阿斯巴甜的毒性及其合成影響因素的研究進展

王子涵，李喜泉，楊巍巍

（1.沈陽醫學院公共衛生學院食品質量與安全專業2016級，遼寧 沈陽 110034；2.營養與食品衛生學教研室）

阿斯巴甜作為一種重要的甜味劑，被廣泛應用于藥劑加工和食品加工中，其安全性非常重要。但阿斯巴甜在使用中存在致癌、導致免疫力低下、誘發腦瘤等安全隱患問題［1］。雖然市場上部分甜味劑已由阿斯巴甜更換成果葡糖漿等安全性相對較高的甜味劑，但其應用仍十分廣泛，尤其過量使用，可能會影響人們的生命安全。本文就阿斯巴甜的致癌性、神經毒性等毒性作用，及其合成影響因素等方面進行綜述。

1 阿斯巴甜的概況

1．1 阿斯巴甜的性質 天門冬酰苯丙胺酸甲酯俗稱阿斯巴甜，化學式為C14H18N2O5，在室溫下以白色粉末的狀態存在，是一種天然功能性低聚糖，甜度高、不易潮解、不致齲齒，糖尿病患者可食用［2-3］。阿斯巴甜因其熱量極低，又具有較高的甜度，可添加于飲料、藥制品或無糖口香糖中作為糖替代品［3］。1 g的阿斯巴甜大約可釋放約4 186 kJ/kg的熱量，而且2．8 mg/dl的阿斯巴甜就可以讓人感覺到甜味，故可以忽略少量阿斯巴甜所產生熱量［2］。

1．2 阿斯巴甜的穩定性 阿斯巴甜在高溫或較高pH值下不穩定，易水解，所以不宜用于高溫處理的食品［2］。阿斯巴甜半衰期可達300 d，在pH為3～5的環境中最為穩定；當pH為7時，半衰期僅有幾天［4］。阿斯巴甜的甜味特性與蔗糖有所不同，比蔗糖的甜味更為持久，且食用后不會有苦后味或金屬異味，而且阿斯巴甜在人體內可迅速代謝分解為天冬氨酸、苯丙氨酸和甲酯，甲酯含量極低，代謝快，可被人體快速吸收，不易檢測［2］。

2 阿斯巴甜的毒性

2．1 致癌性 20世紀70年代到20世紀90年代間，美國人群腦瘤發病率明顯升高，有學者通過美國流行病學資料得出阿斯巴甜會增加腦瘤的發生率的結論，認為美國人群腦瘤發生率顯著增高與美國FDA批準阿斯巴甜進入市場直接相關［5］。此結論受到了很多科學家的質疑，有研究人員將腦瘤患者和正常人群進行病例對照研究，發現阿斯巴甜與腦瘤發病率無關［5］。在法國，阿斯巴甜進入市場后，研究者對在1980至1997年的人群腦瘤的發病情況進行分析，并未發現阿斯巴甜可導致腦瘤增加的趨勢［5］。Renwick等［6］在1991至2004年通過采集病例，進行各種數據之間的對照與分析，得出阿斯巴甜的攝入量與其腦癌發病率呈正相關。但此結論隨即被美國FDA否認，2007年4月20日FDA發表觀點，認為阿斯巴甜并不具有長期致癌性，人們長期食用阿斯巴甜是安全的［1］。世界衛生組織下屬的食品添加劑聯合專家委員會（JECFA）和歐盟食品安全局（EFSA）對其安全性進行評估，以動物做實驗推算出體重在60 kg左右的正常健康人群每日攝入2．4 g阿斯巴甜，并不會因此致癌［7］。但此結果僅對于動物，是否會對人類致癌，科學依據還太少，無法得出會致癌的定論。

2．2 神經毒性 目前，研究方向多側重于阿斯巴甜的神經毒性作用。阿斯巴甜的代謝產物之一苯丙氨酸，在通過血-腦屏障時可能與其他大分子的中性氨基酸競爭，改變腦部原有氨基酸比值，進而干擾神經遞質的傳遞［8］。Koehler等［9］對門診患者的隨機雙盲安慰劑對照試驗研究發現，阿斯巴甜的攝入可能增加患者偏頭痛的發生率，或延長病痛持續時間。杜一等［10］探究了阿斯巴甜對小鼠學習記憶的影響，實驗中雌雄小鼠隨機交配得到幼鼠，從懷孕開始至幼鼠斷奶，實驗組母鼠進行阿斯巴甜灌胃，對照組則使用蒸餾水灌胃；對40 d齡幼鼠進行Morris水迷宮實驗，結果發現，實驗組幼鼠的起始潛伏期明顯高于對照組，說明阿斯巴甜降低了幼鼠的空間學習能力；實驗組幼鼠經過平臺次數明顯少于對照組，在平臺停留時間明顯短于對照組，說明阿斯巴甜降低了幼鼠的空間記憶能力，以上結果表明，孕期和哺乳期食用阿斯巴甜對幼鼠學習、記憶能力均有影響，阿斯巴甜及其代謝產物可能通過血胎屏障，影響腦功能。

黑腹果蠅作為神經科學領域常用的模式生物之一，其神經中樞興奮傳導系統的主要組成部分為膽堿能神經元，離子通道為神經元細胞膜表面的重要單位，對維持細胞膜表面正常形態和信號傳導等功能起重要作用［11］。鈣離子通道為基本離子通道之一，其與中樞高級活動有關。王琦等［11］通過對不同濃度藥物添加后鈣電流特征值的比對分析，探究了阿斯巴甜對果蠅中樞神經系統的影響，發現攝入阿斯巴甜可顯著降低微小興奮性突觸后電流（mEPSCs）的頻率，但對mEPSCs的幅值沒有影響；高濃度阿斯巴甜還可顯著降低鈣電流峰值和瞬時電流密度，這從側面證明阿斯巴甜對中樞神經系統有一定的影響，這也可能是阿斯巴甜引起偏頭痛和影響學習記憶的生物學機制之一。但由于神經系統中突觸信號的傳遞過程及機制非常復雜，對阿斯巴甜在神經中樞的作用機制仍需深入研究。

3 阿斯巴甜合成影響因素

3．1 乙醇溶劑對阿斯巴甜的影響 有研究表明，阿斯巴甜在水中溶解度一般較小，約為1%（25℃），但隨著溶劑中乙醇含量的不斷增加，阿斯巴甜的溶解度也逐漸上升，當阿斯巴甜在乙醇水溶液中溶解度到達峰值時，隨著乙醇繼續加入，阿斯巴甜溶解度會逐漸降低［12］。

3．2 溫度對阿斯巴甜的影響 常溫下配置相同甜度的阿斯巴甜溶液和白砂糖溶液，密封并分別用不同的溫度加熱30 min，進行感官評價，判斷加熱是否對阿斯巴甜溶液甜度產生影響。在100℃到120℃之間平均取5組溫度作為阿斯巴甜測量溫度，發現隨著溫度的升高，阿斯巴甜的甜度逐漸下降，高至120℃時，阿斯巴甜的甜度趨近于零，此結果也從一定程度上證明了阿斯巴甜在高溫條件下不穩定，應避免高溫條件下存放［13］。

4 阿斯巴甜甜度的影響因素

研究表明，聚合度為7的β-環糊精可與阿斯巴甜自發結合并顯著提高其甜度［14］。韓雪［15］探究了阿斯巴甜在羧甲基纖維素鈉（CMC-L）和海藻酸鈉（SA）兩種陽離子水溶膠體系中的甜度變化，結果表明CMC-L可明顯降低阿斯巴甜的甜度，且CMC-L的濃度與其對阿斯巴甜感官甜度的抑制作用呈正相關，而SA對甜度無任何影響，隨后研究人員通過人工甜味受體模型探究其作用機制，發現CMC-L和SA兩種陽離子水溶膠均可降低阿斯巴甜與受體的相互作用，且隨著CMC-L濃度的增加，CMC-L可明顯抑制甜味分子的擴散并降低水的流動性，影響阿斯巴甜羧基離子對的形成，而SA則可以促進甜味分子的擴散，消除離子對形成時對阿斯巴甜甜度的影響，進而在一定程度上導致了CMC-L和SA對阿斯巴甜甜度變化的感官差異。對于非離子水溶膠而言，徐淑臻等［16］以瓜兒豆膠和刺槐豆膠探究其對阿斯巴甜甜度的影響，發現這兩種水溶膠對阿斯巴甜甜度的抑制作用與其濃度呈正相關，且高于臨界濃度C*時，抑制作用更加顯著。

綜上所述，阿斯巴甜作為人工合成甜味劑之一，由于其高甜度、低熱量、不易引起蛀牙等特點成為糖尿病患者、肥胖者、老年人等特殊營養消費群體的最佳糖替代品之一。雖然FDA做出阿斯巴甜可安全使用的聲明，但并沒有確切實驗說明阿斯巴甜與偏頭痛、癌癥等疾病毫無聯系，還需進一步研究探討。因此為確保安全，在日常生活中，不建議長期過量攝入阿斯巴甜。