Подозрения в последнем были вызваны как структурой стевиола, которая похожа на стероидные гормоны, так и легендами о том, что парагвайские женщины используют стевию в качестве контрацептивного средства. Первые данные об антиандрогенных способностях стевиола появились в экспериментах Дорфмана и Неса, поставленных в 1960 году на цыплятах — у них по росту гребня удобно контролировать снижение активности мужских половых гормонов. (Есть специальная «каплунья единица» гормональной активности.) При дозе 1,2 г/кг (для человека эта доза по сладости соответствует мешку сахара в день) снижение активности действительно было зафиксировано. Спустя восемь лет Г. Планас и Ж. Куч готовили из порошка высушенной стевии настой (5 г/100 мл, то есть примерно 100 чайных ложек на стакан) и, кроме него, ничего не давали пить самкам мышей. Получалось 0,5 г стевиозида на кг веса животного. Ни вес, ни здоровье мышей не пострадали, а вот их плодовитость сократилась почти наполовину, о чем авторы и рассказали всему миру с помощью журнала «Science». Однако уже в 1975 году Х. Акаси и Й. Йокояма при дозе 0,1 г/кг никаких последствий не заметили, а в 1996 году С. Шиотсу постарался с наибольшей точностью воспроизвести опыты Куча на большем числе мышей и тоже не обнаружил влияния стевии на их плодовитость. Соответствующая статья опубликована в «Tech. J. Food Chem. Chemicals». В 1999 году М. Мелис два месяца поил самцов мышей настоем стевии, причем вес ежедневно потребляемых ими свежих листьев растений превышал половину веса самих животных. Иначе говоря, доза стевиозида составила 5,3 г/кг. У этих самцов проблемы с размножением возникли. А вот снижение дозы в пять раз, до столь же чудовищного 1 г/кг в опытах, которые поставил Дж. Геунс в 2004 году, эти проблемы сняло.
Многочисленные опыты, поставленные и со стевиозидом, и с ребаудиозидом, показали, что они не только не вызывают рак, а, наоборот, уменьшают вероятность подопытных животных получить аденому или рак молочной железы и снижают скорость развития рака кожи. Что касается мутагенности, то стевиол был в ней замечен: под его влиянием мутируют клетки одного из штаммов сальмонеллы. Впрочем, только эти клетки — многие другие штаммы и сальмонеллы, и кишечной палочки на него не реагируют. Даже огромные дозы чистого стевиола — 4 г/кг — не вызвали никаких признаков мутаций в тканях мышей. Да и с тем единственным штаммом активность стевиола оказалась не столь уж высока: в три тысячи раз меньше, чем, скажем, у бензпирена. А последний, между прочим, обязательно присутствует в дыме сгоревшего дерева, и, стало быть, с ним неизбежно имел дело любой побывавший на пикнике и отведавший у костра мяса, зажаренного на углях. Также мутагенную активность заметили у производных стевиола, например у его метилового эфира, но, как уже было сказано, никаких его производных в крови добровольцев найдено не было.
И вообще, летальная доза (LD50) стевиозида составляет 15 г стевиозида на 1 кг живого веса. Такого уровня, вероятно, можно достичь, если кормить мышей только одной стевией, ведь для человека такое значение LD50 по сладости соответствует 300 кг (двенадцать мешков) сахара за день. Ребауди в своих опытах на животных, убедивших его в безвредности стевии, к таким большим дозам не обращался. Очевидно, что нормальная доза — два-три листика на чашку чая — столь же далека по своей вредоносности от доз, использовавшихся в опытах, как и щепотка поваренной соли от ее пуда. Более того, при тщательном обследовании крови добровольцев, отведавших экстракт стевии, продуктов метаболизма стевиола не обнаружили так же, как и производных стевиозида, и он весь, в нетронутом виде, уходил с мочой в виде моноглюкозида. А наибольшее содержание этого моноглюкозида в крови составляло 100 нг на мг плазмы.
На вкусовые ощущения подопытных животных биохимики внимания не обращали, а зря. Как установил в 1993 году В. Джакинович для песчанок, выбранных в качестве модельного грызуна, ряд сладости выглядит так: ребаудиозид А=стевиозид>гернандульцин>сахароза. Причем сахар сам по себе у них служит эффективным возбудителем вкуса. То есть упомянутые выше мешки с сахаром, приходящиеся на подопытную мышь, действительно были мешками сладости, которые вполне могли вызвать сладкий шок.
Стевия — царица полей
Открытие Бертони не прошло незамеченным. Стевию принялись культивировать, и уже в 1908 году получили первый урожай — 1 т сухих листьев. К счастью, растение оказалось очень пластичным. Как и индейскую кукурузу, ее можно разводить почти вплоть до Полярного круга. Стевия плохо размножается семенами. Будучи в экспедициях1930–36 гг., Н. И. Вавилов прислал из Южной Америки семена в свой ВИР в Ленинград, но прорастить их не смогли. Поскольку стевию размножали вегетативно, а леса вырубали на древесину, дикая стевия стала встречаться еще реже. Стевия — вечнозеленый кустарник, но вдали от тропиков ее разводят в однолетнем варианте, готовя каждый год рассаду, а как многолетник ее удается выращивать на подоконнике.
Заниматься разведением стевии начинали в разных странах, но особенно заинтересовались новинкой в Японии и Китае. В Японии посчитали, что цикламат и сукралоза (статью о подсластителях см. в «Химии и жизни» №12, 1997), наоборот, более опасны для здоровья, и применение их запретили. Министерство сельского хозяйства, лесов и рыболовства в 1960-е годы поддержало программу интродуцирования стевии из Парагвая. Японцы назвали это «зеленой революцией». К революции примкнули и соседние страны. Уже в 1982 году в Японии на пищевые цели было употреблено 1000 т стевии, из них своей — 300 т, а ввезено: из континентального Китая — 450, с Тайваня — 150, из Таиланда — 100, из Южной Кореи, Бразилии и Малайзии — 50 т. Сейчас стевия присутствует почти в половине японских продуктов питания. Южная Америка также выращивает много стевии. В среднем на душу парагвайца приходится 8 кг стевии в год. По мнению некоторых специалистов, для парагвайских женщин это как раз и будет контрацептивной дозой. При степени сладости 300 жизнь парагвайцев получается приторно-сладкой: осилить почти 800 г сахара в день — это не шутка. Например, средний бельгиец каждый день съедает всего 135 г настоящего сахара.
Стевией у нас занялись по решению Совмина СССР в 1980-е — тогда финансировалась крупная программа ее акклиматизации с головным предприятием ВНИИ сахарной свеклы в Киеве. На Украине стевия прижилась, здесь на 1 га с высокой рентабельностью можно получить в десять раз больше сладости, чем от сахарной свеклы. Уже зарегистрированы собственные сорта: «Берегиня» и «Славутич». В России после распада СССР эстафету принял Воронежский НИИ сахара и свеклы, есть и российский сорт для северных районов — «Рамонская сластена», а также экстракты отечественного производства. Их, наверное, можно поискать среди БАДов или лечебно-профилактического питания — в супермаркетах или аптеках на полке сахарозаменителей лежат сахарин, цикламат или тот же аспартам.
Стевиофилы (назовем их так) провозгласили начавшееся столетие веком стевии. Канада, Австралия и Новая Зеландия уже включили ее в рацион. И вот, наконец, в середине 2004 года эксперты ВОЗ тоже временно утвердили стевию в качестве пищевой добавки с допустимым суточным потреблением по глюкозидам до 2 мг/кг. В пересчете на сахар это далеко не мешок — на среднего человека 40 г в день. На Украине норма выше, как раз 100 г (5 мг/кг). Начало неплохое, ведь из всех научных данных следует, что на сегодня стевия — лучший заменитель сахара. Она менее токсична, чем синтетические подсластители, хорошо переносится без побочных эффектов, имеет неплохие вкусовые качества, доступна по цене. Все это особенно важно для больных диабетом и ожирением. Интересна стевия и для тех, кто старается приблизиться по составу к диете дальних предков — охотников-собирателей, в тоже время не отказываясь от сладкого.
Для нас расхождение в относительной сладости соединений различной химической природы составляет миллион в «сахарных» единицах, причем самые сладкие вещества — это производные мочевины, гуанидины. Существующие теории не в состоянии дать убедительного объяснения механизма восприятия вкуса, однако ситуация меняется на глазах, и вот-вот должен случиться скачок к его молекулярной теории. Подобный переход уже произошел буквально рядом, с другим химическим чувством — обонянием. Совсем недавно (октябрь 2004 года) это событие отмечено вручением Нобелевской премии Ричарду Экселу и Линде Бак (США). Их работа 13-летней давности повлекла открытие «азбуки и лексики» запахов. Как оказалось, мы воспринимаем их с помощью семейства белков, похожих на родопсин, который образует зрительные рецепторы глаз. Сенсорные клетки, числом около миллиона, содержат 100–500 типов обонятельных трансмембранных белков. У каждой из них есть разные трансмембранные белки и цитозольные посредники (G-белки). При возбуждении какого-либо сенсора клетка генерирует электрохимический сигнал (разность потенциалов), который передается в мозговую обонятельную луковицу, где по сигналам сгруппированы центры — колбочки. Это и есть буквы, их число — около тысячи — не равно количеству разновидностей сенсорных белков, а написать ими удается астрономическое число запахов-слов: до 21000 коротких (в десятичном исчислении это 10500). Мы воспринимаем сразу «слова» из нескольких букв или даже «фразы».
Есть мнение, что число вкусовых белков должно быть 50–100, их поиск уже дал первые результаты. Речь идет о сенсорной системе «сладкое-горькое-умами» («умами» — недавно открытое пятое вкусовое ощущение; см. статью А. С. Садовского «Мясной вкус»). Вкус соленое-кислое мы чувствуем рецепторами иного типа — ионотропными. Горький вкус воспринимается белками группы T2R, а сладкий формируется тремя типами белков T1R. Установлено, какие участки ДНК их кодируют (у мышей район SOA, у человека хромосомы 5, 7 и 12), известен сам генетический код и, соответственно, последовательность аминокислот, а также разработаны генно-инженерные методики работы с ними — клонирование, наработка самих белков и антител к ним и прочее. Все это уже защищено несколькими десятками заявок и патентов. Химикам в руки запатентованные препараты еще не попали, исследования вкуса в основном проводят биологи на мышках. Они либо просто убирают какой-нибудь ген вкусового белка (дословно «вышибают», англ. knock out), либо встраивают на его место человеческий. Реакцию мышей на вещества фиксируют по электрофизиологическому импульсу в главном вкусовом нерве (chorda tympani) или по поведению — скорости «слизывания». Два белка T1R2 и T1R3 реагируют только на большие концентрации сахара, индивидуальные качества третьего белка установить не удается — он всегда выступает в спаренных, гибридных сенсорах. Рецепторные белки грызунов и человека очень похожи, но не идентичны. Вкус аспартама (искусственного дипептида), неогеспиридин-дигидрохалкона (флаваноидного гликозида из кожуры цитрусовых), монеллина и тауматина (растительных белков) для нас слаще сахара в 200, 2000, 3000 и 4000 раз, соответственно. Мышки этой сладости не ощущают, но если им заменить гены белка T1R2 на человеческие, то эти заменители сахара (кроме цитрусового гликозида) они начинают воспринимать, как мы. Как предполагают ученые, если мышам поменять сразу пару генов T1R1/T1R2, то они будут реагировать и на неогеспиридин-дигидрохалкон. Не исключено, что глюкозиды стевии мы воспринимаем этим же гибридным сенсором. В ближайшее время станет ясно, так ли это на самом деле, если, конечно, не откроется еще какая-нибудь разновидность сенсорных белков.