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趣谈生活中的非糖甜味剂

 联合参谋学院 2015-02-21

     作者的话:偶是北大化学系的孩纸啦~ 本文为原创,由于偶水平有限,文中难免存在错误,还望各位批评指正哈~ 如果你看了本文觉得有收获,别忘了分享给小伙伴们哦 O(∩_∩)O   

    

     甜,想必是五味中人类最喜爱的一种吧。说到甜味的东东,你首先想到的一定是糖类,对嘛,在自然界中糖类是引起甜味的主要物质,什么蔗糖、果糖、葡萄糖、乳糖,通通都很美味啊(你一定想到了多汁的甘蔗、清脆的苹果、甜美的葡萄、香浓的牛奶)。我们都知道,糖类是重要的供能物质,这也许就是生灵们对甜味有着强烈喜好的原因吧——对于动物们来说,有能量就意味着能生存,提供能量的食物哪有不吃的理?就像汽车看到了汽油一样饥渴啊。当然,也有部分动物对甜味不敏感的,像是猫科动物,这可能是它们长期进食肉类,不再进食富含糖类的食物而进化的结果吧。

 

     现代社会,糖的必要性似乎发生了变化。人们的食物空前的丰富,开始有人对糖感到了厌恶,尤其是女孩纸们,减肥那叫一个拼命,多吃一口糖能后悔三天啊~ 再比如糖尿病的患者,吃每样食物前都要斟酌再三,生怕吃进去了过量的糖类。话说这不能吃糖其实很痛苦,像是蛋糕没有了糖想必与馒头的味道就没有了什么区别。

 

     以上这些情况促使人们思考,如果能找到一些物质,既有与糖一样的美味,又不会起到糖的生理作用,对人体还无毒无害,那真叫一个幸福啊,“非糖甜味剂”正是在这种要求下产生的。简单来说,它是赋予食品甜味,满足人们对这方面特殊需要的一类食品添加剂。那个,那个,如果把甜味剂当成一个女孩子的话,理想中的甜味剂也是需要有诸多明星气质的,大体来说,安全性高、味道优秀、性质稳定、价格低廉,是甜味剂中女神的标准吧。接下来,笔者就带着你在这甜味剂的世界中走一回,瞅瞅这些日常生活中我们离不开的甜味剂都有哪些,它们是怎么被发现的,是否具有“明星气质”,然后我们对谁是甜味剂中的女神也就心中有数了。

 

有多甜?

 

     引起甜味的机制比较复杂,可以简单的理解为物质对舌头上味蕾的刺激而引起的生理过程。在评价一种甜味剂时,有多甜自然是一个重要的因素,不过,如何衡量一个物质的甜味程度却是一个难题,由于甜是一种味觉,目前还没有能依靠物理性质或化学性质而测量甜度的方法,只能依靠“品尝法”,将一种很常见的糖——蔗糖配成稀溶液,然后把要测的那种甜味剂也配成稀溶液,然后不断品尝它们,当发现二者的甜度相等时,将蔗糖溶液的浓度除以甜味剂的浓度,自然也就是这种甜味剂的“比甜度”了——你看,假如说我们有一位甜味剂女神,它0.001%的溶液就和1%的蔗糖溶液一样甜了,那这位女神的比甜度定为1%÷0.001%=1000就是很合理的吧。有人会问了,靠品尝来判断甜度,是不是不太准啊?那自然是了,但是如果我们请多位训练有素的品甜师一起来品尝同一种甜味剂的话,得到的比甜度实际上就很接近真实值了,一般来说这个准确度也是足够的。

 

天然的还是人工的?

 

     非糖甜味剂可以进一步分为天然甜味剂和人工合成甜味剂这两大类。在本文中,我们将在这两类中各选择一些目前应用广泛,为人所熟知的品种。那么天然甜味剂是不是就一定比人工合成甜味剂更“女神范儿”呢?看完本文相信你会得到一个满意的答案。

 

木糖醇

 

     木糖醇是我们再熟悉不过的甜味剂了,现在各位的脑袋里一定涌现出了彭于晏和桂纶镁的益达广告,“餐后吃两粒,对牙齿好!”。

 

     说到木糖醇,大家想必会有一堆问题要问——木糖醇到底是不是糖;一般的糖不都对牙齿有害吗,木糖醇为什么会“对牙齿好”呢;吃了木糖醇到底长不长胖;木糖醇是不是安全。别着急,这些问题我一个一个来说哈。

 

     首先就是“木糖醇”到底是不是一种“糖”呢?

 

     要想回答这个问题,那就必须得知道糖是什么东西。从生物化学的角度来说,糖是一大类多羟基醛或多羟基酮化合物,能通过水解变成前面这类化合物的也是糖。

 

     如果你认得上面这段话中的“羟基”、“醛酮”之类的词,那说明你对有机化学略知一二,接下来这几段就可以不看了,如果你想说“啥啥啥你说的是啥啊”,那么不要着急哦,待我慢慢说来。有机化学家们很早就发现了,有一些结构片段是有机物中所经常出现的,而且在不同的有机物中,这些片段的性质特别的像,带有这些片段的东西也特别的像,举个例子,如果我们把甲烷CH4的一个-H换成-OH这个结构片段,那就得到了一个新的东东:CH3-OH。

 

     这东西有什么特点呢?它是一种有酒味的无色液体。

 

     同样的,我要是把乙烷H3C-CH3中的一个-H换成-OH,又得到一个新的东东:H3C-CH2-OH。

 

     这东西有什么特点呢?也是一种有酒味的无色液体。

 

     化学家们学聪明了,既然有-OH片段的这些家伙们都差不多,我们就给它们起个统一的名字吧,那就叫“醇”好了,那再顺便给“-OH”起个新名字吧,就叫“羟基”,所以说,带有羟基的有机物就是醇啦。

 

     同样的,化学家们又发现了两种新的片段“-CHO”和“-CO”,前一个片段叫做“醛基”,后一个片段叫做“羰基”,带有前一个片段的有机物我们叫它们“醛”,带后一个片段的作则叫“酮”。

 

     行了,有了上面的这些介绍,我们就可以来个物质小试身手了,比如下面这货,它就是大名鼎鼎的葡萄糖,是一种糖啦(废话!):

 

                            

 

     看到了吗?这个家伙身上带着好多“-OH”,最右边还带着个“-CHO”,那这货显然是个“多(个)羟基(的)醛”,符合糖的定义,所以它就是个糖!

 

     OK,现在我们来问个问题吧,看看你有没有掌握我们上面所讲的内容(噗~)

 

     Q:下面这张图呢就是木糖醇啦,来擦亮眼睛看看它是不是个糖?

                              

     A:不是糖。虽然木糖醇里有很多羟基,但是它没有醛基(-CHO)啊,自然也就不是糖了。

 

     木糖醇女神虽然不是糖家族的成员,但它和这个家族却有着密切的关系。木糖醇的闺蜜木糖是生产木糖醇的原料啦,而木糖正是糖家族的成员,可以从玉米等植物当中大量提取。

 

     那么木糖醇“对牙齿好”到底是不是真的呢?答案是肯定的,但它只对预防蛀牙有一定的作用哦~

 

     要想明白木糖醇为什么对牙齿好,就得先明白普通的糖为什么对牙齿不好啦。大家一定还记得糖的定义是“多羟基的醛或酮”(喂喂喂,不至于这么快就忘了吧=。=)。我们口腔中的细菌呢,有一种神奇的“功力”,那就是能把很多糖类氧化成“糖酸”(含有羧基-COOH),而糖酸呢是具有比较强的酸性的。请各位想想看,当吃完很甜的食物后,嘴里是不是会有一种淡淡的酸味呢?这就是糖酸在作怪啦。糖酸的这种酸性使得它对牙齿是具有腐蚀性的,如果长时间停留在口腔里就容易引起蛀牙了。

 

     好了,现在回过头来想想木糖醇,木糖醇可是一个没有醛基的“非糖族”,细菌见了它自然也就没法动什么手脚,不能把它转变成对牙齿有害的酸类(木糖醇女神简直帅到没男票!),相反,餐后吃木糖醇时,倒是把之前吃饭时残留在口腔里的糖和糖酸给冲走了,自然也就对预防蛀牙起到了一定的作用。不过,很明显,对已经形成的蛀牙,木糖醇是无能为力的啦~

 

     看到这里,爱美的妹子们一定十分高兴,这木糖醇既然不是糖,应该是不能吸收利用的吧?那应该就可以“海吃不胖”啦~ 唔,到底是不是这样呢,你还得接着往下看咯~(pia飞)

 

     我们都知道糖类在人体内是可以被完全氧化分解掉,并且起到供能作用的,多余的糖还可以通过复杂的生化反应转化为脂肪,这也就是吃糖也会长胖的原因啦~

 

     在人体内,很多生化反应都是以可逆的方式进行的,比如说A可以转化为B,那么很多情况下B也可以转化为A,至于到底怎么转化,就看A和B谁多了——当A突然大量增加时,就会有不少变成B,反过来也是一样滴。所以,吃木糖醇到底会不会长胖,关键就是看人体正常代谢过程中是否也存在木糖醇,并且是否存在将其完全氧化分解的途径。比如说,A是葡萄糖,是可以完全氧化分解的,而A在体内通过一系列生化反应可以经过B、C转化成D,也就是可以表示成A?B?C?D。那么很容易想到,如果我吃进去了不少的D,D就会倒回去依次变为C、B和A(葡萄糖),并最终被完全氧化分解,那么也就意味着吃D是可以长肉了的咯

 

     在人体中到底有没有木糖醇的身影呢?回答是肯定的。

 

     Horowitz等生物化学家呢,在几十年前就发现了糖类代谢中的两个重要支路,即戊糖磷酸支路和葡萄糖醛酸-木酮糖支路,而连接这两个支路当中的一步,可以这样表示:L-木酮糖?木糖醇?D-木酮糖,而L-木酮糖和D-木酮糖都可以不停的变呀变,最后转变成葡萄糖或其衍生物,并被完全氧化分解。这样,木糖醇就满足我们刚才说的条件啦,也就是说,它是可以被完全氧化分解滴!由于木糖醇这种特殊的代谢途径,它进入细胞时并不需要胰岛素,也就成了糖尿病患者适宜食用的“替代糖”啦~

 

     好,我们现在再来问个问题,看看你对刚才所讲的这些有没有理解啦~(我再说一遍,这个环节才不是防止睡觉的呢T T)

 

     Q:推测一下吃木糖醇和吃葡萄糖相比,哪个长胖更严重?

 

     A:虽然木糖醇最终也能被代谢而导致长胖,但是由于其代谢途径复杂曲折,不仅吸收转化有限,而且有不少能量会在这些代谢步骤中损失,故吃木糖醇长胖不如吃葡萄糖严重。定量的数据是,相同质量的木糖醇,其热量大约是葡萄糖的60%。

 

     在本节的最后,我们来简单的提一下木糖醇的安全性啦~

 

     木糖醇的安全性是很好的哦,这是因为它是参与人体正常生化反应的物种,通常来说,这样的物种都具有非常高的安全性——可以想象,一种在人体内本来就大量存在的物种,一定和人体是“和平共存”的,而且一旦摄入,就能迅速的发生生化反应而代谢掉(不要和我说你忘记了A和B可以互相转化的例子 = =)。木糖醇进入体内后,能通过人体内的生化反应代谢分解为水、二氧化碳等无毒物种,所以是很安全的。不过,人家木糖醇女神也有一个脾气不好的地方——由于它的吸收有限,大量在肠道内蓄积时可能引发轻度的渗透性腹泻,不过一般发生在很高的食用量下(比如大于50g)。

 

     木糖醇的女神指数O(∩_∩)O

 

笑容甜美度:1.2(两颗星) 你一定还记得蔗糖的甜度是1的对不对~

 

笑容迷人度:五颗星,与蔗糖的口味很相似,没有杂味,略带清凉

 

勤俭节约度:三颗星,使用量比较大,价格为20-30元/kg

 

平易近人度:五颗星,几乎所有的人群都能食用

 

温柔可爱度:五颗星,是参与正常生化反应物种,安全性很高。除了在大量食用时可能引起轻度腹泻外,没有安全性上的缺陷

 

贤惠持家度:三颗星,有一定的热量,而且由于甜度不高,摄入量不能太小,有发胖的可能

 

痴情感人度:五颗星,性质稳定,且在通常的食品加工过程中不发生变化

 

甜菊糖

                   

 

     HoHo~  这带萌萌小白花的植物是什么呢~  它和我们介绍的甜菊糖之间又有什么关系呢?

 

     这种植物是菊科植物的一种,名为甜叶菊,原产于南美,是我们本节的女神甜菊糖的母亲大人啦~甜叶菊的叶子中含有大量的甜菊糖苷,是提取甜菊糖的好原料。很久以前,巴拉圭的印第安人就将它的叶子拿来做“甜味剂”来使用了,他们称之为“KAATA”,意为“甜草”。邻国日本的居民也很早就知道甜叶菊的叶子可以用来增加甜味。最早发展甜菊糖市场的国家也正是日本,1971年,日本守田化工化学株式会社开发出了甜菊糖并申请专利,将其用于饮料等诸多食品中。

 

     甜菊糖女神的身世可是十分复杂——它是一种混合物,从甜叶菊中提取的甜菊糖含有甜菊糖苷、莱包迪苷、杜尔可苷等多种有效甜味成分。如果你想知道它们是什么,那我就上一张主要成分甜菊糖苷的结构式吧,可别被吓到了哦~

                                     

     和刚才介绍的木糖醇不同,甜菊糖女神可真是甜到心里去了——它的比甜度高达300,所以在食品中只需要用一丁点儿,这个优点使得它不存在食用后发胖的可能,爱美的女孩纸们可以放心啦~ 不过,甜菊糖女神不像木糖醇女神那样受欢迎,这是为什么呢?原来,甜菊糖是天然提取的混合物,其中免不了有些“坏了风气”的家伙,它们主要是类黄酮和单宁等成分。也就是甜菊糖在甜甜的大背景下,有着微弱的苦涩味,不像木糖醇那样甜味纯正,这可是女神的一大硬伤啊~

 

     甜菊糖女神的脾气怎么样呢?大体来说还是温柔可人的。以我们上面给出的主要成分甜菊糖苷为例,它在肠道内经过酶的分解,得到葡萄糖和如下图所示的甜菊醇,并最终排出体外。也有一部分甜菊糖苷直接结合葡萄糖醛酸(体内一种帮助物质代谢的常见物种)而排出体外。总之,它不会残留在体内。

                               

     甜菊糖女神的成分十分复杂,这个身世也没少给她找麻烦。曾有人提出过甜菊糖可能有致癌性的说法,但是世界卫生组织的报告指出,那个报告中的很多物种不是正常甜菊糖所含有的物质,而且人们将甜菊糖的常规使用量加大数百倍进行毒理学测试,也没有发现异常的地方。所以,目前怀疑甜菊糖女神脾气不好的想法实际上没有依据啦~

 

      甜菊糖的女神指数O(∩_∩)O

 

笑容甜美度:300(四颗星)

 

笑容迷人度:三颗星,浓度高时略带苦涩味

 

勤俭节约度:四颗星,价格较高,但是使用量很小,成本大约是使用蔗糖的三分之一

 

平易近人度:五颗星,几乎所有的人群都能食用

 

温柔可爱度:四颗星,没有科学依据表明常规用量的甜菊糖有害,不过鉴于其成分较复杂,应理性看待

 

贤惠持家度:五颗星,有热量,但由于甜度高使用量极小,不可能长胖

 

痴情感人度:五颗星,性质稳定,且在通常的食品加工过程中不发生变化

 

甜蜜素

  

     从现在开始,我们转而介绍人工合成甜味剂。

 

     甜蜜素是我们拿出的第一个例子,如果你是个细心的孩纸,在饮料、蛋糕、糖果、瓜子等食品的配料表中一定见到过它的身影。

 

     1937年,美国伊利诺伊大学的学生迈克尔·斯维达在偶然当中发现了这位女神。在进行了必要的安全毒性分析后,FDA于1949年批准它进入市场。在看过甜菊糖苷的结构式后,你一定觉得甜蜜素的结构真是简单,有一定有机化学基础的童鞋们能轻易的叫出它的名字来——环己基氨基磺酸。这位女神称得上是“勤俭节约”——工业上能用很便宜的原料环己胺、氨基磺酸和氢氧化钠将它合成出来。

                                      

 

     在诸多甜味剂女神中,甜蜜素是人们很早就发现的一种,除了给人们带来巨大的方便外,人们对女神的脾气秉性却是经常指指点点。1966年,有研究发现甜蜜素可以在肠道细菌的作用下发生分解,生成毒性较强的环己胺。70年代,很多人发现高剂量的甜蜜素可使实验动物患膀胱癌,美国、日本、英国、加拿大等国都相继禁止了它的使用,而包括中国在内的55个国家仍然允许它的使用。FDA认为,虽然现有证据无法证明甜蜜素在实验动物中的致癌作用,而且部分国际组织也认为甜蜜素无害,但它们并不会对甜蜜素的安全性进行评估,也不会取消使用禁令。

 

     目前看来,甜蜜素女神虽然当年风姿绰约,可是爱耍小脾气特点使得它不那么受欢迎,再加上近来年老色衰,不断有新的女神出现,她可能在不久的将来就要被人们淡忘了。

 

      甜蜜素的女神指数O(∩_∩)O

 

笑容甜美度:30(三颗星)

 

笑容迷人度:三颗星,比较纯正,但有微弱的后苦味,当浓度高或加热时尤其明显

 

勤俭节约度:五颗星,价格低廉,而且使用量很小,总成本大约是使用蔗糖的百分之一

 

平易近人度:四颗星,几乎所有的人群都能食用,但是毒性较强使得本项评分下降

 

温柔可爱度:两颗星,有较多实验指出其可能有致癌性,总体来说观点不一,但有不少国家禁止使用,属于较不安全的种类

 

贤惠持家度:五颗星,没有热量,而且使用量较小,不可能长胖

 

痴情感人度:四颗星,性质稳定,在加工中也基本不变,但在酸性溶液中略有分解

 

糖精

 

     糖精女神恐怕是甜味剂中最让人耳熟能详的吧?作为使用时间最长的合成甜味剂,糖精女神也是经常出现在各个媒体报道的抢眼位置——这大概就是“人怕出名女神怕老”吧!

 

     说起糖精女神是怎么被星探挑中的,还真是有一段有趣的故事。

 

     1879年一天的下午,俄国化学家法利德别尔格正在美国霍普金斯大学的实验室中忙碌,但他的开心的很——首先是自己的芳香磺酸化合物合成实验进行顺利,其次呢,今天是自己的生日,老婆已经在家准备好了晚餐等待团聚哦(羡慕?我好像听到了一群PhD鬼哭狼嚎的声音=。=)天渐渐黑了下来,这家伙注视着烧瓶里翻滚的液体,把晚上聚餐的事忘得一干二净(PhD们你们明白你们为什么总是单身了嘛~),等实验结束了,这家伙把笔往兜里一塞,就匆匆的往家跑(嗯,顺便再想想怎么和老婆道歉=。=)。到家以后,老婆和他一起摆好餐具,把菜端了上来(老婆没生气,果然是真爱啊,单身PhD们你们有什么想说的嘛)。这一对秀恩爱的夫妻在吃了几口后,发觉不对劲儿啊,从沙拉到牛排,怎么今天所有的菜都变成甜口的了?此时他们就像两个吃惯了咸豆腐脑的人突然吃了几口甜豆腐脑一样诧异。晚餐后,法力德别尔格一直在思考这顿奇怪的晚饭,科学家出身的他开始检查到底是怎么回事(爱瞎折腾,这就是为什么容易单身了吧=。=),根本停不下来,终于,他发现是盘子的边缘不对劲,后来又顺藤摸瓜发现自己的手好像不对劲,最终,他从口袋里掏出了那根从实验室带回的笔,舔了一下——是甜的!

 

     这个家伙匆匆的赶往实验室,因为他肯定一定是实验室里的某种很甜很甜的东东粘在了笔上(喂喂喂,你老婆怎么办啊?你不管了?)。终于,他的目光落在了邻磺酰苯甲酰亚胺的身上,这居然是一种比蔗糖甜500倍的东西!这个家伙申请了专利,并且迁居德国,建立了第一个用甲苯生产糖精的工厂,糖精女神也就这样走入了人们的视线中。

 

                                         

 

     现在是时候回来看看这个“邻磺酰苯甲酰亚胺”到底是什么了,就是上面这张图所示的那样啦,这并不是一个很复杂的分子,学过有机化学的同学能够想到,可以用甲苯、硫酸、五氯化磷、氨和高锰酸钾把它合成出来,这些都是便宜的原料,所以糖精女神是很勤俭节约的哦。

 

     糖精女神价格低廉,使用广泛的光辉之处自然不必多说,我们在这里主要818女神两个不够帅的地方。首先呢就是糖精女神的味道了,相必各位读者就算没尝过,也肯定听说过糖精有苦味吧,是的,糖精除了浓浓的甜味外,还带有一定的苦味,尤其在浓度高的时候更加显著。而且女神在酸性的热溶液中加热呢,还会变成邻氨磺酰基苯甲酸,这东西可是很苦的啦~ 其次呢,都说了糖精女神是焦点人物,学术圈对它的安全性诟病自然也是层出不穷,长期以来,人们认为糖精在体内不发生反应,也不损害肾功能,对身体没有危害,但上世纪60年代有报告断断续续指出糖精可能是一种致癌物,1977年,FDA的报告明确指出,当给白鼠长期大量喂食糖精时,患膀胱癌的几率会明显增加,此后美国和加拿大都对糖精的使用下了禁令,但到了90年代,又有大量机构指出,糖精的致癌原理可能并不适用于人类,美国国立环境卫生科学研究所(NIH)也把糖精从疑似致癌物的名单中除去,FDA于1991年重新批准糖精可以使用,2000年美国国会也通过了相关法规,含糖精的产品不必再贴警告标签。目前看来,糖精女神的地位虽然是保住了,但从味道及安全性这两点来看,它也有年老失宠的趋势。

 

     糖精的女神指数O(∩_∩)O

 

笑容甜美度:500(五颗星)

 

笑容迷人度:三颗星,有一定的苦味,还可能有金属味,当浓度高时比较明显

 

勤俭节约度:五颗星,价格较低,而且使用量很小

 

平易近人度:三颗星,我国规定禁用于婴幼儿食品

 

温柔可爱度:三颗星,曾有实验指出其致癌性,但目前多认为之前的结论有误

 

贤惠持家度:五颗星,不参加代谢,没有热量,而且使用量较小,不可能长胖

 

痴情感人度:四颗星,性质稳定,在加工中基本不变,但在热酸性溶液中会分解

 

安赛蜜(AK糖)

 

     安赛蜜女神也是我们平时购买到的各种甜味食品中的常客,先来看看它的结构吧。

 

                              

 

     也是一种不太复杂的有机物呢~ 在工业上,目前主要用双乙烯酮-三氧化硫法来合成它,成本是比较低廉滴。另外不知道大家注意到没有,到目前为止我们介绍的三位合成甜味剂女神都属于磺酰胺家族(含有-SO2-NH-结构单元)。虽然物质的味道-结构关系比较复杂,难以概括清楚,但这三个化合物都具有很强的甜味,连缺点都很相似(容易有苦味),这个事实倒是蛮有意思。

 

     安赛蜜女神被发现的过程和糖精女神十分相似,但却差了将近一个世纪。1967年,德国赫司特公司的卡尔克劳斯和哈拉尔延森在无意间舔到手指时,发现了这种甜度为200的化合物,所以安赛蜜也被称为“AK糖”(来自两位发明者的名字)。1983年,安赛蜜首次在英国得到批准,1988年FDA也批准了安赛蜜在美国的使用,此后允许使用的国家越来越多,目前已经超过100个。目前来看,安赛蜜女神作为新生代女神,迅速夺取了人们的目光,成为了合成甜味剂中的新星。安赛蜜女神红而不过气的重要原因是它的安全性很好,很多国家对其进行了长期的毒理学研究,结果显示它并不增加癌症的发病率。有批评者指出安赛蜜的安全性研究不够充分,但是均被FDA和欧盟驳回。

 

     安赛蜜的女神指数O(∩_∩)O

 

笑容甜美度:200(四颗星)

 

笑容迷人度:三颗星,有苦味,浓度高时显著,经常与其它甜味剂混合使用

 

勤俭节约度:五颗星,价格较低,而且使用量小

 

平易近人度:五颗星,几乎所有人群都能食用

 

温柔可爱度:四颗星,经过了长期的安全性评估,没有发现异常,使用广泛

 

贤惠持家度:五颗星,不参加代谢,没有热量,而且使用量较小,不可能长胖

 

痴情感人度:四颗星,性质稳定,在加工中基本不变,长期处于高温条件下会有分解

 

阿斯巴甜(阿司帕坦、蛋白糖)

 

     阿斯巴甜女神也是我们生活中的常客,她还有一个有趣的名字,叫做“蛋白糖”,这是为什么呢?如果你仔细观察含阿斯巴甜的食品的配料表,一定能发现“阿斯巴甜(含苯丙氨酸)”的字样,这是什么意思呢?阿斯巴甜与其它甜味剂相比,谁更女神范儿呢?让我们来看一看吧。

 

    下面这张图展示的就是阿斯巴甜的结构啦,看上去挺乱的一团,实际上却算不上一个复杂的分子,因为我们可以用两刀把它斩成三个我们很熟悉的片段:天冬氨酸、苯丙氨酸、甲醇。

                   

     有高中生物基础的同学都知道,氨基酸是构成蛋白质的结构片段,天冬氨酸和苯丙氨酸都属于天然氨基酸,在自然界广泛存在于各种蛋白质中。在工业上,通过化学合成生产这两种氨基酸的技术都比较成熟,因此它们都是比较廉价的。甲醇则更不必多提了,是一种十分廉价的工业原料。

 

     现在我们就能明白,看上去结构不算简单的阿斯巴甜女神,实际上可以通过三个廉价片段的拼接来得到,所以它的价格并不高。而且,现在你该知道为什么它又叫“蛋白糖”了吧?

 

     随意拿起一种含阿斯巴甜的食物,你在配料表上看到的一定是“阿斯巴甜(含苯丙氨酸)”,这是因为阿斯巴甜在进入体内后,就会像我们上述“斩断”的那样,被完全的代谢分解为天冬氨酸、苯丙氨酸和甲醇。大量的苯丙氨酸对于患有苯丙酮尿症(PKU)的患者来说是十分危险的,因为他们的体内缺乏苯丙氨酸羟化酶,对苯丙氨酸的代谢存在障碍。所以,为了警示消费者,商家才会在阿斯巴甜后面加上代谢后会产生苯丙氨酸的提示。

 

     自1965年G.D. Searle & Company的James M. Schlatter在无意间发现了这种很甜的物质后,人们对阿斯巴甜的安全性测试一直没有中断过。80年代初,FDA批准了阿斯巴甜的使用,不过,此后不断有人宣传阿斯巴甜可能引起脑部损伤甚至癌症,其中很多是对阿斯巴甜代谢产物的怀疑,他们认为天冬氨酸可能引起脑损伤,而甲醇对人体也有较大的损害。2007年,FDA发表审查结论,认为对阿斯巴甜的毒性研究是十分彻底的,在现有的摄入水平下,其安全性不需要怀疑。迄今为止,阿斯巴甜已经在100多个国家拿到了通行证。按照目前的摄入量来看,食用阿斯巴甜所摄入的天冬氨酸、苯丙氨酸和甲醇的量都是很少的,甚至低于进食过程对这些物质的摄入,所以对阿斯巴甜的安全性似乎没有担心的必要。

 

     阿斯巴甜的女神指数O(∩_∩)O

 

笑容甜美度:200(四颗星)

 

笑容迷人度:四颗星,没有异味,但是与蔗糖相比其甜味持续较长时间,有人能分辨出其和蔗糖在口味上的区别

 

勤俭节约度:五颗星,价格不高,而且由于甜度较高,使用量小,总体成本不高

 

平易近人度:四颗星,几乎所有人群都能食用,但是苯丙酮尿症患者除外

 

温柔可爱度:四颗星,能分解为天然氨基酸,并且经过了长期的安全性评估,没有发现异常,使用广泛

 

贤惠持家度:五颗星,能被完全分解为氨基酸,所以有一定的热量,但由于使用量极小,不会长胖

 

痴情感人度:三颗星,性质不够稳定,在碱性较强的食品或者烘烤加工中容易水解,遇到含有醛基的香料也会与之发生缩合反应而失去香味和甜味,但是这些分解物或缩合物对人体没有伤害。

 

三氯蔗糖(蔗糖素)

 

     It starts with sugar, tastes like sugar, but it’s not sugar.

 

     ——美国泰莱公司三氯蔗糖宣传语

 

     上个世纪70年代,美国泰莱公司和英国伊丽莎白王后学院的一位教授合作,研究如何对蔗糖分子进行修饰,使之变为杀虫剂。在这个过程中,一种用三个氯原子取代蔗糖分子上的三个羟基后得到的白色晶体诞生了,教授让他的学生去test(测试)一下这个样品,谁料被这个阿三学生听成了taste(品尝),更神奇的是他居然还真的去taste了,结果发现这个化合物甜到令人发抖。这就是三氯蔗糖女神的诞生过程,是不是有些传奇呢?

 

     用三个氯原子取代羟基后的蔗糖,简称三氯蔗糖,这位女神的名字是不是很简洁形象呢?如果你学过有机化学,能很容易的从下面的结构式中看出这一点,即使没学过,根据我们之前介绍的“糖是多羟基醛或多羟基酮”,也能比较容易的理解用氯(-Cl)替代羟基(-OH)这一过程。

                                     

     正如泰莱公司所宣传的那样starts with sugar, but not sugar.在有机化学中,即使某个化合物是另一个化合物加以微小的改动而得到的,那也不意味着它们的生理性能相近,这样的例子比比皆是,吗啡和可待因只有一个甲基(-CH3)的差别,二者却在镇痛疗效、成瘾性上有着很大的差异;麻黄碱只比冰毒多一个氧原子,但二者一个是拟肾上腺素药物,另一个却是毒品。所以,尽管三氯蔗糖女神和蔗糖有着千丝万缕的联系,但二者毕竟不是同一个人,我们自然不会放松对女神脾气的审查。女神没有让我们失望,1990年,在经过了20年左右的毒理学实验后,联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)联合食品添加剂专家委员会(JECFA)批准其作为食品添加剂,目前,加拿大、中国、美国、英国等几十个国家都批准了它的使用。

 

     从上面这些结果来看,三氯蔗糖果然是帅到没朋友,那么女神是不是就没有缺点了呢?不然。从结构上分析,三氯蔗糖属于烷基氯化合物,按说这样的化合物用于食品是有一定风险的,一是因为它们是比较活泼的缺电子化合物,进入体内后可能产生不良影响,但是大量的实验数据否定了这一点,这可能与其吸收率较低以及分子的惰性有关;二是这类化合物在高温时不够稳定,有可能分解产生一些有害物质,而这一推测确实发生了,实验表明三氯蔗糖在高温下可以分解,放出氯化氢,它与食物中的一些成分反应可能产生多氯联苯、多氯萘、氯丙醇等一些有害的有机氯化合物。

 

     2014年,Nature上的一篇论文指出,食用三氯蔗糖,会影响肠道菌群,增加葡萄糖不耐受的风险,这对三氯蔗糖的女神地位可是十分不利。不过,总体来说,她还是一位优秀的新生女神。

 

     三氯蔗糖的女神指数O(∩_∩)O

 

笑容甜美度:600(五颗星)

 

笑容迷人度:五颗星,没有苦味,甜味特性与蔗糖几乎相同

 

勤俭节约度:四颗星,价格较高,但是由于甜度高,使用量很小,总体成本不高

 

平易近人度:五颗星,几乎所有人群都能食用

 

温柔可爱度:四颗星,经过了长期的安全性评估,没有发现异常,使用广泛

 

贤惠持家度:五颗星,少量被吸收并进行代谢,但由于使用量极小,不可能长胖

 

痴情感人度:三颗星,性质比较稳定,在加工中基本不变,但高温条件下会与食物中的成分反应产生有害的有机氯化合物。

 

     我们在这篇文章中一共介绍了七种目前使用最为广泛的非糖甜味剂,包括两种天然的和五种合成的,每一种都针对与之最相关的话题,从发现历史、成分、性质、安全性等多方面选取重点进行了介绍,每节最后还从甜度、味道、适用度、成本、安全性、稳定性等多个方面对这种甜味剂进行评价。各位可以发现,就像没有完美的女神一样,无论是天然的还是合成的,每种甜味剂都有自己的优点,也有自己的缺点和不足。当然,随着时间的推移,总有女神渐渐老去,被更年轻优秀的新女神所替代,甜味剂又何尝不是这样呢?

 

     我们在本文中介绍的七种甜味剂,其最高甜度也不超过1000,那么甜度的极限在哪里?下面我们对三种甜度超过1000的物质进行简单的介绍,希望能激发大家的兴趣。

 

5-硝基-2-丙氧基苯胺:一种简单的芳香化合物,橙色固体,甜度约为4000,因毒性较强而禁止使用。

                                  

 

纽甜:一种类似于阿斯巴甜的肽类甜味剂,目前被批准使用,甜度约为8000。

                                

N-(4-氰苯基)-N-(2,3-亚甲二氧苄基)胍乙酸:目前已知最甜的物质之一,甜度约为220000-300000,是否可作为甜味剂未知。

                             

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