Сладость без сахара: израильские ученые нашли 92 потенциальных подсластителя с помощью ИИ

Исследователи Еврейского университета Иерусалима проанализировали более 50 миллионов молекул и обнаружили новые соединения, которые в будущем могут помочь снизить потребление сахара и связанные с ним риски для здоровья

Избыточное потребление сахара остается одной из важных проблем современной медицины. Оно способствует развитию ожирения, нарушениям обмена веществ и повышению риска диабета второго типа и сердечно-сосудистых заболеваний. При этом полностью отказаться от сладкого вкуса многим людям непросто.

Ученые Еврейского университета Иерусалима предложили новый подход к решению этой проблемы. С помощью искусственного интеллекта они проанализировали около 50,7 миллиона химических соединений и обнаружили 92 потенциальных заменителя сахара, которые могут обладать сладким вкусом без характерного горького послевкусия.

Исследователи рассчитывают, что открытие поможет в разработке новых пищевых ингредиентов, позволяющих уменьшать содержание добавленного сахара в продуктах. В перспективе это может стать дополнительным инструментом для улучшения питания и профилактики метаболических нарушений.

Результаты работы опубликованы в научном журнале Food Chemistry.

Почему снижение потребления сахара важно для здоровья

Чрезмерное количество добавленного сахара в рационе связано с целым рядом медицинских рисков. Особенно это касается сладких напитков и продуктов, которые содержат большое количество легкоусвояемых углеводов.

Регулярное избыточное потребление таких продуктов может способствовать набору веса, ухудшению чувствительности тканей к инсулину и развитию метаболических нарушений.

Среди заболеваний, риск которых связан с особенностями питания и избытком сахара, - ожирение, диабет второго типа, метаболически ассоциированная жировая болезнь печени и сердечно-сосудистые патологии.

Поэтому поиск безопасных альтернатив сахару представляет интерес не только для пищевой промышленности, но и для профилактической медицины.

Однако существующие подсластители не всегда позволяют полностью заменить привычный вкус. Аспартам, сахарин и сукралоза у некоторых людей вызывают ощущение горечи или металлического послевкусия.

Кроме того, замена сахара подсластителем сама по себе не гарантирует улучшения здоровья: значение имеют общая калорийность рациона, пищевые привычки и метаболические особенности человека.

Израильские ученые решили сосредоточиться на поиске принципиально новых молекул, которые могли бы расширить возможности создания продуктов с пониженным содержанием сахара.

Как искусственный интеллект ищет полезные молекулы

Исследователи использовали алгоритм машинного обучения ISE, разработанный в группе профессора Амирама Гольдблюма.

Сначала систему обучили на известных сладких и горьких веществах. Искусственный интеллект анализировал особенности их химической структуры и учился прогнозировать, какие молекулы с наибольшей вероятностью будут обладать сладким вкусом.

Затем алгоритм проверил три крупные химические базы, содержащие около 50,7 миллиона соединений.

На первом этапе ученые исключили вещества, которые, по прогнозам модели, могли иметь выраженную горечь.

После этого исследователи применили молекулярное моделирование, чтобы выяснить, насколько хорошо оставшиеся соединения способны взаимодействовать с рецептором сладкого вкуса человека.

Этот рецептор состоит из двух белковых субъединиц - T1R2 и T1R3. Именно его активация позволяет организму распознавать сладкий вкус.

Благодаря недавно полученным данным о трехмерной структуре рецептора ученые смогли точнее оценить взаимодействие различных молекул с ним.

После нескольких этапов компьютерного анализа список сократился сначала до 556, а затем до 92 наиболее перспективных соединений.

Что это открытие может дать пациентам с диабетом и ожирением

Одной из наиболее интересных особенностей исследования стало то, что многие обнаруженные молекулы по своей структуре совершенно не похожи на известные заменители сахара.

Это означает, что ученые могли найти новые химические классы сладких веществ, которые ранее практически не рассматривались в качестве пищевых ингредиентов.

Если дальнейшие исследования подтвердят их безопасность, сладость и низкую калорийность, такие соединения потенциально смогут использоваться при разработке продуктов для людей, которым рекомендовано ограничивать потребление добавленного сахара.

Особый интерес подобные разработки представляют в контексте профилактики ожирения и диабета второго типа. Снижение количества добавленного сахара в рационе может помогать контролировать калорийность питания и уменьшать резкие колебания уровня глюкозы после употребления некоторых продуктов.

Однако важно учитывать, что подсластители не являются лекарствами от диабета или ожирения. Их возможная польза зависит от конкретного вещества, количества употребления и того, какие продукты оно заменяет.