Харчова добавка аспартам Е951

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

На тему:

«Харчова добавка аспартам Е951»

1. Загальна характеристика аспартаму

Аспартам - штучний підсолоджувач, замінник цукру (харчова добавка E951). Метиловий ефір дипептиду, що складається із стандартних амінокислот: аспарагінової і фенілаланіну.

Історія виникнення: Аспартам був відкритий в 1965 р. Джеймсом М. Шлаттером, хіміком, що працював на компанію G.D. Searle & Company. Шлаттер синтезував аспартам у ході досліджень для виробництва ліків від язви. Він виявив солодкий смак аспартама випадково, облизнувши палець, на який потрапив аспартам. Першими стали застосовувати аспартам в США й Великобританії- з 1981 року. Випускає під різними торгівельними марками (наприклад, Equal, Spoonful), аспартам оголошений альтернативою цукру, що дозволяє не набирати вагу і не є канцероген, як використовуваний раніше штучний підсолоджувач - сахарин.

Синоніми: Сладекс, нутрасвіт, N-L-б-аспартил-L-фенілаланінметиловий ефір; англ. aspartame, АРМ.

Хімічна назва: 3-аміно-N - (б-карбометоксі-фенетіл) - сукцинамової кислоти.

Емпірична формула: С₁₄Н₁₈N₂0₅.

Молекулярна маса: 294,30.

Структурна формула:

Органолептичні властивості: Білі, слабко гігроскопічні кристали без запаху з інтенсивним солодким смаком, приблизно в 200 разів солодший сахарози, побічний присмак відсутній.

Фізико-хімічні властивості: Не зовсім стабільний до гідролізу, особливо при нагріванні. Т_пл =246-247°С, розкладання починається при 196°С. Легко розчиняється в гарячій воді; середньо розчиняється в холодній воді, спиртах; нерозчинний у жирних розчинниках.

Таблиця 1. Специфікація

Метаболізм і токсичність: Аспартам розщеплюється на L-амінокислоти і метанол, які нормально всмоктуються й повністю метаболізуються. У результаті побічної реакції утворюється дикетопіперазин (ДКП) із власним значенням ДСП. Утримування фенілаланіну (близько 60%) може завдати шкоди хворим фенилкетонуріею і вимагає спеціального нанесення інформації на етикетку харчового продукту (Фенилкетонурія - дуже рідкісний (1:15 000) генетичний дефект, що вимагає спеціальної дієти).

2. Метод отримання

Аспартам отримують синтезом з L - амінокислот:

аспарагінової кислоти

фенілаланіна.

Схема отримання аспартаму:

Домішки: дикетопіперазин (продукт розпаду).

Кольорові реакції

Устаткування, прилади й реактиви: водяна баня, спиртівка, 10% розчин NaOH, 1% розчин CuSO4, 0,2% розчин нінгідрину, концентрована азотна кислота, 0,5% розчин аспартама.

Біуретова реакція. У лужному середовищі білки, а також продукти їхнього гідролізу - поліпептиди дають фіолетове або червоно-фіолетове забарвлення із солями міді. Реакція обумовлена наявністю пептидних зв'язків (-NHCO-). Позитивна біуретова реакція проявляється в з'єднаннях, що містять не менш двох пептидних груп. Інтенсивність забарвлення залежить від довжини пептиду і варіює від синьо-фіолетового до червоно-фіолетового й червоного.

Біуретову реакцію дають також аспарагін (амід аспарагінової кислоти) і амінокислоти гістидин, треонін і серін.

Свою назву реакція одержала від біурета - з'єднання, що утворюється при нагріванні сечовини. Ця реакція супроводжується відщіпленням молекули аміаку.

Комплексної мідно-натрієвої солі пептидів і білків приписують наступну будову:

аспартам підсолоджувач сполука хімічний

Техніка виконання роботи: до 1 молярного розчину аспартама додають 1 молярний 10% розчину їдкого натрію й 2 краплі 1% розчину сірчанокислої міді. У присутності білків і пептидів (починаючи із трипептидів) з'являється рожево-фіолетове забарвлення. Реакція заснована на утворенні хелатного з'єднання іонів міді (+2) із двома пептидними зв'язками.

Нінгідринова реакція. Нінгідринова реакція обумовлена наявністю амінокислот, що мають аміногрупи в б-положенні. Білки, поліпептиди і амінокислоти утворюють із нінгідрином з'єднання синього або синьо-фіолетового кольорів (при нагріванні). Нінгідринова реакція є однієї з найбільш чутливих для виявлення б-аміногруп.

Сутність реакції полягає в тім, що б-амінокислоти і пептиди, реагуючи з нінгідрином, піддаються окисному дезамінування і декарбоксілюванню:

Відновлений нінгідрин взаємодіє з аміаком і другою молекулою нінгідрину, утворюють зафарбоване з'єднання (пурпурний Руеманна).

Техніка виконання роботи: до 5-10 крапель розчину аспартама додають 6-10 краплі 0,2% розчину нінгідрину. Нагрівають до кипіння на водяній лазні. З'являється фіолетово-синє забарвлення за рахунок утворення продукту конденсації нінгідрину з амінокислотою.

Ксантопротеїнова реакція. Характерна для деяких ароматичних амінокислот. При нагріванні білків і поліпептидів з концентрованою азотною кислотою утвориться нітросполука жовтого кольору.

Реакція протікає у дві стадії. Протягом першої амінокислота, взаємодіючи з концентрованою азотною кислотою, піддається нітруванню. При цьому утвориться динітросполука (жовтого кольору).

В другій стадії продукти нітрування реагують із їдким натром або гідроксидом амонію з утворенням натрієвої або амонійної солі, що має жовто-помаранчеве забарвлення.

Ксантопротеїнову реакцію, крім білків, пептидів і циклічних амінокислот, дають також багато простих ароматичних з'єднань (бензол, фенол і ін.).

Техніка виконання роботи: до 0,5 молярного розчину аспартаму додають 5-6 краплі концентрованої азотної кислоти. Обережно нагрівають. При наявності в розчині циклічних амінокислот або білків, у яких присутні ці амінокислоти, з'являється жовте забарвлення за рахунок нітрування бензольного кільця.

Після охолодження в пробірку обережно (по стінці) доливають надлишок концентрованого розчину аміаку або їдкого натру - рідина приймає помаранчевий або жовтий колір.

3. Кількісне визначення

1. Хроматографічний метод.

Метод заснований на використанні високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ). Метод є арбітражним.

Обладнання і реактиви: високоефективний рідкісний хроматограф з програматором лінійного виміру швидкості потоку, обладнаний спектрофотометричний детектор з довжиною хвилі 210 нм; колонки хроматографічні; установка для вакуумної фільтрації; мікрошприці хроматографічні; папір фільтрувальний; ваги лабораторні; рН-метр; мірні колби; градуювальні піпетки; скляний рідинний термометр; бідистильована вода; ацетонітрил; калій фосфорнокислий однозамішенний; бензоат натрію; аспартам; ортофосфорна кислота.

Підготовка до випробування:

а). Приготування градуювального розчину аспартаму (550 мг/дм³).

Наважку аспартаму масою 137,5 мг переносять у мірну колбу місткістю 250 см³, до половини заповнену бідистильованою водою температурою 30-35 ^оС. Перемішують до повного розчинення, потім бідистилятом доводять до мітки.

б). Приготування градуювального розчину аспартаму (275 мг/дм³).

Відміряють піпеткою 2 см³ градуювального розчину аспартаму концентрацією 550 мг/дм³ переносять у мірну колбу місткістю 50 см³і доводять до мітки бідистильованою водою, добре перемішують.

в). Приготування градуювального розчину аспартаму (138 мг/дм³).

Відміряють піпеткою 25 см³ концентрацією 550 мг/дм³ переносять у мірну колбу місткістю 100 см³ і доводять до мітки бідистильованою водою, добре перемішують.

Приготування рухомої фази:

1,73 г. калія фосфорнокислого однозамішеного (КН₂РО₄) помішують у мірну колбу місткістю 1000 см³, розчиняють в бідистильованій воді, перемішують до повного розчинення. Отриманий розчин ортофосфорної кислоти (Н₃РО₄) доводять до мітки рН 3,2 850 см³ отриманого буферного розчину змішують із 150 см³ ацетонітрилу (С₂Н₃), попередньо відфільтрував їх через фільтрувальний папір діаметром пор 0,5 мкм.

Термін придатності рухливої фази - не більше 7 діб.

Умови хроматографічного аналізу:

Колонка з фазою С - 18,5 - 6 мкм, 0,15 * 4,6 мм.

Рухома фаза: 15% ацетонітрилу, 85% 0,0125 М розчину КН₂РО₄, доведеного фосфорною кислотою до рН 3,2.

Швидкість потоку: лінійний градіент від 1,2 см³/хв до 1,7 см³/хв за 8 хв.

Температура термостату - 35 ^оС.

Тиск на колонці при швидкості потоку - 1,2 см³/хв - 120 кг/см² (тиск буде зростати по мірі експлуатації колонки).

Знаходження за поглинанням в УФ-області спектру при довжині хвилі 210 нм 0,02 од. адсорбції на всю шкалу.

Обробка результатів:

Масову долю аспартаму розраховують за формулою

де К - поправочний коефіцієнт, установлюваний за загально прийнятими правилами для методу «абсолютної градуїровки»;

S - площина піку досліджуваного компоненту, відповідна до певної масової концентрації компонента, мг;

V - об'єм аналізуємої проби, дм³;

Розрахунки проводять до другого десятичного знаку.

За кінцевий результат дослідження приймають середнє арифметичне результатів двох паралельних визначень.

2. Спектрофотометричний метод.

Метод заснований на визначені аспартаму у безалкогольних напоях безпосередньо після їх виготовлення за допомогою спектрофотометру. Цей метод метод не може бути використаний для напоїв, в склад яких входять амінокислоти і речовини білкової природи.

Обладнання і реактиви: спектрофотометр; колориметр фотоелектричний; ваги лабораторні; аспартам; натрій фосфорнокислий двузаміщений; калій фосфорнокислий однозаміщений; нінгідрин (х.ч.); фруктоза (ч.д.а.); ректифікований етиловий спирт; папір фільтрувальний; ваги лабораторні; рН-метр; мірні колби; градуювальні піпетки; скляний рідиний термометр; електроплитка побутова; водяна баня; механічний годинник.

Приготування буферного розчину:

Наважку натрію фосфорнокислого однозаміщеного (Na₂HPO₄ * 12H₂O) масою 28,870 г. переносять у мірну колбу на 1000см³, розчиняють в дистильованій воді, доводять до мітки і перемішують до повного розчинення.

Наважку калію фосфорнокислого однозаміщеного (KH₂PO₄)₃ масою 4,535 г. переносять у мірну колбу на 500 см³, розчиняють в дистильованій воді, доводять до мітки і перемішують до повного розчинення. В конічній колбі змішують 484,5 см³ розчину Na₂HPO₄ і 15,5 см³ розчину KH₂PO₄. При необхідності доводять рН буферної суміші даними розчинами до (8,0±0,1) одиниць.

Приготування нінгідринового розчину:

Розчиняють в 500 см³ буферного розчину 1,5 г фруктози, після чого розчиняють у ньому 2,5 г нінгідрину.

Приготування базового розчину аспартаму:

20 мг аспартаму розчиняють при перемішуванні і нагріванні до 50-70 см³ дистильованої води. Розчин переливають у мірну колбу місткістю 100 см³ і доводять до мітки дистильованою водою.

Приготування ряду робочих розчинів аспартаму для побудови градуювального графіку:

В пробірках місткістю по 10 см³ кожна, готують робочі розчини аспартаму, об'єм і концентрація яких вказана в таблиці 1.

Таблиця 2

Умови проведення аналізу:

Температура базового, робочих розчинів аспартаму, буферного розчину, нінгідринового розчину і розчину етилового спирту - (18,0±2,0) ^оС.

рН розчину нінгідрину - (8,0±0,1) од.

Вміст аспартаму необхідно визначати після розливу напою.

Нінгідриновий розчин повинен зберігатися у коричневому скляному посуді в холодильнику. Він може використовуватися протягом двох неділь після приготування.

Побудова градуювального графіку:

Для побудування градуювального графіку в окремі пробірки переносять по 6 см³ кожного робочого і до них додають 3 см³ нінгідринового розчину.

Пробірки витримують 16 хв. в киплячій бані, потім за 20 хв охолоджують до (20±1) ^оС, після чого із кожної пробірки в окрему пробірку переносять по 3 см³ розчину, до якого додають по 5 см³ етилового спирту з об'ємною долею 60%.

Оптичну густину розчину визначають на спектрофотометрі при довжині хвилі 570 нм в кюветі товщиною 10 мм. Контрольним розчином служить розчин пробірка №9 (нульового розчину) і етилового спирту з об'ємною долею 60%, змішують в таких самих кількостях, як і інші проби.

Проведення аналізу:

В досліджуваних зразках напоїв видаляють вуглекислий газ при температурі не вище 20 ^оС і фільтрують зразки через фільтр розміром пор не більше 0,5 мкм. 20 см³ профільтрованої проби переносять у мірну колбу місткістю 100 см³ і доводять дистильованою водою до мітки.

В пробірку місткістю 10 см³ переносять по 6 см³ кожного розбавленого зразка і до них добавляють по 3 см³ нінгідринового розчину.

Пробірку витримують 16 хв в киплячій бані, потім за 20 хв охолоджують до 20 ^оС, після чого із кожної пробірки в окрему пробірку переносять по 3 см³ розчину, до якого додають по 5 см³ розчину етилового спирту з об'ємною долею 60%.

Оптична густина розчину досліджуваних зразків визначають порівнюючи з нульовою пробою на спектрофотометрі при довжині хвилі 570 нм в кюветі товщиною 10 мм.

Обробка результатів:

Концентрацію аспартаму в розбавлених зразках досліджуваного напою визначають по оптичним густинам зразків.

Концентрація аспартаму С, мг/100 см³, в напоях визначають за формулою:

,

де С_р - концентрація аспартама в розбавлених зразках, мг/100 см³;

К - ступінь розбавлення.

4. Застосування аспартаму в харчовому виробництві

Гігієнічні норми: ДДН 40 мг/кг ваги тіла в день. Небезпека по ГН-98: ГДК у повітрі робочої зони 2 мг/м³, клас небезпеки 3; ГДК у воді 1,0 мг/л, клас небезпеки 4. ЄС: відповідно до Директиви по підсолоджувачам (червень 1994) дозволений в 12 групах харчових продуктів, низькокалорійних або без цукру, і в 12 групах продуктів, споживаних у малій кількості - до 4000 мг/кг. У РФ дозволений у жувальній гумці із цукром як підсилювач смаку й аромату в кількості до 2,5 г/кг (п. 3.14.9 СанПіН 2.3.2.1293-03); у безалкогольних напоях на основі ароматизаторів, фруктових соків, молочних продуктів без додавання цукру або зі зниженою калорійністю, напоях алкогольних з утримуванням спирту не більше 15 об.%, напоях, що містять суміш безалкогольних напоїв і пива або сидру, вина, лікеро-горілчаних виробів, біологічно активні добавки до їжі рідкі в кількості до 600 мг/кг; у десерти ароматизовані на водній основі, на зерновій, фруктовій, овочевій, молочній, яєчній і жировій основі без додавання цукру або зі зниженою калорійністю, кондитерські вироби зі зниженою калорійністю або без додавання цукру, сендвічі з начинкою на основі какао, молочних продуктів, сухофруктів, жиру, фруктах консервованих зі зниженою калорійністю або без додавання цукру, джемах, варенні, мармеладі зі зниженою калорійністю, продуктах переробки фруктів і овочів зі зниженою калорійністю, сухих сніданків із зернових з утримуванням харчових волокон більше 15% або отрубів не менш 20% у кількості до 1 г/кг; у сухих закусках і сніданках у кількості до 500 мг/кг; у кондитерських виробах зі зниженою калорійністю або без додавання цукру на основі крохмалю, какао, сухофруктів, біологічно активних добавках до їжі твердих у кількості до 2 г/кг; у жувальній гумці без додавання цукру, біологічно активних добавках до їжі - вітамінах і мінеральних речовинах у формі сиропів і жувальних таблеток у кількості до 5,5 г/кг; у морозиві (крім вершковому й молочного), фруктовому льоді зі зниженою калорійністю або без додавання цукру, спеціалізованих дієтичних продуктах для зниження маси тіла в кількості до 800 мг/кг; у фруктові й овочевих кисло-солодких консервах, кисло-солодких консервах з риби, рибних маринадів, ракоподібних і молюсків у кількості до 300 мг/кг; у соусах і гірчиці в кількості до 350 мг/кг; у здобних хлібобулочні й борошняних кондитерських виробах для дієтичного харчування в кількості до 1,7%; у супах зі зниженою енергетичною цінністю в кількості до 110 мг/кг; в «прохолодних» (освіжаючих подих) цукерках (таблетках) без додавання цукру в кількості до 6 г/кг; у пиво зі зниженою енергетичною цінністю в кількості до 25 мг/кг (п. 3.15.1 СанПіН 2.3.2.1293-03); для роздрібного продажу (п. 2.1 СанПіН 2.3.2.1293-03).

Застосування: Основними областями використання є виробництво напоїв, молочних продуктів, кондитерських виробів. Часто застосовується в складі суміші підсолоджувачів. Добре сполучається з ацесульфамом К. При цьому проявляється не тільки кількісний, але і якісний синергізм. Обидві речовини приблизно в 200 разів солодше цукру, а в суміші - в 300 разів. Солодкість ацесульфама відчувається миттєво, але не дуже довго, солодкість аспартама, навпроти, відчувається не відразу, але тримається довше. Суміш обох в різних пропорціях дозволяє підібрати оптимальну насолоду для будь-якого продукту. Для варіння й випічки, а також для кислих харчових продуктів із тривалим строком зберігання (соуси, гірчиця) аспартам непридатний, тому що розщеплюється на складові, втрачаючи при цьому свої функції. У дуже невеликих дозах може проявляти властивості підсилювача смаку.

Список літератури

1. Сарафанова Л.А. Пищевые добавки: Энциклопедия. - 2-е изд., испр. и доп. - СПб: ГИОРД, 2004, - 808 с.

2. Д.К. Шапиро. Практикум по биологической химии. Под ред. А.С. Вечера. Изд 2-е, перераб. и доп. Минск, «Вышэйш. школа», 1976. - 288 с.

3. Гост 30059-93 Напитки безалкогольные. Методы определения аспартама, сахарина, кофеина и бензоата натрия.

4. Химическая энциклопедия: в 5 т.:т. 1: А Дарзана / Редкол.:Кнуняц И.Л. (глав. ред.) и др. - М.: Сов.энцикл. 1988. - 623 с.

5. Орлова Н.Я. «Фізіологія та біохімія харчування» - К.:Київ. Державний торгівельно-економічний університет, 2001. - 248 с.

6. Пищевая химия/ Нечаев А.П., Траунберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Под ред. А.П. Нечаева. - СПб.:ГИОГД, 2001. - 592 с.

Размещено на Allbest.ru