شیرین کننده های مصنوعی با وجود این که در مواد غذایی طعم شیرین و خوبی را ایجاد می کنند، اغلب میزان کالری و مضرات کمتری نسبت به قند و شکر سفید دارند.
در بعضی از این شیرین کننده ها مقداری کالری وجود دارد، ولی چون مقداری از این مواد که برای شیرین کردن مواد غذایی مورد نیاز است بسیار کم است، در نتیجه با افزودن این مواد به محصولات غذایی، در واقع هیچ کالری به آن ها تحمیل نمی شود. با این اوصاف این شیرین کننده ها گزینه خوبی برای مصرف بیماران دیابتی هستند چرا که بدون بالا بردن میزان قند خون در آن ها ، حس شیرین بودن مواد را ایجاد می کنند. انواع مختلفی از شیرین کننده های مصنوعی وجود دارد که در ادامه برخی از آن ها را مورد بررسی قرار می دهیم.
ساخارین چیست؟
از ابتدایی ترین شیرین کننده های مصنوعی، ساخارین نام دارد که دارای فرمول شیمیایی C7H5N3S است. میزان شیرینی که این ماده دارد در مقایسه با شکر، حدود 002 برابر بیشتر و نسبت به ساکاروز بیشتر از 550 برابر است. اما اگر این ماده در غلظت های خیلی بالا مورد استفاده قرار گیرد، مزه تلخ و فلزی را در دهان ایجاد می کند. در مقایسه کالری ساخارین با قندهای طبیعی، تقریبا این ماده هیچ کالری نداشته و قند خون را زیاد نمی کند. از خواص ساخارین می توان به دفع و خارج شدن آن از دستگاه گوارش بدن بدون هضم و تجزیه اشاره کرد.
تولید ساخارین
مراحل تولید ساخارین شامل سولفوناسیون تولوئن با کلروسولفونیک اسید، آمینه کردن توسط آمونیک و اکسیداسیون ارتو تولوئن سولفونیک اسید است.
خواص ساخارین
ساخارین یک شیرین کننده مقاوم در برابر حرارت بوده و هیچ واکنش شیمیایی با مواد غذایی دیگر نخواهد داشت. پایداری این ماده در برابر حرارت تا دمای 250 درجه سانتی گراد است. ذخیره ساخارین به خوبی انجام شده و به صورت اسیدی در آب نامحلول است. شکلی از ساخارین که به عنوان شیرین کننده استفاده می شود، نمک سدیم آن است. اما شکل های دیگری به نام های ساخارین اسیدی و ساخارین کلسیم نیز وجود دارند.
در ترکیب نوشابه ها و آبمیوه های صنعتی از این شیرین کننده که در کل شیمیایی بوده و ساخته دست بشر است، استفاده می شود. حلالیت ساخارین در آمیل استات، بنزن و اتیل استات بیشتر است. ساخارین از جمله شیرین کننده هایی است که به راحتی تولید و ساخته می شود.
کاربرد ساخارین
مهمترین کاربرد ساخارین به عنوان افزودنی در ترکیب مواد غذایی و نوشیدنی ها است. این ماده علاوه بر دادن طعم شیرین، به عنوان تثبیت کننده غیرمغذی استفاده می شود. به همین دلیل در ترکیب آب نبات ها، ژله، سس سالاد، آدامس، کلوچه ها و انواع نوشیدنی ها از این شیرین کننده استفاده می شود. در ترکیب نوشابه های بدون کالری و غذاهای کم کالری نیز، ساخارین به کار برده می شود. در مواد غذایی که وجود قندها منجر به فاسد شدن آن ها می شود، شیرین کننده ساخارین کاربرد دارد. برای این که طعم تلخ ساخارین از بین برود می توان آن را با شیرین کننده ی دیگری چون آسپارتام ترکیب کرد. برای این که طعم و عطر موادی که در ترکیب نان استفاده می شود، بهبود پیدا کند، به آن ساخارین اضافه می کنند.
یکی دیگر از کاربردهای ساخارین بهبود طعم و عطر قرص های ویتامینی و جویدنی است. همچنین ساخارین به عنوان پوشش دهنده روی داروها به کار برده می شود.
کاربرد ساخارین در صنعت برای آبکاری و به عنوان افزودنی در چسب فلز است. نقشی که ساخارین در آبکاری نیکل دارد، الکترولیت است. استفاده از این ماده با هدف دستیابی به جلوه روشن تری در انتهای آبکاری است. ساخارین در آبکاری طلا و پالادیوم نیز استفاده می شود.
در صنعت کشاورزی، برای تولید آفت کش ها و علف کش ها، ساخارین کاربرد دارد. چسب های بی هوازی نیز از موادی هستند که در ترکیب خود، ساخارین دارند.
آسپارتام چیست؟
از متداول ترین شیرین کننده های مصنوعی در بازار، آسپارتام با فرمول مولکولی C14H18N2O5 است. اجزای تشکیل دهنده ساختار مولکولی آسپارتام، یک گروه الکلی، یک گروه عاملی آمینی، یک گروه عاملی آمیدی، یک گروه استری و یک حلقه بنزن است. قیمت خرید آسپارتام تا حد زیادی به حجم محصول و شرکت تولیدکننده آن وابسته است.
تولید آسپارتام از دو نوع اسید آمینه به نام های اسید آسپارتیک و فنیل آلانین انجام می شود. اسیدهای آمینه تشکیل دهنده آسپارتام در طبیعت وجود دارند، ولی خود آسپارتام به دست انسان ساخته شده و در طبیعت یافت نمی شود. میزان شیرینی آسپارتام در مقایسه به ساکاروز، 200 برابر بیشتر است. برای این که طعم آسپارتام به شکل شکر درآید با شیرین کننده های مصنوعی دیگر ترکیب می شود.
از آسپارتام در ترکیب مواد بسیاری چون محصولات لبنی، دسرها، انواع نوشیدنی ها، سس ها، ماست، داروهایی مانند ویتامین ها و قطره های سرماخوردگی، شیرینی ها و میوه های کنسرو شده به عنوان شیرین کننده استفاده می شود. افرادی که دارای بیماری دیابت هستند، می توانند از این شیرین کننده استفاده کنند.
تاریخچه و تولید آسپارتام
کشف آسپارتام به عنوان یک شیرین کننده برای اولین بار در سال 1965 انجام شد، اما اجازه کاربرد آن برای اولین بار در سال 1974 بود. چون احتمال و شک بر این بود که آسپارتام می تواند روی مغز اثر گذاشته و منجر به ایجاد سرطان مغز شود، کاربرد این ماده برای مدتی متوقف شد. اما بعد از بررسی های انجام شده، سرانجام در سال 1996 این ماده رسما در مواد مختلف برای شیرین کردن آن ها مجوز گرفت.
دو مرحله فرایند برای تولید آسپارتام به نام های Z و F وجود دارد که در کل تولید این ماده فرایند بسیار پیچیده ای است. در این فرایندها مقداری از میکروارگانیسم ها در کنار اسید آسپارتیک و متیل استر فنیل آلانین به کار برده می شود.
خواص آسپارتام
آسپارتام در دما و PH بالا، هیدرولیز شده و به اجزای تشکیل دهنده خود (اسیدهای آمینه) تجزیه می شود. به دلیل این خاصیت، از آسپارتام در ترکیب موادی که نیاز به پخت و استفاده از دمای بالا دارند، به کار گرفته نمی شود. همچنین اگر این شیرین کننده در برابر موادی با میزان PH قرار بگیرد، خراب می شود. مدت زمانی که طول می کشد این شیرین کننده در آب حل شود، به میزان PH وابسته است.
از خواص آسپارتام، تجزیه بخشی از آن به متانول است وقتی که این ماده در بدن هضم می شود. با این اوصاف، باید مواظب بود که مقدار زیادی از این شیرین کننده و مواد حاوی متانول وارد بدن نشوند، چون می تواند به دلیل سرعت جذب بالا، خطرات زیادی را در بدن ایجاد کند. وجود متانول آزاد در بدن، منجر به تولید فرمالدهید می شود که ماده ای بسیار خطرناک است.
ایمنی و تاثیر سلامتی آسپارتام
سازمان غذا و دارو در سال 1981 اعلام کرده بود که استفاده از آسپارتام در ژلاتین، پودینگ، غلات صبحانه و … بلامانع است. دو سال بعد از آن، کاربرد این ماده در نوشیدنی های گازدار تایید شد. در نهایت این سازمان استفاده از آسپارتام را در سال 1996 به عنوان شیرین کننده عمومی تایید کرد. اما همان طور که اشاره شد، نباید از آسپارتام در ترکیب مواد غذایی که نیاز به پخت دارند، استفاده کرد؛ چون با شکسته شدن آسپارتام در اثر حرارت، از میزان شیرینی این ماده در مواد کاسته می شود.
نکته قابل توجه در کاربرد آسپارتام
باید اذعان داشت که افرادی که به بیماری فنیل کتونوری مبتلا هستند و یا از داروهای اسکیزوفرنی استفاده می کنند، نباید از این شیرین کننده ها استفاده کنند. خون افراد مبتلا به فنیل کتونوری، مقدار زیادی فنیل آلانین دارد و همان طور که گفته شد، این اسید آمینه در ترکیب آسپارتام وجود دارد.
در افرادی که داروی اسکیزوفرنی مصرف می کنند، عارضه ای به نام دیسکینزی خفیف ایجاد می شود. اگر این افراد آسپارتام مصرف کنند، سرعت حرکات غیراردادی در عضلات آن ها زیاد می شود.
اما در افرادی که بیماری دیابت دارند، مصرف غذاهای حاوی آسپارتام بدون ضرر است. زیرا آسپارتام با این که کربوهیدرات کمی دارد، مزه شیرین در مواد غذایی افراد دیابتی ایجاد می کند.
یکی از مزایای کاربرد این شیرین کننده در ترکیبات مواد غذایی افراد، کمک به کاهش وزن آن هاست. همچنین می تواند ماده ی شیرین کننده خوبی در کنترل کاهش وزن در مدت زمان طولانی باشد.
مضرات آسپارتام
با این که آسپارتام به عنوان یک ماده بی ضرر شناخته شده است، اما در هر حال برخی از عوارض را می تواند سبب شود. یکی از عوارض این شیرین کننده سردرد، سرگیجه، خواب آلودگی، بیش فعالی، دردهای صورت، اختلال عدم توجه، ضعف حافظه و … است که مربوط به اختلالات عصبی است. نابینایی، کم شدن دید در شب، درد چشمان، ایجاد حالت های نورانی در چشم و … نیز از عوارضی است که مربوط به چشم و گوش در صورت استفاده زیاد از آسپارتام است.
عوارض روانی چون اضطراب، بی خوابی، افسردگی و زودرنجی، عوارض قلبی چون تنگی نفس، بالا رفتن فشار خون و زیاد شدن ضربان قلب، عوارض گوارشی چون تهوع، استفراغ و دردهای شکمی و همچنین عوارض حساسیتی چون آسم و خارش، از عوارض دیگر استفاده آسپارتام هستند.
سوربیتول چیست؟
یکی دیگر از شیرین کنندهای مصنوعی که به جای قندهای طبیعی در ترکیب مواد استفاده می شود، سوربیتول است که به نام الکل قند و یا پلی ان نامیده می شود. فرمول مولکولی این ماده به شکل C6H14O6 است. سوربیتول در مقایسه با شکر به مقدار 60 درصد شیرینی بیشتری دارد با این که مقدار کالری آن به اندازه یک سوم شکر است. دو شکلی از سوربیتول که در بازار یافت می شوند، مایع و پودری است که نوع پودری کاربرد بیشتری دارد.
خواص سوربیتول
سوربیتول در دسته ی پلی ان ها قرار می گیرد که بیشتر از یک گروه هیدروکسیل در ساختار خود دارد ولی کربونیلی ندارد. از جمله مواد دیگری که با داشتن چنین ساختاری در این دسته قرار می گیرند، گلیسیرین است. آب به راحتی می تواند سوربیتول را در خود حل کند اما اتانول به مقدار کمی این شیرین کننده را حل می کند. از نام های دیگر سوربیتول می توان به گلوسیتول و سوربیلاکس اشاره کرد. سوربیتول در 296 درجه سانتی گراد به جوش می آید.
تولید سوربیتول
طی واکنش کاهشی گلوکز و با تبدیل گروه آلدهید به گروه هیدروکسیل، سوربیتول تولید می شود. کاتالیزگری که در این مسیر تولید استفاده می شود، NADH است. برای تولید سوربیتول، ابتدا با استفاده از آب مقطر گرم، محلول 50 درصد دکستروز را به دست می آورند. در مرحله بعد محلول به دست آمده را با پودر نیکل آسیاب شده و خاک رس مخلوط می کنند. بعد از وارد کردن مایعی که به شکل آبکی به دست آمده به رآکتور پیوسته که در فشار 100 تا 125 اتمسفر قرار دارد، با فشاری برابر 175 اتمسفر، گاز هیدروژن را به آن وارد می کنند.
واکنش که در این رآکتور انجام می شود در دمای 120 تا 210 درجه سانتی گراد بوده و در مدت زمان 1 تا 2 دقیقه انجام می شود. بعد از شست و شوی محصولی که از رآکتور به دست آمده است، هیدروژن باقی مانده را مجدد به جریان می اندازند. مایعی که از رآکتور به دست آمده نیاز به فیلتراسیون دارد تا کاتالیزور آن جدا شده و احیا شود. با عبور دادن محصول فیلتر شده از میان رزین های آنیونی و کاتیونی، کایتون ها و آنیون های موجود در آن را جذب می کنند. سپس محلول به دست آمده را تا دمای 95 درجه سانتی گراد حرارت می دهند تا غلظت بالا پیدا کند و محصول سوربیتول 70 درصد را ایجاد کند.
کاربردهای سوربیتول
در مواد غذایی که بدون شکرهستند مانند آدامس ها، آب نبات ها، پاستیل ها و … از سوربیتول به عنوان شیرین کننده استفاده می شود. در ترکیب کوکی ها، شکلات های بدون قند و شربت های دارویی مانند ضد سرفه، سوربیتول به کار برده می شود.
از کاربردهای سوربیتول در پزشکی و برای ساخت داروهای ضد یبوست است. سوربیتول می تواند کمبود آب در روده ی بزرگ را جبران کرده و با تحریک آن، به درمان یبوست کمک کند. چون در ترکیب میوه جات خشکی چون آلو و کشمش، سوربیتول وجود دارد، از این مواد برای درمان یبوست استفاده می شود. در تولید کپسول های ژله ای دارو برای این که دوزهای معین و مجازی از داروهای مایع، ذخیره سازی شود از سوربیتول استفاده می کنند.
سوربیتول در پوست با حفظ رطوبت و داشتن خاصیت ملینی، در تولید مواد آرایشی و بهداشتی استفاده می شود. چون این ماده مانع خشک شدن پوست می شود در ترکیب مرطوب کننده ها، صابون حمام، شوینده ها و پاک کننده ها کاربرد دارد.
مزایای استفاده از سوربیتول
یکی از مزایای کاربرد سوربیتول عدم تاثیر آن بر پوسیدگی دندان هاست. با استفاده این ماده در ترکیباتی چون آدامس، ترشح بزاق دهان را زیاد کرده و مانع رشد باکتری ها در آن می شوند. علاوه بر سوربیتول، زایلیتول نیز از جمله الکل های قندی است که در ترکیب آدامس ها استفاده می شود. زیرا این مواد از رشد باکتری های ایجاد کننده پوسیدگی در دهان جلوگیری می کنند. همچنین این ماده اسیدیته پلاک دندان ها را خنثی کرده و به تعمیر مینای دندان ها کمک می کند.
در افرادی که دچار دیابت هستند نیز مانند آسپارتام، از سوربیتول می توان استفاده کرد، چون میزان قند کمی دارد. با انجام آزمایشات مختلف نشان داده شده است که سوربیتول در کاهش وزن و کم کردن میزان گلوکز خون موثر است. با مقدار کالری کمی که این شیرین کننده دارد، افراد چاق را کمک می کند تا وزن خود را کم کنند. اما در صورت زیاده روی در مصرف سوربیتول، عکس این قضیه اتفاق افتاده و فرد چاق تر می شود.
