مقدمة
منذ اكتشافه في عام 1965 على يد الكيميائي جيمس ل. شلاتر، والعلماء يتجادلون حول هذا المُحلي المثير للجدل. هل هو مسموح به بحق في المشروبات ومنتجات الحمية الغذائية الأخرى أم أنه خطر على صحتنا؟
وهنا تم قياسه عن طريق DSC وTGA-FT-IR من أجل الحصول على معلومات عن بعض خواصه الحرارية مثل درجة الانصهار ودرجة حرارة التحلل.
نتائج الاختبار
بالنسبة لقياس التذبذب الحراري الكهرومغناطيسي المضاعف DSC، تم تحضير عينة في بوتقة كونكافوس ذات غطاء مثقوب وتم تسخينها بين درجة حرارة الغرفة و300 درجة مئوية بمعدل تسخين 10 كلفن/دقيقة. وترد نتائج التسخين في الشكل 2.
أُجريت قياسات TGA-FT-الأشعة تحت الحمراء على عينة وزنها 7.46 مجم محضرة في بوتقة من أكسيد الألومنيوم وتم تسخينها إلى 700 درجة مئوية عند 10 كلفن/دقيقة في جو نيتروجين ديناميكي. تم حقن الغازات المتصاعدة أثناء قياس TGA مباشرةً في مطياف FT-IR من Bruker Optics. يظهر منحنى TGA في الشكل 3. ويرتبط التأثير الحراري الداخلي الواسع النطاق بين 25 درجة مئوية و100 درجة مئوية (الشكل 3) بفقدان الكتلة بنسبة 1.4%. ويؤدي التأثير الحراري الداخلي الثاني الذي تم اكتشافه عند 128 درجة مئوية (درجة حرارة الذروة) إلى فقدان كتلة بنسبة 1.5%. وتكشف أطياف FT-IR المناظرة عند 60 درجة مئوية و123 درجة مئوية (انظر الشكل 4) أن المادة المنطلقة هي الماء في كلتا الحالتين (على الأرجح الماء الممتص في الخطوة الأولى وماء الترطيب في الخطوة الثانية).
ترجع الذروة المكتشفة عند درجة حرارة 187 درجة مئوية (DSC)، والتي تقابل خطوة TGA مع فقدان كتلة بنسبة 12.5%، إلى تحلل الأسبارتام. ويرد في الشكل 5 (المنحنى الأزرق) طيف الأشعة تحت الحمراء FT-IR المكتشف عند درجة حرارة 184 درجة مئوية. وهو يتوافق جيدًا مع طيف مكتبة PNNL للميثانول (المنحنى الأحمر).
ويؤدي هذا التحلل الحراري للأسبارتام، المرتبط بإطلاق الميثانول، إلى تكوين مادة جديدة، يُفترض أنها 2،5-ديوكوبايبيرازين [2]. يمكن أن تعزى الذروة عند درجة حرارة 248 درجة مئوية في منحنى DSC إلى ذوبان المادة المتكونة. يتبع ذلك تحلل هذا المنتج (ذروة TGA عند 330 درجة مئوية - الشكل 3). يوضح كل من الأشكال 6 و7 و8 طيف الأشعة تحت الحمراء FT-IR للنواتج المنطلقة عند 329 درجة مئوية (المنحنى الأحمر) بالمقارنة مع أطياف الأشعة تحت الحمراء FT-IR لمركبات مختلفة، والتي تقترحها قاعدة بيانات NIST-EPA. أثناء التحلل، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون والأمونيا (الطيف الأزرق في الشكل 6؛ والطيف الأخضر في الشكل 7). أما النطاقات المكتشفة الأخرى فهي على الأرجح ناتجة عن المجموعات الوظيفية التي تحتوي على روابط عطرية والنيتروجين والأكسجين.
وكمثال على ذلك، يقارن الشكل 8 طيف الأشعة تحت الحمراء FT-IR عند 329.1 درجة مئوية مع طيف N-benzyl-maleimide، والذي يظهر تطابقًا في نطاقات الطول الموجي حول 3000 سم-1 وبين 1250 سم-1 و1500 سم-1.
الخاتمة
يكشف التحليل بالطريقتين المكملتين لـ DSC وTGA عن كمية المكونات المتطايرة في العينة إلى جانب درجات حرارة ذوبانها وتحللها. بالإضافة إلى ذلك، يعطي اقتران FT-IR معلومات عن المواد المنطلقة أثناء التسخين: في حالة الأسبارتام، يتبخر الماء أولاً، ثم تتحلل المادة لاحقًا بإطلاق الميثانول.
على الرغم من أن تحلل الأسبارتام في الجسم بعد استهلاكه يؤدي أيضًا إلى إطلاق الميثانول، من بين انبعاثات أخرى، على الرغم من أنه ناتج عن آلية من نوع آخر. يمكن أن يؤدي ذلك إلى الصداع والدوار [3]، إذا تم تناول المادة بكميات كبيرة. وهذا هو أحد أسباب التوصية بتناول الأسبارتام فقط في حالة النصح بتناوله.