Derzeit gibt es vier künstliche oder synthetische Süßstoffe, die von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassen wurden: Saccharin, Aspartam, Acesulfam-K und Sucralose. Menschen verwenden künstliche Süßstoffe, weil sie an Krankheiten wie Diabetes mellitus leiden, weil sie sich Sorgen um Zahnkaries und Parodontitis machen oder weil sie abnehmen oder Gewichtszunahme vermeiden möchten. Künstliche Süßstoffe in sehr kleinen Mengen geben Lebensmitteln Süße, und die meisten werden nicht metabolisiert, was bedeutet, dass die künstlichen Süßstoffe selbst keine diätetischen Kalorien liefern.
Süßstoffmoleküle und Süße
Saccharose und die meisten künstlichen Süßstoffe sind chemisch sehr unterschiedlich. Saccharose (C 12 H 22 O 11 ), der häufigste „natürliche“ Süßstoff, ist ein Disaccharid, das aus den Monosacchariden Glucose und Fructose besteht. Saccharin hat die Formel C 7 H 5 O 3 NS. Aspartam (C 13 H 18 O 5 N 2 ), L-Aspartyl-L-Phenylalaninmethylester , ist der Methylester eines Dipeptids. Acesulfam-K hat die Formel C 5 H 6 O 3 NS. Sucralose (C 11 H 19 O 8 Cl 3) wird aus Saccharose durch Substitution von drei Hydroxylgruppen durch drei Chloridgruppen hergestellt. Die molekularen Strukturen von Saccharose, Saccharin, Aspartam, Acesulfam-K und Sucralose sind in Abbildung 1 dargestellt.
Ein Süßstoff muss in Wasser löslich sein und das Molekül muss leicht an eine bestimmte Art von Rezeptormolekül an der Oberfläche der Zunge binden. Der Rezeptor ist an ein G-Protein gekoppelt, das dissoziiert, wenn der Süßstoff an den Rezeptor bindet, ein nahe gelegenes Enzym aktiviert und eine Abfolge von Ereignissen auslöst, die zu Signalen führen, die vom Gehirn übertragen und interpretiert werden. Das Süße „Signal“ hängt von dieser Wechselwirkung zwischen Rezeptor und Süßstoff ab. Die Bedeutung der molekularen Form für die Süße wird durch den Fall von Aspartam veranschaulicht, da sein Stereoisomer , L-Aspartyl-D-phenylalaninmethylester, einen bitteren, keinen süßen Geschmack hat.
Entdeckung, Süße und Stoffwechselprodukte
Saccharin war der erste künstliche Süßstoff, der 1879 von Constantin Fahlberg an der Johns Hopkins University entdeckt wurde. Die Monsanto Chemical Works wurde 1901 gegründet, um Saccharin in den Vereinigten Staaten zu produzieren. Saccharin ist leicht herzustellen, stabil, wenn es erhitzt wird, und ist etwa 300-mal süßer als Saccharose, wenn gleiche Mengen verglichen werden. Ein häufiges Saccharin-Produkt ist süß und niedrig.
Saccharin reichert sich nicht im Körpergewebe an. Kontroversen über die Verwendung von Saccharin gibt es seit über einem Jahrhundert. In den 1960er und frühen 1970er Jahren wurde gezeigt, dass Saccharin und / oder seine Verunreinigungen bei Ratten Blasenkrebs verursachen.
1977 kam eine kanadische Studie zu dem Schluss, dass Saccharin der Erreger war. Saccharin ist in Kanada verboten. Etwa zur gleichen Zeit schlug die FDA vor, die Verwendung von Saccharin zu begrenzen, aber der öffentliche Aufschrei war so groß, dass der US-Kongress ein Moratorium für Verbote von Saccharin verhängte, bis weitere Studien abgeschlossen waren. Das ursprüngliche Moratorium galt für zwei Jahre, wurde aber bis heute kontinuierlich verlängert.
Aspartam wurde 1965 von James Schlatter bei G.D. Searle & Unternehmen. Aspartam ist relativ einfach herzustellen und etwa 200-mal süßer als Saccharose. Es wird am häufigsten als Nutra Sweet und Equal verkauft. Es ist weniger stabil als Saccharin und bricht über 29,44 ° C (85 ° F). Im Körper wird Aspartam in Produkte wie Aspartat, Phenylalanin und Methanol zerlegt / absorbiert. Phenylalanin ist toxisch für Personen, die homozygot sind (mit identischen Genen in homologen Chromosomen) für Phenylketonurie, eine genetische Erkrankung, bei der Individuen Phenylalanin nicht katabolisieren können. Phenylketonurie verursacht geistige Behinderung. Produkte, die Aspartam enthalten, müssen daher für Phenylalanin gekennzeichnet sein. Die FDA betrachtet Aspartam als einen der am gründlichsten untersuchten und getesteten Lebensmittelzusatzstoffe und hat es als sicher eingestuft. Die Auswirkungen der Abbauprodukte von Aspartam — Phenylalanin und Aspartat sowie Methanol und seine Abbauprodukte Formaldehyd und Formiat – sind nach wie vor umstritten.
Acesulfam-K wurde 1967 von Wissenschaftlern der Hoechst AG entdeckt. Es wird auch Sunett genannt. Es ist etwa 200 mal süßer als Zucker. Es ist lange haltbar und zerfällt nicht in gekochten Lebensmitteln oder
gebacken. Über neunzig Studien wurden abgeschlossen, die zu dem Schluss gekommen sind, dass Acesulfam-K sicher ist.
Sucralose wurde 1976 von Forschern der Tate & Lyle PLC entdeckt. Es wird auch Splenda genannt. Sucralose ist etwa 600-mal süßer als Zucker und bei hohen Temperaturen stabil. Es wurde 1998-1999 von der FDA zugelassen und wird durch eine Sicherheitsdatenbank mit mehr als 110 Studien unterstützt. Bedenken bestehen weiterhin, einschließlich Bedenken hinsichtlich möglicher Nebenwirkungen im Zusammenhang mit Abbauprodukten (einschließlich Chlor und 1,6-Dichlorfructose), geschrumpften Thymusdrüsen (und deren Auswirkungen auf das Immunsystem) und unerwarteten Wirkungen, die sich möglicherweise während der kurzen Zeit, in der Sucralose verwendet wurde, nicht manifestiert haben.