Thaumatin | ||
![]() Immagine della proteina taumatina-I | ||
Caratteristiche principali | ||
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Posizione | Foresta pluviale africana | |
La taumatina o meglio le taumatine , fa riferimento a una famiglia di proteine per gustare questo dolce frutto nel katemfe , un albero originario della foresta pluviale africana. È utilizzato in tutto il mondo nell'alimentazione umana e in farmacologia come dolcificante , esaltatore di sapidità o maschera per l'amaro. È il dolcificante naturale con il più alto potere dolcificante : si stima che sia tra 2.000 e 3.000 volte più dolce del saccarosio (zucchero da tavola) a parità di peso.
La taumatina si riferisce alla miscela di due proteine estratte dai semi del frutto di Thaumatococcus danielli (Benth), noto come Katemfe . Katemfe è originario della foresta pluviale africana e cresce su una vasta area che comprende diversi paesi come Ghana , Costa d'Avorio , Togo , Sierra Leone e Nigeria . La taumatina è contenuta nell'arillo dei semi del frutto maturo.
Proteine simili nella struttura alla taumatina sono state trovate in diverse specie diverse, come il riso ( Oryza sativa ) e Caenorhabditis elegans (un metazoan ).
La produzione di taumatina sembra essere una risposta biologica all'attacco di un patogeno viroide perché diversi omologhi di taumatina hanno mostrato inibizioni significative in vitro di diversi funghi .
La prima prova dell'uso del frutto Katemfe proviene da un chirurgo dell'esercito britannico, WF Danielli, di stanza in Africa occidentale negli anni 1840. Ha riferito che i nativi usavano il frutto per migliorare la qualità del gusto dei frutti acidi e del vino di palma. Il nome latino dell'albero fu successivamente dato dal naturologo George Bentham dopo il nome del chirurgo: Thaumatococcus danielli .
Persone in Ghana, Costa d'Avorio, Togo, Sierra Leone e Nigeria coltivano il frutto e ne usano i semi da decenni per addolcire cibi e bevande.
Negli anni '70, l'azienda Talin Food iniziò ad estrarre la parte dolce del frutto e la commercializzò sotto il nome di Talin come dolcificante intenso. I frutti utilizzati provengono da alberi della Costa d'Avorio.
Nel 1972, i ricercatori Unilever hanno isolato e identificato le due proteine responsabili del gusto dolce che hanno chiamato taumatina I e taumatina II.
Successivamente, nel 1984, furono identificate altre quattro proteine naturali omologhe alla taumatina e denominate taumine III, a, bec. Tuttavia, il nome generico taumatina si riferisce alla miscela di omologhi I e II, che sono i composti più abbondanti nel seme.
Nel 1985, il comitato congiunto FAO / OMS di esperti sugli additivi alimentari ( JECFA ) ha stabilito la sicurezza della taumatina.
Oggigiorno, l'azienda Naturex ha acquistato Overseal, è proprio lei a commercializzare Talin, sempre da estratti di frutta.
Le taumina I e II, predominanti nei semi, hanno un peso molecolare di 22 kDa , che è due volte più grande delle mabinline delle proteine dolcificanti (12 kDa). La taumatina come composto chimico ha il numero CAS .
Le taumina I e II, costituite da una catena di 207 aminoacidi, sono molto simili e differiscono solo su 5 aminoacidi: in posizione 46 (N invece di K), 63 (S invece di R), 67 (K invece di R ), 76 (R invece di Q) e 113 (N invece di D).
Amminoacido | Quantità |
---|---|
Acido aspartico | 22 |
Treonina | 20 |
Serina | 14 |
Acido glutammico | 10 |
Proline | 12 |
Glicine | 24 |
Alanina | 16 |
Cisteina | 16 |
Valina | 10 |
Metionina | 1 |
Isoleucina | 8 |
Leucina | 9 |
Tirosina | 8 |
Fenilalanina | 1 |
Lisina | 11 |
Arginina | 12 |
Triptofano | 3 |
Totale | 207 |
UniProtKB / Swiss-Prot | ||
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TI 1 ATFEIVNRCS YTVWAAASKG DAALDAGGRQ LNSGESWTIN VEPGTNGGKI TI 51 WARTDCYFDD SGSGICKTGD CGGLLRCKRF GRPPTTLAEF SLNQYGKDYI TI 101 DISNIKGFNV PMNFSPTTRG CRGVRCAADI VGQCPAKLKA PGGGCNDACT TI 151 VFQTSEYCCT TGKCGPTEYS RFFKRLCPDA FSYVLDKPTT VTCPGSSNYR TI 201 VTFCPTA | ||
Sequenze di amminoacidi delle proteine dolcificanti Thaumatina I (TI) e Taumatina II (TII). |
Le taumine I e II hanno 4 eliche alfa e 11 filamenti beta.
La catena peptidica contiene 8 ponti disolfuro interni, responsabili della sua notevole stabilità al calore.
Numero deck | Posizione di partenza | Posizione di arrivo |
---|---|---|
1 | 9 | 204 |
2 | 56 | 66 |
3 | 71 | 77 |
4 | 121 | 193 |
5 | 126 | 177 |
6 | 134 | 145 |
7 | 149 | 158 |
8 | 159 | 164 |
La struttura terziaria della taumatina consiste di tre domini distinti:
La taumatina ha un sapore molto dolce, una proprietà insolita nelle proteine, ma nota. Sono state infatti identificate altre proteine (vedi tabella sotto) aventi capacità dolcificante; la taumatina, tuttavia, è la più dolce.
Proteina | Thaumatin | Monelline | Mabinline | Pentadina | Brazzéine | Curculin | Miraculin |
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Potere dolcificante a | 1.600-3.000 | 3000 | 100-400 | 500 | 500-2000 | 550 | 0 b |
a : Dolcezza rispetto allo zucchero (zucchero = 1) a parità di peso. b : Non è dolce in acqua, solo in presenza di acido . |
Il suo potere dolcificante è stimato tra 1.600 e 3.000 più intenso del saccarosio (zucchero da tavola) a parità di peso.
Concentrazione di zucchero |
Potere dolcificante a parità di peso. |
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0,6% | 5.500 |
5% | 3.500 |
6% | 3000 |
7% | 1.600 |
7% | 3000 |
8% | 2.500 |
10% | 2.000 |
15% | 1.800 |
Se, per convenzione, si riconosce che la taumatina è 3.000 volte più dolce dello zucchero, va comunque ricordato che questo valore cambia in funzione della percentuale. Come mostrato nella tabella sottostante, maggiore è la concentrazione di zucchero (peso / volume), più diminuisce il potere dolcificante della taumatina.
La percezione della dolcezza aumenta linearmente con l'aumentare della concentrazione. La percezione della dolcezza è tardiva e dura più a lungo di quella dello zucchero. È simile al profilo della monellina, tuttavia la dolcezza persistente in bocca potrebbe essere considerata inaccettabile dai consumatori.
Mescolata con altri dolcificanti come saccarina , acesulfame di potassio , steviosidi o xilitolo , la taumatina mostra proprietà sinergiche e una riduzione del suo gusto persistente.
Utilizzata a basse concentrazioni (da 0,5 a 4 ppm), la taumatina è un esaltatore di sapidità perfetto e una maschera contro l'amaro.
Il punto isoelettrico della taumatina è 12.
La taumatina è molto stabile al calore in un mezzo acido, ma non è in un mezzo alcalino. Infatti, dopo 4 ore trascorse a 80 ° C e pH 2, oppure a pH 4 per 2 ore, la proteina è ancora dolce. D'altra parte, dopo 15 minuti a pH 7, ancora a 80 ° C , la proteina ha perso il suo sapore dolce.
La sua notevole stabilità al calore e alla pressione, dovuta alla presenza di 8 ponti disolfuro, ne consente l'utilizzo in svariati processi alimentari (UHT, pastorizzazione , cottura ed estrusione).
La proteina è molto solubile in un'ampia varietà di liquidi e solventi. È molto solubile in acqua, fino al 20% ( percentuale in massa ) a pH 3. È solubile fino al 5 % m in etanolo al 60% e glicole propilenico . La dissoluzione in etanolo più concentrato (fino al 90%) è possibile anche quando la proteina è preidratata. La proteina è anche solubile in glicerolo e alcoli zuccherini; tuttavia, è insolubile in acetone .
Come proteina, la taumatina è considerata non cariogena . Viene metabolizzato e ingerito alla velocità dell'uovo albumina , una volta ingerito dall'organismo come amminoacidi.
Produce 4 kcal / g come qualsiasi altra proteina; tuttavia l'apporto calorico è trascurabile in considerazione del suo bassissimo livello di utilizzo (da 0,5 a 10 ppm) nella dieta.
Il materiale proveniente dalle piante presenta alcuni problemi di qualità e soprattutto di quantità: i rischi climatici non consentono una produzione stabile e non sempre soddisfano la domanda.
Il comitato congiunto FAO / OMS di esperti sugli additivi alimentari ( JECFA ), che ha valutato la tossicità della taumatina, ne ha stabilito la sicurezza nel 1985, assegnandogli una dose giornaliera accettabile non specificata (DGA) . Ciò significa che questa sostanza può essere utilizzata secondo il concetto di buone pratiche di fabbricazione (GMP) .
La taumatina fa parte dell'elenco III del Codex General Standard for Food Additives (GSFA), che ne autorizza l'uso in tutti gli alimenti, con alcune eccezioni, in conformità con GMP.
La Flavor and Extract Manufacturers Association (FEMA) ha assegnato lo stato GRAS ( generalmente riconosciuto come sicuro ) alla taumatina (numero 3732) per il suo utilizzo in più di 30 categorie di alimenti (ad esempio nelle bevande alcoliche, il suo uso è limitato. A 25 ppm) . In queste applicazioni, la taumatina compare nell'elenco degli ingredienti come "Aroma naturale".
La taumatina è autorizzata come additivo alimentare nell'Unione europea (numero E957 ). Principalmente come esaltatore di sapidità nelle gomme da masticare con zuccheri aggiunti (massimo 10 mg / kg ) e nei dolci lattiero-caseari e non (massimo 5 mg / kg) ( aroma naturale). E come dolcificante nelle bevande a base d'acqua analcoliche aromatizzate (massimo 0,5 mg / l).
L'uso della taumatina è autorizzato nella dieta come dolcificante in Israele , Canada , Australia e Sud Africa . Il Ministero della Salute in Giappone consente l'uso della taumatina come additivo alimentare sicuro e il suo dosaggio non è limitato.
In tutto il mondo, ci sono diversi produttori di taumatina, il più noto è Naturex in Europa che commercializza Talin (miscela di taumatina I e II) e il produttore giapponese San-Ei Gen FFI che commercializza Sunsweet T (miscela di taumatina I e II).
L'estratto di taumatina viene purificato mediante ultrafiltrazione selettiva; tuttavia, nel prodotto commercializzato rimane un residuo organico non proteico. Il residuo è costituito principalmente da arabino-galattani e polisaccaridi arabinoglucuronoxilani , questi due elementi sono costituenti presenti nelle gengive e nelle mucillagini delle piante.
La taumatina I può essere purificata da un estratto di polpa di frutta mediante cromatografia a scambio ionico seguita da filtrazione cromatografica su gel.
Altri dolcificanti naturali: