Die Leute mögen die Süße von Zucker, aber das Süßeste ist nicht Zucker?丨Geschmackschemie

Süße ist ein angenehmer Geschmack, der Menschen glücklich macht. Sein biologisches Wesen beruht auf der Interaktion zwischen süßen Molekülen und süßen Rezeptoren, die dann nach einem komplexen Übertragungsprozess das Belohnungssystem des Gehirns aktivieren, um den Neurotransmitter Dopamin freizusetzen. Aus Sicht der chemischen Struktur können süße Moleküle in Kohlenhydrate (Zucker, Zuckerderivate, Zuckeralkohole, Glykoside), Aminosäuren (Dipeptide, Proteine), Sulfonamide usw. unterteilt werden. Der Süßwert hängt eng mit der Molekülstruktur zusammen. In diesem Artikel werden verschiedene Arten süßer Moleküle und ihre Süße auf der Ebene der Molekülstruktur erläutert. Außerdem erfahren Sie, welche Substanz die süßeste ist.

Geschrieben von Shi Min (Changzhou No. 1 Middle School), Jiang Xuefeng (Fakultät für Chemische Molekularwissenschaften und Ingenieurwissenschaften, East China Normal University)

Sauer, süß, bitter, salzig und Umami sind die fünf Grundgeschmacksrichtungen des Menschen. Der Mensch ist mit einer Vorliebe für Süßes geboren [1]. Laut Shuowen Jiezi bedeutet „Yan Schönheit. Zunge bedeutet das Gefühl der Süße.“ Das heißt, die Zunge kann Süße schmecken. Der biologische Mechanismus der Süße läuft im Großen und Ganzen wie folgt ab: Süße Moleküle aktivieren Süßrezeptoren (T1R2/T1R3-Rezeptoren) auf den Geschmacksknospen des Zungenepithels, die wiederum G-Proteine ​​und Phospholipase Cβ2 aktivieren. Das durch die Hydrolyse von Cβ2 gewonnene Inositoltriphosphat induziert die Freisetzung von intrazellulärem Ca2+, gefolgt von einer Depolarisation der Zellmembran und der Freisetzung von Neurotransmittern, wodurch Süße erzeugt wird [2].

Auf chemischer Ebene haben Wissenschaftler die relevante Molekülstruktur-Wirkungs-Theorie zusammengefasst und kontinuierlich überarbeitet und ergänzt:

(1) Im Jahr 1963 schlug Shallenberger die AH-B-Theorie vor, die besagt, dass süße Moleküle sowohl eine Wasserstoffdonorgruppe AH (wie eine Hydroxylgruppe, Aminogruppe usw.) als auch eine Wasserstoffakzeptorgruppe B (wie ein Sauerstoffatom, Stickstoffatom usw.) haben müssen und der Abstand zwischen dem H (Wasserstoffproton) der AH-Gruppe und B 0,25 bis 0,40 nm beträgt (Abbildung 1 (a)). Die AH-B-Einheit des Süßmoleküls interagiert mit der AH-B-Einheit des Süßrezeptors, um Geschmack zu erzeugen [3].

(2) Im Jahr 1972 ergänzte Kier die AH-B-Theorie und schlug die AH-BX-Dreieckstheorie vor, die besagt, dass das Vorhandensein einer hydrophoben Gruppe X, AH, B und X in einem Molekül gemeinsam die Süße des Moleküls bestimmt [4] (Abbildung 1 (b)). Die Abstände zwischen X und A und B betragen 0,35 nm bzw. 0,55 nm. Spätere Studien zeigten jedoch, dass diese Theorie keine universelle Bedeutung hat.

(3) Im Jahr 1991 schlug Tinti außerdem die Multi-Site-Theorie vor, die besagt, dass der Süßgeschmacksrezeptor mindestens acht Erkennungspunkte hat, die mit den entsprechenden Teilen der Süßgeschmacksmoleküle interagieren, um Süße zu erzeugen. Beispielsweise interagiert Aspartam an neun Stellen mit dem Rezeptor (Abbildung 1 (c)) [5, 6].

Es ist ersichtlich, dass die Süße mit dem Lipid-Wasser-Verteilungskoeffizienten des Moleküls zusammenhängt. Wenn das Molekül ein lipophiles-hydrophiles Gleichgewicht erreicht, interagiert es stark mit den Süßgeschmacksrezeptoren und weist eine hohe Süße auf[7]. Es ist erwähnenswert, dass die dreidimensionalen Strukturen einzelner Süßgeschmacksrezeptoren und Molekül-Rezeptor-Komplexe noch nicht bekannt sind, sodass die obige Theorie noch nicht vollständig verifiziert ist und gewisse Einschränkungen aufweist [8].

Abbildung 1 (a) AH-B-Theorie, (b) AH-BX-Theorie, (c) Mehrpunkttheorie

Bis heute gibt es mehr als 20 häufig verwendete süße Moleküle, wie etwa Zucker (Saccharose), Zuckerderivate (Sucralose), Zuckeralkohole (Sorbit), Glykoside (Steviosid), Dipeptide (Aspartam), Proteine ​​(Thaumatin), Sulfonamide (Saccharin) usw. Die Süße einer 5%igen Saccharoselösung bei Raumtemperatur wird üblicherweise mit 1 definiert, und andere süße Moleküle werden mit dieser Süße verglichen, um Süßewerte zu erhalten. Die Süße eines Lebensmittels wird üblicherweise durch einen Durchschnitt mehrerer Verkostungen durch einen Prüfer gemessen, sodass der Süßewert von subjektiven Faktoren beeinflusst wird. Vor kurzem wurde eine elektronische Zunge entwickelt, die den menschlichen Geschmack simuliert und Süße objektiver beurteilen kann, aber die Technologie ist noch nicht ausgereift[9].

Zucker macht den Menschen glücklich, doch ein übermäßiger Konsum kann zu Fettleibigkeit und sogar Krankheiten (wie Diabetes) führen. Der Mechanismus besteht darin, dass überschüssige Zuckermoleküle im Körper abgebaut werden, um „reichlich“ Energie zu produzieren. Schätzungen zufolge werden bis 2030 2,16 Milliarden Menschen von Fettleibigkeit betroffen sein[10]. Das Konzept eines kalorienarmen Lebensstils hat Möglichkeiten für die Entwicklung zuckerfreier Süßstoffe eröffnet und die diversifizierte Entwicklung der Süßchemie gefördert.

01

Zucker, Zuckeralkohole, Glykoside

1.1 Zucker und ihre Derivate

Es wird allgemein angenommen, dass die Süße vom Zucker (auch als Kohlenhydrate bekannt) herrührt, wobei Saccharose am häufigsten vorkommt. Die chemische Struktur ist auf zwei benachbarte, räumlich nahe beieinander liegende Hydroxygruppen zurückzuführen, die der AH-B-Theorie genügen, wobei eine Hydroxygruppe als AH und das Sauerstoffatom der anderen Hydroxygruppe als B fungiert (Abbildung 2, oben). Die nach der Saccharosehydrolyse entstehende Fructose und Glucose entsprechen ebenfalls der AH-B-Theorie und weisen Süßegrade von 1,1–1,8 bzw. 0,5–0,8 auf. Auch die Süße von Maltose, einem anderen natürlichen Zucker, der im täglichen Leben verwendet wird, ist theoretisch belegt. Nach der Zersetzung entstehen zwei Moleküle Glucose, die aus der Hydrolyse von Stärke (einem nicht süßen Polysaccharid) stammen. Aus diesem Grund schmeckt Stärke nach dem Kauen süß (Abbildung 2 unten).

Abbildung 2: Gängige Zucker und ihre Süßkraft

Übermäßiger Zuckerkonsum kann zu Funktionsstörungen der Bauchspeicheldrüse führen und Krankheiten wie Diabetes und Fettleibigkeit verursachen. Daher entwickeln Wissenschaftler ständig Ersatzstoffe für herkömmlichen Zucker, um das Verlangen der Menschen nach Süßem zu befriedigen, ohne nennenswerte Veränderungen des Blutzucker- und Insulinspiegels zu verursachen. Einige natürliche seltene Zucker haben solche Eigenschaften [11]. Wiggers entdeckte Trehalose 1832 im Mutterkornpilz des Roggens, und Levin verwendete 1988 erstmals eine biologische Methode, um Tagatose durch enzymatische Umwandlung von Galaktose zu gewinnen [12]. Es gibt auch Allose, die durch Fructose-katalysierte Umwandlung entsteht (Abbildung 3).

Abbildung 3 Seltene Zucker und ihre Süße

Die Süße von natürlichem Zucker liegt im Allgemeinen bei etwa 1,0, was den Anforderungen eines breiteren Anwendungsbereichs kaum gerecht werden kann. Im Jahr 1976 veröffentlichten Hough et al. [13] fanden heraus, dass der selektive Ersatz einiger Hydroxylgruppen in Saccharosemolekülen durch Halogene die Süße des Moleküls signifikant beeinflussen kann. Durch Chlorierung an Position 2 wird es sogar bitter, während 4,1′,6′-Trichlorsaccharose und 4,6,1′,4′-Tetrabromsaccharose eine stark verstärkte Süße aufweisen (Abbildung 4 (a)), mit Süßegraden von 400-800 bzw. 7500. Der Grund ist: Die Einführung von Halogenen kann die Lipophilie von Saccharosemolekülen erhöhen und ihre Interaktion mit Süßrezeptoren verstärken; Die bromierten Produkte sind süßer als die chlorierten, da der Radius des Bromatoms mit der Molekülgröße auf den Süßrezeptoren vergleichbar ist und die Bindung vollständiger ist. Detaillierte Studien haben gezeigt, dass eine Halogenierung an den Positionen 1, 4, 1' und 4' des Saccharosemoleküls die Süße erhöhen kann[14].

Sucralose ist ein weit verbreitetes süßes Molekül, das nach dem Verzehr fast immer aus dem Körper ausgeschieden wird. Bei 20°C trocken 4 Jahre lagerfähig. Beim Backen zersetzt es sich jedoch in L-Glucoseketon und 5-Hydroxymethylfurfural. Gleichzeitig beteiligt sich der freigesetzte Chlorwasserstoff an der Chlorierung von Glycerin, wobei die giftige Substanz Chlorpropanol entsteht. Daher sollten Sucralose-haltige Lebensmittel nicht bei hohen Temperaturen erhitzt werden (Abbildung 4 (b)) [15]. Hough verwendete eine Methode zum vollständigen Gruppenschutz, einschließlich Acylierungs-, Chlorierungs- und Deacylierungsschritten. Obwohl die Ausbeute nur 14,6 % betrug [16], lieferte sie eine theoretische Grundlage für die Synthese von Sucralose (Abbildung 4 (c)). Mit der steigenden Nachfrage nach Sucralose und der kontinuierlichen Verbesserung des Syntheseweges hat sich die Methode des Einzelgruppenschutzes aufgrund ihrer geringeren Anzahl an Schritten und der höheren Ausbeute zu einer häufig verwendeten Synthesemethode entwickelt. Nach Acylierungs-, Chlorierungs- und Deacylierungsschritten kann die Ausbeute 27,8 % erreichen [17] (Abbildung 4 (c)).

Abbildung 4 (a) Halogenierte Saccharose-Derivate, (b) Transformationsbeziehung von Sucralose bei hohen Temperaturen, (c) Syntheseweg von Sucralose

1.2 Zuckeralkohole

Man hat eine weitere Reihe häufig verwendeter süßer Moleküle entwickelt: Zuckeralkohole, deren Molekularstruktur ein Polyol ist (mit mehreren Hydroxyl-Funktionsgruppen), wie beispielsweise Sorbit, Mannit, Xylit usw. (Abbildung 5). Wie Zuckermoleküle ist es stark hydrophil und interagiert kaum mit Süßgeschmacksrezeptoren, sodass es nicht sehr süß ist. Zuckeralkohole können aus natürlichen Pflanzen gewonnen oder durch entsprechende Zucker reduziert werden. Beispielsweise kann Glucose zu Sorbit, Mannose zu Mannit und Xylose zu Xylitol reduziert werden. Obwohl Zuckeralkohole nicht so süß sind wie Zucker, produzieren sie keine Säure, die die Zähne angreift, wenn sie mit Mundbakterien in Berührung kommen, und können so Karies vorbeugen. Zuckeralkohole erhöhen den Blutzuckerspiegel im menschlichen Körper nach dem Verzehr nicht signifikant[18], sodass sie von Diabetikern konsumiert werden können, ein übermäßiger Konsum kann jedoch Durchfall verursachen.

Abbildung 5 Gängige Zuckeralkohole und ihre Süße

1.3 Glykoside

Zu den zuckersüßen Molekülen zählen auch Glykoside, deren Molekularstruktur eine glykosidische Bindung ist, die einen Zuckerrest (die halbacetale Hydroxylgruppe eines Monosaccharids oder Oligosaccharids) und ein Glykosid (einen Nichtzuckerteil wie eine Hydroxylgruppe) verbindet. Beispielsweise sind Steviosid, Neohesperidin-Dihydrochalcon und Mogrosid natürlich, sicher, sehr süß und kalorienarm und können Karies vorbeugen[19].

Steviosid ist ein tetrazyklisches Diterpenglykosidmolekül, das aus Steviablättern extrahiert werden kann und eine Süße von 270–300 aufweist. Steviol (Glykosid) weist unterschiedliche Süßwerte auf, wenn es an Position C-19 mit unterschiedlich vielen Glucosegruppen (-glu) und an Position C-13 mit unterschiedlich vielen und verschiedenen Zuckergruppen gebunden ist [20] (Abbildung 6 (a)):

(1) Steviosid A (Süße 350-450) mit drei Glucosegruppen, die durch Sauerstoffbrücken an C-13 verbunden sind, ist süßer als Steviosid mit zwei Glucosegruppen;

(2) Wenn eine der drei an C-13 gebundenen Glucosegruppen durch Rhamnosyl (-rhm) in Steviosid C (Süße 40-60) ersetzt wird, wird die Süße stark reduziert;

(3) Wenn C-19 über zwei Glucosegruppen an Steviosid E (Süße 100–150) gebunden wird, nimmt die Süße leicht ab.

Die Steviosid-Reihe ist säure- und alkalibeständig, wird häufig in Getränken verwendet und hat nach und nach Saccharin ersetzt.

Neohesperidin[21], gewonnen aus der Schale von Orangen. Die bitter schmeckenden Verbindungen Naringin und Neohesperidin (Abbildung 6(b) links) können einer Ringöffnung durch Alkali unterzogen und anschließend unter Palladiumkatalyse hydriert werden, um Naringindihydrochalkon und Neohesperidindihydrochalkon zu erhalten[22]. Die Produktionskosten sind relativ hoch und es wird häufig in Getränken verwendet. Zusammenhang zwischen der Molekülstruktur von Dihydrochalkon und dem Süßwert (Abbildung 6 (b) rechts):

(1) Die mit C-7 verbundene R-Gruppe im Dihydrochalkon ist eine Zuckergruppe (Neohesperidosyl, abgekürzt Neo oder Glucosyl usw.), und am mit C-2 verbundenen Benzolring befindet sich mindestens eine Hydroxylgruppe. Nur wenn diese beiden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind, schmeckt das Molekül süß;

(2) Wenn C-4′ am rechten Benzolring mit einer Alkoxygruppe verbunden ist, wird die Süße verstärkt. Das heißt, die Süße von Neohesperidin-Dihydrochalcon (Süße 1000) ist viel höher als die von Naringin-Dihydrochalcon (Süße 500–700) [23].

Mogrosid V ist ein Triterpenoid-Glucosid-Molekül, das aus der Cucurbitaceae-Rebe Momordica grosvenori mit einer Süße von 300 extrahiert werden kann (Abbildung 6 (c)). Ähnlich wie bei Steviosid führen unterschiedliche Anzahl und Art der angehängten Zuckergruppen zu unterschiedlichen Süßewerten, während die Zerstörung der Hydroxylgruppe an Position C-11 zu einem bitteren Geschmack führt[24]. In meinem Land wird es häufig zur Behandlung von trockenem Husten, Halsschmerzen und anderen Krankheiten eingesetzt[25]. Die Geschichte des Anbaus und der Verwendung reicht 800 Jahre zurück, die kommerzielle Nutzung begann jedoch erst im Jahr 2004.

Abbildung 6 (a) Steviosid, (b) Neohesperidin-Dihydrochalkon, (c) Mogrosid V

02

Dipeptide, Proteine

Aminosäuren sind die Grundbausteine, aus denen Proteine ​​bestehen. Die natürlichen Aminosäuren, aus denen Proteine ​​bestehen, sind fast alle vom L-Typ und haben meist einen bitteren Geschmack, während die Aminosäuren vom D-Typ süß schmecken[26, 27]. Die AH-BX-Dreieckstheorie besagt, dass die AH-BX-Teile im Süßmolekül nur dann mit den drei Bindungsgruppen der Süßrezeptoren interagieren, wenn sie im Uhrzeigersinn angeordnet sind, um Süße zu erzeugen. Die AH-BX der Aminosäuren vom D-Typ sind im Uhrzeigersinn angeordnet, während die Aminosäuren vom L-Typ gegen den Uhrzeigersinn angeordnet sind, was zwei völlig entgegengesetzte Geschmacksrichtungen erzeugt: süß und bitter (Abbildung 7 (a)).

2.1 Dipeptide

Dipeptid-Süßstoffmoleküle sind Verbindungen mit einer Peptidbindung zwischen Molekülen, die durch Dehydratationskondensation zweier Aminosäuren gebildet wird, wie beispielsweise Aspartam und Neotam. Im Jahr 1965 gelangte James M. Schlatter zufällig auf das süße Molekül Aspartam, dessen wissenschaftlicher Name Aspartam lautet. Aspartam hat einen süßen Geschmack, der hauptsächlich auf der Fähigkeit des Benzolrings des Moleküls beruht, hydrophobe Wechselwirkungen mit den hydrophoben Regionen der Süßgeschmacksrezeptoren hervorzurufen. Nefro und Tinti schlugen vor, dass der Süßgeschmacksrezeptor zwei hydrophobe Regionen enthalten könnte, die etwa 1 nm voneinander entfernt sind[28]. Basierend auf dieser theoretischen Grundlage wurde eine Alkylgruppe an das Aspartammolekül gebunden, um eine zweite hydrophobe Region zu erhalten, und eine neue Substanz, Neotam, synthetisiert. Die Süßkraft von Aspartam beträgt 120–200, während die Süßkraft von Neotam 7000–13000 beträgt (Abbildung 7(b)). Wenn die Anzahl der Hauptkohlenstoffatome der eingeführten Alkylgruppe drei oder vier beträgt und die Anzahl der Verzweigungen am terminalen Kohlenstoffatom höher ist, ist die Hydrophobie höher und auch die Süße höher[29]. Im Jahr 2008 brachte die Coca-Cola Company eine neue „zuckerfreie“ Cola auf den Markt, die Aspartam verwendet, sehr süß und kalorienfrei ist und Karies vorbeugt[30]. Darüber hinaus kostet Aspartam bei gleicher Süße nur 70 % von Saccharose und ist damit auf dem Süßwarenmarkt wettbewerbsfähig.

Abbildung 7 (a) D-, L-Aminosäuren, (b) Aspartam und Neotam

2.2 Proteine

Pflanzliches Süßprotein bezeichnet ein süßes Proteinmakromolekül, das aus natürlichen Pflanzen gewonnen wird. Im Jahr 1972 haben VanderWel et al. extrahierte aus der Frucht einen süßen Inhaltsstoff, Thaumatin[31]. Nur die Süßgeschmacksrezeptoren von Menschen und Affen können damit interagieren und seine Süße wahrnehmen. Süß schmeckende Proteine ​​sind seitdem in das menschliche Blickfeld gelangt. Anschließend isolierten und reinigten Wissenschaftler eine Vielzahl süßer Pflanzenproteine ​​mit unterschiedlichen Süßegraden (100–10.000, Tabelle 1). Sie alle weisen folgende Merkmale auf: (1) keine charakteristische Sequenz [32]; (2) die Süße nimmt mit abnehmender negativer Ladung auf der Proteinoberfläche zu [33]; (3) intramolekulare Wasserstoffbrücken und hydrophobe Gruppen beeinflussen die Süße; (4) Es kann mehrere Bindungspunkte zwischen Süßproteinen und Süßrezeptoren geben. (5) Sie werden im menschlichen Körper zu Aminosäuren abgebaut und ihre Aufnahme und Verwertung erfolgt unabhängig von Insulin.

Pflanzliches Süßprotein zeichnet sich durch hohe Süße, geringen Kaloriengehalt und die Fähigkeit aus, Karies vorzubeugen[34]. Es kann bei der Herstellung von Lebensmitteln, Getränken und Medikamenten verwendet werden[35]. Allerdings neigt Eiweiß bei hohen Temperaturen zur Denaturierung, daher können Lebensmittel mit süßem Eiweiß bei hohen Temperaturen nicht verwendet werden. Da es nicht genügend Früchte gibt, die diese süßen Proteine ​​enthalten, und auch aus Gründen wie den Transport- und Extraktionskosten der Früchte, ist eine Produktion im großen Maßstab derzeit schwierig.

Tabelle 1 Süße Proteine ​​und ihre Süße

03

Sulfonamide

Bei den süßen Sulfonamidmolekülen handelt es sich um eine Klasse von Molekülen mit funktionellen Sulfonamidgruppen, wie etwa Saccharin, Cyclamat und Acesulfam-Kalium, die alle zufällig von Chemikern gewonnen wurden. Das Molekül erfüllt die AH-B-Süßetheorie (Abbildung 8). Die Süße süßer Sulfonamidmoleküle hängt mit dem Molekülvolumen und dem Volumen der Substituenten zusammen[36], die den Abstand zwischen den „süßen Dreiecken“ und damit die Süße beeinflussen.

Abbildung 8: Molekularstruktur von süßem Sulfonamid

Im Jahr 1879 entdeckte der russische Chemiker Fahlberg zufällig das hochsüße Molekül Saccharin, dessen wissenschaftlicher Name o-Benzoylsulfonimid lautet und eine Süße von 300–500 aufweist. Fahlberg verwendete zur Synthese die Toluolmethode[37], während in meinem Land üblicherweise die unabhängig entwickelte Phthalsäureanhydridmethode verwendet wird, bei der Phthalsäureanhydrid, Ammoniakwasser, flüssiges Chlor, Schwefelsäure, Natriumnitrit, Kupfersulfat, Schwefeldioxid usw. verwendet werden und Prozesse wie Amidierung, Hofmann-Abbau, Diazotierung, Sulfonylchlorierung und Cyclisierung durchlaufen werden. Die Gesamtausbeute kann mehr als 80 % erreichen[38] (Abbildung 9 (a)).

Abbildung 9 Synthesewege von (a) Saccharin, (b) Cyclamat und (c) Acesulfam-Kalium

Saccharin wird 24 Stunden nach dem Eintritt in den Körper fast vollständig aus dem menschlichen Körper verstoffwechselt und hat keine Wirkung auf den Körper; Es gibt jedoch Berichte, dass die Fütterung mit hohen Konzentrationen von Saccharin bei Mäusen Krebs verursachte, weshalb die Verabreichung in den Vereinigten Staaten im Jahr 1912 verboten wurde. Aufgrund des Mangels an essbarem Zucker während des Weltkriegs wurde Saccharin jedoch erneut verwendet. Der Gemeinsame Ausschuss der Weltgesundheitsorganisation (WHO) legte 1977 fest, dass die zulässige tägliche Aufnahmemenge (ADI) von Saccharin 0–2,5 mg/kg beträgt. In meinem Land wird Natriumsaccharin verwendet, dessen Produktionskosten niedrig sind und dessen jährlicher Verbrauch bei fast 10.000 Tonnen liegt. Aufgrund der zunehmenden Verbreitung natürlicher Süßstoffe in den letzten Jahren ist die Saccharinproduktion jedoch zurückgegangen.

Im Jahr 1937 erhielt Michael Sve-da, ein Student der University of Illinois, zufällig Cyclamat, dessen wissenschaftlicher Name Natriumcyclohexylaminosulfonat ist und eine Süße von 30–60 aufweist. Seine Synthese umfasst im Allgemeinen die Reaktion von Cyclohexylamin mit Aminosulfonsäure bei 165 °C zur Herstellung von Cyclohexylaminosulfonsäure. Nachdem die Temperatur unter 130 °C gesunken ist, wird das Produkt in einer 10%igen Na2CO3-Lösung gelöst. Nach der Rekristallisation kann die Ausbeute 97,5 % erreichen [39] (Abbildung 9 (b)). In der Lösung hydrolysiert es jedoch langsam und es entstehen anorganisches Sulfat und giftiges Cyclohexylamin. Normalerweise werden nach dem Verzehr 40 % über den Urin und 60 % über den Kot ausgeschieden. Es reichert sich nicht im Körper an und ist daher in über 40 Ländern zur Verwendung zugelassen (in den USA jedoch verboten). Seine Sicherheit wird in der Wissenschaft noch immer diskutiert [40]. Im Jahr 1982 legte die WHO fest, dass die täglich zulässige Aufnahme von Saccharin 0–11 mg/kg beträgt.

Im Jahr 1967 gelangte der deutsche Wissenschaftler K. Clauss bei seiner Arbeit zufällig in die Hände von Acesulfam-Kalium. Sein wissenschaftlicher Name ist Acesulfam-Kalium und seine Süße beträgt 130–200. Bei der Synthesemethode (Abbildung 9(c)) wird üblicherweise eine Strategie angewendet, bei der Aminosulfonsäure, Diethylenketon, Triethylamin und Schwefeltrioxid als Ausgangsstoffe verwendet werden. Die Reaktionsbedingungen sind mild und die Reinheit und Ausbeute (81,6 %) sind hoch37. Nach dem Verzehr wird es zu 100 % in seiner ursprünglichen Form über den Urin aus dem Körper ausgeschieden. Es zersetzt sich normalerweise nicht und reagiert nicht chemisch mit Lebensmitteln. Die zulässige Tagesdosis beträgt 0–15 mg/kg. Das Mischen von Acesulfam K und Aspartam ist in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie üblich, um die Menge des verwendeten Süßstoffs zu reduzieren und den süßen Geschmack zu verbessern.

04

abschließend

Süße Chemie ist in unserem täglichen Leben allgegenwärtig und Zuckerverbindungen sind die wichtigste Energiequelle für den Menschen. Die Entwicklung der Süßetheorie der Molekülstruktur hilft nicht nur Menschen, süße Verbindungen zu definieren und zu unterscheiden, sondern bietet Wissenschaftlern auch eine theoretische Anleitung zur Entwicklung neuer Süßstoffe. Die Definition und Quantifizierung der Süße muss wissenschaftlicher, digitaler und systematischer erfolgen, und die Erforschung der Struktur-Aktivitäts-Beziehung verwandter Moleküle erfordert eine umfangreichere experimentelle Ansammlung. Dies wird auch eine solide theoretische Grundlage für die Entwicklung künstlicher Intelligenz in der Süßstoffchemie bieten und die Richtung für die Entwicklung süßer Moleküle mit größerem Anwendungswert und zur Vermeidung von Krankheiten aufzeigen. Mit der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen und der umfassenden Entwicklung der entsprechenden Feinchemie wird die Süßstoffchemie einen umfassenderen wissenschaftlichen und industriellen Sprung einleiten.

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Dieser Artikel wurde ursprünglich in der 16. Ausgabe von „Chemical Education“ im Jahr 2020 veröffentlicht. Der Originaltitel lautete „Sweetness Chemistry of Taste Chemistry“ und wurde vom Autor zur Veröffentlichung in „Fanpu“ autorisiert.