はじめに
1965年に化学者ジェームズ・L・シュラッターによって発見されて以来、科学者たちはこの論争の的になっている甘味料をめぐって論争を繰り広げている。飲料やその他のダイエット製品に配合することが妥当なのか、それとも健康を害する危険性があるのか。
ここでは、融点や分解温度などの熱的特性に関する情報を得るために、DSCとTGA-FT-IRを用いて測定した。
テスト結果
DSC測定では、Concavus® るつぼに試料を入れ、室温から300℃の間で10K/分の昇温速度で加熱した。加熱結果を図2に示す。
TGA-FT-IR測定は、酸化アルミニウムるつぼに7.46mgの試料を準備し、動的窒素雰囲気下、10K/minで700℃まで加熱した。TGA測定中に発生したガスは、Bruker Optics社のFT-IRスペクトロメーターに直接注入した。TGA曲線を図3に示す。25℃から100℃の間に幅広い吸熱（吸熱性）効果が見られ（図3）、1.4％の質量減少に関連している。128℃（ピーク温度）で検出された2つ目の吸熱（吸熱性）は、1.5%の質量減少につながった。60℃と123℃での対応するFT-IRスペクトル（図4参照）により、放出された物質はどちらの場合も水であることが明らかになった（おそらく第一段階では吸収水、第二段階では水和水）。
187℃（DSC）で検出されたピークは、質量損失12.5％のTGAステップに対応し、アスパルテームの分解によるものである。184℃で検出されたFT-IRスペクトルを図5に示す（青い曲線）。メタノールのPNNLライブラリースペクトル（赤曲線）とよく対応している。
このアスパルテームの熱分解は、メタノールの放出と関連して、新しい物質、おそらく2,5-ジオキソピペラジンの形成につながる[2]。DSC曲線における248℃のピークは、形成された物質の融解に起因する。この生成物の分解が続く（330℃のTGAピーク-図3）。図6、7、8はそれぞれ、329℃で放出された生成物のFT-IRスペクトル（赤い曲線）を、NIST-EPAデータベースが示唆する異なる化合物のFT-IRスペクトルと比較して示している。分解中、二酸化炭素とアンモニアが放出される（図6の青色スペクトル、図7の緑色スペクトル）。その他の検出されたバンドは、おそらく芳香族結合、窒素、酸素を含む官能基によるものであろう。
例として、図8は329.1℃のFT-IRスペクトルをN-ベンジルマレイミドのスペクトルと比較したもので、3000cm-1付近と1250cm-1～1500cm-1の波長域で一致を示している。
結論
DSCとTGAの補完的手法による分析では、試料中の揮発性成分の量と、その融解温度と分解温度が明らかになる。さらに、FT-IRカップリングは、加熱中に放出される物質に関する情報を与える：アスパルテームの場合、まず水が蒸発し、その後メタノールを放出して分解する。
アスパルテームの場合、まず水分が蒸発し、その後メタノールが放出される。別のメカニズムによるものではあるが、アスパルテームを摂取した後、体内で分解される際にもメタノールが放出される。この物質が多量に摂取されると、頭痛やめまいを引き起こす可能性がある[3]。これが、アスパルテームの摂取は勧められる場合にのみ行うよう勧められている理由のひとつである。