Aspartam (APM; /ˈæspərteɪm/ nebo /əˈspɑrteɪm/) je umělé sladidlo bez sacharidů, které se používá jako náhražka cukru v některých potravinách a nápojích. V Evropské unii je kodifikováno jako E951. Aspartam je methylester kyseliny asparagové/fenylalanin dipeptidu. Poprvé se prodával pod značkou NutraSweet; od roku 2009 se prodává také pod značkou AminoSweet. Poprvé byl syntetizován v roce 1965 a patent vypršel v roce 1992.
Bezpečnost aspartamu byla předmětem několika politických a lékařských kontroverzí, kongresových slyšení a internetových hoaxů od jeho počátečního schválení pro použití v potravinářských výrobcích americkým Úřadem pro potraviny a léčiva (FDA) v roce 1981.:2 Lékařský posudek na toto téma z roku 2007 dospěl k závěru, že „váha existujících vědeckých důkazů naznačuje, že aspartam je při současné úrovni spotřeby jako nevýživní sladidlo bezpečný“. Protože však jeho rozkladné produkty zahrnují fenylalanin, musí se aspartamu vyhýbat lidé s genetickým onemocněním fenylketonurií (PKU).
Aspartam je methylester dipeptidu přírodních aminokyselin kyseliny L-asparagové a L-fenylalaninu. Za silně kyselých nebo zásaditých podmínek může aspartam hydrolýzou vytvářet methanol. Za těžších podmínek dochází také k hydrolýze peptidových vazeb, čímž vznikají volné aminokyseliny.
Zatímco na známé aspekty syntézy se vztahují patenty, mnoho detailů je patentováno. Komerčně se používají dva přístupy k syntéze. Při chemické syntéze se obě karboxylové skupiny kyseliny asparagové spojí do anhydridu a aminoskupina je chráněna sloučeninou, která zabrání dalším reakcím této skupiny. Fenylalanin se metyluje a kombinuje s N-chráněným asparagovým anhydridem, pak se blokační skupina z kyseliny asparagové odstraní kyselou hydrolýzou. Nevýhodou této techniky je, že vedlejší produkt, hořce chutnající β-forma, vznikne, když se nesprávná karboxylová skupina z kyseliny asparagové naváže na fenylalanin. Proces využívající enzym z Bacillus thermoproteolyticus ke katalyzaci kondenzace chemicky upravených aminokyselin vytvoří vysoké výnosy bez vedlejšího produktu β-formy. Varianta této metody, která nebyla komerčně použita, používá nemodifikovanou kyselinu asparagovou, ale produkuje nízké výnosy. Metody pro přímou produkci aspartyl-fenylalaninu enzymatickou cestou, následovanou chemickou metylací, byly také vyzkoušeny, ale nebyly škálovány pro průmyslovou výrobu.
Beta-aspartam se liší od aspartamu, na jehož základě se karboxylová skupina aspartátu váže na dusík fenylalaninu.
Aspartam, umělé sladidlo, je přibližně 200krát sladší než sacharóza nebo stolní cukr. Díky této vlastnosti, i když aspartam při metabolizaci produkuje čtyři kilokalorie energie na gram, je množství aspartamu potřebné k vytvoření sladké chuti tak malé, že jeho kalorický přínos je zanedbatelný. Chuť aspartamu a jiných umělých sladidel se liší od chuti stolního cukru v době nástupu a jak dlouho sladkost trvá, i když aspartam se chuťovému profilu cukru nejvíce blíží mezi schválenými umělými sladidly. Sladkost aspartamu trvá déle než sacharóza, proto je často míchán s jinými umělými sladidly, jako je draselná sůl acesulfamu, a vytváří tak celkovou chuť připomínající spíše cukr. Aspartam lze syntetizovat z jeho složek aminokyselin, L-fenylalaninu a L-aspartátu.
Podobně jako mnoho jiných peptidů může aspartam za podmínek zvýšené teploty nebo vysokého pH hydrolyzovat (rozpadat) na své základní aminokyseliny. To způsobuje, že aspartam je jako sladidlo při pečení nežádoucí a je náchylný k degradaci v produktech s vysokým pH, což je nutné pro dlouhou trvanlivost. Stabilitu aspartamu při zahřívání lze do určité míry zlepšit jeho obalením v tucích nebo v maltodextrinu. Stabilita při rozpuštění ve vodě výrazně závisí na pH. Při pokojové teplotě je nejstabilnější při pH 4,3, kde je jeho poločas téměř 300 dní. Při pH 7 je však jeho poločas jen několik dní. Většina nealkoholických nápojů má pH mezi 3 a 5, kde je aspartam poměrně stabilní. V produktech, které mohou vyžadovat delší trvanlivost, jako jsou sirupy do fontánových nápojů, se aspartam někdy mísí se stabilnějším sladidlem, jako je sacharin.
Hlavními produkty rozkladu aspartamu jsou jeho cyklický dipeptid (ve formě 2,5-diketopiperazinu, nebo DKP), de-esterifikovaný dipeptid (aspartyl-fenylalanin) a jeho složky, fenylalanin, kyselina asparagová a methanol. Při teplotě 180 °C prochází aspartam rozkladem za vzniku derivátu diketopiperazinu.
V produktech, jako jsou nápoje v prášku, může amin v aspartamu projít Maillardovou reakcí s aldehydovými skupinami přítomnými v určitých aromatických sloučeninách. Následné ztrátě chuti i sladkosti lze zabránit ochranou aldehydu jako acetalu.
Popisné analýzy roztoků obsahujících aspartam uvádějí sladkou dochuť stejně jako hořkou a nevýraznou dochuť.
Aspartam objevil v roce 1965 James M. Schlatter, chemik pracující pro firmu G.D. Searle & Company. Schlatter syntetizoval aspartam jako mezistupeň při vytváření tetrapeptidu hormonu gastrinu, pro použití při hodnocení kandidáta na lék proti vředům. Náhodou objevil jeho sladkou chuť, když si olízl prst, který byl kontaminován aspartamem, aby zvedl kus papíru.
V roce 1975 tým americké pracovní skupiny FDA na základě problémů týkajících se přípravků Flagyl a Aldactone přezkoumal 25 studií předložených výrobcem, včetně 11 o aspartamu. Tým informoval o „závažných nedostatcích v Searleho operacích a postupech“. FDA se snažil ověřit 15 předložených studií na základě podpůrných údajů. V roce 1979 dospělo Centrum pro bezpečnost potravin a aplikovanou výživu (CFSAN) k závěru, že vzhledem k tomu, že mnoho problémů se studiemi aspartamu bylo menších a nemělo vliv na závěry, mohly být studie použity k posouzení bezpečnosti aspartamu.
V roce 1980 svolala FDA veřejnou vyšetřovací komisi (PBOI) složenou z nezávislých poradců pověřených zkoumáním údajného vztahu mezi aspartamem a rakovinou mozku. PBOI dospěla k závěru, že aspartam nezpůsobuje poškození mozku, ale doporučila tehdy neschvalovat aspartam s odvoláním na nezodpovězené otázky týkající se rakoviny u laboratorních potkanů.:94-96
S odvoláním na údaje z japonské studie, které členové PBOI neměli k dispozici, a poté, co si vyžádali radu od expertní komise, která zjistila chybu ve statistických analýzách, na nichž bylo založeno váhání PBOI, a přesto argumentovali proti schválení:53 Komisař FDA Hayes schválil aspartam pro použití v suchém zboží. V roce 1983 FDA dále schválila aspartam pro použití v sycených nápojích a pro použití v jiných nápojích, pečivu a cukrovinkách v roce 1993. V roce 1996 FDA odstranila z aspartamu všechna omezení, což umožnilo jeho použití ve všech potravinách.
Několik zemí Evropské unie schválilo aspartam v 80. letech minulého století, v roce 1994 byl schválen v celé EU. Vědecký výbor Evropské komise pro potraviny přezkoumal následné studie bezpečnosti a v roce 2002 schválení znovu potvrdil. Evropský úřad pro bezpečnost potravin v roce 2006 po přezkoumání dalšího souboru studií oznámil, že dříve stanovený přijatelný denní příjem je přiměřený.
Spory o bezpečnosti a schválení
Aspartam byl shledán bezpečným pro lidskou spotřebu ve více než devadesáti zemích světa, přičemž zástupci FDA popsali aspartam jako „jednu z nejdůkladněji testovaných a studovaných potravinářských přídatných látek, kterou kdy agentura schválila“ a jeho bezpečnost jako „jednoznačnou“, ale stala se předmětem několika kontroverzí, hoaxů a zdravotních obav.
Zpočátku byl aspartam schválen americkým úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) v roce 1974, nicméně problémy se Searlovým programem testování bezpečnosti, včetně testování aspartamu, byly objeveny až následně. Schválení bylo zrušeno v následujícím roce, ale po externích přezkumech problematických testů a dodatečných testů, bylo konečné schválení uděleno v roce 1981. Protože obvinění ze střetu zájmů mařilo schválení aspartamu úřadem FDA, úřad pro odpovědnost vlády USA přezkoumal kroky dotčených úředníků v roce 1986 a schvalovací proces v roce 1987; ani obvinění ze střetu zájmů, ani problémy v závěrečném schvalovacím procesu nebyly opodstatněné.
Střediska pro kontrolu nemocí navíc v roce 1984 prováděla šetření a nebyla schopna najít žádnou významnou epidemiologickou souvislost se závažným rizikem nebo škodou.
Od prosince 1998 široce rozšířený e-mailový hoax uváděl aspartam jako příčinu četných onemocnění.
Váha existujících vědeckých důkazů naznačuje, že aspartam je při současné úrovni spotřeby jako nevýživní sladidlo bezpečný. Přezkumy provedené regulačními agenturami desítky let po prvním schválení aspartamu podpořily jeho další dostupnost.
Bezpečnost aspartamu byla od jeho objevu rozsáhle zkoumána výzkumem, který zahrnuje studie na zvířatech, klinický a epidemiologický výzkum a postmarketingový dozor, přičemž aspartam je dosud jednou z nejpřísněji testovaných složek potravin. Peer-reviewed články o komplexních přehledech a nezávislé přezkumy vládních regulačních orgánů analyzovaly zveřejněný výzkum o bezpečnosti aspartamu a zjistily, že aspartam je bezpečný pro konzumaci na současné úrovni. Aspartam považuje za bezpečný pro lidskou spotřebu více než sto (100) regulačních agentur ve svých zemích, včetně britské Agentury pro potravinové standardy, Evropského úřadu pro bezpečnost potravin (EFSA) a kanadského ministerstva zdravotnictví.
Hodnota přijatelného denního příjmu (ADI) pro aspartam, stejně jako další zkoumané potravinářské přídatné látky, je definována jako „množství potravinářské přídatné látky, vyjádřené na základě tělesné hmotnosti, které může být konzumováno denně po celý život bez znatelného zdravotního rizika“. Společný výbor odborníků FAO/WHO pro potravinářské přídatné látky (JECFA) a Vědecký výbor Evropské komise pro potraviny stanovily tuto hodnotu pro aspartam na 40 mg/kg tělesné hmotnosti, zatímco FDA stanovila ADI pro aspartam na 50 mg/kg.
Recenze analyzovaly studie, které se zabývaly spotřebou aspartamu v zemích po celém světě, včetně Spojených států, zemí Evropy a Austrálie, mimo jiné. Tyto recenze zjistily, že i vysoká úroveň příjmu aspartamu, studovaná v mnoha zemích a různých metodách měření spotřeby aspartamu, je hluboko pod ADI pro bezpečnou konzumaci aspartamu. Recenze také zjistily, že populace, které jsou považovány za zvláště vysoké konzumenty aspartamu, jako jsou děti a diabetici, jsou pod ADI pro bezpečnou konzumaci, a to i s ohledem na výpočty spotřeby v krajním nejhorším případě.
Aspartam se v tenkém střevě rychle hydrolyzuje. Ani po požití velmi vysokých dávek aspartamu (nad 200 mg/kg) se aspartam v krvi v důsledku rychlého rozkladu nenachází. Tyto metabolity byly zkoumány u širokého spektra populací včetně kojenců, dětí, dospívajících a zdravých dospělých. U zdravých dospělých a dětí ani enormní dávky aspartamu nevedou k plazmatickým hladinám metabolitů, které by představovaly riziko pro bezpečnost.
Po požití se aspartam rozpadá na zbytkové složky, včetně kyseliny asparagové, fenylalaninu, methanolu, v poměru 4:5:1 podle hmotnosti a další rozkladné produkty včetně formaldehydu a kyseliny mravenčí, přičemž jejich hromadění je podezřelé jako hlavní příčina poranění při otravě methanolem. Studie na lidech ukazují, že kyselina mravenčí se vylučuje rychleji, než vzniká po požití aspartamu. V některých ovocných šťávách lze nalézt vyšší koncentrace methanolu, než je množství vyrobené z aspartamu v nápojích.
Fenylalanin a fenylketonurie
Fenylalanin je jednou z esenciálních aminokyselin a je nutný pro normální růst a udržení života. Obavy o bezpečnost fenylalaninu z aspartamu se soustředí především na hypotetické změny hladin neurotransmiterů a také na vzájemné poměry neurotransmiterů v krvi a mozku, které by mohly vést k neurologickým příznakům. Přehledy literatury nenalezly žádná konzistentní zjištění, která by tyto obavy podpořila, a i když vysoké dávky aspartamu mohou mít určité biochemické účinky, tyto účinky nejsou pozorovány ve studiích toxicity, které by naznačovaly, že aspartam může nepříznivě ovlivnit funkci neuronů. Podobně jako u metanolu vede typická strava k požití výrazně vyššího množství fenylalaninu, než by se očekávalo z konzumace aspartamu.
Osobám s genetickou poruchou fenylketonurií se doporučuje vyhnout se aspartamu, protože mají sníženou schopnost metabolizovat fenylalanin. Běžné potraviny jako mléko, maso a ovoce poskytují mnohem větší množství těchto metabolitů ve stravě než aspartam.
Ve studii provedené v roce 1979 byl testován vliv požití aspartamu na hladinu aminokyselin v krvi a mléce u kojících žen. V této studii bylo po perorálním podání aspartamu nebo laktózy (50 mg/kg tělesné hmotnosti) v náhodném pořadí studováno šest žen ve věku od 20 do 29 let s prokázanou laktací se záměrem studovat rozdíly v mateřském mléce mezi těmito dvěma skupinami. Studie vedla k závěru, že podání aspartamu v dávce 50 mg/kg tělesné hmotnosti má malý vliv na hladinu aspartamu v mléce, a přestože byl zaznamenán malý nárůst skóre časových efektů aspartatu během čtyřhodinového postabsorpčního období, nebyl zaznamenán žádný významný rozdíl během celého 24hodinového období sledování.
Recenze nenalezly žádnou souvislost mezi aspartamem a rakovinou. Tyto recenze se zabývaly četnými studiemi karcinogenity na zvířatech, epidemiologickými studiemi na lidech a také studiemi genotoxicity in vitro. Tyto studie nenalezly žádné významné důkazy, že aspartam způsobuje rakovinu u zvířat, poškozuje genom nebo způsobuje rakovinu u lidí v dávkách, které se v současnosti používají. Tento postoj podporuje řada regulačních agentur, jako je FDA a EFSA, stejně jako vědecké subjekty, jako je Národní onkologický institut.
Obava z možných karcinogenních vlastností aspartamu byla původně vznesena a zpopularizována v mainstreamových médiích Johnem Olneym v 70. letech a znovu v roce 1996 poukazem na to, že aspartam může souviset s nádory mozku. Recenze zjistily, že tyto obavy byly chybné, protože se spoléhalo na ekologický klam a údajný mechanismus způsobování nádorů pravděpodobně ve skutečnosti nezpůsobuje rakovinu. Nezávislé agentury jako FDA a National Cancer Institute znovu analyzovaly několik studií založených na těchto obavách a nezjistily žádnou souvislost mezi aspartamem a rakovinou mozku.
Jak je uvedeno v článku o kontroverzích kolem aspartamu, Cesare Maltoni Cancer Research Center Evropské Ramazzini Foundation of Oncology and Environmental Sciences vydalo několik studií, které tvrdily, že aspartam může zvýšit několik malignit u hlodavců, a dospěly k závěru, že aspartam je potenciálním karcinogenem při běžných dietních dávkách. EFSA a FDA výsledky studie odmítly a neshledaly žádný důvod k revizi dříve stanovených přijatelných denních hladin příjmu aspartamu.
Neurologické a psychiatrické příznaky
Nejčastějším příznakem hlášeným spotřebiteli jsou bolesti hlavy. Zatímco jedna malá recenze konstatovala, že aspartam je pravděpodobně jedním z mnoha dietních spouštěčů migrény, v seznamu, který zahrnuje „sýry, čokoládu, citrusové plody, párky v rohlíku, glutamát sodný, aspartam, tučná jídla, zmrzlinu, odvykání kofeinu a alkoholické nápoje, zejména červené víno a pivo,“
jiné recenze zaznamenaly protichůdné studie o bolestech hlavy
a stále více recenzí postrádá jakékoliv důkazy a odkazy na podporu tohoto tvrzení.
Vzhledem k tomu, že kalorický přínos aspartamu je zanedbatelný, byl používán jako prostředek pro hubnutí díky své roli náhražky cukru, přičemž v recenzích bylo zjištěno, že aspartam může pomoci při hubnutí v rámci multidisciplinárního programu hubnutí. Tvrzení, že aspartam přispívá k přibývání na váze a obezitě, nejsou podložena lékařskou literaturou. Ačkoli se objevila i tvrzení, že aspartam přispívá k hladu nebo zvýšené chuti k jídlu, existuje jen málo studií, které se přímo zabývají vlivem aspartamu na chuť k jídlu. Údaje neprokazují žádnou zvýšenou chuť k jídlu při užívání aspartamu, a to je oblast možného budoucího výzkumu. Studie zkoumající kalorický příjem zjistily, že konzumenti aspartamu konzumují tolik kalorií jako konzumenti aspartamu nebo méně kalorií než konzumenti bez aspartamu, ale ne více.
Pod obchodními názvy Equal, NutraSweet a Canderel je aspartam složkou přibližně 6000 konzumních potravin a nápojů prodávaných po celém světě, včetně (ale nejen) dietních limonád a jiných nealkoholických nápojů, instantních snídaní, mentolek, cereálií, žvýkaček bez cukru, kakaových směsí, mražených dezertů, želatinových dezertů, džusů, projímadel, žvýkacích vitamínových doplňků, mléčných nápojů, farmaceutických léků a doplňků, koktejlových směsí, stolních sladidel, čajů, instantních káv, polev směsí, chladičů vína a jogurtů. V některých zemích se poskytuje jako stolní koření. Aspartam je méně vhodný pro pečení než jiná sladidla, protože se při zahřátí rozpadá a ztrácí velkou část své sladkosti. Aspartam je také jednou z hlavních náhražek cukru, které používají lidé s diabetem.
V roce 1985 koupila společnost Monsanto společnost G.D. Searle a z obchodu s aspartamem se stala samostatná dceřiná společnost Monsanta, NutraSweet Company. V březnu 2000 ji Monsanto prodala společnosti J.W. Childs Equity Partners II L.P. Platnost evropských patentů na používání aspartamu vypršela v roce 1987 a platnost amerického patentu vypršela v roce 1992. Od té doby společnost soupeří o podíl na trhu s dalšími výrobci, včetně společností Ajinomoto, Merisant a Holland Sweetener Company.
Řadu aspektů průmyslové syntézy aspartamu založila společnost Ajinomoto. V roce 2004 byl trh s aspartamem, na němž měl Ajinomoto, největší světový výrobce aspartamu, 40procentní podíl, 14 000 tun ročně a spotřeba tohoto produktu rostla o 2 procenta ročně. Ajinomoto získal svůj obchod s aspartamem v roce 2000 od společnosti Monsanto za 67 milionů dolarů.
V roce 2008 zažalovala společnost Ajinomoto britský řetězec supermarketů Asda, který je součástí Wal-Martu, za zlovolnou nepravdivou akci týkající se jejího produktu s aspartamem, když byla tato látka uvedena jako vyloučená z produktové řady řetězce spolu s dalšími „nechutnostmi“. V červenci 2009 rozhodl britský soud ve prospěch společnosti Asda. V červnu 2010 odvolací soud rozhodnutí změnil a umožnil společnosti Ajinomoto vést proti společnosti Asda řízení za účelem ochrany dobré pověsti aspartamu. Asda uvedla, že bude nadále používat na svých výrobcích pod vlastní značkou výraz „žádné nechutnosti“, ale žaloba byla urovnána v roce 2011 s tím, že ASDA se rozhodla odstranit odkazy na aspartam ze svého obalu.
Holandská společnost Sweetener Company, společný podnik společností DSM a Tosoh, vyráběla aspartam za použití enzymatického procesu vyvinutého společností Toyo Soda (Tosoh) a prodávaného pod značkou Sanecta. Navíc vyvinula kombinaci soli aspartamu a acesulfamu pod značkou Twinsweet. Z odvětví výroby sladidel odešla koncem roku 2006, protože „globální trhy s aspartamem čelí strukturálnímu přebytku nabídky, který způsobil v posledních pěti letech celosvětově silnou erozi cen“, což činí podnik „trvale nerentabilním“.
Vzhledem k tomu, že sukralóza si na rozdíl od aspartamu zachovává svou sladkost i po zahřátí a má nejméně dvakrát delší trvanlivost než aspartam, stala se oblíbenější jako složka. To spolu s rozdíly v marketingu a měnícími se preferencemi spotřebitelů způsobilo, že aspartam ztratil podíl na trhu ve prospěch sukralózy. V roce 2004 se aspartam obchodoval asi za 30 dolarů/kg a sukralóza, která je hmotnostně zhruba třikrát sladší, kolem 300 dolarů/kg.