facebook instagram
Blog

Τι είναι η ξυλιτόλη;

Η ξυλιτόλη , που αποτελεί εγκεκριμένο πρόσθετο των τροφίμων με αριθμό E967, είναι μία πολυόλη, και συγκεκριμένα μία ξυλοπέντανο-1,2,3,4,5-πεντόλη, η οποία αποτελείται από μία αλυσίδα με πέντε άτομα άνθρακα, καθένα από τα οποία είναι ενωμένο με μία υδροξυλική ομάδα. Έχει γλυκιά γεύση, αποδίδοντας  40% λιγότερες θερμίδες (2.4 kcal/g) σε σχέση με τη σουκρόζη (4.0 kcal/g). Η ανακάλυψή της έγινε το 1891 από ττην ομάδα του Γερμανού χημικού Emil Fischer (1852-1919). Υπάρχει φυσικά σε πολλά βρώσιμα λαχανικά και μύκητες, όπως το μαρούλι, τα μούρα και τα μανιτάρια, ενώ θεωρείται ενδιάμεσος μεταβολίτης στον μεταβολισμό των υδατανθράκων, και συγκεκριμένα κατά τη διάρκεια  μετατροπής της L-ξυλουλόζης σε D-ξυλουλόζη.

Από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά της είναι η υψηλή διαλυτότητά της, ο χαμηλός γλυκαιμικός της δείκτης, το γεγονός ότι δεν είναι τοξική, , αλλά και οι τερηδονοστατικές ιδιότητες που προσδίδει. Επιπλέον, η ξυλιτόλη δεν συμμετέχει στις αντιδράσεις Maillard, με αποτέλεσμα να μην υποβαθμίζει τη θρεπτική αξία των πρωτεϊνών.

Στην Ευρωπαϊκή Κοινότητα η ασφάλεια χρήσης της ξυλιτόλης έχει αναγνωριστεί από το 1984 και ο Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων των Ηνωμένων Πολιτειών (Food and Drug Administration – FDA) την χαρακτήρισε “Γενικά Αναγνωρισμένη ως Ασφαλής” (GRAS) το 1986 και “Ασφαλή για την Οδοντοστοιχία” το 1994. Επιπλέον, η ξυλιτόλη είναι εξαιρετικά ανεκτή από τον ανθρώπινο οργανισμό όταν προσλαμβάνεται σε δόσεις για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα με μέγιστη ποσότητα τα 20-30 g, ενώ η συνολική κατανάλωσή της δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 50 g την ημέρα. Διαφορετικά, οι μεγάλες δόσεις αυτής προκαλούν διάρροια και εντερική δυσλειτουργία, γεγονός που οφείλεται στην αδυναμία των εντερικών βακτηρίων να την μεταβολίσουν. Όλα τα παραπάνω έχουν σαν αποτέλεσμα η ξυλιτόλη σε σχέση με τις υπόλοιπες πολυόλες, όπως η σορβιτόλη (E420), η μανιτόλη (Ε421),  η μαλτιτόλη (E965), η λακτιτόλη (E966) κ.ά., να χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή τροφίμων, όπως παγωτά, σοκολάτες, μπισκότα, καραμέλες, μαρμελάδες, μαστίχες και αφεψήματα.

Η ξυλιτόλη κατέχει μάλιστα το 12% της συνολικής αγοράς πολυολών και γνωρίζει ταχεία ανάπτυξη παγκοσμίως εξαιτίας της ταχείας αύξησης των πωλήσεων τσίχλας, αλλά και της ύπαρξης ενός καταναλωτικού κοινού που επιζητεί την κατανάλωση προϊόντων με ευεργετική για την υγεία του δράση. ’Ετσι, η χρήση της έχει αρχίσει να εξαπλώνεται και στην φαρμακοβιομηχανία, προκειμένου να παραχθούν παστίλιες για το λαιμό, ταμπλέτες πολυβιταμινών, σιρόπια για το βήχα, και κυρίως για την παραγωγή οδοντόπαστας και στοματικών διαλυμάτων, όχι μόνο χάρη στις αντι-τερηδονοστατικές ιδιότητες που προσδίδει, αλλά και χάρη στην ικανότητά της να μειώνει τη φθορά των δοντιών και το σχηματισμό στοματικών βιοφίλμ, κυρίως κατά του Streptococcus mutans στην οδοντική πλάκα και το σάλιο. Επίσης, η ξυλιτόλη αποτρέπει τη μετάδοση του S. mutans από τις μητέρες στα παιδιά. Ορισμένες μελέτες υποστηρίζουν ότι οι τερηδονοστατικές ιδιότητες της ξυλιτόλης έναντι αυτού του βακτηρίου οφείλονται στη μείωση της έκφρασης της γλυκοζυλο-τρανσφεράσης στον μικροοργανισμό. Άλλες δηλώνουν ότι η ξυλιτόλη αλλάζει τη δομή των κυττάρων επηρεάζοντας τον πολυσακχαρίτη που τα περιβάλλει και δημιουργώντας ένα πιο αραιό και διάχυτο κυτταρικό τοίχωμα. Εκτός από το S. mutans, άλλες μελέτες έχουν δείξει την αποτελεσματικότητα της χρήσης ξυλιτόλης έναντι άλλων μικροοργανισμών που είναι επιβλαβείς για την υγεία του στόματος, όπως οι: Haemophilus influenzae, Pseudomonas aerugionosa, Staphylococcus aureus και Streptococcus pneumoniae. Σημαντική είναι επίσης η δράση της στην αντιμετώπιση διάφορων ασθενειών, όπως: ο διαβήτης και η διαβητική υπεργλυκαιμία, η αναιμία, η οστεοπόρωση, αλλά και η οξεία ωτίτιδα.

Σύμφωνα με τον Islam (2011), η πρόσληψη ξυλιτόλης όχι μόνο μειώνει τη συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα, αλλά βελτιώνει και τα επίπεδα ανοχής στη γλυκόζη και δεν εμπλέκεται στο μεταβολικό μονοπάτι της ινσουλίνης, σε σύγκριση με τη σακχαρόζη. Η ξυλιτόλη μπορεί, επίσης, να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο ζάχαρης για ασθενείς με υπερβολικό βάρος, όπως η παχυσαρκία και άλλες μεταβολικές ασθένειες, καταστέλλοντας την όρεξη για ζάχαρη. Ως εκ τούτου, η πολυόλη αυτή μπορεί να θεωρηθεί ως καλύτερη γλυκαντική ουσία σε σχέση με την κοινή ζάχαρη, διατηρώντας τις σχετικές με το διαβήτη παραμέτρους σε όσο το δυνατόν πιο φυσιολογικά, ασφαλή και σταθερότερα επίπεδα.

Παρόλο που η ξυλιτόλη ανακαλύφθηκε το 1891, κατά τη διάρκεια του δεύτερου παγκόσμιου πολέμου, η Φινλανδία ήταν η πρώτη χώρα που άρχισε να παράγει μαζικά ξυλιτόλη, επειδή δεν υπήρχε διαθέσιμη ζάχαρη (σακχαρόζη). Η διαδικασία παραγωγής της πολυόλης αυτής περιλάμβανε αρχικά την εξαγωγή ξυλάνης, ενός πολυσακχαρίτη που προέρχεται από σκληρά ξύλα, όπως η σημύδα. Έπειτα, υδρολύοντας τη ξυλάνη στον μονοσακχαρίτη, τη D-ξυλόζη, ακολουθούσε η υδρογόνωση της D-ξυλόζης σε ξυλιτόλη. Μετά το τέλος του πολέμου, όπου η σακχαρόζη ήταν και πάλι διαθέσιμη, η παραγωγή ξυλιτόλης περιορίστηκε.

Η βιομηχανική παραγωγή ξυλιτόλης αποτελεί, λοιπόν,  μία πραγματικότητα εδώ και τέσσερις περίπου δεκαετίες από το 1970 κι έπειτα, όπου διαλύματα καθαρής D-ξυλόζης υπόκεινται σε μία χημική διεργασία καταλυτικής υδρογόνωσης, υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας (80-140 °C) και πίεσης (έως 50 atm), μέχρις ότου επιτευχθεί ο σχηματισμός της πολυόλης. Ωστόσο, λόγω της ανάγκης για καθαρότητα της ξυλόζης, αλλά και του ακριβού και εξειδικευμένου εξοπλισμού για την επίτευξη συνθηκών υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης που απαιτούνται από τη διαδικασία παραγωγής της ξυλιτόλης, η παραδοσιακή αυτή διαδικασία καθίσταται αρκετά δαπανηρή. Αρκετές μελέτες έχουν αναζητήσει, λοιπόν, εναλλακτικές χημικές οδούς, με ιδιαίτερη έμφαση στις βιοτεχνολογικές διεργασίες, με στόχο την περαιτέρω μείωση του κόστους επεξεργασίας και παραγωγής της, και επιπροσθέτως, την αναζήτηση λύσεων για την ανακύκλωση και τη χρησιμοποίηση βιομηχανικών αποβλήτων και πρώτων υλών, όπως, τα υπολείμματα λαχανικών, τα κοτσάνια αραβοσίτου, το κέλυφος από καρύδες, οι ηλίανθοι και τα μπαμπού. Τα απόβλητα αυτά, μπορούν να υδρολυθούν με αραιά οξέα για την εκχύλιση της D-ξυλόζης, η οποία μπορεί να υποστεί με τη χρήση μικροοργανισμών περαιτέρω μετατροπή σε ξυλιτόλη.

Επομένως, η βιοτεχνολογική παραγωγή της ξυλιτόλης, που είναι λιγότερο δαπανηρή, αποτελεί εναλλακτική λύση έναντι της χημικής διεργασίας που χρησιμοποιείται συμβατικά. Η ξυλόζη, μάλιστα, μαζί με τη γλυκόζη, αποτελεί ένα σημαντικό σάκχαρο που προέρχεται από την υδρόλυση της λιγνοκυτταρινούχου βιομάζας, μεταξύ άλλων σακχάρων, όπως η αραβινόζη, η γαλακτόζη, η μαννόζη  και η ραμνόζη (όλες με αμέτρητες εφαρμογές τόσο στη φαρμακοβιομηχανία όσο και στη βιομηχανία των τροφίμων). Έπειτα, διάφορα είδη μικροοργανισμών, όπως βακτήρια, νηματοειδής μύκητες, και κυρίως ζύμες του γένους Candida, όπως η Candida tropicalis βάσει των Rao et al. (2006) ή σύμφωνα με τους Prakash et al. (2011) η Debaryomyces hansenii, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη ζύμωση της ξυλόζης, αλλά και των ινών του αραβόσιτου και των ημικυτταρικών υδρολυμάτων από το ζαχαροκάλαμο σε ξυλιτόλη.

Η μεγαλύτερη παραγωγή ξυλιτόλης εντοπίζεται στη Βόρεια Αμερική, την Ευρώπη, την Ιαπωνία, την Κίνα, την Ινδία και τη Νότια Ασία. Η παραγωγή της αυξάνεται με ταχύς ρυθμούς, με αποτέλεσμα να αναμένεται ότι το παγκόσμιο μέγεθος της αγοράς της θα παρουσιάσει από το 2017 έως το 2024 ρυθμό ανάπτυξης της τάξης του 4,08%.