Pytanie:
Dlaczego podczas opracowywania aspartamu wybrano ester metylowy?
user95
2012-04-27 08:04:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jednym z częstych argumentów przeciwko bezpieczeństwu syntetycznego słodzika aspartamu jest to, że można go hydrolizować, a jednym z produktów hydrolizy jest metanol, o którym wiadomo, że jest toksyczny. Oczywiście zwykle i tak niewiele aspartamu dodaje się do żywności, aby uzyskać wystarczającą ilość metanolu lub formaldehydu będącego produktem jego utleniania, ale nasuwa się pytanie: dlaczego, powiedzmy, nie wybrano estru etylowego jako sztucznego słodzika ? Czy istnieje związek między strukturą a aktywnością pomiędzy alkoholem używanym do estryfikacji dipeptydu a słodyczą produktu?

Sam wspominasz o nieistotności toksyczności ba metanolu. Zatem wynalazca albo o tym nie pomyślał, albo metyl jest niezbędny dla smaku i / lub stopnia słodyczy. Myślę, że to drugie, bo nikt nie zostałby dzisiaj z estrem metylowym, gdyby nie była to konieczność. Stosowanie aspartamu jest ograniczone przez stabilność chemiczną, więc np. Przypuszczalnie znacznie stabilniejszy ester t-Bu może być komercyjnie odpowiedni. To się nie dzieje, mówi samo za siebie.
Cztery odpowiedzi:
#1
+20
Chris
2012-04-30 10:23:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To pytanie rodzi ważniejsze kwestie niż tylko techniczne „dlaczego ester metylowy”, więc zajmę się nimi również.

Najłatwiejszym wyjaśnieniem ich zainteresowania estrem metylowym jest to, że ester etylowy po prostu nie jest tak słodkie. Ten raport podaje, że jest około 10 $ \ times $ mniej słodki (patrz Tabela VI na stronie 2689 i wpis „ $ \ ce {Asp-Phe-OEt} $ 'z" $ ++ $ "zdefiniowanym na str. 2684). To łatwy wybór ekonomiczny między tymi dwoma, zakładając, że jedyną różnicą jest słodycz / g, ale martwisz się również o postrzegane obawy dotyczące bezpieczeństwa pochodnej metylu.

Klasa toksykologii, którą kiedyś brałem, może być głównie podsumowane frazesem: „dawka czyni truciznę”. Nawet zbyt dużo dobrej rzeczy jest z definicji złą , na przykład zbyt dużo tlenu, wody, a nawet słońce może doprowadzić do śmierci. Mówimy też, że zbyt mała ilość jakiegokolwiek związku nie spowoduje wymiernych szkód.

Prawdą jest, że aspartam zostanie metabolizowany do aminokwasów i metanolu. Sam metanol jest toksyczny w dużych dawkach, podobnie jak etanol, działając jako środek hamujący działanie ośrodkowego układu nerwowego. To ostre zatrucie może spowodować niewydolność oddechową lub inne nagłe przypadki medyczne, takie jak niewydolność nerek. Zatrucie etanolem występuje również w mikroorganizmach: zaproponowano, że niektóre drożdże wytwarzają etanol w celu wyeliminowania konkurencji. Byłoby to również potencjalnie śmiertelne dla prehistorycznego ssaka, gdyby nie enzym, który metabolizuje etanol. Enzym ten nazywany jest dehydrogenazą alkoholową (ADH), co prowadzi do szlaków biochemicznych, które umożliwiają bezpieczne usuwanie etanolu. Jednak metanol to inny przypadek. ADH zamiast tego wytwarza formaldehyd, który jest następnie przekształcany w kwas mrówkowy przez ALDH. Kwas mrówkowy w dużych ilościach jest używany w królestwie zwierząt jako broń, zwłaszcza w jadu pszczelim i ukąszeniach ognistej mrówki. W małych ilościach jest dość łagodny. Formaldehyd to po prostu paskudna substancja chemiczna. Obie są wytwarzane w organizmie jako naturalna reakcja na metanol i łatwo zauważyć, jak dużo z nich nie może być pożądane. Organizm ma również sposoby na wyeliminowanie tych toksycznych metabolitów, zakładając, że nie przytłoczysz tych układów. Dlatego wystarczająco mała ilość metanolu nie sprawi, że staniesz się ślepy.

Naukowcy zmierzyli ilość tych niepożądanych metabolitów we krwi po tym, jak ludzie, tacy jak ja, połknęli prawie $ \ pu {1,8 g} $ aspartamu w jednym posiedzenie. Następnie przyjrzeli się stężeniom moczu i krwi i nie mogli wykryć kwasu mrówkowego we krwi, ale wyraźnie widzieli go w moczu przez okres do $ \ pu {8 godzin } $ po dawce. Dowody te sugerują, że ostre zatrucie metanolem nie nastąpi po spożyciu przez osobę ~ $ \ pu {200 lbs} $ $ \ pu {1,8 g} $ aspartamu. Zatrzymajmy się na chwilę i przedstawmy to w kategoriach czegoś, co możemy sobie wyobrazić.

Nie mam żadnych wiarygodnych liczb, ale powiedzmy, że dla $ \ pu {12 oz} $ dieta pop zawiera $ \ pu {200 mg} $ aspartamu. Oznacza to, że na każdy litr popu przypada około $ \ pu {564 mg} $ aspartamu. To oznacza, że ​​ $ \ pu {3 L} $ popu doprowadzi mnie do $ \ pu {1.8 g} $ span> aspartamu. Oznacza to, że musiałbym wypić więcej niż $ \ pu {3 L} $ za jednym razem, aby przytłoczyć systemy wydalania. Sugeruje to, że ostre zatrucie jest mało prawdopodobne.

Należy jednak wziąć pod uwagę również długoterminową toksyczność. Jest to znacznie trudniejsze pytanie do zbadania. „Jasne, nie ma ostrej toksyczności, ale co dzieje się na dłuższą metę przy niskiej dawce?” Aby uzyskać odpowiedź na to pytanie, musimy zwrócić się do toksykologów, którzy nie zgłaszali problemów długoterminowych. Oni też patrzą. Ogólny konsensus jest taki, że nie są znane żadne długoterminowe szkody dla ogólnej populacji. Trudno jest oszacować te rzeczy, ponieważ perfekcyjne wykonanie niezbędnych eksperymentów wymagałoby kontrolowania szeregu parametrów, którym zapobiegają prawa dotyczące eksperymentów na ludziach, nie mówiąc już o ograniczeniach finansowania. Tak więc naukowcy wykorzystują to, co mają do dyspozycji, i używając tych narzędzi, nie mogą znaleźć żadnych mierzalnych problemów z tym konkretnym związkiem w perspektywie długoterminowej dla populacji ogólnej. Ich analizy są ograniczone przez niepewność w ich pomiarach i taka jest tylko ogólna natura nauki.

Jutro większość naukowców zajmujących się tą dziedziną zainteresowań może się mylić w bardzo dokładnym eksperymencie, ale ponad czterdzieści lat badań nie wykazało, że ta substancja chemiczna jest niebezpieczna w dawkach, na które prawdopodobnie będziemy narażeni dowolny okres czasu. Musimy podejmować decyzje na podstawie najlepszych dostępnych dowodów. Uważam, że ludzie mogą stosować pewien poziom sceptycyzmu do tych rzeczy, ponieważ w nauce nieustannie poprawiamy naszą przyjętą bazę wiedzy. Od czasu do czasu ogólna społeczność jest udowodniona, że ​​myli się w czymś, co od dawna uważano za prawdę i wszyscy odnoszą wtedy korzyści, ale nie możemy powiedzieć, że ogólna społeczność się myli bez istotnych dowodów. Z tego powodu mamy FDA, która ocenia najlepsze dostępne dowody i dzięki sieci niezawodnych nieznajomych możemy cieszyć się bardzo tanim / słodkim napojem o niskiej zawartości kalorii. Szczerze mówiąc, bardziej martwię się ilością spożywanego cukru, niż ilością aspartamu, który spożywam - mamy już dobre dowody na to, że cukier w dawce zbyt małej, by spowodować ostre zatrucie, prawdopodobnie zabija setki tysięcy ludzi z powodu długotrwałego narażenia.

#2
+14
user137
2012-04-30 04:54:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Właściwości słodzące aspartamu zostały odkryte przez przypadek. firma G.D. Searle próbowała opracować leki do leczenia wrzodów w latach sześćdziesiątych, kiedy jeden z naukowców przypadkowo zanieczyścił palec i polizał go. Wiedząc, ile wersji cząsteczek jest testowanych podczas opracowywania leków, przypuszczam, że powstała wersja z estru etylowego, która prawdopodobnie nie powiodła się z powodu niewłaściwego smaku lub innych właściwości. Aspartam jest już „trudno rozpuszczalny” w wodzie; Zakładam, że ester etylowy byłby jeszcze mniej rozpuszczalny, przez co jest mniej przydatny do słodzenia napojów. Jednak ilość aspartamu, który musiałby zostać rozpuszczony, jest tak mała, że ​​nie wiem, czy to coś zmieni. Prawdopodobnie ma to związek ze smakiem.

Jeśli chodzi o obawy dotyczące toksyczności, do wywołania toksyczności potrzeba dużo metanolu, Wikipedia twierdzi, że 10 ml może spowodować trwałą ślepotę, a 30 ml może być śmiertelne, ale ilość aspartamu dla człowieka musiałby spożyć, aby wyprodukować 10 ml metanolu, byłoby śmieszne.

Właśnie wykonałem obliczenia i aby uzyskać 10 ml MeOH pochodzącego wyłącznie z aspartamu zawartego w pożywieniu, musiałbyś wypić co najmniej 405 napojów bezalkoholowych lub przeżuć 10 390 [pałeczek gumy] (http: //www.nutrasweet .com / article / article.asp? Id = 47). W krótkim czasie. :)
#3
+11
Andrew
2012-04-28 02:27:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Najbardziej prawdopodobnym powodem stosowania metanolu zamiast etanolu są koszty. [ 1] Etanol jest mniej więcej dwa razy droższy niż metanol.

Chociaż zarówno aspartam, jak i analog etanolu można wytwarzać z dość wysoką wydajnością [ 2] , analog etanolu nie był jeszcze produkowany komercyjnie, więc byłoby jeszcze drożej rozwinąć produkcję analogu etanolu na skalę przemysłową.

Wreszcie, aby rozwiązać problem toksyczności, aspartam wcale nie jest toksyczny. Najbardziej stabilny jest przy niższym pH (~ 4,3), które mieści się w zakresie napojów gazowanych. Tak więc metanol na ogół nie jest wytwarzany, gdy żywność jest przechowywana, a organizm pozbywa się metanolu w trakcie jego produkcji.

Jeszcze jedna uwaga, aspartam może rozkładać się przez ogrzewanie. Dlatego żywność przeznaczona do pieczenia zwykle nie jest słodzona aspartamem (lub jest mieszana z sacharyną). Chociaż strach nie jest toksyczny, a raczej ciasto, które nie jest słodkie!

  1. http://web.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/ 41_3_ORLANDO_08-96_0880.pdf
  2. http://www.patentstorm.us/patents/4730076/description.html
Nie powiedziałem, że sam aspartam jest toksyczny. :) Powiedziałem, że problemem jest to, że jednym z możliwych produktów jego rozpadu jest metanol.
Tak, to właśnie miałem na myśli (metanol vs etanol). @J. M. - Przepraszam, że moja odpowiedź nie była wystarczająco jasna - starałem się podkreślić, że aspartam nie jest toksyczny, ponieważ rzadko się psuje. Zwrócił pan uwagę na małą ilość używaną w żywności, co jest kolejnym czynnikiem łagodzącym.
Spekulacja, a nie odpowiedź. Poza tym koszt nie jest dużym problemem w przypadku rzeczy takich jak aspartam.
#4
+1
James McDonald
2014-03-05 02:31:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ester metylowy został wybrany przez producenta aspartamu z dwóch powodów:

  1. Cząsteczka estru metylowego wiąże cząsteczki fenyloalaniny i kwasu asparaginowego, tworząc razem cząsteczkę aspartamu.
  2. Nienaturalny metanol w estru metylowym zapewnia sztuczną słodycz aspartamu.

Aspartam, jako sztuczny słodzik, jest kompletny, kiedy oszukuje nasz mózg do myślenia, że ​​spożyliśmy glukozę, a jego toksyczne odpady (metanol) są następnie połykane, aby nasz organizm pozbyć się.

Aspartam jako taki nie może nam zaszkodzić; nie przedostaje się do krwiobiegu (EFSA 2013). W temperaturze 86 stopni F w przewodzie pokarmowym ester metylowy aspartamu przekształca się z powrotem w czysty metanol, uwalniając wiązanie z dwoma aminokwasami. Trzy składniki aspartamu mogą następnie swobodnie przedostawać się do krwiobiegu w celu oddzielnego metabolizowania (EFSA 2013) Metanol jest zdecydowanie najbardziej toksycznym ze składników aspartamu - pozostałe dwa to aminokwasy. konieczne do ustalenia ADI. Można to następnie wykorzystać do porównania tej toksyczności z obecnym ADI aspartamu.

Jak wspomniano w Twoich komentarzach, oślepiająca dawka metanolu u ludzi wynosi 10 ml (jedna łyżka stołowa), a śmiertelna dawka to 30 ml (3 łyżki stołowe), a proste obliczenia mogą to wyrazić w (mg / kg) w następujący sposób:

Oślepiająca dawka metanolu dla osoby dorosłej o masie ciała 70 kg wynosi (114 mg / kg), a dawka śmiertelna (343 mg / kg). Aby obliczyć ADI, potrzebujemy NOAEL, który musi wynosić od (0,0 mg / kg do 114 mg / kg). Jeśli na przykład zastosujemy 10% dawki zaślepiającej = (11,4 mg / kg) do ustalenia ADI, to należy to podzielić przez margines bezpieczeństwa 100; dlatego ADI metanolu u ludzi wynosi (0,114 mg / kg). ADI aspartamu (40 mg / kg) zawiera 10% w / w metanolu lub (4 mg / kg).

Wniosek: Obecne ADI aspartamu zawiera 35 razy więcej metanolu niż jest to bezpieczne dla ludzi.

Twój wniosek, że 40 mg / kg jest trochę za wysoki jak na ADI, może być ważny, ale spożycie 40 mg / kg wymaga pewnego wysiłku. W każdym razie to nie jest miejsce na propagandę. Istnieje również szereg problemów związanych z nauką. A. 86F ?! Temperatura ciała ludzi wynosi 97,8F. B. badanie cząsteczki aspartamu wykazuje pośrodku resztę fenyloalaniny z asparaginianem na jednym końcu i estrem metylowym na drugim, więc jeśli już, to „fenyloalanina” trzyma cząsteczkę razem, a nie „ester metylowy” C. Metanol nie jest słodki , to cała cząsteczka razem ma inne właściwości niż jej części.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...