Aspartam

Aspartam
Nazewnictwo
Nomenklatura systematyczna (IUPAC) kwas (3S)-3-amino-4-[[(1S)-1-benzylo-2-metoksy-2-oksoetylo]amino]-4-oksobutanowy
Inne nazwy i oznaczenia farm. Aspartamum inne E951
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	C14H18N2O5
Masa molowa	294,30 g/mol
Wygląd	biały lub prawie biały krystaliczny proszek
SMILES COC(=O)C(CC1=CC=CC=C1)NC(=O)C(CC(=O)O)N
Identyfikacja
Numer CAS	22839-47-0
PubChem	134601
DrugBank	DB00168
Właściwości Rozpuszczalność w wodzie dość trudno rozpuszczalny Rozp. w innych rozpuszczalnikach etanol: dość trudno heksan: praktycznie nierozpuszczalny chlorek metylenu: praktycznie nierozpuszczalny Temperatura topnienia 246,5 °C (rozkład) logP -0,1
Niebezpieczeństwa MSDS Zewnętrzne dane MSDS Zagrożenia (GHS) wg MSDS Brak piktogramu Substancja nie jest klasyfikowana jako niebezpieczna wg kryteriów systemu GHS. Zwroty H brak zwrotów H Zwroty EUH brak zwrotów EUH Zwroty P brak zwrotów P Zagrożenia (UE) wg MSDS Brak piktogramu Substancja nie jest klasyfikowana jako niebezpieczna wg europejskich kryteriów. Zwroty R brak zwrotów R Zwroty S brak zwrotów S NFPA 704 1 0 0   Numer RTECS WM3407000 Dawka śmiertelna LD50 >10g/kg (szczur, doustnie)
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Aspartam – organiczny związki chemiczne|związek chemiczny o wzorze sumarycznym: C₁₄H₁₈O₅N₂. Należy do grupy estrów peptydowych. Na produktach spożywczych oznaczany jest kodem E951.

Stosowany masowo jako sztuczny środek słodzący (słodzik) w produktach spożywczych, zwłaszcza takich, jak napoje niskokaloryczne, guma do żucia, drażetki odświeżające oddech. Można go też znaleźć w wielu wędlinach i rybach (zarówno w folii jak i konserwach). Ostatnio coraz częściej pojawia się w produktach farmaceutycznych, np. w większości tabletek musujących. Jest też dostępny w formie tabletek, które można stosować zamiast cukru, pod kilkudziesięcioma nazwami handlowymi (m.in.: NutraSweet, Equal, Sugar Free, Canderel). Jest też stosowany przez diabetyków (chorych na cukrzycę).

Bezpieczeństwo

Bezpieczeństwo stosowania aspartamu było przedmiotem wielu badań naukowych i licznych kontrowersji społecznych. Chemicznie aspartam jest estrem metylowym dipeptydu zbudowanego z dwóch reszt aminokwasowych – fenyloalaniny i kwasu asparaginowego. W organizmie człowieka rozkłada się on na te dwa naturalne aminokwasy, stąd długo wydawało się, że jego spożycie nie wiąże się z żadnym ryzykiem, oprócz osób chorych na fenyloketonurię, które nie metabolizują fenyloalaniny. Poza ww. aminokwasami podczas hydrolizy aspartamu powstaje też metanol (w ilości ok. 0,1 g na każdy gram spożytego aspartamu; jest to nota bene znacznie mniejsza ilość niż przyjmowana z różnych produktów spożywczych w codziennej diecie, np. soku pomidorowego, soku z winogron, czerwonego wina).

Pod koniec lat 90. XX w. opublikowano wyniki kilku badań, które sugerowały występowanie związków między spożywaniem aspartamu i chorób takich jak rak mózgu i układu limfatycznego. Nie ma jednak dowodów naukowych świadczących o tym, że aspartam powoduje nowotwory w ludzkim organizmie. Badania na dużych populacjach ludzi jak i w przytłaczającej większości badań na zwierzętach nie znalazły związku aspartamu z nowotworami. Podobnie inne zagrożenia dla zdrowia związane z używaniem słodzika, w obliczu dostępnego obecnie materiału naukowego, są uważane za minimalne lub nieistniejące.

Sugestie dotyczące związku z nowotworami pochodzą z trzyletnich badań na szczurach European Ramazzini Foundation (ERF) (wrzesień 2005) prowadzonych przez grupę badaczy z Bolonii, która określiła aspartam jako substancję rakotwórczą, chociaż więcej szczurów odżywianych aspartamem dożywała starości, niż w próbie kontrolnej. Badania te zostały zrecenzowane przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności, który wytknął szereg błędów takich jak: brak dokładnych wzmianek o zwierzętach hodowlanych (pożywienie, waga etc.), podawanie wysokich dawek aspartamu na kilogram masy ciała zwierzęcia, które nie są możliwe do konsumpcji. Nawet jeśli cały cukier w artykułach spożywczych zostałby zastąpiony aspartamem, to jego spożycie wynosiłoby około 10 mg/kg ciała, przy dopuszczalnym limicie 40 mg/kg ciała, podczas gdy w badaniach użyto dawek do 5000 mg/kg ciała. Wytknięto, że szczury żyły do naturalnej śmierci, co jest niezgodne z wytycznymi badań nad rakotwórczością, ponieważ prowadzi to do porównania szczurów zmarłych w różnym wieku, a starzeniu towarzyszy powstawanie zmian. FDA otrzymała od RFA tylko część danych z badań o które prosiła i spotkała się z odmową dostarczenia do weryfikacji patologicznych preparatów szczurów. Późniejsza analiza danych z szeregu badań klinicznych wykazała, że "nie ma dowodu, że sacharyna i inne słodziki (głównie aspartam) zwiększają ryzyko wystąpienia nowotworów u człowieka".

Kontrowersje wokół bezpieczeństwa użycia

Wstępne badania bezpieczeństwa użycia tego związku sugerowały, że może on prowadzić do guza mózgu u szczurów. W rezultacie Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) nie dopuściła go początkowo do obrotu w USA. W 1980 r. po licznych interwencjach wpływowych osób związanych z G.D. Searle FDA zgłosiła wniosek do Public Board of Inquiry (PBOI) z prośbą o ponowne przetestowanie wpływu aspartamu na guza mózgu.

PBOI po przestudiowaniu dawnych testów i przeprowadzeniu nowych stwierdziła, że aspartam nie wywołuje guza mózgu i zarekomendowała go do dopuszczenia jako dodatku do żywności. W 1981 r. Ronald Reagan przeprowadził zmianę szefa FDA i nominował na to stanowisko Arthura Hull Hayesa, który opierając się na wynikach PBOI i dodając do tego wyniki analogicznych badań japońskich dopuścił do użycia ten związek, z zastrzeżeniem stosowania go wyłącznie w suchych produktach. W 1983 r. FDA rozszerzyła stosowalność aspartamu także na wypieki. W 1996 r. FDA zniosła wszelkie restrykcje na użycie tego związku i zezwoliła na stosowanie go we wszelkich produktach spożywczych. Za FDA podążyły odpowiednie agencje w wielu krajach świata, w tym w Japonii i Unii Europejskiej, które zalegalizowały użycie aspartamu w produktach spożywczych.

Niektórzy sądzą, że korowody wokół zalegalizowania aspartamu były związane z politycznym konfliktem interesu. Donald Rumsfeld, przyjaciel rodziny George'a Busha był prezesem rady nadzorczej Searle, w czasie gdy rozstrzygała się sprawa legalizacji tego słodzika. Arthur Hull Hayes, odpowiedzialny za legalizację aspartamu, musiał opuścić fotel prezesa FDA w 1983 r. po tym gdy ujawniono, że przyjął kosztowne prezenty od kilku korporacji. Po opuszczeniu FDA, Hayes został zatrudniony w Searle, w dziale public relations jako starszy konsultant medyczny.

Chemia

Chemicznie aspartam jest estrem metylowym dipeptydu składającym się z dwóch występujących naturalnie reszt aminokwasowych – fenyloalaniny i kwasu asparaginowego. W silnie kwaśnym lub alkalicznym środowisku, jakie występuje w różnych częściach układu pokarmowego człowieka, hydrolizuje on najpierw do wolnego dipeptydu i metanolu. Dipeptyd rozkłada się następnie na wolne aminokwasy, a metanol utlenia się do formaldehydu i kwasu mrówkowego.

Poniżej pH=3 aspartam hydrolizuje do dipeptydu aspartylo-fenyloalaniny, zaś powyżej pH=6 cyklizuje do formy diketopiperazyny

Właściwości i użycie

Atrakcyjność aspartamu jako słodzika wynika z faktu, że jest on ok. 180 razy bardziej słodki od cukru i przy tym jego kaloryczność, przy stężeniach dających wrażenie słodyczy jest niemal zerowa. Smak aspartamu nie jest identyczny ze smakiem zwykłego cukru. Słodycz aspartamu jest odczuwana wolniej od słodyczy cukru, dłużej jednak jest zachowywana w ustach. Kombinacja aspartamu z innym słodzikiem acesulfamem w smaku jest nieodróżniana u większości ludzi od cukru.

Aspartam, ze względu na to, że w podwyższonych temperaturach rozkłada się na wolne aminokwasy nie nadaje się do słodzenia wypieków. Czasami jednak podnosi się jego stabilność przez mieszanie z tłuszczami i maltodekstryną. Trwałość aspartamu w wodzie wzrasta ze zmniejszaniem się pH. W środowisku kwaśnym, które występuje w większości gazowanych napojów, trwałość aspartamu jest zadowalająca. Przy pH=4,3, jakie występuje w Coca Coli Light czas półtrwania aspartamu wynosi ok. 300 dni. W środowisku obojętnym (przy pH=7) czas półtrwania aspartamu wynosi już tylko kilka dni.

W produktach silnie aromatyzowanych grupy aminowe aspartamu mogą ulegać reakcji Maillarda z grupami aldehydowymi, występującymi często w związkach zapachowych, co powoduje zarówno utratę słodyczy jak i przyjemnego zapachu tych produktów. Problem ten rozwiązuje się poprzez unikanie aldehydowych związków zapachowych, lub zamienianie ich grup aldehydowych w acetalowe.

Wynalezienie i produkcja

Aspartam został wynaleziony w 1965 r. przez Jamesa M. Schlattera pracującego dla firmy farmaceutycznej G.D. Searle & Company. Schlatter otrzymał ten związek w ramach badań nad poszukiwaniem leków przeciwwrzodowych. Odkrył jego słodycz zupełnie przypadkowo, liżąc wbrew zasadom BHP swój własny palec ubrudzony tym związkiem. Po początkowych perturbacjach z legalizacją tego związku jako dodatku do żywności, rozpoczęto jego produkcję i sprzedaż na wielką skalę od 1981 r.

W 1985 r., G.D. Searle została przejęta przez koncern Monsanto. Koncern ten przemianował tę firmę na NutraSweet Company i kontynuował produkcję aspartamu. Patent amerykański na jego produkcję wygasł w 1992 r. i od tej pory jego produkcją zajęło się kilka innych koncernów chemicznych, m.in. japońskie Ajinomoto, francuskie Merisant oraz Holland Sweetener Company.