阿斯巴甜的研究现状及前景展望

阿斯巴甜的研究现状及前景展望

摘要：随着近年来人们对于可乐饮料对人体危害的认识的加深，尤其是其中糖的影响

的关注，人们把研究的重点放在了寻找新型甜味剂上边。阿斯巴甜营运而生，本文对于阿斯巴甜的基本性质、生产现状、及前景的展望等内容做以介绍。

关键字：阿斯巴甜、苯丙氨酸、甜味剂、合成

2008年初，可口可乐在国内推出了一款黑色外包装的无糖可乐“零度”

无糖可乐并不是没有甜味，而是使用了一种代替蔗糖的成——阿斯巴甜，有网友发帖说阿斯巴甜可能让饮用者产生偏头痛甚至有致癌的风险，随即对可乐的安全性引起了网上的热议[1]。那么什么是阿斯巴甜呢?它有什么用途呢?传统的食品工业主要以糖类作甜味物质，但其热量高，易引起心血管病、肥胖症和龋齿等威胁人类健康的疾病。随着人们生活水平的提高，人们对食品中的蔗糖含量很敏感，但又不太适应低糖或无糖食品，因此开发新型甜味剂就显得非常重要，阿斯巴甜正是其中的佼佼者。

1阿斯巴甜的特点:

阿斯巴甜(Aspartame，APM)，俗称天冬甜素、甜味素，化学名称为a—L-天图门冬氨酰一L广苯丙氨酸甲酯，是由L-天门冬氨酸和L-苯丙氨酸甲酯构成的二肽类甜味剂，结构式如2。

阿斯巴甜外观为白色结晶粉末，在水中的最大溶解度为1％(25℃)，乙醇中为o．26 mg／lOO mL，在常温、弱酸性(pH=3～5)下十分稳定，但在长时间高温加热，pH又高的条件下，会分解成无毒无味的二酮哌嗪。当前世界上采用的甜味剂主要有蔗糖、糖精、安赛蜜(AK糖)、甜蜜素、甜味菊甘、阿斯巴甜等，其中阿斯巴甜作为一种新型甜味剂具有许多优点，备受食品专家的推荐与厚爱。其主要特点如下：

1.1甜度高、昧美

阿斯巴甜口味纯正清爽，甜味强烈，类似蔗糖，但甜度约为蔗糖的200倍，没有人造甜味

剂常有的苦味、化学味或金属的后味。另外阿斯巴甜与其他甜味剂共用时会产生明显的甜味增效作用，即甜度高于单独使用的甜度之和，并能屏蔽其他甜味剂如糖精等的苦涩味，而且对某些食品、饮料风味也有明显的增效作用，特别是对酸型水果风味。

1.2热量低

阿斯巴甜所含热量为16．72 kJ／g，与蔗糖相似，但得到相同的甜度，其发热量仅为蔗糖制造相同食品的1／200，因使用量很少，实际提供的热量值就很低，尤其适用于糖尿病、高血压及心脑血管患者使用。其摄入后的消化、吸收和代谢过程与食品中的蛋白质相似，故不会引起龋齿。

1.3安全性

阿斯巴甜由2个氨基酸构成，可像蛋白质一样在人体内代谢吸收利用而不会蓄积在组织中，每日允许摄入量为40 mg／kg。美国食品和药物管理局(FDA)于1981年批准阿斯巴甜作为食品添加剂的申请。我国在1986年正式批准其在食品中使用。但我们不得不指出的是从其应用至今一直遭到了国内外众多科学工作者和研究机构对其安全性的质

疑，张爱科等专门撰文对其安全性进行了探讨分析[2]。如其是否具有致癌性，以现在的技术手段是无法证实的，但并不表明阿斯巴甜就一定是安全的，我们也希望最终能得到乐观的结果。

1.4价格优势

等甜度的阿斯巴甜的价格只是蔗糖的70％，这无疑具有很强的市场竞争力。而且将阿斯巴甜与其他甜味剂配合使用有明显的甜味增效作用可减少使用量，这样还能进一步明显降低使用成本，如阿斯巴甜与AK糖按8：2比例混合使用时甜味强度增至240倍，这样相对价格又下降了30％，当然这一切还要依赖于技术的进步，包括合成技术、调配技术等，使之更具市场竞争力。正是由于它的诸多优点，联合国食品添加剂联席委员会(JECFA)确定为国际A(I)级甜味剂，目前该甜味剂已在130多个国家地区获准使用，广泛用于9000多种饮料、食品及医药等产品中。

2苯丙氨酸的生产和市场现状

2.1生产方法

2.1.1酸酐法

一种是用苄氧羰基为保护基，先上保护基后脱水形成的内酐的方法；另一种是在甲酸、醋酸酐混合溶液中一步形成甲酰基天门冬氨酸酐的方法。后者在工业化生产中最为常见。内酐法是最早期的方法，反应中不可避免会产生口一异构体，加分离回收程序，收率低。但近十年来，在反应体系、p一异构体回收工艺方面有了较大的改进，加上辅助原料价廉易购，因此仍具有工业生产价值。内酐法可分为先酯化和后酯化两种方法。

图为酸酐法合成阿斯巴甜[3]

2．1．2内酯法

天门冬氨酸以内酯的形式参与缩合反应的方法称为内酯法，这种缩合反应只生成a一异构体一种产物，具有很大的优越性。包括：嗯唑烷酮法，就是将L一苯丙氨酸进行氨基保护

后、与醛酮等羰基化合物形成嗯唑烷酮，再与L一苯丙氨酸甲酯缩合形成阿斯巴甜，见图3；N一羰基酸酐法，将L一苯丙氨酸用磺原磷酸进行氨基和一羧基双保护，后与L一苯丙氨酸甲酯缩合形成阿斯巴甜，见图4；活化酯法，将L一天冬氨酸的氨基和一羧基保护，形成一活性脂，后与L一苯丙氨酸甲酯缩合形成阿斯巴甜，见图5内酯法收率高，但因原料来源困难，合成需剧毒原料，使其工业应用受到了限制。

图3

图4

图5

2.1.3生物合成法

生物合成APM的关键是肽键的形成，控制p异构体的生成只产生a-APM，从而提高产率并简化分离提纯的步骤。

2.1.4酶法合成阿斯巴甜

酶合成法是使用合适的蛋白酶，将L-Asp(氨基已保护或未保护)与L-Phe·OMe缩合在一起。除此之外的反应操作与化学合成法一样。1979年Yoshinori等用嗜热菌蛋白酶(Thermolysinthermoase)成功地将L-苯丙氨酸甲酯和N-被护L．天门冬氨酸合成a-APM 前体[4]。从此之后人们陆续开发出多种具有该功能的酶。Yasuyki等[5]利用一种双相混合系统，将嗜热蛋白酶与L_苯丙氨酸甲酯和N-被护L-天门冬氨酸置于水相中进行酶促反应，生成的中间体被随时萃取到有机相中，在此酶促反应不受到抑制，可连续进行，产率达到95％以上。Nakanish等[6]利用廉价的木瓜蛋白酶在乙酸乙酯一水相体系中获得了APM的前提Z-APM，但产率较低。还有学者利用菠萝蛋白酶作为酶促反应的催化剂来合成Z-APIVlt[7]。

2.2国内市场现状

国内的L一苯丙氢酸生产始于1994年，主要采用胱氨酸母液提取法工艺，产量很低[8]。1996年中国科学院成都生物研究所开始研究用肉桂酸解氨酶发酵法生产L一苯丙氨酸技术．并实现了工业化生产。2000年4月，南吕化工(集团)有限责任公司与南京化工大学合作，实现了100t／a海因酶法L一苯丙氨酸的工业化生产。在I厂苯内氨酸前景看好的情况下，企业纷纷建起L一苯丙氨酸生产线，如浙江亚美生物化丁股份有限公司、南昌化工有限责任公司、安徽科苑股份有限公司、平顶山易元制药有限公司等。据悉，内蒙古赤峰市众鑫生物工程有限公司的3000L-苯丙氨酸项目在2006年已进入项目可行性研究段，建设周期为2005～2007年。福建省麦丹生物集团有限公司5000t／a L一苯丙氨酸项目在2006年投产开始运行。据不完全统计，到2006年我国发酵法生产企、有10多家，总计生产能力8000tla以上。表3列出了内发酵法生产L-苯丙氨酸主要企业的情况。

表3国内发酵法生产L一苯丙氨酸主要企业情况

2005年国内市场对L一苯丙氨酸的需求达到3500吨左右，当时的L_苯丙氨酸{F生产能力约为400吨。供需缺口在现有装置产量不断提升以及新项目陆续到位之后，将得到一定缓解。

2．3国外市场现状

当前，全球L_苯丙氨酸的需求量在1．5万t以上，主要生产企业有美国孟山都、日本味之素、韩国大象公司等。美国是世界L一苯丙氨酸的主要消费者，消费量约占世界需量的一半，其次是西欧和日本。西欧的L一苯丙氨酸主要供Euro—Aspartame公司生产阿斯巴甜。2005年我国L-苯丙氨酸的需求量约为3500t，其中医药行业约需500t，合成阿斯巴甜约需3000t，绝大部分依赖进口。

3展望