богатые от природы: содержание глутамата в продуктах

Многие продукты питания содержат большое количество глутамата в свободной или связанной форме. При этом в процессе кулинарной обработки связанный глутамат может переходить в свободную форму — именно этим объясняется изменение вкуса при приготовлении мяса или птицы, поскольку именно свободный глутамат влияет на вкус. Рекордсмены среди продуктов по содержанию свободного глутамата — водоросли комбу (более 3000 мг на 100 г продукта) и нори (1400 мг), сыры пармезан (1200 мг) и рокфор (1280 мг), соевый соус (800−1100 мг) и грецкие орехи (660 мг). Много свободного глутамата содержат томатный и виноградный соки (260 мг), горох (200 мг), грибы (180 мг), брокколи (170 мг), томаты, устрицы и кукуруза (130 -140 мг).

Синдром китайского ресторана

Началом борьбы с глутаматом стала публикация в 1968 году американцем китайского происхождения Квоком небольшого, всего в три абзаца, письма в The New England Journal of Medicine. Многие ссылающиеся на этот документ ни разу его не читали. Зря, потому что ничего особенного он не содержит.

Подозреваемые

В письме Квок описывает свои ощущения, которые иногда появлялись у него после посещения китайского ресторана: онемение шеи, учащенное сердцебиение, которые начинаются спустя 15 — 20 минут после еды и проходят в течение двух часов без всяких последствий. Квок указывал, что этот эффект настигает его только в некоторых ресторанах (дело происходило в США) и под подозрением у него несколько компонентов: соевый соус, соль, вино, глутамат натрия. С соевого соуса (в составе которого очень много глутамата) подозрения в этом же письме снимаются.

Глутамат невиновен

После публикации посыпались жалобы от граждан, в красках описывающих последствия употребления глутамата натрия. Это вынудило правительство США дать старт широкомасштабному исследованию подозрительной пищевой добавки. Оно выдало очевидный и ожидаемый результат: глутаминовая кислота и ее соли не проявляют никаких вредных воздействий на организм.

На сегодняшний день причины синдрома китайского ресторана точно не установлены, так как симптомы проявляются у весьма ограниченного количества людей и носят случайный характер. Ни разу этот синдром не причинял вреда больше, чем онемение шеи и спины, проходящее без последствий. Проведено множество экспериментов с участием людей, заявляющих наличие у себя такого синдрома. Ни один из участников в условиях слепых испытаний вообще не проявил какой-либо чувствительности к Е621. Полученные данные говорят о том, что этот синдром, по-видимому, имеет психосоматическую природу. Во всяком случае, если он и существует, научных доказательств причастности глутамата к нему нет.

Настоящие усилители

Глутамат натрия — ключевое вещество, определяющее вкус «умами». Но не единственное. Существует еще несколько соединений, на которые сходным образом реагируют наши вкусовые рецепторы. Например, это аспарагиновая кислота и ее соли, сочетание которых с глутаматом придает характерный вкус помидорам. А также риботиды (рибонуклеотид монофосфаты) — гуанилат натрия (E627) и инозинат натрия (E631). Последнее вещество играет одну из важнейших ролей в метаболизме. Оно образуется из аденозина монофосфата, производного АТФ — основного клеточного «топлива» нашего организма. С натуральной пищей мы потребляем его около 2 г в день и еще примерно 4 мг в виде пищевых добавок. Риботиды сами по себе почти безвкусны, поэтому в чистом виде не используются. Но зато в смеси с глутаматом они значительно усиливают его вкус. Например, смеси, состоящей из 98% глутамата, 1% E627 и 1% E631, нужно использовать примерно в четыре раза меньше, чем чистого глутамата, - вкус будет тот же.