Question:
Au cours du développement de l'aspartame, pourquoi l'ester méthylique a-t-il été choisi?
user95
2012-04-27 08:04:14 UTC
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Un argument fréquent contre la sécurité de l’édulcorant synthétique aspartame est qu’il peut être hydrolysé, l’un des produits d’hydrolyse étant le méthanol, qui est connu pour être toxique. Bien sûr, on n'ajoute généralement pas beaucoup d'aspartame dans les aliments pour donner une quantité suffisante de méthanol ou de son produit d'oxydation, le formaldéhyde, mais cela soulève la question: pourquoi, disons, l'ester éthylique choisi pour être développé comme édulcorant artificiel ? Existe-t-il une relation structure-activité entre l'alcool utilisé pour estérifier le dipeptide et la douceur du produit?

Vous évoquez vous-même la non-pertinence de la toxicité du méthanol. Ainsi, l'inventeur n'y a pas pensé ou le méthyle est essentiel pour le goût et / ou le degré de douceur. Je pense que c'est la dernière solution, car personne ne resterait avec l'ester méthylique aujourd'hui, si ce n'était pas une nécessité. L'utilisation d'aspartame est limitée par la stabilité chimique, de sorte que, par exemple, l'ester de t-Bu probablement beaucoup plus stable pourrait être commercialement pertinent. Que cela ne soit pas fait, cela parle de lui-même.
Quatre réponses:
#1
+20
Chris
2012-04-30 10:23:03 UTC
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Cette question soulève des problèmes plus importants que la simple question technique "pourquoi l'ester méthylique", je vais donc les aborder aussi.

L'explication la plus simple de leur concentration sur l'ester méthylique est que l'ester éthylique simplement n'est pas aussi doux. Ce rapport indique que c'est environ 10 $ \ times $ moins doux (voir le tableau VI à la page 2689 et l'entrée ' $ \ ce {Asp-Phe-OEt} $ 'avec" $ ++ $ "défini à la page 2684). C'est un choix économique facile entre les deux, en supposant que la seule différence soit la douceur / g, mais vous êtes également préoccupé par les problèmes de sécurité perçus du dérivé méthylique.

Une classe de toxicologie que j'ai déjà suivie peut surtout être résumé par une phrase clichée, «la dose fait le poison». Même trop d'une bonne chose est par définition une mauvaise chose, par exemple trop d ' oxygène, d'eau, ou même le soleil peut entraîner la mort. Nous disons également que trop peu de tout composé ne causera aucun dommage mesurable .

Il est juste de dire que l'aspartame sera métabolisé en acides aminés et en méthanol. Le méthanol lui-même est toxique à fortes doses, de la même manière que l'éthanol, en agissant comme un dépresseur du SNC. Cette intoxication aiguë peut provoquer une insuffisance respiratoire ou d'autres urgences médicales telles qu'une insuffisance rénale. L'intoxication à l'éthanol se produit également chez les micro-organismes: il a été proposé que certaines levures produisent de l'éthanol comme moyen d'éliminer la concurrence. Cela aurait été potentiellement mortel pour un mammifère préhistorique aussi, s'il n'y avait pas eu une enzyme, qui métabolise l'éthanol. Cette enzyme est appelée alcool déshydrogénase (ADH), ce qui conduit à des voies biochimiques qui permettent l'élimination sûre de l'éthanol. Cependant, le méthanol est un cas différent. À la place, l'ADH produit du formaldéhyde, qui est ensuite converti en acide formique par ALDH. L'acide formique, en grande quantité, est utilisé dans le règne animal comme arme, notamment dans le venin d'abeille et par les morsures d'une fourmi de feu. En faible quantité, il est assez bénin. Le formaldéhyde n’est qu’un produit chimique désagréable. Les deux sont produits dans le corps en tant que réponse naturelle au méthanol et il est facile de voir à quel point une quantité excessive de l'un ou de l'autre ne pourrait pas être souhaitable. Le corps a également des moyens d'éliminer ces métabolites toxiques en supposant que vous ne submergez pas ces systèmes. D'où pourquoi une quantité suffisamment faible de méthanol ne vous rendra pas aveugle.

Des chercheurs ont mesuré la quantité de ces métabolites indésirables dans le sang après que des personnes comme moi ingèrent près de $ \ pu {1,8 g} $ d'aspartame dans un séance. Ensuite, ils ont examiné les concentrations urinaires et sanguines et ils n'ont pas détecté d'acide formique dans le sang, mais ils ont pu le voir clairement dans leur urine pendant, jusqu'à, $ \ pu {8 heures } $ après une dose. Ces preuves suggèrent qu'une intoxication aiguë au méthanol ne se produira pas après qu'une personne de ~ $ \ pu {200 lbs} $ ingère $ \ pu {1,8 g} $ d'aspartame. Arrêtons-nous une seconde et mettons ceci en termes de quelque chose que nous pouvons imaginer.

Je n'ai pas de chiffres fiables, mais disons simplement que pour un $ \ pu {12 oz} $ light pop il y a $ \ pu {200 mg} $ d'aspartame. Cela signifie que pour chaque litre de boisson gazeuse, il y a environ $ \ pu {564 mg} $ d'aspartame. Cela signifie que $ \ pu {3 L} $ de pop m'amènerait à $ \ pu {1,8 g} $ span> d'aspartame. Cela signifie que j'aurais besoin de boire plus de $ \ pu {3 L} $ en une seule séance pour submerger les systèmes d'excrétion. Cela suggère qu'un empoisonnement aigu n'est pas très plausible.

Il y a cependant une toxicité à long terme à considérer également. C'est une question beaucoup plus difficile à approfondir. "Bien sûr, il n'y a pas de toxicité aiguë, mais que se passe-t-il à long terme avec une faible dose?" Pour répondre à cette question, nous devons nous tourner vers des toxicologues qui n'ont pas signalé de problèmes à long terme. Ils regardent aussi. Le consensus général est qu'il n'y a pas de préjudice à long terme connu pour la population générale. Il est difficile de quantifier ces choses, car pour faire parfaitement les expériences nécessaires, il faudrait contrôler un tas de paramètres que les lois de l'expérimentation humaine empêchent, sans parler des contraintes de financement. Ainsi, les chercheurs tirent le meilleur parti de ce dont ils disposent et, en utilisant ces outils, ils ne peuvent trouver aucun problème mesurable avec ce composé particulier à long terme pour la population générale. Leurs analyses sont limitées par des incertitudes dans leurs mesures et ce n'est que la nature générale de la science.

Demain, la majorité des scientifiques dans ce domaine d'intérêt pourraient avoir tort par une expérience très minutieuse, mais plus de quarante ans de recherche n'ont pas montré que ce produit chimique était dangereux aux doses auxquelles nous serons susceptibles d'être exposés. n'importe quelle durée. Nous devons prendre des décisions sur la base des meilleures preuves dont nous disposons. Je pense qu'il est normal que les gens appliquent un certain niveau de scepticisme à ces choses, car en science, nous corrigeons continuellement notre base de connaissances reconnue. De temps en temps, la communauté en général est prouvée qu'elle a tort sur quelque chose que l'on a longtemps considéré comme vrai et tout le monde en profite lorsque c'est le cas, mais nous ne pouvons pas dire que la communauté générale a tort sans preuves substantielles. C'est pour cette raison que nous avons la FDA pour évaluer les meilleures preuves disponibles et via un réseau d'étrangers fiables, nous pouvons profiter d'une boisson très bon marché / sucrée et faible en calories. Franchement, je suis plus inquiet de la quantité de sucre que je consomme que de la quantité d'aspartame que je consomme - nous avons déjà de bonnes preuves que le sucre, avec une dose trop petite pour provoquer une intoxication aiguë, est probablement en train de tuer des centaines de milliers de personnes en raison d'une exposition à long terme.

#2
+14
user137
2012-04-30 04:54:46 UTC
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Les propriétés édulcorantes de l'aspartame ont été découvertes par accident. la société G.D. Searle essayait de développer des médicaments pour traiter les ulcères dans les années 1960, lorsqu'un des scientifiques a accidentellement contaminé son doigt et l'a léché. Sachant combien de versions de molécules sont testées dans le développement de médicaments, je suppose qu'une version d'ester éthylique a été fabriquée et a probablement échoué en raison d'un mauvais goût ou d'une autre propriété. L'aspartame est déjà «peu soluble» dans l'eau; Je suppose que l'ester éthylique serait encore moins soluble, ce qui le rendrait moins utile pour édulcorer les boissons. Cependant, la quantité d’aspartame qu’il faudrait dissoudre est si petite que je ne sais pas si cela ferait une différence. C'est probablement lié au goût.

En ce qui concerne les problèmes de toxicité, il faut beaucoup de méthanol pour causer la toxicité, Wikipédia affirme que 10 ml peuvent causer la cécité permanente et 30 ml peuvent être mortels, mais la quantité d'aspartame d'un humain aurait besoin d'ingérer pour produire 10 ml de méthanol serait ridicule.

Je viens de faire le calcul, et pour obtenir 10mL de MeOH strictement à partir d'aspartame contenu dans les aliments, il faudrait boire au moins 405 boissons gazeuses, ou mâcher 10 390 [bâtonnets de gomme] (http: //www.nutrasweet .com / articles / article.asp? Id = 47). Dans un court laps de temps. :)
#3
+11
Andrew
2012-04-28 02:27:28 UTC
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La raison la plus probable d'utiliser du méthanol au lieu de l'éthanol est le coût. [ 1] L'éthanol est environ deux fois plus cher que le méthanol.

Bien que l'aspartame et l'analogue d'éthanol puissent être produits avec un rendement raisonnablement élevé [ 2] , l'analogue d'éthanol n'a pas encore été produit commercialement, donc il serait encore plus coûteux de développer la production à l'échelle industrielle de l'analogue de l'éthanol.

Enfin, pour répondre à la partie toxicité de la question, l'aspartame n'est pas du tout toxique. Il est le plus stable à un pH plus bas (~ 4,3) qui se situe dans la gamme des boissons gazeuses. Ainsi, le méthanol n'est généralement pas produit pendant que les aliments sont entreposés, et le corps se débarrasse du méthanol au fur et à mesure qu'il est produit.

Encore une remarque, l'aspartame peut se décomposer par chauffage. C'est pourquoi les aliments destinés à être cuits au four ne sont généralement pas édulcorés avec de l'aspartame (ou mélangés à de la saccharine). Bien que la peur ici ne soit pas tant la toxicité que le gâteau qui n'est pas sucré!

  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
Je n'ai pas dit que l'aspartame lui-même était toxique. :) J'ai dit que le problème venait du fait que l'un de ses produits de dégradation possibles est le méthanol.
Oui, c'est ce à quoi je faisais référence (méthanol vs éthanol). @J. M. - Désolé si je n'ai pas été assez clair dans ma réponse - le point que j'essayais de faire valoir est que l'aspartame n'est pas toxique à l'usage car il se décompose rarement. Vous avez également souligné la faible quantité utilisée dans les aliments, ce qui est un autre facteur atténuant.
Spéculation, pas une réponse. En outre, le coût n'est pas un gros problème avec des choses comme l'aspartame.
#4
+1
James McDonald
2014-03-05 02:31:55 UTC
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L'ester méthylique a été choisi par le fabricant d'aspartame pour deux raisons spécifiques:

  1. La molécule d'ester méthylique lie les molécules de phénylalanine et d'acide aspartique formant ensemble la molécule d'aspartame.
  2. Le méthanol non naturel dans l'ester méthylique fournit la douceur artificielle de l'aspartame.

En tant qu'édulcorant artificiel, le travail de l'aspartame est terminé lorsqu'il a trompé notre cerveau en lui faisant croire que nous avons consommé du glucose alors que nous ne l'avons pas fait, ses déchets toxiques (méthanol) sont ensuite avalés pour que notre corps se débarrasser de.

L'aspartame en soi ne peut nous faire aucun mal; il n'entre pas dans la circulation sanguine (EFSA 2013) À une température de 86 degrés F dans le tractus gastro-intestinal, l'ester méthylique de l'aspartame se reconvertit en méthanol pur, libérant sa liaison avec les deux acides aminés. Les trois composants de l'aspartame sont alors libres de pénétrer dans la circulation sanguine pour être métabolisés séparément (EFSA 2013) Le méthanol est de loin le plus toxique des composants de l'aspartame - les deux autres sont des acides aminés. nécessaire pour établir sa DJA. Cela peut ensuite être utilisé pour comparer cette toxicité à la DJA actuelle de l'aspartame.

Comme cela a été mentionné dans vos commentaires, la dose aveuglante de méthanol chez l'homme est de 10 ml (une cuillère à soupe) et la dose mortelle est de 30 ml (3 cuillères à soupe) un simple calcul peut les exprimer en (mg / kg) comme suit:

La dose aveuglante de méthanol chez un adulte de 70 kg est (114 mg / kg) et la dose mortelle est (343 mg / kg). Pour calculer la DJA, nous avons besoin d'une NOAEL, qui doit être comprise entre (0,0 mg / kg et 114 mg / kg). Si l'on utilise par exemple 10% de la dose aveuglante = (11,4 mg / kg) pour établir la DJA, celle-ci doit être divisée par une marge de sécurité de 100; par conséquent, la DJA du méthanol chez l'homme est de (0,114 mg / kg). La DJA de l'aspartame (40 mg / kg) contient 10% p / p de méthanol ou (4 mg / kg).

Conclusion: La DJA actuelle de l'aspartame contient 35 fois plus de méthanol que ce qui est sans danger pour les humains.

Votre conclusion selon laquelle 40 mg / kg est un peu élevé pour une DJA peut être valable, mais il faut un certain effort pour en consommer 40 mg / kg. En tout cas, ce n'est pas vraiment le lieu de la propagande. Il y a aussi un certain nombre de problèmes avec votre science. A. 86F?! La température corporelle des humains est de 97.8F. B. l'examen de la molécule d'aspartame montre un résidu de phénylalanine au milieu avec de l'aspartate à une extrémité et de l'ester méthylique à l'autre, donc si quelque chose c'est de la «phénylalanine» qui maintient la molécule ensemble, pas de l'ester méthylique C. Le méthanol n'est pas sucré , c'est l'ensemble de la molécule qui a des propriétés différentes de ses parties.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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