Domanda:
Durante lo sviluppo dell'aspartame, perché è stato scelto l'estere metilico?
user95
2012-04-27 08:04:14 UTC
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Un argomento frequente contro la sicurezza del dolcificante sintetico aspartame è che può essere idrolizzato, con uno dei prodotti di idrolisi che è il metanolo, che è noto per essere tossico. Ovviamente, di solito non viene aggiunto molto aspartame nel cibo per produrre una quantità sufficiente di metanolo o il suo prodotto di ossidazione formaldeide, ma questo fa sorgere la domanda: perché, diciamo, l'estere etilico non è stato scelto per essere sviluppato come dolcificante artificiale ? Esiste una relazione struttura-attività tra l'alcol utilizzato per esterificare il dipeptide e la dolcezza del prodotto?

Hai menzionato tu stesso l'irrilevanza della tossicità del metanolo. Quindi, l'inventore o non ci ha pensato o il metile è essenziale per il gusto e / o il grado di dolcezza. Penso che sia il secondo, perché nessuno rimarrebbe con l'estere metilico oggi, se non fosse una necessità. L'uso dell'aspartame è limitato dalla stabilità chimica, quindi ad esempio il t-buestere presumibilmente molto più stabile potrebbe essere commercialmente rilevante. Che questo non venga fatto, parla da sé.
Quattro risposte:
#1
+20
Chris
2012-04-30 10:23:03 UTC
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Questa domanda solleva questioni più importanti del semplice "perché estere metilico" tecnico, quindi affronterò anche quelle.

La spiegazione più semplice per la loro attenzione sull'estere metilico è che l'estere etilico non è così dolce. Questo rapporto dice che è approssimativamente $ 10 \ times $ meno dolce (vedi la Tabella VI a pagina 2689 e la voce " $ \ ce {Asp-Phe-OEt} $ 'con" $ ++ $ "definito a pag. 2684). È una scelta economica facile tra i due, supponendo che l'unica differenza sia la dolcezza / g, ma sei anche preoccupato per i problemi di sicurezza percepiti del derivato metilico.

Un corso di tossicologia che ho seguito una volta può essere principalmente riassunto da una frase cliché, "la dose fa il veleno". Anche una cosa buona è per definizione una cosa cattiva , ad esempio troppo ossigeno, acqua, o anche il sole può portare alla morte. Diciamo anche che troppo poco di qualsiasi composto non causerà danni misurabili .

È corretto affermare che l'aspartame verrà metabolizzato in amminoacidi e metanolo. Il metanolo stesso è tossico a dosi elevate, allo stesso modo dell'etanolo, agendo come un depressivo del SNC. Questo avvelenamento acuto può causare insufficienza respiratoria o altre emergenze mediche come l'insufficienza renale. L'avvelenamento da etanolo si verifica anche nei microrganismi: è stato proposto che alcuni lieviti producano etanolo come mezzo per eliminare la concorrenza. Questo sarebbe stato potenzialmente mortale anche per un mammifero preistorico, se non fosse stato per un enzima che metabolizza l'etanolo. Questo enzima è chiamato alcol deidrogenasi (ADH), che porta a percorsi biochimici che consentono la rimozione sicura dell'etanolo. Tuttavia, il metanolo è un caso diverso. ADH invece produce formaldeide, che viene poi convertita in acido formico da ALDH. L'acido formico, in grandi quantità, è usato nel regno animale come arma, in particolare nel veleno d'api e dai morsi di una formica del fuoco. In basse quantità è abbastanza benigno. La formaldeide è solo una sostanza chimica nociva. Entrambi sono prodotti nel corpo come risposta naturale al metanolo ed è facile vedere quanto troppo di entrambi non possa essere desiderabile. Il corpo ha anche modi per eliminare questi metaboliti tossici supponendo che non si sovraccarichi questi sistemi. Ecco perché una quantità sufficientemente piccola di metanolo non ti renderà cieco.

I ricercatori hanno misurato la quantità di questi metaboliti indesiderati nel sangue dopo che persone come me hanno ingerito quasi $ \ pu {1.8 g} $ di aspartame in uno seduta. Quindi hanno esaminato le concentrazioni di sangue e di urina e non sono riusciti a rilevare alcun acido formico nel sangue, ma potevano vederlo chiaramente nelle urine per, fino a, $ \ pu {8 ore } $ dopo una dose. Questa prova suggerisce che l'avvelenamento acuto da metanolo non si verificherà dopo che ~ $ \ pu {200 lbs} $ persona ingerisce $ \ pu {1,8 g} $ di aspartame. Fermiamoci un secondo e mettiamolo in termini di qualcosa che possiamo immaginare.

Non ho numeri affidabili, ma diciamo solo che per un $ \ pu {12 oz} $ diet pop ci sono $ \ pu {200 mg} $ di aspartame. Ciò significa che per ogni litro di pop, ci sono circa $ \ pu {564 mg} $ di aspartame. Ciò significa che $ \ pu {3 L} $ di pop mi porterebbe a $ \ pu {1.8 g} $ durata> dell'aspartame. Ciò significa che dovrei bere più di $ \ pu {3 L} $ in una sola seduta per sopraffare i sistemi di escrezione. Ciò suggerisce che un avvelenamento acuto non è molto plausibile.

Tuttavia, è necessario considerare anche la tossicità a lungo termine. Questa è una domanda molto più difficile da sondare. "Certo, non c'è tossicità acuta, ma cosa succede a lungo termine con una dose bassa?" Per la risposta a questa domanda, dobbiamo rivolgerci a tossicologi che non hanno segnalato problemi a lungo termine. Anche loro stanno cercando. Il consenso generale è che non sono noti danni a lungo termine per la popolazione generale. È difficile quantificare queste cose, perché per fare perfettamente gli esperimenti necessari richiederebbe il controllo di una serie di parametri che le leggi sulla sperimentazione umana impediscono, per non parlare dei vincoli di finanziamento. Quindi, i ricercatori traggono il meglio da ciò che hanno a disposizione e utilizzando questi strumenti non riescono a trovare alcun problema misurabile con questo particolare composto a lungo termine per la popolazione generale. Le loro analisi sono limitate da incertezze nelle loro misurazioni e questa è solo la natura generale della scienza.

Domani la maggior parte degli scienziati in quest'area di interesse potrebbe essere smentita da un esperimento molto accurato, ma oltre quarant'anni di ricerca non hanno dimostrato che questa sostanza chimica è pericolosa alle dosi a cui probabilmente siamo esposti per qualsiasi durata di tempo. Dobbiamo prendere decisioni sulla base delle migliori prove che abbiamo a disposizione. Penso che vada bene per le persone applicare un certo livello di scetticismo a queste cose, perché nella scienza correggiamo continuamente la nostra base di conoscenza accettata. Di tanto in tanto la comunità generale viene smentita su qualcosa che a lungo si pensava fosse vero e tutti ne traggono vantaggio quando è così, ma non possiamo dire che la comunità generale ha torto senza prove sostanziali. È per questo motivo che abbiamo la FDA per valutare le migliori prove disponibili e attraverso una rete di sconosciuti affidabili, possiamo gustare una bevanda molto economica / dolce a basso contenuto di calorie. Francamente, sono più preoccupato per la quantità di zucchero che ingerisco di quanto non mi preoccuperò mai per la quantità di aspartame che consumo - abbiamo già buone prove che lo zucchero, con una dose troppo piccola per causare avvelenamento acuto, probabilmente sta uccidendo centinaia di migliaia di persone a causa dell'esposizione a lungo termine.

#2
+14
user137
2012-04-30 04:54:46 UTC
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Le proprietà dolcificanti dell'aspartame sono state scoperte per caso. la società G.D. Searle stava cercando di sviluppare farmaci per curare le ulcere negli anni '60 quando uno degli scienziati accidentalmente contaminò il suo dito e lo leccò. Sapendo quante versioni di molecole vengono testate nello sviluppo di farmaci, la mia ipotesi è che sia stata prodotta una versione di estere etilico e probabilmente non riuscita a causa di un gusto improprio o di qualche altra proprietà. L'aspartame è già “scarsamente solubile” in acqua; Presumo che l'estere etilico sarebbe ancora meno solubile, rendendolo meno utile per dolcificare le bevande. Tuttavia, la quantità di aspartame che dovrebbe essere sciolta è così piccola che non so se farebbe la differenza. Probabilmente è correlato al gusto.

Per quanto riguarda la tossicità, ci vuole molto metanolo per causare tossicità, Wikipedia afferma che 10 ml possono causare cecità permanente e 30 ml possono essere fatali, ma la quantità di aspartame in un essere umano avrebbe bisogno di ingerire per produrre 10 ml di metanolo sarebbe ridicolo.

Ho appena fatto i conti e per ottenere 10 ml di MeOH rigorosamente dall'aspartame contenuto nel cibo, dovresti bere almeno 405 bevande analcoliche o masticare 10 390 [bastoncini di gomma] (http: //www.nutrasweet .com / articoli / articolo.asp? Id = 47). In poco tempo. :)
#3
+11
Andrew
2012-04-28 02:27:28 UTC
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La ragione più probabile per utilizzare il metanolo invece dell'etanolo è il costo. [ 1] L'etanolo costa circa il doppio del metanolo.

Sebbene sia l'aspartame che l'analogo dell'etanolo possano essere prodotti con una resa ragionevolmente alta [ 2] , l'analogo dell'etanolo non è ancora stato prodotto commercialmente, quindi sarebbe ancora più costoso sviluppare la produzione su scala industriale dell'analogo dell'etanolo.

Infine, per affrontare la parte della questione sulla tossicità, l'aspartame non è affatto tossico. È più stabile a un pH inferiore (~ 4,3) che è nella gamma delle bevande gassate. Quindi il metanolo non viene generalmente prodotto mentre il cibo è immagazzinato e il corpo si sbarazza del metanolo mentre viene prodotto.

Un'altra nota, l'aspartame può degradarsi tramite il riscaldamento. Questo è il motivo per cui il cibo che si intende cuocere non viene solitamente addolcito con aspartame (o viene mescolato con saccarina). Anche se la paura qui non è tanto tossicità quanto torta che non è dolce!

  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
Non ho detto che l'aspartame stesso è tossico. :) Ho detto che la preoccupazione è perché uno dei suoi possibili prodotti di degradazione è il metanolo.
Sì, era quello a cui mi riferivo (metanolo vs etanolo). @J. M. - Scusa se non sono stato abbastanza chiaro nella mia risposta - il punto che stavo cercando di sottolineare è che l'aspartame non è tossico in uso poiché raramente si rompe. Hai sottolineato anche la scarsa quantità utilizzata negli alimenti, che è un altro fattore attenuante.
Speculazione, non una risposta. Inoltre il costo non è un grosso problema con cose come l'aspartame.
#4
+1
James McDonald
2014-03-05 02:31:55 UTC
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L'estere metilico è stato scelto dal produttore dell'aspartame per due ragioni specifiche:

  1. La molecola dell'estere metilico lega insieme le molecole di fenilalanina e acido aspartico formando la molecola di aspartame.
  2. Il metanolo innaturale nell'estere metilico fornisce la dolcezza artificiale dell'aspartame.

Come dolcificante artificiale, il lavoro dell'aspartame è completo quando ha indotto il nostro cervello a pensare che abbiamo consumato glucosio quando non lo abbiamo, i suoi rifiuti tossici (metanolo) vengono quindi ingeriti per il nostro corpo per liberarsi di.

L'aspartame di per sé non può farci del male; non entra nel flusso sanguigno (EFSA 2013) A una temperatura di 86 gradi F nel tratto gastrointestinale, l'estere metilico dell'aspartame si converte in metanolo puro rilasciando il suo legame con i due amminoacidi. I tre componenti dell'aspartame sono quindi liberi di entrare nel flusso sanguigno per essere metabolizzati separatamente (EFSA 2013) Il metanolo è di gran lunga il più tossico dei componenti dell'aspartame - gli altri due sono amminoacidi. necessario per stabilire la sua ADI. Questo può quindi essere utilizzato per confrontare questa tossicità con l'attuale DGA di aspartame.

Come è stato detto nei tuoi commenti, la dose accecante di metanolo nell'uomo è di 10 ml (un cucchiaio) e la dose fatale è di 30 ml (3 cucchiai) un semplice calcolo può esprimerli in (mg / kg) come segue:

La dose accecante di metanolo in un adulto di 70 kg è (114 mg / kg) e la dose fatale è (343 mg / kg). Per calcolare l'ADI abbiamo bisogno di un NOAEL, che deve essere compreso tra (0,0 mg / kg e 114 mg / kg). Se usiamo ad esempio il 10% della dose accecante = (11,4 mg / kg) per stabilire la DGA, questa deve essere divisa per un margine di sicurezza di 100; pertanto la DGA del metanolo nell'uomo è (0,114 mg / kg). La DGA dell'aspartame (40 mg / kg) contiene il 10% p / p di metanolo o (4 mg / kg).

Conclusione: l'attuale DGA dell'aspartame contiene 35 volte più metanolo di quanto sia sicuro per gli esseri umani.

La tua conclusione che 40 mg / kg è un po 'alto per una DGA può essere valida, ma ci vuole un certo sforzo per consumare 40 mg / kg. In ogni caso, questo non è proprio il luogo della propaganda. Ci sono anche una serie di problemi con la tua scienza. A. 86F ?! La temperatura corporea degli esseri umani è 97,8F. B. l'esame della molecola di aspartame mostra un residuo di fenilalanina nel mezzo con aspartato a un'estremità e estere metilico all'altra, quindi semmai è "fenilalanina" che tiene insieme la molecola, non "estere metilico" C. Il metanolo non è dolce , è l'intera molecola insieme che ha proprietà diverse dalle sue parti.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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