食品添加剂阿斯巴甜的应用及检测
黄霄
2021年7月28号
摘要：阿斯巴甜作为一种重要的甜味剂，被广泛应用于药剂加工和食品加工中，其安全性非常重要。但阿斯巴甜在使用中存在致癌、导致免疫力低下、诱发脑瘤等安全隐患问题。虽然市场上部分甜味剂已由阿斯巴甜更换成果葡糖浆等安全性相对较高的甜味剂，但其应用仍十分广泛，尤其过量使用，可能会影响人们的生命安全。因此对于阿斯巴甜的检测就显得至关重要。本文主要介绍了阿斯巴甜的理化性质、特点、应用、检测方法。
关键词：阿斯巴甜，检测，应用
1、 引言
甜味剂特别是高品质的强力甜味剂，在现代食品工业朝着口味清淡化、低热量化、低糖化发展过程中发挥着重要作用。在世界食品添加剂总市场中甜味剂约占20％位居。现代食品工业对力甜味剂的理想化要求必须同时具备以下4点：（1）绝对的安全性。（2）良好的甜味特性，没有不良的口感与后味。（3）适当的溶解度与稳定性，以便于应用在食品工业上。（4）等甜度下的价格要低于蔗糖。
二、正文
1. 理化性质
中文通用：阿斯巴甜（天冬甜精、甜味素、蛋白糖、天苯二肽）
英文通用名称： Aspartame
化学名称：L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯
化学结构式：
白色结晶性粉末、无臭、有甜味
稳定性：常温下稳定，随PH值差异而变化（在室温下，当pH值为4.3时最为稳定，半衰期约为300天。当pH值为7的环境下，其半衰期则仅有数天），高温下易分解（因此不适用需用高温烘焙的食品）。
溶解性：阿斯巴甜微溶于水（25°C 的溶解度约为1%），在甲醇中的溶解性较低，不溶于油和脂肪。溶解性随温度升高而提高、因用量少、不会在冷冻食品的溶解上带来障碍。
2．相关应用
2.1 阿斯巴甜的
甜味纯净：若与其它人造甜味剂相比，阿斯巴甜的甜味最接近砂糖，并且没有苦味、化学味或金属味。
甜味强烈：具有强烈的甜味，甜度约为砂糖的200倍。其甜味强度依赖于所存在的食品，在通常的食品系统中，其强度介于 180~220 倍之间。
食品风味：阿斯巴甜可同时增添某些水果的风味，对增强水果（例如柑桔） 风味尤其有效，还可降低咖啡的苦味。
低热量：能代替砂糖制造低热量食品，含热量为4 kcal/g，但得到相同的甜度，其用量仅为砂糖的1/200，因而其发热量亦仅为用砂糖制造相同食品的1/200。
有益健康：摄入后的消化、吸收和代谢过程与食品中的蛋白质相似，不会造成牙齿龋坏。
安全性高：ADI值（每月允许摄入量）为 0~ 40 mg/kg，而糖精的 ADI值仅0~ 2.5 mg/kg甜 蜜 素为0 ~ 11 mg/kg。
符合标准：自 1981 年美国食品和药物管理局的核准通过后，目前阿斯巴甜已有超过100 多个国家及多个国际权威组织认可，包括世界卫生组织。中国在 1986 年正式批准阿斯巴甜在食品中使用，中国卫生部更在 1992 年颁布扩大其可广泛使用于各类食品及作正常生产需要的使用。
稳定性：在干燥状态下的稳定性是极佳的。在正常的仓库储藏不成问题，即使是置于纤维筒中在22一25 ℃和相对湿度为 50 % 环境条件中一年，亦未出现明显损失。在溶液中，稳定性则取决于pH值、温度及时间三个因素。一般于25 ℃、p H 4.3 左右表现出最高稳定性。另外，时间温度和pH 值 之间的相关性并不妨碍高温瞬时（HTST）的巴 氏灭菌或无菌操作。假若系统中实现快速的冷却，阿斯巴甜也可成功用于高温瞬时的系统中。阿斯巴甜也可用于超高温灭菌（UHT），如无菌包装。
溶解性：阿斯巴甜溶解的速度视溶液的pH 值、温度及搅拌方法而定。在其等电点，pH 5.5 的水中表现溶解度最小，随着温度的升高，其溶解度增 大。在低于等电点的状态下形成盐溶液的趋势有助于改善溶解速度和溶解程度。
2.2 应用举例
以美国食品及药物管理局批准应用的食品范围为例，阿斯巴甜在1981至1993年分别批准可用于：餐桌甜味剂、胶姆糖、明胶、布丁、饮料和乳品面饰料等的预制粉、即食谷物制品、碳酸软饮料、可咀嚼维生素、冷藏果汁饮料、薄荷糖、茶饮料、葡萄酒冷饮料、冷藏增香牛奶、酸奶、冷冻甜品、曲奇饼干夹心料、无菌包装水果饮料、冷冻干酪蛋糕、水果浇料、冷冻糖霜和面饰料、水果涂抹品、熟谷物制品、含果汁的麦牙汁饮料、所有的非酒精饮料、硬糖和软糖、烘焙食品和低醇啤酒。
阿斯巴甜使用方便，可直接添加也可稀释调匀后添加，目前被广泛应用于饮料、糖果、调味品、蜜饯等食品中。
阿斯巴甜具有纯净的甜味，含有500ppm阿斯巴甜的水溶液和含有10%蔗糖的水溶液有着非常相似的味道，阿斯巴甜除了能提供甜味以外，还可增进柑桔和柠檬等的香味。
很多因素会影响阿斯巴甜的强度，通常阿斯巴甜水溶液的浓度越低，相对于砂糖的甜度越高，pH值和其他的食品原料也会影响阿斯巴甜的强度。
阿斯巴甜在纯水中和室温25℃的溶解度是1%，即10克的阿斯巴甜可溶解于1升的水中，而在酒精中的溶解度是0.37%。在普通饮料中，制作浓浆时阿斯巴甜的最大需要量只是0.3-0.4%，该浓浆通常要和5倍水混合来制成最后的饮料。
温度升高时阿斯巴甜的溶解度和溶解速度都会升高,阿斯巴甜在pH2.2和温度5℃时的溶解度最大，溶解速率最快，此时的溶解度可达10%。
阿斯巴甜也可用于其他种类的饮料中，例如茶、酸奶、运动饮料等，而在pH3-5.5的饮料中可长时间保持稳定。
在果汁饮料中，也可用阿斯巴甜来取代糖,大部份的果汁饮料,合糖量都很高,一般来说,2/3的糖份都是外加的。在欧美国家100%的鲜果汁非常流行。但在亚洲国家,通常只有30%的真果汁，其余的糖都是外加的，而阿斯巴甜可用来取代这些糖分。在果汁中加入阿斯巴甜时，先将阿斯巴甜溶解于水中，再将此溶液与果汁混合,一般阿斯巴甜在果汁中的用量是0.03-0.04%。在果汁饮料的生产中，现有两种生产方式，一种是常温加工和添加腐剂,另一种是高温杀菌。阿斯巴甜在果汁中加热至70-80℃，经30秒至1分钟只丧失3-5%的含
量，因而阿斯巴甜可施用于高温杀菌而不产生任何问题。
3．检测方法
3.1 检测原理
根据阿斯巴甜和阿力甜易溶于水、甲醇和乙醇等极性溶剂而不溶于脂溶性溶剂特点，蔬菜及其制品、水果及其制品、食用菌和藻类、谷物及其制品、焙烤食品、膨化食品和果冻试样用甲醇水溶液在超声波振荡下提取；浓缩果汁、碳酸饮料、固体饮料类、餐桌调味料和除胶基糖果以外的其他糖果试样用水提取;乳制品、含乳饮料类和冷冻饮品试样用乙醇沉淀蛋白后用乙醇水溶液提取;胶基糖果用正己烷溶解胶基并用水提取;脂肪类乳化制品、可可制品、巧克力及巧克力制品、坚果与籽类、水产及其制品、蛋制品用水提取，然后用正已烷除去脂类成分。各提取液在液相色谱。反相柱上进行分离，在波长200 nm处检测，以色谱峰的保留时间定性，外标法定量。
3.2 试剂和材料
除非另有说明，所用试剂均为分析纯，水为GB/T 6682规定的实验室一级水。
甲醇：色谱纯。
乙醇：优级纯。
阿力甜标准品（CAS号：80863-62-3）：纯度≥99%。
阿斯巴甜标准品（CAS号：22839-47-0）：纯度≥99%。
阿斯巴甜和阿力甜的标准储备液（0.5mg/mL）：各称取0.025g（精确至0.0001g）阿斯巴甜和阿力甜，用水溶解并转移至50 mL容量瓶中并定容至刻度，置于4°C左右的冰箱保存，有效期为90 d。
阿斯巴甜和阿力甜混合标准工作液系列的制备：将阿斯巴甜和阿力甜标准储备液用水逐级稀释成混合标准系列，阿斯巴甜和阿力甜的浓度均分别为100μg/mL、50μg/mL、25μg/mL.10.0μg/mL、 5.0 μg/mL的标准使用溶液系列。置于4°C左右的冰箱保存，有效期为30 d。
3.3 仪器和设备
液相色谱仪：配有二极管阵列检测器或紫外检测器。
超声波震荡器。
天平：感量为 1 mg和0.1 mg。
离心机：转速≥4 000 r/ min。
3.4 分析步骤
3.4.1 试样制备及前处理
碳酸饮料、浓缩果汁、固体饮料、餐桌调味料和除胶基糖果以外的其他糖果：称取约5 g（精确到0.001 g）碳酸饮料试样于50 mL烧杯中，在50°C水浴上除去二氧化碳，然后将 试样全部转人25 mL容量瓶中，备用；称取约2 g浓缩果汁试样（精确到0.001 g）于25 mL容量瓶中，备用；称取约1 g的固体饮料或餐桌调味料或绞碎的糖果试样（精确到0.001 g）于50 mL烧杯中，加10mL水后超声波震荡提取20min，将提取液移人25mL容量瓶中，烧杯中再加入10mL水超声波震荡提取10 min，提取液移人同一25 mL容量瓶，备用。将上述容量瓶的液体用水定容，混匀，4000 r/min离心5 min，上清液经0.45μm水系滤膜过滤后用于色谱分析。
乳制品、含乳饮料和冷冻饮品：对于含有固态果肉的液态乳制品需要用食品加工机进行匀浆，对于干酪等固态乳制品，需用食品加工机按试样与水的质量比1：4进行匀浆。分别称取约5g液态乳制品、含乳饮料、冷冻饮品、固态乳制品匀浆试样（精确到0.001g）于50mL离心管，加入10mL乙醇，盖上盖子；对于含乳饮料和冷冻饮品试样，首先轻轻上下颠倒离心管5次（不能振摇），对于乳制品，先将离心管涡旋混匀10s，然后静置1min，4000r/min离心5min，上清液滤入 25 mL容量瓶，沉淀用8 mL乙醇水（2+1）洗涤，离心后上清液转移入同一25 mL容量瓶，用乙醇-水（2+1）定容，经0.45 μm有机系滤膜过滤后用于色谱分析。
果冻：对于可吸果冻和透明果冻，用玻棒搅匀，含有水果果肉的果冻需要用食品加工机进行匀浆。称取约5g（精确到0.001g）制备均匀的果冻试样于50mL的比色管中，加入25mL80%的甲醇水 溶液，在70 C的水浴上加热10 min，取出比色管，趁热将提取液转入50 mL容量瓶，再用15 mL 80%的甲醇水溶液分两次清洗比色管，并每次振摇约10s，并转入同一个50mL的容量瓶，冷却至室温，用80%的甲醇水溶液定容到刻度，混匀，4000r/min离心5min，将上清液经0.45μm有机系滤膜过滤后用于色谱分析。
蔬菜及其制品、水果及其制品、食用菌和藻类：水果及其制品试样如有果核首先需要去掉果核。对于较干较硬的试样，用食品加工机按试样与水的质量比为1：4进行匀浆，称取约5g（精确到 0.001 g）匀浆试样于25 mL的离心管中，加入10 mL 70%的甲醇水溶液，摇匀，超声10 min，4000 r/min离心5 min，上清液转入25 mL容量瓶，再加8 mL 50%的甲醇水溶液重复操作一次，上清液转人同一个25 mL容量瓶，最后用50%的甲醇水溶液定容，经0.45 μm有机系滤膜过滤后用于色谱分析。对于含糖多的、较粘的.较软的试样，用食品加工机按试样与水的质量比为1：2进行匀浆，称取约3g（精确到0.001g）匀浆试样于25mL的离心管中；对于其他试样，用食品加工机按试样与水的质量比 1：1进行匀浆，称取约2 g（精确到0.001 g）匀浆试样于25 mL的离心管中；然后向离心管加入10 mL.60%的甲醇水溶液，摇匀，超声10 min，4 000 r/min离心5 min，上清液转入25 mL容量瓶，再加10 mL 50%的甲醇水溶液重复操作一次，上清液转入同一个25 mL容量瓶，最后用50%的甲醇水溶液定容，经 0.45 μm有机系滤膜过滤后用于色谱分析。
谷物及其制品 、焙烤食品和膨化食品：试样需要用食品加工机进行均匀粉碎，称取1 g（精确到0.001 g）粉碎试样于50 mL离心管中，加入12mL50%甲醇水溶液，涡旋混匀，超声振荡提取10min，4000r/min离心5min，上清液转移人25mL 容量瓶中，再加10 mL 50%甲醇水溶液，涡旋混匀，超声振荡提取5 min，4 000 r/min 离心5 min，上清液转入同一25 mL容量瓶中，用蒸馏水定容，经0.45 μm有机系滤膜过滤后用于色谱分析。
胶基糖果：用剪刀将胶基糖果剪成细条状，称取约3 g（精确到0.001 g）剪细的胶基糖果试样，转入 100 mL的分液漏斗中，加入25 mL水剧烈振摇约1 min，再加人30 mL正己烷，继续振摇直至口香糖全部溶解（约5 min），静置分层约5 min，将下层水相放入50 mL容量瓶，然后加入10 mL水到分液漏斗，轻轻振摇约10 s，静置分层约1 min，再将下层水相放人同一容量瓶中，再加入10 mL水重复1次操作，最后用水定容至刻度，摇匀后过0.45μm水系滤膜后用于色谱分析。
脂肪类乳化制品、可可制品、巧克力及巧克力制品、坚果与籽类、水产及其制品、蛋制品：用食品加工机按试样与水的质量比为1 ： 4进行匀浆，称取约5g （精确到0.001 g）匀浆试样于25 mL离心管中，加入10mL水超声振荡提取20min，静置1min，4000r/min离心5min，上清液转入100mL的分液漏 斗中，离心管中再加入8 mL水超声振荡提取10 min，静置和离心后将上清液再次转人分液漏斗中，向分液漏斗加入15 mL正已烷，振摇30 s，静置分层约5 min，将下层水相放入25 mL容量瓶，用水定容至刻度，摇匀后过0.45μm水系滤膜后用于色谱分析。
3.4.2 仪器参考条件
a）色谱柱：，柱长250 mm，内径4.6 mm，粒径5 μm
b）柱温：30 °C
c） 流动相：甲醇-水（40+ 60）或乙腈-水（20+ 80）。
d） 流速：0.8 mL/ min
e）进样量：20 μL
f） 检测器：二极管阵列检测器或紫外检测器
g） 检测波长：200 nm
3.4.3 标准曲线的制作
将标准系列工作液分别在上述色谱条件下测定相应的峰面积（峰高），以标准工作液的浓度为横坐.标，以峰面积（峰高）为纵坐标，绘制标准曲线。
3.4.4试样溶液的测定
在相同的液相色谱条件下，将试样溶液注人液相色谱仪中，以保留时间定性，以试样峰高或峰面积与标准比较定量。
阿斯巴甜和阿力甜标准色谱图
3.4.5 分析结果的表述
试样中阿斯巴甜或阿力甜的含量按下式计算:
X=
式中:
X——试样中阿斯巴甜或阿力甜的含量,单位为克每千克(g/kg);
ρ——由标准曲线计算出进样液中阿斯巴甜或阿力甜的浓度,单位为微克每毫升(μg/ mL);
V——试样的最后定容体积,单位为毫升(mL);
m——试样质量,单位为克(g);
1000 ——由μg/g换算成g/kg的换算因子。
结果保留 3 位有效数字。
3.4.6 精密度
在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的 10% 。
3,4.7 检出限
各类食品的阿斯巴甜和阿力甜的检出限和定量限
四、结语
对阿斯巴甜可分为食品级和医药级。其中，食品级占据主要的市场份额。未来几年，由于人口增长和消费能力的提升，预计食品级阿斯巴甜的市场销售额将持续增长。从安全性来看，安赛蜜、三氯蔗糖、纽甜、甜菊糖的安全性较好，阿斯巴甜的安全性受到一定质疑。从稳定性来看，阿斯巴甜用在中性至碱性的产品中甜味会降低，甚至失去甜味，高温长时间加热也会容易出现这个问题。随着消费者健康意识的提升，阿斯巴甜市场将逐步被。 甜味是人类最喜爱的基本味之一?
参考文献：
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