Toxicologie
Aspartamul (E951) este un îndulcitor sintetic, dipeptidic, intens, care este de aproape 180-200 de ori mai dulce decât zaharoza, cu o valoare calorică respectiv scăzută. Aspartamul este utilizat pe scară largă în peste 6 000 de produse din întreaga lume, cu un rezultat comercial uriaș sub numeroase mărci comerciale.1 Aspartamul este foarte popular datorită costurilor sale reduse, aportului caloric scăzut, reclamelor atractive și asigurării de a contribui la controlul greutății. Popularitatea aspartamului în rândul consumatorilor se datorează problemelor asociate cu consumul de zaharoză.2 La persoanele diabetice, dificultățile de reglare a nivelului de zahăr din sânge limitează consumul de zahăr normal. Acest lucru se datorează faptului că diabeticii nu au un nivel suficient de insulină, un hormon care controlează absorbția zahărului în fluxul sanguin. Aspartamul ajută la limitarea aportului de zaharoză sub formă de zahăr de substituție și, respectiv, eliberează o cantitate foarte mică de energie. Este metabolizat mai lent decât zaharoza, ceea ce permite ca nivelul de zahăr din sânge să rămână mai stabil în timp. Persoanele cu hipoglicemie reactivă produc un exces de insulină după ce absorb rapid glucoza în fluxul sanguin.3 Acest lucru face ca nivelul glicemiei să scadă sub nivelul necesar pentru funcționarea fiziologică. Ca și în cazul diabeticilor, evitarea alimentelor cu indice glicemic ridicat forțează adesea alegerea îndulcitorilor artificiali ca alternativă. Zaharoza favorizează apariția cariilor dentare datorită faptului că bacteriile care apar în mod natural în cavitatea bucală umană sunt capabile să utilizeze eficient zaharoza ca sursă de hrană, eliberând deșeuri care degradează smalțul. Spre deosebire de zaharoză, microflora prezentă în placa dentară nu utilizează aspartamul. Datorită acestei proprietăți, utilizarea aspartamului este recomandată sub forma prescrierii de medicamente fără zahăr ori de câte ori este posibil.4,5 Din aceste motive, aspartamul este din ce în ce mai des introdus în alimentele consumate în mod obișnuit, cum ar fi sucurile dietetice, cerealele și deserturile fără zahăr, iaurtul, gumele de mestecat, siropurile, odorizantele de gură, bomboanele, băuturile de sănătate, suplimentele nutritive și sunt recomandate pentru pierderea în greutate și pentru persoanele care suferă de intoleranță la glucoză și diabet zaharat de tip 2.6
Informații chimice legate de aspartam
Descoperire: În 1965, un chimist pe nume James Schlatter care lucra în laboratoarele de cercetare G. D. Searle a fost descoperit accidental aspartamul. În timpul unei reacții intermediare de preparare a unui inhibitor de gastrină, din greșeală o parte din soluție s-a vărsat pe mâna sa. Fără a ține cont de toate măsurile de siguranță, el și-a lins degetul pentru a ridica bucata de hârtie și a aflat despre gustul dulce intens al substanței chimice.7 În 1970, Cloninger și Baldwin au publicat un raport în revista Sciencepentru a propune utilizarea acestuia ca îndulcitor artificial.8
Sinteza
Cu toate acestea, sinteza aspartamului este ușor complicată o Incubare directă a acidului L- aspartic și a esterului metilic al fenil- alaninei împreună cu unele microorganisme produce, de asemenea, aspartam la nivel comercial. Sinteza chimică a aspartamului implică două procese chimice majore numite procesele Z și F. Procesul Z implică, în principal, deshidratarea acidului benziloxicarbonil-L-aspartic cu anhidridă acetică. Anhidrida este apoi cuplată cu esterul metilic al L-fenilalaninei în toluen pentru a obține un amestec de benziloxicarbonil α- și β-aspartame. Grupele protectoare se elimină prin hidrogenoliză. După cristalizare, amestecul de izomeri ai aspartamului α și β aspartamului dă aspartam.9 Procesul F implică protejarea grupei amino a acidului aspartic cu o grupare formil urmată de deshidratare naturală pentru a forma anhidrida. Anhidrida este apoi cuplată fie cu L-finilalanina, fie cu esterul metilic al acesteia, iar gruparea formil este îndepărtată prin hidroliză acidă.10 Amestecul rezultat de aspartam α și β tratat cu metanol apos, cristalizare și neutralizare oferă în final aspartamul comercial.
Proprietăți chimice și fizice
Aspartamul este compus din doi aminoacizi: acidul L-aspartic și L-fenilalanina. Este o pulbere albă cristalină, inodoră, intens dulce, are formula moleculară (figura 1) C14H18N2O5 împreună cu masa molară 294,31 g mol-1. Densitatea Aspartamului este de 1,347g/cm3 cu un punct de topire ridicat, între 246-247°C. În condiții alcaline și acide puternice, aspartamul se hidrolizează. În soluție apoasă, relația dintre pH și stabilitatea aspartamului este o curbă în formă de clopot, cu stabilitate maximă la pH 4,3. Solubilitatea aspartamului se modifică în funcție de schimbările de pH și temperatură. Acceptând apa, aspartamul este, de asemenea, ușor solubil în alcool. Aspartamul este mai solubil în soluții acide la temperaturi mai ridicate. Solubilitatea aspartamului în apă este de aproximativ 0,03gm/ml la pH 3 acid la temperatura camerei. Fiind o dipeptidă, aspartamul are unele limitări. Se presupune că își pierde integritatea în timpul încălzirii, de aceea nu poate fi folosit la coacere, gătit sau la depozitarea prelungită în lichide.11,12
Biochimia aspartamului
Hidroliza: La o ingestie rapidă, aspartamul este supus hidrolizei în lumenul intestinal și se transformă în trei produși hidrolitici numiți fenilalanină (50%), acid aspartic (40%) și metanol (10%).13
Metabolism: Aspartamul este utilizat pe scară largă pentru a îndulci o varietate de alimente și băuturi dietetice cu conținut caloric scăzut și redus de calorii. Odată ingerat, în timpul metabolismului, aspartamul se descompune în lumenul intestinal. În afară de aminoacizii săi constituenți, acidul aspartic și fenilalanina și metanol, se descompune în continuare pentru a forma formaldehidă, acid formic, diketopiperazină, care sunt metabolizate ulterior in vivo.14,15 Producția de fenilalanină, un aminoacid esențial, reprezintă un pericol pentru sănătatea celor născuți cu fenilcetonurie (PKU), o boală ereditară rară. Cu toate acestea, producția de metanol nu este foarte mare în timpul metabolismului aspartamului, dar totuși contribuie la toxicitate.16
Mod de acțiune posibil responsabil pentru efectul advers
Un produs al metabolismului aspartamului Fenilalanina joacă un rol important în reglarea neurotransmițătorilor.17 Acidul aspartic are un rol important ca neurotransmițător excitator în sistemul nervos central împreună cu glutamatul. Glutamatul, asparagina și glutamina sunt formate din precursorul lor, acidul aspartic. Metanolul se transformă în organism în formiat, care fie poate fi excretat, fie poate da naștere la formaldehidă și diketopiperazină (un carcinogen) și la o serie de alți derivați foarte toxici. Deteriorarea mitocondriilor de către aspartam, favorizează apoptoza celulară care duce la producerea de GABA. După aceea are loc o ruptură a peretelui celular și celulele devin mai permeabile. Acest fenomen creează deteriorarea endoteliului celular al capilarelor. Acesta dă naștere la stresul oxidativ care duce la neuro-degenerare. Efectele secundare neurologice directe și indirecte legate de consumul de aspartam afectează, de asemenea, în mod negativ învățarea compromisă și funcționarea emoțională. Metabolismul aspartamului alterează concentrațiile de norepinefrină, epinefrină și dopamină. Lipsa somnului, convulsiile, depresia și durerile de cap sunt posibilele efecte secundare ale alterării concentrațiilor cerebrale regionale de catecolamine.13
Mediul istoric al controversei privind aspartamul
Procedura de evaluare a siguranței în cazul aspartamului și al altor aditivi alimentari sintetici este supusă la diverse proceduri de monitorizare. Siguranța aspartamului a fost evaluată de diferite agenții de reglementare. Food and drug administration (FDA) și alte autorități de reglementare consideră că aspartamul este un potențiator de aromă și un agent de îndulcire sigur, dar statutul aspartamului este încă controversat, din cauza disponibilității unei cantități ample de literatură despre impactul negativ asupra sănătății și efectul advers al consumului de aspartam.17,18 Prima controversă legată de utilizarea aspartamului a apărut după aproape două decenii și jumătate de la descoperirea aspartamului, când, în 1996, Ralph G. Walton, psiholog la Northeastern Ohio Universities College of Medicine, a publicat singur o analiză a aspartamului și a concluzionat, la prima cercetare, că studiile finanțate de industrie nu au constatat probleme de siguranță, în timp ce 84 din 92 de studii independente (sub formă de studii nefinanțate de industrie, scrisori către editori, rapoarte de caz, recenzii, articole sau capitole de carte) au identificat probleme de siguranță.19 Această problemă a devenit populară după ce a fost evidențiată de o emisiune de televiziune 60 minutes și a fost discutată pe larg. În replică la afirmațiile lui Walton, Serviciul de informare privind aspartamul (un serviciu oferit de Ajinomoto, un producător și furnizor principal de aspartam) își exprimă dezacordul.20 În 2005, un anume John Briffa a menționat că aproape 100% din studiile finanțate de industrie (integral sau parțial) au concluzionat că aspartamul este sigur, în timp ce 92% din studiile finanțate în mod independent au constatat că aspartamul are un potențial de efecte adverse.21 Aceste informații au fost destul de neașteptate și surprinzătoare pentru societate. Aspartamul este utilizat în alimente de mai bine de trei decenii. Siguranța sa a fost evaluată din când în când de diverse agenții de reglementare. El a sugerat o nevoie stringentă de reevaluare a evaluărilor de siguranță pentru a lua noi decizii actualizate în timp.22 De la primul efect advers al aspartamului dezvăluit prin experimentare, aspartamul rămâne o substanță chimică de interes pentru cercetători. O evaluare remarcabilă a statutului de siguranță al aspartamului ca îndulcitor nenutritiv a fost un studiu critic realizat de un grup independent de experți recunoscuți, condus de Dr. William Waddell. Selecția panelului s-a bazat pe obținerea unei reprezentări internaționale din diverse domenii ale toxicologiei relevante pentru aspartam, inclusiv toxicocinetica, metabolismul, patologia, toxicologia alimentară, biostatistica, epidemiologia și toxicologia generală. Literatura științifică privind absorbția, metabolismul, toxicologia și studiile epidemiologice, precum și nivelurile actuale de consum de aspartam la nivel mondial au fost investigate de către comisie.23,24
Posibile probleme de sănătate asociate
Numărul persoanelor care suferă de diabet, obezitate, hipertensiune arterială și boli de inimă etc. este în creștere în fiecare an. Cantitățile din ce în ce mai mari de zaharuri din alimente, dulciuri, băuturi răcoritoare etc. au stârnit o oarecare îngrijorare cu privire la efectele lor asupra sănătății. Cu toate acestea, în prezent, îndulcitorii artificiali se bucură de o atenție sporită. Dar este foarte important să se monitorizeze problema siguranței acestora. S-a constatat că aspartamul este asociat cu progresia multor tulburări clinice, inclusiv hepatotoxicitate, nefrotoxicitate, dezechilibru neurotransmițător și anomalii cognitive. S-a observat că bărbații au fost mai susceptibili decât femeile în multe cazuri.25-28 Nivelul ridicat de fenilalanină, un aminoacid esențial prezent în mod natural, reprezintă un pericol pentru sănătatea celor născuți cu fenilcetonurie (PKU), o boală ereditară rară. Așadar, pacienții cu fenilcetonurie nu ar trebui să consume aspartam.28 Aspartamul ar putea fi o cauză principală a alterărilor comportamentale, inclusiv comportamentul impulsiv, lipsa răbdării, scăderea activității locomotorii și a coordonării neuromusculare.29 Consumul de aspartam în timpul gestației ar putea fi dăunător pentru făt. Reducerea greutății medii a placentei și a greutății materno-fetale, a lungimii cordonului ombilical și a parametrilor kariometrici din nucleii hepatocitului fetal majoritatea parametrilor kariometrici ai hepatocitului au fost, de asemenea, bine documentate după tratamentul cu aspartam la șobolani.6 Expunerea in utero la aspartam poate afecta cogniția spațială și homeostazia glucozei la șoareci, în special la masculi.25 O creștere a greutății corporale, creșteri tranzitorii ale tensiunii arteriale și ale valorilor plasmatice ale glucozei și trigliceridelor alături de o reducere tranzitorie a ureei plasmatice a fost, de asemenea, raportată după consumul de aspartam.8 Alterarea homeostaziei glucozei prin ingestia de aspartam a fost, de asemenea, bine documentată cu un deceniu înainte.25 Aspartamul a avut capacitatea de a modifica fondul normal de enzime antioxidante în multe organe, cum ar fi ficatul și rinichii.30 Chiar și consumul pe termen lung de aspartam ar putea duce la stres oxidativ în eritrocite și în celulele sanguine.31 Tratamentul cu aspartam a fost, de asemenea, considerat o cauză principală a stresului oxidativ în organele imunitare, cum ar fi splina, timusul, ganglionii limfatici și măduva osoasă a șobolanilor tratați cu aspartam cu deficit de folat. Producerea de radicali liberi în astfel de organe sensibile ar putea contribui la o imunitate scăzută și ar putea face organul susceptibil la infecții.32 S-a constatat, de asemenea, că aspartamul este un potențial cancerigen pentru unele modele animale. Cu toate acestea, nu a fost disponibilă nicio dovadă semnificativă din evaluarea epidemiologică.33 S-a constatat că aspartamul este vinovat de inducerea carcinomului hepatocelular și a carcinomului bronșic la șoarecii masculi atunci când a fost introdus în perioada prenatală și pe tot parcursul vieții prin intermediul hranei.27 Glandele salivare sunt, de asemenea, sensibile la expunerea la aspartam. Modificările degenerative ale arhitecturii țesuturilor glandelor salivare parotide au fost raportate la modelul rozătoarelor, împreună cu hipercromatismul, pleomorfismul și mitoza anormală în glanda submandibulară.34 Aspartamul ar putea fi, de asemenea, responsabil de reducerea numărului de globule roșii, a volumului de celule, a concentrației de hemoglobină, a numărului de globule albe, a numărului de trombocite și a hormonului testosteron, urmată de scăderea activității enzimei acetilcolinesterază.29 Administrarea consecutivă, pe cale orală, de aspartam a dus la creșterea semnificativă a producției de interleukină-1 IL-β (IL-β) și a factorului de necroză tumorală-α (TNF-α) din creier, însoțită de o scădere semnificativă a factorului neurotropic derivat din creier (BDNF) și a nivelului de serotonină.35 Consumul de aspartam a dus la o cantitate detectabilă de metanol în sânge. Se presupune că metaboliții aspartamului, inclusiv metanolul, ar putea fi responsabili de generarea stresului oxidativ în regiunile creierului.36 Un studiu histologic la microscopul electronic și la microscopul optic a arătat că administrarea orală de aspartam (chiar și în doze mici, cum ar fi 250 mg/kg/zi timp de șase săptămâni) ar putea duce la afectarea marcată a cortexului frontal.37
Legislație
În conformitate cu legislația europenă și irlandeză, toate produsele alimentare care conțin aspartam sau sare de aspartam-acesulfam, desemnate în lista de ingrediente prin denumirea lor specifică, trebuie să fie etichetate în mod clar cu mențiunea „conține o sursă de fenilalanină”, pe etichetă. Dacă aspartamul (E 951) sau sarea de aspartam-acesulfam (E 962) este desemnată în lista ingredientelor, atunci pe etichetă trebuie să se menționeze: „Conține aspartam (o sursă de fenilalanină)”.38
Perspectivă
Deși rezultatele cercetărilor pe rozătoare au demonstrat numeroase efecte negative ale aspartamului, statutul aspartamului este încă discutabil. În afară de toate controversele, aspartamul este disponibil pe scară largă pe piață pentru utilizare nelimitată, fără niciun avertisment tipărit de limitare a consumului. Două motive proeminente care stau la baza vânzării și achiziționării sunt lipsa de conștientizare cu privire la chimia care stă la baza îndulcirii artificiale și capacitatea slabă de corelare a indivizilor din societate între pista de consum și problemele de sănătate asociate. Toate datele de cercetare experimentală disponibile în literatura de specialitate par încă insuficiente pentru a dovedi siguranța totală a utilizării aspartamului. Multe studii de cercetare finanțate afirmă că sunt sigure, în timp ce multe experimente de cercetare independente corelează numeroase efecte adverse cu consumul de aspartam. Sunt necesare alte experimente de cercetare pentru a recapitula faptele disponibile despre aspartam într-o manieră lipsită de prejudecăți. Acum este timpul să punem capăt controversei prin experimente adecvate necesare pentru evaluarea impactului aspartamului și al metaboliților săi asupra mediului in-vivo. De asemenea, ar trebui investigată contribuția aspartamului la progresia diferitelor tulburări clinice. Femeile ar trebui, de asemenea, să evite consumul de aspartam, în special în timpul sarcinii, gestației și alăptării. Aspartamul este, de asemenea, foarte popular în alte clase sociale datorită conținutului său scăzut de calorii. Aspartamul este încorporat ca substitut al zahărului de masă pentru a facilita pierderea în greutate.39 Oamenii ar trebui să evite consumul de produse dietetice, care conțin aspartam ca agent de îndulcire. În loc să consume astfel de produse dulci, ei ar trebui să prefere substanțele dietetice, care au un gust neutru și consumă substanțe naturale cu conținut scăzut de zahăr. Consumul de aspartam de către sugari și copii sub formă de gume de mestecat disponibile în comerț, caramele, produse dulci fără zahăr, suplimente de sănătate sub formă de pudră și băuturi reci dietetice ar trebui puternic descurajat de părinți cu prudență. Chiar și uneori, bebelușii și copiii foarte mici intră ușor în contact cu aspartamul sub formă de bomboane, caramele, gustări cu puține calorii, biscuiți, cola dietetică și odorizante de gură. Expunerea continuă la aspartam la o vârstă atât de fragedă ar putea duce la tulburări metabolice grave.40 Există numeroase dovezi disponibile în literatura de specialitate, care stabilesc o corelație între utilizarea aspartamului și tulburările de sănătate. Deși aspartamul este considerat sigur pentru utilizarea la adulți, el nu este totuși recomandat pentru copii. Deși aspartamul este o binecuvântare pentru cei care sunt diabetici și care nu pot consuma zahăr în mod obișnuit din cauza problemelor de sănătate legate de consumul de zahăr, este necesară o monitorizare strictă. Autorii recomandă ca consumul de aspartam să fie monitorizat și de către consumatorii diabetici, deoarece nu este necesar să se folosească îndulcitor artificial la fiecare masă. În schimb, ar trebui să fie tratat ca o percepție a gustului. Toată lumea ar trebui să reamintească faptul că nicio moleculă sintetică nu este adaptabilă la corpul uman ca substanța naturală, vegetală, netoxică. Pentru a completa lacunele de cercetare existente sunt recomandabile noi studii clinice. Utilizarea aspartamului este bună în limitele prestabilite. Aspartamul este doar o moleculă, care imită gustul dulce pentru papilele gustative ale limbii; nu este o formă naturală de zahăr. Nu ar putea fi benefic și sigur, atunci când este consumat în mod necontrolat..