阿斯巴甜的毒性及其合成影響因素的研究進(jìn)展

王子涵，李喜泉，楊巍巍

（1.沈陽醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院食品質(zhì)量與安全專業(yè)2016級，遼寧 沈陽 110034；2.營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)教研室）

阿斯巴甜作為一種重要的甜味劑，被廣泛應(yīng)用于藥劑加工和食品加工中，其安全性非常重要。但阿斯巴甜在使用中存在致癌、導(dǎo)致免疫力低下、誘發(fā)腦瘤等安全隱患問題［1］。雖然市場上部分甜味劑已由阿斯巴甜更換成果葡糖漿等安全性相對較高的甜味劑，但其應(yīng)用仍十分廣泛，尤其過量使用，可能會影響人們的生命安全。本文就阿斯巴甜的致癌性、神經(jīng)毒性等毒性作用，及其合成影響因素等方面進(jìn)行綜述。

1 阿斯巴甜的概況

1．1 阿斯巴甜的性質(zhì) 天門冬酰苯丙胺酸甲酯俗稱阿斯巴甜，化學(xué)式為C14H18N2O5，在室溫下以白色粉末的狀態(tài)存在，是一種天然功能性低聚糖，甜度高、不易潮解、不致齲齒，糖尿病患者可食用［2-3］。阿斯巴甜因其熱量極低，又具有較高的甜度，可添加于飲料、藥制品或無糖口香糖中作為糖替代品［3］。1 g的阿斯巴甜大約可釋放約4 186 kJ/kg的熱量，而且2．8 mg/dl的阿斯巴甜就可以讓人感覺到甜味，故可以忽略少量阿斯巴甜所產(chǎn)生熱量［2］。

1．2 阿斯巴甜的穩(wěn)定性 阿斯巴甜在高溫或較高pH值下不穩(wěn)定，易水解，所以不宜用于高溫處理的食品［2］。阿斯巴甜半衰期可達(dá)300 d，在pH為3～5的環(huán)境中最為穩(wěn)定；當(dāng)pH為7時，半衰期僅有幾天［4］。阿斯巴甜的甜味特性與蔗糖有所不同，比蔗糖的甜味更為持久，且食用后不會有苦后味或金屬異味，而且阿斯巴甜在人體內(nèi)可迅速代謝分解為天冬氨酸、苯丙氨酸和甲酯，甲酯含量極低，代謝快，可被人體快速吸收，不易檢測［2］。

2 阿斯巴甜的毒性

2．1 致癌性 20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)90年代間，美國人群腦瘤發(fā)病率明顯升高，有學(xué)者通過美國流行病學(xué)資料得出阿斯巴甜會增加腦瘤的發(fā)生率的結(jié)論，認(rèn)為美國人群腦瘤發(fā)生率顯著增高與美國FDA批準(zhǔn)阿斯巴甜進(jìn)入市場直接相關(guān)［5］。此結(jié)論受到了很多科學(xué)家的質(zhì)疑，有研究人員將腦瘤患者和正常人群進(jìn)行病例對照研究，發(fā)現(xiàn)阿斯巴甜與腦瘤發(fā)病率無關(guān)［5］。在法國，阿斯巴甜進(jìn)入市場后，研究者對在1980至1997年的人群腦瘤的發(fā)病情況進(jìn)行分析，并未發(fā)現(xiàn)阿斯巴甜可導(dǎo)致腦瘤增加的趨勢［5］。Renwick等［6］在1991至2004年通過采集病例，進(jìn)行各種數(shù)據(jù)之間的對照與分析，得出阿斯巴甜的攝入量與其腦癌發(fā)病率呈正相關(guān)。但此結(jié)論隨即被美國FDA否認(rèn)，2007年4月20日FDA發(fā)表觀點(diǎn)，認(rèn)為阿斯巴甜并不具有長期致癌性，人們長期食用阿斯巴甜是安全的［1］。世界衛(wèi)生組織下屬的食品添加劑聯(lián)合專家委員會（JECFA）和歐盟食品安全局（EFSA）對其安全性進(jìn)行評估，以動物做實(shí)驗推算出體重在60 kg左右的正常健康人群每日攝入2．4 g阿斯巴甜，并不會因此致癌［7］。但此結(jié)果僅對于動物，是否會對人類致癌，科學(xué)依據(jù)還太少，無法得出會致癌的定論。

2．2 神經(jīng)毒性 目前，研究方向多側(cè)重于阿斯巴甜的神經(jīng)毒性作用。阿斯巴甜的代謝產(chǎn)物之一苯丙氨酸，在通過血-腦屏障時可能與其他大分子的中性氨基酸競爭，改變腦部原有氨基酸比值，進(jìn)而干擾神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞［8］。Koehler等［9］對門診患者的隨機(jī)雙盲安慰劑對照試驗研究發(fā)現(xiàn)，阿斯巴甜的攝入可能增加患者偏頭痛的發(fā)生率，或延長病痛持續(xù)時間。杜一等［10］探究了阿斯巴甜對小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響，實(shí)驗中雌雄小鼠隨機(jī)交配得到幼鼠，從懷孕開始至幼鼠斷奶，實(shí)驗組母鼠進(jìn)行阿斯巴甜灌胃，對照組則使用蒸餾水灌胃；對40 d齡幼鼠進(jìn)行Morris水迷宮實(shí)驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗組幼鼠的起始潛伏期明顯高于對照組，說明阿斯巴甜降低了幼鼠的空間學(xué)習(xí)能力；實(shí)驗組幼鼠經(jīng)過平臺次數(shù)明顯少于對照組，在平臺停留時間明顯短于對照組，說明阿斯巴甜降低了幼鼠的空間記憶能力，以上結(jié)果表明，孕期和哺乳期食用阿斯巴甜對幼鼠學(xué)習(xí)、記憶能力均有影響，阿斯巴甜及其代謝產(chǎn)物可能通過血胎屏障，影響腦功能。

黑腹果蠅作為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域常用的模式生物之一，其神經(jīng)中樞興奮傳導(dǎo)系統(tǒng)的主要組成部分為膽堿能神經(jīng)元，離子通道為神經(jīng)元細(xì)胞膜表面的重要單位，對維持細(xì)胞膜表面正常形態(tài)和信號傳導(dǎo)等功能起重要作用［11］。鈣離子通道為基本離子通道之一，其與中樞高級活動有關(guān)。王琦等［11］通過對不同濃度藥物添加后鈣電流特征值的比對分析，探究了阿斯巴甜對果蠅中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)攝入阿斯巴甜可顯著降低微小興奮性突觸后電流（mEPSCs）的頻率，但對mEPSCs的幅值沒有影響；高濃度阿斯巴甜還可顯著降低鈣電流峰值和瞬時電流密度，這從側(cè)面證明阿斯巴甜對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有一定的影響，這也可能是阿斯巴甜引起偏頭痛和影響學(xué)習(xí)記憶的生物學(xué)機(jī)制之一。但由于神經(jīng)系統(tǒng)中突觸信號的傳遞過程及機(jī)制非常復(fù)雜，對阿斯巴甜在神經(jīng)中樞的作用機(jī)制仍需深入研究。

3 阿斯巴甜合成影響因素

3．1 乙醇溶劑對阿斯巴甜的影響 有研究表明，阿斯巴甜在水中溶解度一般較小，約為1%（25℃），但隨著溶劑中乙醇含量的不斷增加，阿斯巴甜的溶解度也逐漸上升，當(dāng)阿斯巴甜在乙醇水溶液中溶解度到達(dá)峰值時，隨著乙醇繼續(xù)加入，阿斯巴甜溶解度會逐漸降低［12］。

3．2 溫度對阿斯巴甜的影響 常溫下配置相同甜度的阿斯巴甜溶液和白砂糖溶液，密封并分別用不同的溫度加熱30 min，進(jìn)行感官評價，判斷加熱是否對阿斯巴甜溶液甜度產(chǎn)生影響。在100℃到120℃之間平均取5組溫度作為阿斯巴甜測量溫度，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，阿斯巴甜的甜度逐漸下降，高至120℃時，阿斯巴甜的甜度趨近于零，此結(jié)果也從一定程度上證明了阿斯巴甜在高溫條件下不穩(wěn)定，應(yīng)避免高溫條件下存放［13］。

4 阿斯巴甜甜度的影響因素

研究表明，聚合度為7的β-環(huán)糊精可與阿斯巴甜自發(fā)結(jié)合并顯著提高其甜度［14］。韓雪［15］探究了阿斯巴甜在羧甲基纖維素鈉（CMC-L）和海藻酸鈉（SA）兩種陽離子水溶膠體系中的甜度變化，結(jié)果表明CMC-L可明顯降低阿斯巴甜的甜度，且CMC-L的濃度與其對阿斯巴甜感官甜度的抑制作用呈正相關(guān)，而SA對甜度無任何影響，隨后研究人員通過人工甜味受體模型探究其作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)CMC-L和SA兩種陽離子水溶膠均可降低阿斯巴甜與受體的相互作用，且隨著CMC-L濃度的增加，CMC-L可明顯抑制甜味分子的擴(kuò)散并降低水的流動性，影響阿斯巴甜羧基離子對的形成，而SA則可以促進(jìn)甜味分子的擴(kuò)散，消除離子對形成時對阿斯巴甜甜度的影響，進(jìn)而在一定程度上導(dǎo)致了CMC-L和SA對阿斯巴甜甜度變化的感官差異。對于非離子水溶膠而言，徐淑臻等［16］以瓜兒豆膠和刺槐豆膠探究其對阿斯巴甜甜度的影響，發(fā)現(xiàn)這兩種水溶膠對阿斯巴甜甜度的抑制作用與其濃度呈正相關(guān)，且高于臨界濃度C*時，抑制作用更加顯著。

綜上所述，阿斯巴甜作為人工合成甜味劑之一，由于其高甜度、低熱量、不易引起蛀牙等特點(diǎn)成為糖尿病患者、肥胖者、老年人等特殊營養(yǎng)消費(fèi)群體的最佳糖替代品之一。雖然FDA做出阿斯巴甜可安全使用的聲明，但并沒有確切實(shí)驗說明阿斯巴甜與偏頭痛、癌癥等疾病毫無聯(lián)系，還需進(jìn)一步研究探討。因此為確保安全，在日常生活中，不建議長期過量攝入阿斯巴甜。