L; аспартам, спірний підсолоджувач CultureSciences-Chimie

Вітаміни, легкі напої, сиропи від кашлю…. Все спільне: аспартам. Це широке використання призвело до широкого висвітлення в засобах масової інформації теми, де наукові дані іноді змішуються з дезінформацією. Таким чином, ми пропонуємо дати огляд сучасних знань про аспартам.

Вступ

Вітаміни, легкі напої, сиропи від кашлю…. Все спільне: аспартам. Це широке використання призвело до широкого висвітлення у ЗМІ теми, де наукові дані іноді змішуються з дезінформацією.

Таким чином, ми пропонуємо дати огляд сучасних знань про аспартам.

Коротка історія

Аспартам став предметом бурхливих дискусій з моменту його дозволу на продаж у 1974 році. Дійсно, лабораторії звинувачують Управління з контролю за продуктами та ліками (FDA) у тому, що вони базувались виключно на науково-критичних дослідженнях, проведених компанією Searle, яка виявила підсолоджувач. На присутність генерального директора Серла в Білому домі часто вказували під час першого дозволу FDA. Загалом, саме зв’язок між промисловістю та адміністраціями охорони здоров’я постійно повертається в основу дискусії, більшість досліджень з цього питання фінансуються промисловістю.

Коли Дж. У. Олні опублікував у 1996 році статтю, в якій звинуватив аспартам у збільшенні пухлин головного мозку в Сполучених Штатах, він поставив під сумнів безпеку щоденних харчових продуктів. Суперечка швидко стала явищем у ЗМІ, що призвело до значної дезінформації. Таким чином, аспартам іноді звинувачують у будь-якому злі під приводом відсутності наукових даних.

В результаті цих дебатів органи охорони здоров’я багатьох країн провели нові публічні дослідження та поінформували споживачів. Таким чином, Європейське управління з безпеки харчових продуктів (EFSA) розпочало повну переоцінку ризиків для здоров’я, пов’язаних з аспартамом, 8 січня 2013 р.

Результати цього нового дослідження, опублікованого в грудні 2013 року, дозволяють EFSA зробити висновок, що "аспартам та продукти його розпаду безпечні для споживання людиною при нинішніх рівнях впливу".

Аспартам, перш ніж бути політичним суб'єктом, є хімічною сполукою.

Аспартам, хімічна молекула

Хімічний аспект

Аспартам або L-Asp-L-Phe-OMe - це дипептид, отриманий з двох амінокислот, L-аспарагінової кислоти та L-фенілаланіну метилового ефіру.

Аспартам дуже стійкий у сухому стані до температури близько 120 ° C. На відміну від цього, в гідратованому середовищі підсолоджувач розкладається приблизно з 40 ° C, роблячи його непридатним для використання в підігрітих продуктах. Аспартам переважно розпадається на дикетопіперазин, який не має підсолоджуючої сили.

При кімнатній температурі його стабільність хороша між рН від 3,4 до 5. При рН нижче 3,4 дипептид гідролізується, а при рН вище 5 відбувається циклізація до дикетопіперазину.

Синтез аспартаму

Існує три синтези для отримання аспартаму.

Перший є найдавнішим і відповідає хімічному синтезу. В якості вихідних реагентів вона використовує аспарагінову кислоту та фенілаланін. Цей синтетичний шлях забезпечує низький вихід, близько 50%, і є джерелом ізомеру з гірким смаком (який згодом повинен бути витягнутий). Ось чому його швидко замінили ферментативним синтезом. Останній використовує в якості каталізатора фермент, термолізин, за точних експериментальних умов при температурі 37 ° С і рН 7,5 і забезпечує вихід 95%. Цей урожай набагато кращий, але все ще недостатній для виробників.

Тоді було запроваджено ще один синтетичний шлях: біотехнологічний синтез. Це той, який використовується сьогодні, він пропонує ефективність більше 99,99%. Вона як і раніше використовує термолізин як фермент, але використовує один із продуктів повторно.

Походження підсолоджуючої сили аспартаму

Це найближчий за смаком штучний підсолоджувач до природного цукру, не маючи металевого і гіркого смаку, як у багатьох інших штучних цукрів. Чим обумовлені ці відмінності в якості смаку? ?

В даний час неможливо передбачити смакові характеристики аспартаму або будь-якого іншого підсолоджувача за хімічною структурою: смак дипептиду не можна передбачити за смаком амінокислот у ньому. Наприклад, (L) -аспарагінова кислота є м'якою, гіркою і кислою, (L) -фенілаланін - гіркою, а аспартам, що містить ці дві групи, солодкий.

Це ті самі сенсорні рецептори, які розпізнають аспартам та природний цукор (фруктозу та глюкозу). Справді, сенсорні клітини, або смакові рецептори, розташовані на мові. Молекула аспартама або фруктози, приєднуючись до цих смакових рецепторів, створює подразник, нервову реакцію, що передається в мозок електричними сигналами. Потім мозок перетворює ці електричні сигнали у солодке відчуття, подібне до аспартаму або фруктози. Шалленбергер та Акри запропонували модель для розпізнавання цих сайтів. Згідно з їх дослідженнями, необхідною умовою отримання солодкого смаку є наявність пари водневих зв'язків, розділених 3 Å. Молекула стимулятора (тут аспартам або молекула фруктози) типу AH-B, з А і В електронегативних атомів, взаємодіє з комплементарним сайтом типу AH-B, розташованим в мембрані рецептора смаку, одночасно утворюючи два зв'язки водню.

Частково причиною відмінностей у якості смаку між аспартамом та іншими підсолоджувачами є те, що місця прийому різняться від одного підсолоджувача до іншого. Вважається, що тип і кількість систем AH-B у молекулі впливають на її смакові властивості, особливо з точки зору порогу виявлення.

Біохімічні аспекти: метаболізм аспартаму

Після прийому всередину аспартам повністю розпадається на три його компоненти під час його переходу з тонкої кишки в систему кровообігу. Молекула безпосередньо поділяється на метанол та аспартил-фенілаланін кишковими естеразами. Потім поділ на L-аспартат і L-фенілаланін відбувається в стінках тонкої кишки під дією пептидаз. Потім кожен компонент йде своїм шляхом метаболізму.

Аспартат

Аспартат йде метаболічними шляхами, подібними до глутамату (нейромедіатора, широко розподіленого в нервовій системі). Цих амінокислот особливо багато в печінці та мозку, де вони складають 25-30% усіх вільних амінокислот. Вони також містять від 20 до 25% у складі білків, що містяться в їжі. Тому споживання аспартаму залишається дуже низьким у порівнянні з іншими продуктами харчування, що складають стандартну дієту. Реакції, що зазнають ці кислоти, відбуваються в цитоплазмі та мітохондріях клітин.

Механізм транспорту аспартату через гематоенцефалічний бар'єр обмежує його накопичення в мозку шляхом повторного транспортування його в кров. В основному він виводиться легеневим шляхом (окислення до СО2). Збільшення рівня аспарагінової кислоти в плазмі крові через потрапляння аспартаму в організм є значним лише при дуже великих дозах, що значно перевищує дози, які зазвичай приймають.

Фенілаланін

Фенілаланін - незамінна ароматична амінокислота в раціоні ссавців, яка не може її синтезувати. Переважно він необоротно перетворюється в тирозин (єдину іншу ароматичну амінокислоту) в печінці. Саме погане генетичне кодування ферменту, що здійснює цю реакцію, призводить до захворювання фенілкетонурією, відповідальною за розумову відсталість у пацієнтів через важкий метаболізм фенілаланіну. Це зобов'язує виробників вказувати на наявність аспартаму в їх продуктах як джерела фенілаланіну. Тирозин є прямим попередником нейромедіаторів (катехоламін, дофамін, норадреналін), гормонів надниркових залоз (адреналін), а також меланіну та убихінону. Незначним шляхом метаболізму, що є важливим лише у випадках надлишку фенілаланіну або фенілкетонурії, є перетворення у фенілоцтову кислоту.

На думку деяких дослідників, фенілаланін із аспартаму проникає через гематоенцефалічний бар’єр за іншим механізмом, ніж той, що слідує за фенілаланіном із звичайних харчових білків, що може викликати токсичність у мозку. Проте дози, які можуть спричинити такий вплив на мозок, набагато вищі, ніж дози, що виникають при звичайному споживанні аспартаму.

Метанол

Метанол - особливо токсична сполука, яка швидко всмоктується в кишечнику і дуже повільно виводиться. Його всмоктування та розподіл в організмі подібні до етанолу. Він метаболізується в печінці, перш ніж потрапляти в організм у трьох більш-менш окислених формах: метанол, формальдегід та мурашина кислота. Повільна реакція окислення до СО2 дає час формальдегіду та мурашиній кислоті реагувати в організмі. Вони справді є сполуками, дуже реактивними з білками та амінокислотами, які легко утворюють стабільні аддукти, зокрема з ДНК, що змушує деяких дослідників вважати, що їх накопичення може бути джерелом канцерогенезу або інших проблем тривалої токсичності.

Токсичність цих сполук, однак, походить головним чином від модифікації рН плазми внаслідок присутності в крові мурашиної кислоти (у людини рН крові повинен підтримуватися на рівні 7,40 + - 0,02) та атрофії зорового нерва дією мурашиної кислоти (що призводить до сліпоти з подальшим отруєнням).

Токсикологія

Два потенційні шкідливі ефекти аспартаму широко обговорювались у науковому співтоваристві: можливість того, що аспартам є канцерогенним (особливо в мозку), і що він може спричинити епілептичні напади.

Канцерогенез аспартаму

Результати на лабораторних тваринах

На самому початку існування аспартаму, результати перших двох досліджень канцерогенезу, проведених на щурах, широко обговорювались науковим співтовариством та регуляторними органами (FDA).

З тих пір тести, які вважаються більш надійними, множились. Згідно з доповіддю Французького агентства з безпеки харчових продуктів (AFSSA), опублікованою в травні 2002 р., Всі дослідження канцерогенезу, проведені досі на гризунах, не вказують на зв'язок між лікуванням аспартамом та появою пухлин головного мозку.

Але як щодо чоловіка ?

У 1996 р. Ольні та ін. опублікуйте статтю про можливий взаємозв’язок між підвищеною частотою пухлин головного мозку у людей та споживанням аспартаму в США. На основі даних Національного інституту раку (10% населення) у період 1975-1992 рр. Автори роблять висновок, що в середині 1980-х років, у період після введення ринок аспартаму.

Тим не менше висновки цього епідеміологічного дослідження критикували багато вчених, ставлячи під сумнів методологію, використання даних та їх інтерпретацію.

Навіть сьогодні важко звинувачувати аспартам виключно у можливому збільшенні пухлин головного мозку на основі лише епідеміологічних досліджень. На жаль, вони надають занадто слабкі наукові докази, щоб бути впевненими в тому, яку роль відіграє аспартам.

Взаємозв'язок епілептичних нападів у тварин і людини

Наукові дослідження та скарги споживачів ...

Серед можливих побічних ефектів аспартаму припадки привернули увагу дослідників. Дійсно, на додаток до настільки різноманітних скарг споживачів, наскільки вони різноманітні (від безсоння до смертності ...), зібрані в США, зокрема Спеціальною системою моніторингу несприятливих подій (SN/AEMS), деякі більш серйозні дослідження вказують на взаємозв'язок між споживанням високих доз аспартаму та провокуванням епілептичних нападів.

Уолтон та співавт. (1993) повідомили в дослідженні, проведеному на 13 пацієнтах з депресією, що введення аспартаму 30 мг/кг/добу протягом 7 днів викликало тривожні побічні ефекти у цих пацієнтів, що змусило авторів зробити висновок про необхідність використання цього підсолоджувача слід уникати у пацієнтів із депресією.
Вуртман у 1985 р. Зазначив, що введення аспартаму може впливати на синтез катехоламінів або серотоніну через посилене всмоктування фенілаланіну в мозку і, таким чином, спричиняти судоми. Він базується на трьох прикладах важких споживачів напоїв без цукру та експериментальних дослідженнях на тваринах, які показують, що споживання аспартаму знижує поріг чутливості до хімічно викликаних судом.
Нарешті, Camfield et al. (1992) показали, що аспартам може збільшити тривалість певного типу епілептичних нападів у дітей.

... які не задовольняють значну частину наукової спільноти

Але ці причинно-наслідкові зв'язки між аспартамом та епілептичними нападами спростовували багато вчених, які покладались на експериментальні дослідження на лабораторних тваринах та клінічні дослідження або дослідження безпеки на людях. Настільки, що деякі дослідники навіть виявили, що висока доза аспартаму знижувала агресивність щурів за допомогою серотонінергічного механізму, тоді як низька доза не мала ефекту.

Висновок

Хоча нещодавня та передбачувана комплексна переоцінка ризиків для здоров’я, пов’язаних з аспартамом, проведена EFSA, приходить до висновку, що при звичайних дозах опромінення не існує небезпеки. Однак, як і у багатьох сполук, при високих дозах існує ризик.

Для тих, хто все ще насторожено ставиться до аспартаму, існують так звані «природні» альтернативи: Стевія або мед можна, кожен по-своєму, використовувати як підсолоджувачі.

Однак "природний" характер сполуки не є гарантією її нешкідливості. Серед іншого, кофеїн може, наприклад, спричинити прискорення частоти серцевих скорочень, розширення судин або навіть шкідливий вплив на серцево-судинну, дихальну або шлунково-кишкову систему; проте ми споживаємо його щодня.