Εισαγωγή
Από την ανακάλυψή του το 1965 από τον χημικό James L. Schlatter, οι επιστήμονες διαφωνούν για αυτό το αμφιλεγόμενο γλυκαντικό. Επιτρέπεται δικαίως σε ποτά και άλλα προϊόντα διατροφής ή αποτελεί κίνδυνο για την υγεία μας
Εδώ, μετρήθηκε μέσω DSC και TGA-FT-IR προκειμένου να ληφθούν πληροφορίες σχετικά με ορισμένες θερμικές ιδιότητές του, όπως το σημείο τήξης και η θερμοκρασία αποικοδόμησης.
Αποτελέσματα δοκιμών
Για τη μέτρηση DSC, ένα δείγμα παρασκευάστηκε σε χωνευτήρι Concavus® με διάτρητο καπάκι και θερμάνθηκε μεταξύ θερμοκρασίας δωματίου και 300°C με ρυθμό θέρμανσης 10 K/min. Τα αποτελέσματα της θέρμανσης παρουσιάζονται στο σχήμα 2.
Η μέτρηση TGA-FT-IR διεξήχθη σε δείγμα 7,46 mg που παρασκευάστηκε σε χωνευτήρι οξειδίου του αλουμινίου και θερμάνθηκε στους 700°C σε 10 K/min σε δυναμική ατμόσφαιρα αζώτου. Τα αέρια που αναπτύχθηκαν κατά τη μέτρηση TGA εγχύθηκαν απευθείας στο φασματόμετρο FT-IR της Bruker Optics. Η καμπύλη TGA απεικονίζεται στο σχήμα 3. Ένα ευρύ ενδοθερμικό φαινόμενο μεταξύ 25°C και 100°C (σχήμα 3) συνδέεται με απώλεια μάζας 1,4%. Ένα δεύτερο ενδοθερμικό φαινόμενο που ανιχνεύεται στους 128°C (θερμοκρασία αιχμής) οδηγεί σε απώλεια μάζας 1,5%. Τα αντίστοιχα φάσματα FT-IR στους 60°C και 123°C (βλέπε σχήμα 4) αποκαλύπτουν ότι η ουσία που απελευθερώνεται είναι νερό και στις δύο περιπτώσεις (πιθανότατα απορροφημένο νερό στο πρώτο στάδιο και νερό ενυδάτωσης στο δεύτερο στάδιο).
Η κορυφή που ανιχνεύεται στους 187°C (DSC), η οποία αντιστοιχεί στο στάδιο TGA με απώλεια μάζας 12,5%, οφείλεται στην αποικοδόμηση της ασπαρτάμης. Το φάσμα FT-IR που ανιχνεύθηκε στους 184°C δίνεται στο σχήμα 5 (μπλε καμπύλη). Αντιστοιχεί πολύ καλά στο φάσμα PNNL library για τη μεθανόλη (κόκκινη καμπύλη).
Αυτή η θερμική αποικοδόμηση της ασπαρτάμης, που συνδέεται με την απελευθέρωση μεθανόλης, οδηγεί στο σχηματισμό μιας νέας ουσίας, πιθανώς της 2,5-διοξοπιπεραζίνης [2]. Η κορυφή στους 248°C στην καμπύλη DSC μπορεί να αποδοθεί στην τήξη της σχηματιζόμενης ουσίας. Ακολουθεί η αποικοδόμηση του προϊόντος αυτού (κορυφή TGA στους 330°C - σχήμα 3). Στα σχήματα 6, 7 και 8 παρουσιάζεται το φάσμα FT-IR των προϊόντων που απελευθερώνονται στους 329°C (κόκκινη καμπύλη) σε σύγκριση με τα φάσματα FT-IR διαφόρων ενώσεων, τα οποία προτείνονται από τη βάση δεδομένων NIST-EPA. Κατά την αποικοδόμηση απελευθερώνονται διοξείδιο του άνθρακα και αμμωνία (μπλε φάσμα στο σχήμα 6, πράσινο φάσμα στο σχήμα 7). Οι άλλες ανιχνευόμενες ζώνες οφείλονται πιθανότατα σε λειτουργικές ομάδες που περιέχουν αρωματικούς δεσμούς, άζωτο και οξυγόνο.
Ως παράδειγμα, στο σχήμα 8 συγκρίνεται το φάσμα FT-IR στους 329,1°C με το φάσμα του Ν-βενζυλο-μαλεϊμιδίου, με το οποίο παρουσιάζει συμμόρφωση στις περιοχές μηκών κύματος γύρω από τα 3000 cm-1 και μεταξύ 1250 cm-1 και 1500 cm-1.
Συμπέρασμα
Η ανάλυση με τις συμπληρωματικές μεθόδους DSC και TGA αποκαλύπτει την ποσότητα των πτητικών συστατικών σε ένα δείγμα μαζί με τις θερμοκρασίες τήξης και αποικοδόμησής του. Επιπλέον, η σύζευξη FT-IR παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις ουσίες που απελευθερώνονται κατά τη θέρμανση: Στην περίπτωση της ασπαρτάμης, το νερό εξατμίζεται πρώτα και η ουσία αποικοδομείται αργότερα απελευθερώνοντας μεθανόλη.
Αν και προκαλείται από άλλου είδους μηχανισμό, η αποικοδόμηση της ασπαρτάμης στον οργανισμό μετά την κατανάλωσή της οδηγεί επίσης στην απελευθέρωση μεθανόλης, μεταξύ άλλων εκπομπών. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε πονοκέφαλο και ζάλη [3], εάν η ουσία λαμβάνεται σε μεγάλες ποσότητες. Αυτός είναι ένας λόγος για τη σύσταση να καταναλώνεται η ασπαρτάμη μόνο κατόπιν συμβουλής.