Въведение
От откриването му през 1965 г. от химика Джеймс Л. Шлатер учените спорят за този противоречив подсладител. С право ли е разрешен в напитките и другите диетични продукти или представлява опасност за здравето ни?
Тук той беше измерен чрез DSC и TGA-FT-IR, за да се получи информация за някои от термичните му свойства, като температура на топене и температура на разграждане.
Резултати от тестовете
За измерването на DSC пробата се приготвя в тигел Concavus® с пробит капак и се нагрява между стайна температура и 300°C при скорост на нагряване 10 K/min. Резултатите от нагряването са представени на фигура 2.
Измерването на TGA-FT-IR беше извършено върху проба с тегло 7,46 mg, приготвена в тигел от алуминиев оксид и нагрята до 700 °С при 10 K/min в атмосфера на динамичен азот. Газовете, отделяни по време на TGA измерването, бяха директно впръскани в FT-IR спектрометъра на Bruker Optics. Кривата на TGA е представена на фигура 3. Широкият ендотермичен ефект между 25 °C и 100 °C (фигура 3) е свързан със загуба на маса от 1,4 %. Втори ендотермичен ефект, открит при 128°C (пикова температура), води до загуба на маса от 1,5%. Съответните FT-IR спектри при 60°C и 123°C (вж. фигура 4) разкриват, че освободеното вещество е вода и в двата случая (най-вероятно абсорбирана вода при първата стъпка и хидратирана вода при втората стъпка).
Пикът, открит при 187°C (DSC), съответстващ на стъпката TGA със загуба на маса от 12,5%, се дължи на разграждането на аспартама. FT-IR спектърът, открит при 184°C, е даден на фигура 5 (синята крива). Той съответства много добре на спектъра от библиотеката на PNNL за метанол (червена крива).
Това термично разграждане на аспартама, свързано с отделянето на метанол, води до образуването на ново вещество, вероятно 2,5-диоксопиперазин [2]. Пикът при 248°C в DSC кривата може да се отдаде на топенето на образуваното вещество. Следва разграждане на този продукт (TGA пик при 330°C - фиг. 3). На фигури 6, 7 и 8 е показан FT-IR спектърът на продуктите, освободени при 329°C (червена крива), в сравнение с FT-IR спектрите на различни съединения, предложени от базата данни на NIST-EPA. По време на разграждането се отделят въглероден диоксид и амоняк (син спектър на фигура 6; зелен спектър на фигура 7). Другите открити ивици най-вероятно се дължат на функционални групи, съдържащи ароматни връзки, азот и кислород.
Като пример, на фигура 8 е сравнен FT-IR спектърът при 329,1 °C със спектъра на N-бензил-малеймид, с който той показва съответствие в диапазоните на дължините на вълните около 3000 cm-1 и между 1250 cm-1 и 1500 cm-1.
Заключение
Анализът с допълнителните методи DSC и TGA разкрива количеството на летливите компоненти в пробата, както и температурите на топене и разграждане. Освен това FT-IR свързването дава информация за веществата, които се освобождават при нагряване: В случая с аспартама първо се изпарява водата, а по-късно веществото се разгражда, като се отделя метанол.
Макар и причинено от друг вид механизъм, разграждането на аспартама в организма след консумацията му също води до освобождаване на метанол, наред с други емисии. Това може да доведе до главоболие и замайване [3], ако веществото се приема в големи количества. Това е една от причините за препоръката аспартамът да се консумира само препоръчително.