Правда и мифы о глутамате
Сергей Белков, химик-технолог, флейворист, блогер:
Глутамат натрия — это соль глутаминовой кислоты, одной из аминокислот, из которой построены белки. Она есть в любом белке без исключения, без нее белка не существует в принципе. Более того, она является, пожалуй, самой распространенной среди всех двадцати аминокислот. В некоторых растительных белках ее количество может доходить до 20–40 процентов. В организме она выполняет огромное количество функций, можно сказать, что организм без нее в принципе не может жить. Но, к счастью, это заменимая аминокислота: то есть если в пище ее не хватает, то организм ее спокойно синтезирует, а если в пище избыток — спокойно утилизирует. Отказаться от пищи с глутаминовой кислотой невозможно — тогда придется полностью отказаться от белка.
Вся шумная история с глутаматом возникла из-за того, что глутаминовая кислота, помимо того что несет важные биологические функции, еще и обладает вкусом — вкусом умами. Это один из пяти базовых вкусов, для которого на языке существуют свои вкусовые рецепторы. Молекулы глутамата — носители этого вкуса, так же как поваренная соль, хлорид натрия (точнее, ионы натрия в ней), — носитель соленого вкуса, кислоты в виде ионов водорода — носители кислого вкуса, сахар — сладкого, а многие алкалоиды — горького вкуса.
Так сложилось в процессе эволюции: глутаминовая кислота — это, можно сказать, маркер белка. Если в пище есть белок — есть, как правило, определенное количество этой аминокислоты, соответственно, распознавание умами — способ, которым организм находит богатую белком пищу. Именно поэтому нам этот вкус приятен, что и использует пищевая промышленность.
Но не только промышленность: большинство методов кулинарной обработки — это фактически производство глутамата из белка: тушение, жарка, варка. Белок в присутствии кислоты под действием высокой температуры или под действие ферментов, содержащихся в пище или привносимых микроорганизмами, взаимодействует с водой. Эта реакция по сути аналогична той, что происходит с белком в пищеварительном тракте, и неминуемо приводит к распаду его длинной молекулы на отдельные фрагменты или даже отдельные аминокислоты. Они — и прежде всего глутаминовая кислота — как раз и придают пище приятный вкус.
Если говорить о ферментации — то это и есть производство глутамата: соевые соусы, рыбные соусы, сыры, особенно твердые. Иногда используется и природный источник глутамата, например если мы говорим о кетчупе. Это фактически глутамат из помидоров, вот почему он такой вкусный. Кулинары нащупали вкус умами случайно, по вкусу, а химия реализовала эти интуитивные находки в виде вещества, которое можно добавлять в продукты.
Почему важна глутаминовая кислота, а используется ее соль?
Человек — это по сути раствор, и все реакции внутри нас идут в растворах. И поэтому, на самом деле, не очень важно, потребляем ли мы глутамат натрия, глутамат калия, глутамат аммония или чистую глутаминовую кислоту. В промышленности использует натриевую соль, потому что ее технически проще очистить путем кристаллизации.
Глутаминовая кислота — это трехосновная кислота, в растворе присутствует в виде смеси четырех форм, и в зависимости от pH будет преобладать одна или две из них. А уж то, съели мы ее в виде соли или чистой кислоты, на соотношение этих форм не влияет. В среде близкой к нейтральной в растворе преобладает отрицательно заряженный анион глутамата — именно он обладает вкусом умами и участвует в биохимических процессах в нашем организме.
Говорить о глутаминовой кислоте нужно, когда мы говорим о химической последовательности белков. Если же речь идет о чистом веществе в растворе, в еде, в синапсах мозга или в крови — то логичнее и справедливее употреблять слово «глутамат». Потому что, повторюсь, как таковая глутаминовая кислота, в растворе не существует.
Почему используется именно глуматат натрия, а не глутамат калия или глутаматы других элементов?
Опять же потому, что это проще. Первым из глутаматов был выделен именно он, первые процесс получения и система очистки были разработаны тоже для него. Плюс сказывается цена: натриевая соль — самая доступная. Кроме того, вкус умами у глутамата натрия более всего выражен — по сравнению с глутаматом калия, например.
Как открыли глутамат натрия и то, что он связан со вкусом умами?
В начале прошлого века японский профессор-химик Кикунаэ Икэда поставил себе цель: определить, что же за вещество в водорослях комбу делает блюда, куда эти водоросли добавляют, такими вкусными. Глутаминовая кислота, кстати, уже была известна и охарактеризована. Но Икэда, выделив в 1908 году глутамат натрия из комбу, установил прямую связь: именно эта соль отвечает за вкусовой эффект. Он получил патент и наладил производство - глутамат Икэда получал гидролизом соевого и пшеничного белка.
Каким образом сейчас получают глутамат натрия в промышленных условиях?
Раньше использовались методы искусственного синтеза, но они не очень-то прижились, поскольку были довольно сложными. Надо понимать, что глутаминовая кислота может существовать в виде двух изомеров, а вкусом обладает только один, и если мы делаем прямой химический синтез, мы получаем оба изомера; их нужно было разделять, что сложно. Да и сам синтез был довольно грязным. Годах в 1960–1970-х придумали идеальное решение: нашли бактерию, которая обладала способностью синтезировать глутамат. Провели определенную селекционную работу и запустили современное производство. Сейчас этим бактериям скармливают мелассу, патоку, побочный продукт сахарного производства, насыщают смесь аммиаком в качестве источника азота, и бактерии выделяют глутамат, который уже потом получают в виде соли. Так что формально, с точки зрения технического регламента — а он классифицирует вещества на натуральные и ненатуральные, — глутамат является веществом натуральным, поскольку получается путем ферментации (так же как сыр, пиво, чёрный чай, etc).
Отличается ли по вкусу натуральный глутамат, содержащийся в различных продуктах, от глутамата, полученного искусственным путем?
Конечно, нет. Свойства вещества не зависят от происхождения. Первый, кто докажет обратное, сможет отменить всю химическую науку за последние 200 лет. И вообще, разделение на натуральное и ненатуральное искусственное и придумано человеком. На свете все натурально. Важно, какие атомы в какой последовательности расположены в молекуле, — не различаются глутамат, синтезируемый химическим методом, получаемый с помощью биотехнологий или выделенный из мяса. Это один и тот же глутамат.
В каких продуктах глутамат содержится в наибольшем количестве?
Он содержится во всех продуктах, где есть белок. Глутамат бывает в продуктах в двух видах. Первый — химически связанный: это глутаминовая кислота, входящая в состав белка, потому что белок — это последовательность аминокислот. Белок обязательно расщепится в желудке или в кишечнике, и аминокислота попадет в кровь, но в таком виде он не влияет на вкус.
Во втором случае он присутствует в свободном виде и тогда обладает ярко выраженным вкусом умами. Такой глутамат может образовываться в процессе ферментации — это различные азиатские соусы, включая соевый и рыбный, а также выдержанные сыры, пармезан например. Натуральные продукты, которые богаты свободным глутаматом, — грибы, мясо, помидоры. Помидоры вообще исключительный случай: другие ягоды и овощи свободным глутаматом не очень богаты. Так что кетчуп неслучайно так прочно вошел в кулинарную культуру.
Каким образом глутамат участвует в обмене веществ?
По-разному. Метаболизм 90–95 процентов глутамата заканчивается в клетках кишечника, они используют его в качестве источника энергии, буквально сжигают. И он практически не попадает в кровь.
Но ключевое значение глутамата для человека — он является нейромедиатором: с помощью него передаются порядка 60 процентов нервных импульсов. В связи с этим ходит много разных историй про то, что глутамат из пищи может вызывать нервные заболевания. Следует отметить, что в таком случае их мог бы вызвать любой глутамат — не только из пищи, приправленной соевым соусом, или из продукта, в который добавлен кристаллический глутамат, но и из обычного мяса. Или творога: считается, что обезжиренный творог — это полезно, белковый продукт; но в твороге глутамата содержится в 8 раз больше, чем в чипсах, например. В твороге он находится в связанном виде и вкусом не обладает, но в любом случае попадает в организм и участвует в метаболизме.
Но глутамат не вызывает нервных заболеваний по двум простым причинам. Во-первых, организм сам способен синтезировать глутамат, если его недостаточно, и разрушает его, если его слишком много. Во-вторых, между кровеносной и центральной нервной системами существует гематоэнцефалический барьер, который пропускает нужные вещества, защищаясь от ненужных. Вот глутамат не может пройти этот барьер и в мозг не попадает. Это тоже изобретение эволюции: повторюсь, глутамата в человеческой пище — тьма-тьмущая. И так было всегда — начиная с того времени, когда мы были маленькими одноклеточными бактериями, до того, как мы стали такими большими и не всегда умными существами.
Да и вообще, концентрация глутамата в мозгу в сотню раз больше, чем в крови, поэтому даже идея перенасытить мозг глутаматом из еды выглядит неправдоподобной. Весь же глутамат, который используется нервной системой, синтезируется и уничтожается по месту использования.
Когда глутамат натрия добавляют в различные продукты, он вступает в какие-то химические связи?
Нет, он просто растворяется в общей массе.
Для чего в еду добавляют искусственно синтезированный глутамат натрия?
Чтобы сделать ее вкуснее — по той же причине, по которой в нее добавляют соль и сахар. (Кстати, несмотря на то, что вред избыточной соли и сахара — доказанный факт, а избыток глутамата на здоровье не влияет, все почему-то пальцем показывают на глутамат.)
Возьмем для примера колбасу. Если ее делать из хорошего мяса, особенно из выдержанного, ферментированного, она, безусловно, будет вкусной без всяких добавок глутамата. Но это какие-то старые советские легенды, что колбаса должна быть полезной: нет, не была и не будет полезной, она дешевый массовый продукт. Изначально не предполагалось, что она будет делаться из хорошего мяса. Ее можно делать с добавлением эмульсии свиной шкуры, можно делать из экстракта свиной шкуры, белка сыворотки крови, соевого изолята, других ингредиентов. На слух это звучит ужасно и неприятно. Но с точки зрения здоровья ничего страшного в этом нет. Проблема в том, что все эти вещи выдающимися вкусовыми качествами не отличаются из-за недостатка «натурального» свободного глутамата (в связанной форме его все равно много), вот его и добавляют, чтобы придать колбасе вкус мяса.
Безопасен ли добавленный в еду глутамат натрия? Безопасна ли передозировка глутамата натрия?
Про судьбу глутамата в организме благодаря многочисленным исследованиям мы знаем намного больше, чем про судьбу моркови в организме. У поваренной соли, например, летальная доза порядка 3 г на 1 кг веса, то есть человеку, который весит 70 кг, нужно съесть за один раз 210 г соли. У глутамата этот показатель — 16 г на 1 кг веса. (И в случае с поваренной солью, и в случае с глутаматом эти дозы были вычислены с помощью опытов на грызунах, которых насильно, проталкивая в пищевод, кормят соответствующими веществами. Да, к сожалению, наука не всегда добрая.)
То есть человеку, чтобы умереть, нужно съесть сразу больше килограмма глутамата. Это невозможно физически. Его содержание в продуктах — когда его добавляют искусственно — составляет максимум 0,5%, так что передозировка невозможна и по техническим причинам. Кстати, если для некоторых пищевых добавок установлены допустимые нормы суточного потребления, то у глутамата согласно Codex Alimentarius (международный свод пищевых стандартов. — Прим. ред.) этого показателя просто нет. Его физически невозможно есть столько, чтобы себе навредить.
Говорят, что продукты на производствах часто переглутамачивают. Но тут важно знать, что у глутамата есть определенный оптимум вкуса: это 0,1-0,3 процента по массе от еды для жидких продуктов и бульонов, в сухих продуктах побольше, до 0,5-1%. Если будет меньше, еда будет менее вкусной, если больше — тоже ничего хорошего. Это как поваренная соль: есть оптимальное количество, и тогда вкусно, а если добавить в два раза больше соли — будет гораздо хуже, чем совсем без соли. Переглутамачивать пищу — неразумная трата денег. И, напомню, этот условный оптимум — условные 0,3 процента, — в несколько раз меньше, чем количество глутамата в твороге.
Почему глутамат натрия называют усилителем вкуса?
Это просто некорректный перевод. По-английски этот термин звучит как flavor enhancer — и дословно это «улучшитель, обогатитель вкуса». Единственный вкус, который глутамат может усилить, — это вкус умами. Так же как соль усиливает соленый вкус, а сахар усиливает сладкий.
