Aspartám (APM; /ˈæspərteɪm/ alebo /əˈspɑrteɪm/) je umelé nesacharidové sladidlo používané ako náhrada cukru v niektorých potravinách a nápojoch. V Európskej únii je kódované ako E951. Aspartám je metylester dipeptidu kyseliny asparágovej a fenylalanínu. Najprv sa predával pod obchodným názvom NutraSweet; od roku 2009 sa predáva aj pod obchodným názvom AminoSweet. Prvýkrát bol syntetizovaný v roku 1965 a patent vypršal v roku 1992.
Bezpečnosť aspartámu bola od jeho prvého schválenia na používanie v potravinárskych výrobkoch americkým Úradom pre potraviny a liečivá (FDA) v roku 1981 predmetom viacerých politických a lekárskych sporov, vypočúvaní v Kongrese a internetových hoaxov:2. V lekárskom preskúmaní z roku 2007 sa dospelo k záveru, že „váha existujúcich vedeckých dôkazov naznačuje, že aspartám je pri súčasných úrovniach spotreby ako nevýživné sladidlo bezpečný“. Keďže však jeho rozkladné produkty obsahujú fenylalanín, aspartámu sa musia vyhýbať ľudia s genetickým ochorením fenylketonúria (PKU).
Aspartám je metylester dipeptidu prírodných aminokyselín kyseliny L-asparágovej a L-fenylalanínu. V silne kyslých alebo zásaditých podmienkach môže aspartám hydrolýzou vytvárať metanol. Za prísnejších podmienok sa hydrolyzujú aj peptidové väzby, čím vznikajú voľné aminokyseliny.
Hoci sú známe aspekty syntézy chránené patentmi, mnohé detaily sú patentované. Komerčne sa používajú dva prístupy k syntéze. Pri chemickej syntéze sa dve karboxylové skupiny kyseliny asparágovej spoja do anhydridu a aminoskupina sa chráni zlúčeninou, ktorá zabráni ďalším reakciám tejto skupiny. Fenylalanín sa metyluje a kombinuje s N-ochráneným anhydridom asparágu, potom sa blokujúca skupina odstráni z kyseliny asparágovej kyslou hydrolýzou. Nevýhodou tejto techniky je, že vedľajší produkt, β-forma horkej chuti, vzniká, keď sa nesprávna karboxylová skupina z kyseliny asparágovej spojí s fenylalanínom. Proces využívajúci enzým Bacillus thermoproteolyticus na katalyzáciu kondenzácie chemicky zmenených aminokyselín poskytne vysoké výťažky bez vedľajšieho produktu β-formy. Variant tejto metódy, ktorý sa komerčne nepoužíva, používa nemodifikovanú kyselinu asparágovú, ale poskytuje nízke výťažky. Vyskúšali sa aj metódy na priamu výrobu aspartil-fenylalanínu enzymatickými prostriedkami s následnou chemickou metyláciou, ktoré však neboli rozšírené na priemyselnú výrobu.
Beta-aspartám sa od aspartámu líši tým, ktorá karboxylová skupina aspartátu sa viaže na dusík fenylalanínu.
Aspartám, umelé sladidlo, je približne 200-krát sladší ako sacharóza alebo stolový cukor. Vďaka tejto vlastnosti, hoci aspartám pri metabolizme produkuje štyri kilokalórie energie na gram, množstvo aspartámu potrebné na vytvorenie sladkej chuti je také malé, že jeho kalorický prínos je zanedbateľný. Chuť aspartámu a iných umelých sladidiel sa od chuti stolového cukru líši časom nástupu a dĺžkou trvania sladkosti, hoci aspartám sa spomedzi schválených umelých sladidiel najviac približuje chuťovému profilu cukru. Sladkosť aspartámu trvá dlhšie ako sacharóza, preto sa často mieša s inými umelými sladidlami, ako je acesulfam draselný, aby sa dosiahla celková chuť podobnejšia cukru. Aspartám sa dá syntetizovať z aminokyselín, z ktorých je zložený, z L-fenylalanínu a L-aspartátu.
Podobne ako mnoho iných peptidov, aj aspartám sa môže hydrolyzovať (rozložiť) na aminokyseliny, z ktorých sa skladá, za podmienok zvýšenej teploty alebo vysokého pH. To spôsobuje, že aspartám je nežiaduci ako sladidlo na pečenie a je náchylný na degradáciu vo výrobkoch s vysokým pH, ktoré je potrebné na dlhú trvanlivosť. Stabilitu aspartámu pri zahrievaní možno do určitej miery zlepšiť jeho obalením v tukoch alebo v maltodextríne. Stabilita pri rozpúšťaní vo vode výrazne závisí od pH. Pri izbovej teplote je najstabilnejší pri pH 4,3, kde je jeho polčas rozpadu takmer 300 dní. Pri pH 7 je však jeho polčas rozpadu len niekoľko dní. Väčšina nealkoholických nápojov má pH medzi 3 a 5, kde je aspartám pomerne stabilný. Vo výrobkoch, ktoré si môžu vyžadovať dlhšiu trvanlivosť, ako sú sirupy do nápojov z fontány, sa aspartám niekedy mieša so stabilnejším sladidlom, ako je sacharín.
Hlavnými produktmi rozkladu aspartámu sú jeho cyklický dipeptid (vo forme 2,5-diketopiperazínu alebo DKP), deesterifikovaný dipeptid (aspartyl-fenylalanín) a jeho zložky, fenylalanín, kyselina asparágová a metanol. Pri teplote 180 °C sa aspartám rozkladá za vzniku derivátu diketopiperazínu.
Vo výrobkoch, ako sú nápoje v prášku, môže amín v aspartáme podliehať Maillardovej reakcii s aldehydovými skupinami prítomnými v určitých aromatických zlúčeninách. Následnej strate chuti a sladkosti možno zabrániť ochranou aldehydu vo forme acetalu.
Popisné analýzy roztokov obsahujúcich aspartám uvádzajú sladkú príchuť, ako aj horkú a nepríjemnú príchuť.
Aspartám objavil v roku 1965 James M. Schlatter, chemik pracujúci pre spoločnosť G.D. Searle & Company. Schlatter syntetizoval aspartám ako medzistupeň pri vytváraní tetrapeptidu hormónu gastrínu, ktorý sa mal použiť na hodnotenie kandidátskeho lieku proti vredovej chorobe. Jeho sladkú chuť objavil náhodne, keď si olízol prst, ktorý bol kontaminovaný aspartámom, aby zdvihol kus papiera.
V roku 1975, na podnet problémov týkajúcich sa liekov Flagyl a Aldactone, pracovná skupina amerického úradu FDA preskúmala 25 štúdií predložených výrobcom, vrátane 11 štúdií o aspartáme. Tím uviedol „závažné nedostatky v činnosti a postupoch spoločnosti Searle“. FDA sa snažil overiť pravosť 15 z predložených štúdií na základe podporných údajov. V roku 1979 Centrum pre bezpečnosť potravín a aplikovanú výživu (CFSAN) dospelo k záveru, že vzhľadom na to, že mnohé problémy so štúdiami o aspartáme boli menšie a neovplyvnili závery, štúdie sa môžu použiť na posúdenie bezpečnosti aspartámu.
V roku 1980 FDA zvolala Verejnú vyšetrovaciu komisiu (Public Board of Inquiry – PBOI) zloženú z nezávislých poradcov, ktorá mala za úlohu preskúmať údajný vzťah medzi aspartámom a rakovinou mozgu. PBOI dospela k záveru, že aspartám nespôsobuje poškodenie mozgu, ale neodporučila aspartám v tom čase schváliť s odvolaním sa na nezodpovedané otázky týkajúce sa rakoviny u laboratórnych potkanov:94-96
S odvolaním sa na údaje z japonskej štúdie, ktoré členovia PBOI nemali k dispozícii, a po tom, čo požiadali o radu odbornú komisiu, ktorá zistila chyby v štatistických analýzach, na základe ktorých PBOI váhala, a napriek tomu sa vyslovila proti schváleniu:53 komisárka FDA Hayesová schválila aspartám na použitie v suchých výrobkoch. V roku 1983 FDA ďalej schválila aspartám na použitie v sýtených nápojoch a v roku 1993 na použitie v iných nápojoch, pečive a cukrovinkách. V roku 1996 FDA zrušila všetky obmedzenia pre aspartám a povolila jeho používanie vo všetkých potravinách.
Niekoľko krajín Európskej únie schválilo aspartám v 80. rokoch 20. storočia a v roku 1994 bol schválený v celej EÚ. Vedecký výbor Európskej komisie pre potraviny preskúmal následné štúdie bezpečnosti a v roku 2002 potvrdil schválenie. Európsky úrad pre bezpečnosť potravín v roku 2006 po preskúmaní ďalšieho súboru štúdií oznámil, že predtým stanovená prijateľná denná dávka je primeraná.
Spory týkajúce sa bezpečnosti a schvaľovania
Viac ako deväťdesiat krajín sveta uznalo aspartám za bezpečný pre ľudskú spotrebu, pričom predstavitelia FDA označili aspartám za „jednu z najdôkladnejšie testovaných a skúmaných prídavných látok v potravinách, akú kedy agentúra schválila“ a jeho bezpečnosť za „jednoznačnú“, ale bol predmetom viacerých kontroverzií, hoaxov a zdravotných strašení.
Pôvodne bol aspartám schválený americkým Úradom pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) v roku 1974, neskôr sa však zistili problémy s programom testovania bezpečnosti spoločnosti Searle vrátane testovania aspartámu. Schválenie bolo v nasledujúcom roku zrušené, ale po externom preskúmaní problematických testov a dodatočnom testovaní bolo v roku 1981 udelené konečné schválenie. Keďže schválenie aspartámu Úradom pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) bolo poznačené obvineniami z konfliktu záujmov, Vládny kontrolný úrad USA preskúmal v roku 1986 konanie zainteresovaných úradníkov a v roku 1987 proces schvaľovania; obvinenia z konfliktu záujmov ani problémy v procese konečného schvaľovania sa nepotvrdili.
Okrem toho v roku 1984 Centrum pre kontrolu chorôb uskutočnilo vyšetrovanie a nedokázalo nájsť žiadne významné epidemiologické súvislosti so závažným rizikom alebo poškodením.
V decembri 1998 sa rozšíril e-mailový hoax, ktorý uvádzal aspartám ako príčinu mnohých ochorení.
Z existujúcich vedeckých dôkazov vyplýva, že aspartám je pri súčasných úrovniach spotreby ako nevýživné sladidlo bezpečný. Preskúmania vykonané regulačnými orgánmi desaťročia po prvom schválení aspartámu podporujú jeho ďalšiu dostupnosť.
Bezpečnosť aspartámu sa od jeho objavenia podrobne skúmala, pričom výskum zahŕňal štúdie na zvieratách, klinický a epidemiologický výskum a dohľad po uvedení na trh, pričom aspartám je jednou z najprísnejšie testovaných zložiek potravín. Odborné recenzované komplexné prehľadové články a nezávislé hodnotenia vládnych regulačných orgánov analyzovali publikovaný výskum bezpečnosti aspartámu a zistili, že aspartám je v súčasných množstvách bezpečný na konzumáciu. Aspartám označilo za bezpečný pre ľudskú spotrebu viac ako sto (100) regulačných orgánov v príslušných krajinách vrátane britskej agentúry pre potravinové normy, Európskeho úradu pre bezpečnosť potravín (EFSA) a Health Canada.
Hodnota prijateľného denného príjmu (ADI) aspartámu, ako aj iných skúmaných prídavných látok v potravinách, je definovaná ako „množstvo prídavnej látky v potravinách vyjadrené na základe telesnej hmotnosti, ktoré možno denne prijať počas celého života bez výrazného zdravotného rizika“. Spoločný výbor expertov FAO/WHO pre prídavné látky v potravinách (JECFA) a Vedecký výbor pre potraviny Európskej komisie stanovili túto hodnotu pre aspartám na 40 mg/kg telesnej hmotnosti, zatiaľ čo FDA stanovil ADI pre aspartám na 50 mg/kg.
V prehľadoch sa analyzovali štúdie, ktoré sa zaoberali spotrebou aspartámu v krajinách na celom svete, okrem iného v Spojených štátoch, krajinách Európy a Austrálii. V týchto prehľadoch sa zistilo, že aj vysoká úroveň príjmu aspartámu, skúmaná vo viacerých krajinách a rôznymi metódami merania spotreby aspartámu, je výrazne pod ADI pre bezpečnú spotrebu aspartámu. V prehľadoch sa tiež zistilo, že populácie, o ktorých sa predpokladá, že sú obzvlášť vysokými konzumentmi aspartámu, ako sú deti a diabetici, sú pod ADI pre bezpečnú spotrebu, a to aj pri zohľadnení extrémnych výpočtov spotreby v najhoršom prípade.
Aspartám sa rýchlo hydrolyzuje v tenkom čreve. Dokonca aj pri požití veľmi vysokých dávok aspartámu (viac ako 200 mg/kg) sa v krvi nenachádza žiadny aspartám v dôsledku rýchleho rozkladu. Tieto metabolity boli skúmané u širokého spektra populácie vrátane dojčiat, detí, dospievajúcich a zdravých dospelých. U zdravých dospelých a detí ani enormné dávky aspartámu nevedú k plazmatickým hladinám metabolitov, ktoré by predstavovali riziko z hľadiska bezpečnosti.
Po požití sa aspartám rozkladá na zvyškové zložky vrátane kyseliny asparágovej, fenylalanínu, metanolu v hmotnostnom pomere 4:5:1 a na ďalšie produkty rozkladu vrátane formaldehydu a kyseliny mravčej, pričom akumulácia kyseliny mravčej je podozrivá ako hlavná príčina poškodenia pri otrave metanolom. Štúdie na ľuďoch ukazujú, že kyselina mravčia sa vylučuje rýchlejšie, ako sa tvorí po požití aspartámu. V niektorých ovocných šťavách možno nájsť vyššie koncentrácie metanolu ako množstvo, ktoré vzniká z aspartámu v nápojoch.
Fenylalanín a fenylketonúria
Fenylalanín je jednou z esenciálnych aminokyselín a je potrebný pre normálny rast a udržanie života. Obavy o bezpečnosť fenylalanínu z aspartámu sa sústreďujú najmä na hypotetické zmeny hladín neurotransmiterov, ako aj vzájomných pomerov neurotransmiterov v krvi a mozgu, ktoré by mohli viesť k neurologickým príznakom. Prehľady literatúry nenašli žiadne konzistentné zistenia, ktoré by takéto obavy podporovali, a hoci vysoké dávky konzumácie aspartámu môžu mať určité biochemické účinky, tieto účinky sa v štúdiách toxicity nepozorujú, čo by naznačovalo, že aspartám môže nepriaznivo ovplyvniť funkciu neurónov. Podobne ako v prípade metanolu, aj pri bežnej strave dochádza k príjmu podstatne väčšieho množstva fenylalanínu, ako by sa dalo očakávať pri konzumácii aspartámu.
Ľuďom s genetickou poruchou fenylketonúriou sa odporúča vyhýbať sa aspartámu, pretože majú zníženú schopnosť metabolizovať fenylalanín. Bežné potraviny, ako sú mlieko, mäso a ovocie, poskytujú v strave oveľa väčšie množstvo týchto metabolitov ako aspartám.
V štúdii z roku 1979 sa testoval vplyv požitia aspartámu na hladinu aminokyselín v krvi a mlieku u dojčiacich žien. V tejto štúdii sa skúmalo šesť žien vo veku od 20 do 29 rokov so zavedenou laktáciou po perorálnom podaní aspartámu alebo laktózy (50 mg/kg telesnej hmotnosti) v náhodnom poradí so zámerom skúmať rozdiely v materskom mlieku medzi týmito dvoma spôsobmi. Výsledkom štúdie bol záver, že podanie aspartámu v dávke 50 mg/kg telesnej hmotnosti má malý vplyv na hladinu aspartátu v mlieku, a hoci sa počas štvorhodinového postabsorpčného obdobia zaznamenalo malé zvýšenie skóre časového účinku aspartátu, počas celého 24-hodinového sledovaného obdobia sa nezaznamenal žiadny významný rozdiel.
Recenzie nezistili žiadnu súvislosť medzi aspartámom a rakovinou. V týchto prehľadoch sa skúmali početné štúdie karcinogenity na zvieratách, epidemiologické štúdie u ľudí, ako aj štúdie genotoxicity in vitro. V týchto štúdiách sa nenašli žiadne významné dôkazy o tom, že aspartám spôsobuje rakovinu u zvierat, poškodzuje genóm alebo spôsobuje rakovinu u ľudí pri dávkach, ktoré sa v súčasnosti používajú. Toto stanovisko podporujú viaceré regulačné agentúry, ako napríklad FDA a EFSA, ako aj vedecké orgány, napríklad Národný inštitút pre rakovinu.
Obavy z možných karcinogénnych vlastností aspartámu pôvodne vzniesol a v médiách hlavného prúdu spopularizoval John Olney v 70. rokoch 20. storočia a opäť v roku 1996, keď naznačil, že aspartám môže súvisieť s nádormi mozgu. V preskúmaniach sa zistilo, že tieto obavy boli chybné, pretože sa spoliehali na ekologický omyl a údajný mechanizmus spôsobovania nádorov pravdepodobne skutočne nespôsobuje rakovinu. Nezávislé agentúry ako FDA a National Cancer Institute na základe týchto obáv opätovne analyzovali viaceré štúdie a nezistili žiadnu súvislosť medzi aspartámom a rakovinou mozgu.
Ako sa uvádza v článku o kontroverziách okolo aspartámu, Centrum pre výskum rakoviny Cesare Maltoniho Európskej nadácie pre onkológiu a environmentálne vedy Ramazzini zverejnilo niekoľko štúdií, ktoré tvrdili, že aspartám môže zvýšiť výskyt viacerých malignít u hlodavcov, a dospeli k záveru, že aspartám je pri bežných dávkach v potrave potenciálny karcinogén. Úrad EFSA a Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) výsledky štúdií odmietli a nenašli dôvod na revíziu svojich predtým stanovených prípustných denných dávok pre aspartám.
Neurologické a psychiatrické príznaky
Bolesti hlavy sú najčastejším príznakom, ktorý spotrebitelia hlásia. V jednom malom prehľade sa uvádza, že aspartám je pravdepodobne jedným z mnohých potravinových spúšťačov migrény, a to v zozname, ktorý zahŕňa „syr, čokoládu, citrusové plody, párky v rožku, glutaman sodný, aspartám, tučné potraviny, zmrzlinu, abstinenciu kofeínu a alkoholické nápoje, najmä červené víno a pivo“.
iné recenzie zaznamenali protichodné štúdie o bolestiach hlavy
a ešte viac recenzií neobsahuje žiadne dôkazy a odkazy na podporu tohto tvrdenia.
Keďže kalorický prínos aspartámu je zanedbateľný, využíva sa ako prostriedok na zníženie hmotnosti prostredníctvom svojej úlohy náhrady cukru, pričom v prehľadoch sa uvádza, že aspartám môže pomôcť pri chudnutí ako súčasť multidisciplinárneho programu na zníženie hmotnosti. Tvrdenia, že aspartám prispieva k nárastu hmotnosti a obezite, nie sú podložené lekárskou literatúrou. Hoci sa objavili aj tvrdenia, že aspartám prispieva k hladu alebo zvýšenej chuti do jedla, existuje len málo štúdií, ktoré by sa priamo zaoberali vplyvom aspartámu na chuť do jedla. Údaje nepreukazujú žiadnu zvýšenú chuť do jedla pri užívaní aspartámu a je to oblasť možného budúceho výskumu. V štúdiách zameraných na kalorický príjem sa zistilo, že konzumenti aspartámu konzumujú rovnako alebo menej kalórií ako konzumenti bez aspartámu, ale nie viac.
Pod obchodnými názvami Equal, NutraSweet a Canderel je aspartám zložkou približne 6 000 spotrebiteľských potravín a nápojov predávaných po celom svete vrátane (ale nielen) diétnych limonád a iných nealkoholických nápojov, instantných raňajok, mentolových cukríkov, cereálií, žuvačky bez cukru, kakaové zmesi, mrazené dezerty, želatínové dezerty, džúsy, preháňadlá, žuvacie vitamínové doplnky, mliečne nápoje, farmaceutické lieky a doplnky, koktaily, tabletové sladidlá, čaje, instantné kávy, polevy, chladiče na víno a jogurty. V niektorých krajinách sa dodáva ako stolové korenie. Aspartám je menej vhodný na pečenie ako iné sladidlá, pretože sa pri zahrievaní rozkladá a stráca veľkú časť svojej sladivosti. Aspartám je tiež jednou z hlavných náhrad cukru, ktoré používajú ľudia s cukrovkou.
V roku 1985 spoločnosť Monsanto Company kúpila spoločnosť G.D. Searle a obchod s aspartámom sa stal samostatnou dcérskou spoločnosťou Monsanta, NutraSweet Company. V marci 2000 ju spoločnosť Monsanto predala spoločnosti J.W. Childs Equity Partners II L.P. Platnosť európskych patentov na používanie aspartámu sa skončila v roku 1987 a platnosť amerického patentu sa skončila v roku 1992. Odvtedy spoločnosť súťaží o podiel na trhu s inými výrobcami vrátane spoločností Ajinomoto, Merisant a Holland Sweetener Company.
Mnohé aspekty priemyselnej syntézy aspartámu zaviedla spoločnosť Ajinomoto. V roku 2004 trh s aspartámom, na ktorom mala spoločnosť Ajinomoto, najväčší svetový výrobca aspartámu, 40-percentný podiel, predstavoval 14 000 ton ročne a spotreba tohto výrobku rástla o 2 % ročne. Spoločnosť Ajinomoto získala svoje podnikanie v oblasti aspartámu v roku 2000 od spoločnosti Monsanto za 67 miliónov USD.
V roku 2008 spoločnosť Ajinomoto zažalovala britský reťazec supermarketov Asda, ktorý je súčasťou spoločnosti Wal-Mart, za úmyselné klamstvo v súvislosti s výrobkami s aspartámom, keď bola táto látka spolu s ďalšími „škodlivinami“ vylúčená z ponuky tohto reťazca. V júli 2009 britský súd rozhodol v prospech spoločnosti Asda. V júni 2010 odvolací súd toto rozhodnutie zmenil a umožnil spoločnosti Ajinomoto viesť proti spoločnosti Asda konanie na ochranu dobrého mena aspartámu. Spoločnosť Asda uviedla, že bude naďalej používať výraz „no nasties“ na výrobkoch s vlastnou značkou, ale žaloba bola v roku 2011 urovnaná, pričom spoločnosť ASDA sa rozhodla odstrániť odkazy na aspartám zo svojich obalov.
Spoločný podnik spoločností DSM a Tosoh, Holland Sweetener Company, vyrábal aspartám pomocou enzymatického procesu vyvinutého spoločnosťou Toyo Soda (Tosoh) a predával ho pod značkou Sanecta. Okrem toho vyvinula kombináciu aspartámovej aacesulfámovej soli pod obchodným názvom Twinsweet. Koncom roka 2006 opustili odvetvie výroby sladidiel, pretože „svetové trhy s aspartámom čelia štrukturálnemu prebytku ponuky, ktorý v posledných piatich rokoch spôsobil celosvetovo silnú cenovú eróziu“, čím sa podnikanie stalo „trvalo nerentabilným“.
Keďže sukralóza si na rozdiel od aspartámu zachováva svoju sladkosť aj po zahriatí a má minimálne dvakrát dlhšiu trvanlivosť ako aspartám, stala sa ako zložka populárnejšou. To spolu s rozdielmi v marketingu a meniacimi sa preferenciami spotrebiteľov spôsobilo, že aspartám stratil podiel na trhu v prospech sukralózy. V roku 2004 sa aspartám predával za približne 30 USD/kg a sukralóza, ktorá je hmotnostne približne trikrát sladšia, za približne 300 USD/kg.