[科普中國(guó)]-阿斯巴甜

阿斯巴甜作為一種重要的甜味劑，被廣泛應(yīng)用于藥劑加工和食品加工中，其安全性非常重要。但阿斯巴甜在使用中存在致癌、導(dǎo)致免疫力低下、誘發(fā)腦瘤等安全隱患問(wèn)題。雖然市場(chǎng)上部分甜味劑已由阿斯巴甜更換成果葡糖漿等安全性相對(duì)較高的甜味劑，但其應(yīng)用仍十分廣泛， 尤其過(guò)量使用，可能會(huì)影響人們的生命安全。1

理化性質(zhì)

天門(mén)冬酰苯丙胺酸甲酯俗稱(chēng)阿斯巴甜，化學(xué)式為C14H18N2O5，在室溫下以白色粉末的狀態(tài)存在，是一種天然功能性低聚糖，甜度高、不易潮解、不致齲齒，糖尿病患者可食用。阿斯巴甜因其熱量極低，又具有較高的甜度，可添加于飲料、藥制品或無(wú)糖口香糖中作為糖替代品。1 g的阿斯巴甜大約可釋放約 4186 kJ/kg的熱量，而且2.8 mg/dl的阿斯巴甜就可以讓人感覺(jué)到甜味，故可以忽略少量阿斯巴甜所產(chǎn)生熱量。1

穩(wěn)定性阿斯巴甜水溶液在一定的溫度和酸性pH條件下，其酯鍵能被水解生成天冬氨酰苯丙氨酸和甲醇。在中性、堿性（pH>7）或受熱條件下，或經(jīng)環(huán)化作用消去甲醇形成環(huán)天冬氨酰苯丙氨酸。最終，天冬氨酰苯丙氨酸還會(huì)繼續(xù)水解生成2個(gè)單獨(dú)的氨基酸-天冬氨酸和苯丙氨酸。2

阿斯巴甜半衰期可達(dá)300d，在pH為3~5的環(huán)境中最為穩(wěn)定；當(dāng)pH為7時(shí)，半衰期僅有幾天。阿斯巴甜的甜味特性與蔗糖有所不同，比蔗糖的甜味更為持久，且食用后不會(huì)有苦后味或金屬異味，而且阿斯巴甜在人體內(nèi)可迅速代謝分解為天冬氨酸、苯丙氨酸和甲酯，甲酯含量極低，代謝快，可被人體快速吸收，不易檢測(cè)。1

在食品飲料中的穩(wěn)定性在固體粉末飲料和什錦點(diǎn)心之類(lèi)干燥產(chǎn)品中，阿斯巴甜的穩(wěn)定性很好，整體穩(wěn)定性類(lèi)似于純阿斯巴甜。高溫環(huán)境中阿斯巴甜會(huì)發(fā)生水解和環(huán)化作用，這就限制了它在焙烤、油炸類(lèi)需高溫長(zhǎng)時(shí)處理食品中的應(yīng)用。但若處理得當(dāng)，阿斯巴甜也可用在那些需某種程度熱處理的食品中，如可應(yīng)用在需經(jīng)高溫短時(shí)殺菌的食品中（132-138℃，1min）。在其他極限條件下，如冰凍或速凍食品中，直接變化的阿斯巴甜數(shù)量很少。2

由于水分、pH和溫度的綜合影響導(dǎo)致阿斯巴甜的分解，會(huì)引起甜味的逐漸喪失。但這不會(huì)產(chǎn)生怪味，因?yàn)槠滢D(zhuǎn)化物均無(wú)味。2

溶解度阿斯巴甜的溶解度是個(gè)重要參數(shù)，當(dāng)應(yīng)用于液體食品時(shí)更要考慮到這一點(diǎn)。就阿斯巴甜本身，其溶解度是pH與溫度的函數(shù)。在配制餐桌甜味劑、飲料和甜什錦點(diǎn)心時(shí)，必須充分考慮到這幾個(gè)因素的綜合影響。2

阿斯巴甜在其等電點(diǎn)（pH為5.2）的水中溶解度最小，其溶解度隨溫度升高而增大。在等電點(diǎn)下，溫度與溶解度之間呈直線(xiàn)關(guān)系。在低于阿斯巴甜等電點(diǎn)情況下形成鹽溶液的趨勢(shì)，有助于改善溶解速率與溶解程度，這可通過(guò)先往系統(tǒng)中溶解一種食用酸（檸檬酸、蘋(píng)果酸等），然后再加入阿斯巴甜，或者同時(shí)加入兩者而得以實(shí)現(xiàn)。2

甜味特性甜度阿斯巴甜具有清爽、類(lèi)似蔗糖一樣的甜感，它沒(méi)有人工甜味劑通常具有的苦澀味或金屬后味，這是它的一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)。2

在食品和軟飲料中，通常情況下阿斯巴甜的甜度是蔗糖的180~220倍?？偟恼f(shuō)來(lái)，阿斯巴甜的相對(duì)甜度與對(duì)照物蔗糖濃度呈負(fù)相關(guān)，并隨不同的香味系統(tǒng)、pH、品嘗溫度和蔗糖或其他糖的濃度而發(fā)生變化。2

風(fēng)味增強(qiáng)特性阿斯巴甜對(duì)某些食品飲料風(fēng)味具有增效作用，特別是對(duì)酸型水果風(fēng)味。感觀(guān)評(píng)定認(rèn)為，它對(duì)天然香料的增效作用要比對(duì)合成香料好。應(yīng)用在某些食品上，這種風(fēng)味增效特性可使阿斯巴甜的使用量減少，還可滿(mǎn)足口香糖之類(lèi)產(chǎn)品的某些特殊需要。使用阿斯巴甜的口香糖，其甜味持續(xù)時(shí)間要比使用蔗糖的長(zhǎng)4倍。阿斯巴甜與某些甜度稍小的甜味劑或一些鹽類(lèi)混合使用時(shí)，易改變其纏綿的甜味特性和口感，在配制食品時(shí)必須注意這一點(diǎn)。2

協(xié)同增效作用阿斯巴甜可與強(qiáng)力甜味劑或碳水化合物型甜味劑混合使用，這就進(jìn)一步擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。當(dāng)阿斯巴甜與碳水化合物型甜味劑（如蔗糖、果糖或葡萄糖）混合時(shí)，產(chǎn)品能量下降不少而甜味卻沒(méi)有變化。當(dāng)阿斯巴甜與強(qiáng)力甜味劑（如糖精、甜蜜素、安賽蜜或甜菊糖）混合使用時(shí)，產(chǎn)品有時(shí)略帶有苦澀味，這可通過(guò)加大混合物中阿斯巴甜的比例來(lái)改善，改善程度隨阿斯巴甜的比例增大而增大?；旌咸鹞秳﹨f(xié)同增效作用與各組成甜味劑所占的比例及食品配料系統(tǒng)有關(guān)。2

發(fā)現(xiàn)1965年12月，美國(guó) Schlatter在合成供生物分析用的四肽化合物促胃液激素時(shí)，阿斯巴甜這個(gè)中間產(chǎn)物濺到 Schlatter的手上，因他知道這種氨基酸混合物無(wú)毒，因此就不忙于立即洗手。后來(lái)當(dāng)他為取一張稱(chēng)量紙而舔了一下那個(gè)手指時(shí)，頓時(shí)感到這種二肽酯具有糖一樣的甜味。阿斯巴甜就這樣被發(fā)現(xiàn)了。2

毒性致癌性20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)90年代間，美國(guó)人群腦瘤發(fā)病率明顯升高，有學(xué)者通過(guò)美國(guó)流行病學(xué)資料得出阿斯巴甜會(huì)增加腦瘤的發(fā)生率的結(jié)論，認(rèn)為美國(guó)人群腦瘤發(fā)生率顯著增高與美國(guó)FDA批準(zhǔn)阿斯巴甜進(jìn)入市場(chǎng)直接相關(guān)。此結(jié)論受到了很多科學(xué)家的質(zhì)疑，有研究人員將腦瘤患者和正常人群進(jìn)行病例對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)阿斯巴甜與腦瘤發(fā)病率無(wú)關(guān)。在法國(guó)，阿斯巴甜進(jìn)入市場(chǎng)后，研究者對(duì)在1980至1997年的人群腦瘤的發(fā)病情況進(jìn)行分析，并未發(fā)現(xiàn)阿斯巴甜可導(dǎo)致腦瘤增加的趨勢(shì)。在1991至2004年通過(guò)采集病例，進(jìn)行各種數(shù)據(jù)之間的對(duì)照與分析，得出阿斯巴甜的攝入量與其腦癌發(fā)病率呈正相關(guān)。但此結(jié)論隨即被美國(guó)FDA否認(rèn)，2007年4月20日FDA發(fā)表觀(guān)點(diǎn)，認(rèn)為阿斯巴甜并不具有長(zhǎng)期致癌性，人們長(zhǎng)期食用阿斯巴甜是安全的。世界衛(wèi)生組織下屬的食品添加劑聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)（JECFA）和歐盟食品安全局（EFSA）對(duì)其安全性進(jìn)行評(píng)估，以動(dòng)物做實(shí)驗(yàn)推算出體重在60kg左右的正常健康人群每日攝入2.4g阿斯巴甜，并不會(huì)因此致癌。但此結(jié)果僅對(duì)于動(dòng)物，是否會(huì)對(duì)人類(lèi)致癌，科學(xué)依據(jù)還太少，無(wú)法得出會(huì)致癌的定論。1

神經(jīng)毒性研究方向多側(cè)重于阿斯巴甜的神經(jīng)毒性作用。阿斯巴甜的代謝產(chǎn)物之一苯丙氨酸，在通過(guò)血-腦屏障時(shí)可能與其他大分子的中性氨基酸競(jìng)爭(zhēng)，改變腦部原有氨基酸比值，進(jìn)而干擾神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞。阿斯巴甜的攝入可能增加患者偏頭痛的發(fā)生率，或延長(zhǎng)病痛持續(xù)時(shí)間。探究阿斯巴甜對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響，實(shí)驗(yàn)中雌雄小鼠隨機(jī)交配得到幼鼠，從懷孕開(kāi)始至幼鼠斷奶，實(shí)驗(yàn)組母鼠進(jìn)行阿斯巴甜灌胃，對(duì)照組則使用蒸餾水灌胃；對(duì)40d齡幼鼠進(jìn)行Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組幼鼠的起始潛伏期明顯高于對(duì)照組，說(shuō)明阿斯巴甜降低了幼鼠的空間學(xué)習(xí)能力；實(shí)驗(yàn)組幼鼠經(jīng)過(guò)平臺(tái)次數(shù)明顯少于對(duì)照組，在平臺(tái)停留時(shí)間明顯短于對(duì)照組，說(shuō)明阿斯巴甜降低了幼鼠的空間記憶能力，以上結(jié)果表明，孕期和哺乳期食用阿斯巴甜對(duì)幼鼠學(xué)習(xí)、記憶能力均有影響，阿斯巴甜及其代謝產(chǎn)物可能通過(guò)血胎屏障，影響腦功能。1

雖然FDA做出阿斯巴甜可安全使用的聲明，但并沒(méi)有確切實(shí)驗(yàn)說(shuō)明阿斯巴甜與偏頭痛、癌癥等疾病毫無(wú)聯(lián)系，還需進(jìn)一步研究探討。因此為確保安全，在日常生活中，不建議長(zhǎng)期過(guò)量攝入阿斯巴甜。1

新聞報(bào)道：糖尿病人可以選用無(wú)糖酸奶，這類(lèi)酸奶中的糖分由“木糖醇”、“阿斯巴甜”來(lái)代替。但是長(zhǎng)期使用這種甜味劑，可能會(huì)改變腸道對(duì)糖的吸收速度，對(duì)糖尿病人帶來(lái)不利的影響。3在飲食上，食用含酪氨的奶酪，含亞硝酸鹽的肉類(lèi)、腌制食品，含苯乙胺的巧克力，含谷氨酸鈉、阿斯巴甜的食品添加劑，葡萄酒以及咖啡因含量高的飲料均可誘發(fā)偏頭痛。另外不吃飯或禁食也可誘發(fā)偏頭痛。4

合成傳統(tǒng)化學(xué)合成法是將天冬氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)樗狒缓笈c苯丙氨酸甲酯縮合成阿斯巴甜。化學(xué)法的區(qū)域選擇性較差，產(chǎn)生兩種異構(gòu)體：α-阿斯巴甜和β-阿斯巴甜，α-阿斯巴甜為主產(chǎn)物，β-阿斯巴甜有苦味，必須分離除去，工藝比較復(fù)雜。5

嗜熱菌蛋白酶（thermolysin）已成功用于有機(jī)相中阿斯巴甜前體的合成，它使苯丙氨酸甲酯與氨基保護(hù)的天冬氨酸縮合形成阿斯巴甜前體，再經(jīng)還原、脫保護(hù)基，即可得到阿斯巴甜。酶法催化的反應(yīng)具有對(duì)映體選擇性，只合成α-阿斯巴甜，反應(yīng)中可以采用外消旋體苯丙氨酸甲酯作為底物，酶催化反應(yīng)時(shí)只利用L-苯丙氨酸甲酯，未反應(yīng)的D-苯丙氨酸甲酯可形成鹽，酸化后可使之外消旋化而循環(huán)利用。5

該催化反應(yīng)具有以下特色：①利用了耐有機(jī)溶劑的嗜熱菌蛋白酶；②利用非水相體系，顯著提高了底物濃度；③嗜熱菌蛋白酶對(duì)DL-苯丙氨酸甲酯中L-苯丙氨酸甲酯具有嚴(yán)格的選擇性，可以利用廉價(jià)的外消旋體作為原料；④將嗜熱菌蛋白酶與合成原料置于水相中進(jìn)行酶促反應(yīng)，生成的中間體則隨時(shí)被萃取到有機(jī)相中。因此，酶促反應(yīng)不受抑制，可連續(xù)進(jìn)行，產(chǎn)率超過(guò)95%。5

合成影響因素（乙醇），有研究表明，阿斯巴甜在水中溶解度一般較小，約為1%（25℃），但隨著溶劑中乙醇含量的不斷增加，阿斯巴甜的溶解度也逐漸上升，當(dāng)阿斯巴甜在乙醇水溶液中溶解度到達(dá)峰值時(shí)，隨著乙醇繼續(xù)加入，阿斯巴甜溶解度會(huì)逐漸降低。1

合成影響因素（溫度），常溫下配置相同甜度的阿斯巴甜溶液和白砂糖溶液，密封并分別用不同的溫度加熱30min，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，判斷加熱是否對(duì)阿斯巴甜溶液甜度產(chǎn)生影響。在100℃到120℃之間平均取5組溫度作為阿斯巴甜測(cè)量溫度，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，阿斯巴甜的甜度逐漸下降，高至120℃時(shí)，阿斯巴甜的甜度趨近于零，此結(jié)果也從一定程度上證明了阿斯巴甜在高溫條件下不穩(wěn)定，應(yīng)避免高溫條件下存放。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

包申旭 - 教授 - 武漢理工大學(xué)