Введение
С момента его открытия в 1965 году химиком Джеймсом Л. Шлаттером ученые спорят об этом противоречивом подсластителе. Справедливо ли его использование в напитках и других диетических продуктах или он представляет опасность для нашего здоровья?
В данном случае он был измерен с помощью ДСК и ТГА-ФТ-ИК, чтобы получить информацию о некоторых его термических свойствах, таких как температура плавления и температура деструкции.
Результаты испытаний
Для измерения ДСК образец был подготовлен в тигле Concavus® с проколотой крышкой и нагрет от комнатной температуры до 300°C при скорости нагрева 10 К/мин. Результаты нагрева представлены на рисунке 2.
Измерения методом ТГА-ФТ-ИК проводились на образце массой 7,46 мг, подготовленном в тигле из оксида алюминия и нагретом до 700°C со скоростью 10 К/мин в динамической атмосфере азота. Газы, выделяющиеся во время ТГА-измерений, непосредственно вводились в ИК-Фурье спектрометр компании Bruker Optics. Кривая ТГА представлена на рисунке 3. Широкий эндотермический эффект между 25°C и 100°C (рис. 3) связан с потерей массы на 1,4%. Второй эндотермический эффект, обнаруженный при 128°C (пиковая температура), приводит к потере массы на 1,5%. Соответствующие ИК-Фурье спектры при 60°C и 123°C (см. рис. 4) показывают, что выделяющееся вещество в обоих случаях представляет собой воду (скорее всего, абсорбированную воду на первом этапе и гидратационную воду на втором этапе).
Пик, обнаруженный при 187°C (ДСК), соответствующий этапу ТГА с потерей массы 12,5%, обусловлен деградацией аспартама. ИК-Фурье спектр, обнаруженный при 184°C, представлен на рисунке 5 (синяя кривая). Он очень хорошо соответствует спектру метанола, полученному в PNNL library (красная кривая).
Такая термическая деградация аспартама, связанная с выделением метанола, приводит к образованию нового вещества, предположительно 2,5-диоксопиперазина [2]. Пик при 248°C на кривой ДСК может быть отнесен к плавлению образовавшегося вещества. Далее следует деградация этого продукта (пик ТГА при 330°C - рис. 3). На рисунках 6, 7 и 8 представлены ИК-Фурье спектры продуктов, выделяющихся при 329°C (красная кривая), в сравнении с ИК-Фурье спектрами различных соединений, предложенных базой данных NIST-EPA. В процессе деструкции выделяются диоксид углерода и аммиак (синий спектр на рисунке 6; зеленый спектр на рисунке 7). Остальные обнаруженные полосы, скорее всего, вызваны функциональными группами, содержащими ароматические связи, азот и кислород.
В качестве примера на рисунке 8 приведено сравнение ИК-Фурье спектра при 329,1°C со спектром N-бензилмалеимида, с которым он демонстрирует соответствие в диапазонах длин волн около 3000 см-1 и между 1250 см-1 и 1500 см-1.
Заключение
Анализ с помощью дополнительных методов ДСК и ТГА позволяет определить количество летучих компонентов в образце, а также температуры его плавления и деструкции. Кроме того, ИК-Фурье-связь дает информацию о веществах, выделяющихся при нагревании: В случае аспартама сначала испаряется вода, а затем вещество разлагается с выделением метанола.
Разложение аспартама в организме после его употребления, хотя и происходит по другому механизму, также приводит к выделению метанола и других веществ. Это может привести к головной боли и головокружению [3], если вещество принимается в больших количествах. Это одна из причин, по которой аспартам рекомендуется употреблять только с осторожностью.