人工甜味剂

科研人员通报，人工甜味剂或许会干扰人体控制血糖的能力，导致可视为糖尿病前兆的代谢变化。在讨论这一发现的新闻发布会上，以色列魏茨曼科学研究学院(Weizmann Institute of Science)的免疫学家埃兰伊莱纳夫博士(Eran Elinav)表示，这“恰好是我们”用甜味剂代替糖时“通常希望避免的那种情况”。科学家们在以小鼠为主的实验对象身上进行了大量实验，以支持他们的结论：甜味剂会改变消化系统中的微生物菌群。研究人员指出，不同的菌群构成会改变葡萄糖的代谢，导致餐后血糖浓度升得更高、回落的速度也更慢。伊莱纳夫的以色列合作者中，包括魏茨曼学院的计算机科学与应用数学教授埃兰赛加尔(Eran Segal)。他们的这项发现发表在周三出版的《自然》杂志(Nature)上。芝加哥大学(University of Chicago)的病理学教授凯瑟琳R纳格勒(Cathryn R. Nagler)没有参与这项研究，不过在《自然》杂志上进行了相关评论，称他们的研究结果“非常有说服力”。她指出，包括肥胖症和糖尿病在内的许多症状已被认为与微生物菌群的变化有关。“本研究表明，我们应该退后一步，重新评估我们对人工甜味剂的广泛使用，”她说。此前对人工甜味剂的健康影响进行的多项研究，得出了相互矛盾、令人困惑的结论。一些研究认为，甜味剂与减重有关；另一些则正好相反，发现饮用健怡汽水的人实际更重。还有一些研究的结论是，人工甜味剂与糖尿病正相关。不过这些结论并不完全可信：那些放弃糖，而消费甜味剂产品的人可能本已超重，易于罹患糖尿病。尽管承认得出广泛结论或决定性的结论还为时尚早，但伊莱纳夫表示，他已经对自身行为做出了改变。“我喝很多很多的咖啡，大量使用甜味剂，和很多人一样，以为它们起码不会伤害我的身体，说不定还有好处，”他说。“基于我们的研究得出的意外结果，我个人选择不再使用甜味剂。”“我并不认为，我们提出的证据足以修改目前的饮食建议，”他接着说。“但我希望，这将引发一场良好的讨论。”在初步实验中，科学家们把糖精（粉色包装的纤而乐[Sweet’N Low]的甜味剂）、三氯蔗糖（黄色包装的善品糖[Splenda]的甜味剂）或阿斯巴甜（蓝色包装的怡口[Equal]的甜味剂）添加到饮用水中，让10周大的小鼠摄入。其他小鼠则喝白水，或者添加了葡萄糖或普通食糖的水。一周之后，饮用白水或糖水的小鼠变化不大，但摄入人工甜味剂的那组小鼠明显出现了葡萄糖耐受不良。葡萄糖耐受不良表明身体处理大量糖分的能力降低，可能会导致更加严重的疾病，比如代谢综合征和2型糖尿病。当研究人员对小鼠使用抗生素，杀死其消化系统中的很多细菌之后，它们的葡萄糖耐受不良问题就消失了。目前，科学家尚无法解释甜味剂是如何影响这些细菌的，以及为什么在葡萄糖代谢过程中，糖精、阿斯巴甜和三氯蔗糖这三种不同的分子导致了类似的变化。科学家们假设葡萄糖代谢中的变化是由细菌的变化引起的，为了进一步检验这个假设，他们开展了另外一系列只针对糖精的实验。科学家们从摄入了糖精水的小鼠身上取出肠道细菌，注入到从未接触过任何糖精的小鼠体内。随后这些小鼠也出现了葡萄糖耐受不良。DNA测序表明，在摄入糖精的小鼠的肠道中，糖精明显改变了细菌种类的组合。接下来，研究人员开始追踪营养和肠道细菌对人体长期健康的影响。这项研究有381例非糖尿病患者参加，研究人员发现，任何一种人工甜味剂的摄入，都和葡萄糖耐受不良体征之间存在着相关性。此外，有没有摄入人工甜味，肠道细菌会不一样。最后，研究人员招募了七名通常不使用人工甜味剂的志愿者，并在六天时间中，让他们摄入了美国食品与药品管理局（Food and Drug Administration，简称FDA）建议的糖精最大摄入量。结果七人中有四人的血糖值出现了与小鼠类似的变化。此外，当他们把人类受试者的细菌注入到小鼠的肠道中后，小鼠再次出现了葡萄糖耐受不良，这表明该效应在小鼠和人类中是相同的。“我认为这个实验很令人信服，”纳格勒博士说。有趣的是——“让我们觉得既震惊又有趣”，西格尔博士说——出现了这种效应的人，其肠道细菌不同于没有经受它的人。这表明，人工甜味剂的任何效应都不是放之四海而皆准的。这也表明，益生菌——含有活细菌的药品——可用于改变肠道细菌群，以逆转葡萄糖耐受不良。哈佛大学公共卫生学院(Harvard School of Public Health) 的营养和免疫学教授弗兰克?胡(Frank Hu)博士没有参与这项研究，他称该研究很有趣，但还远远不能就此做出结论，因为受试者人数不足，他说，“我认为这项人体研究的正确性存在问题。”研究人员表示，未来的项目会对阿斯巴甜、三氯蔗，以及甜叶菊等其他甜味剂进行详细研究。

【谣言】最近有一则消息引发了中国消费者的担忧:2015年8月起,百事可乐旗下的健怡系列汽水将不再使用有致癌争议的代糖“阿斯巴甜”,改用由三氯蔗糖、乙酰磺胺酸钾混合而成的代糖。这一改变仅限于美国,不涉及中国市场。　　【真相】人工甜味剂是否致癌是个老调重弹的问题。多个权威机构都曾为“阿斯巴甜”开出安全证书,包括FDA(美国食品药品监督管理局)、EFSA(欧盟食品安全局)、国际食品添加剂委员会等权威机构都认为,“阿斯巴甜”在推荐剂量内使用不会对健康造成危害,也没有发现对人体有危害或者致癌的案例。唯一需要强调的是,由于“阿斯巴甜”含有苯丙氨酸,有苯丙酮酸尿症的患者不能食用,还有一部分人有“阿斯巴甜”不耐症,会产生诸如呕吐、恶心等类似过敏症状。

我们南京财经大学和江苏省质量安全工程研究院用户，在Analytical Letters杂志发表题为Determination of Artificial Sweeteners by High-performance Ion Mobility Spectrometry with Electrospray Ionization的文章，利用高效离子迁移谱（HPIMS），建立对5种人工甜味剂的快检方法。我们将这篇文章进行了解读。 人们对简单、快速、低成本、绿色测定人工甜味剂的需求越来越高，人工甜味剂因可能存在的毒性而备受关注。采用直接电喷雾高效离子迁移谱法测定了安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、阿斯巴甜和纽甜。高效离子迁移谱(ESI-HPIMS)，正离子和负离子模式的分辨率均超过60。单次采集时间小于10 s，总分析时间在2 min以下，比传统色谱方法更快。文章建立了浓度为0.1到1.5或2.0 mg/L的甜味剂的标准曲线，相关系数约为0.99。ESI-HPIMS的简单样品制备、快速分析、灵敏度高、稳定性高、绿色性能和低成本的特点，使其成为一种很有前景的用于测定水和饮料中的安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、阿斯巴甜和纽甜的技术。人工甜味剂通常被用于食品和饮料，因为它们的卡路里含量较低。然而，人工甜味剂是最具争议的食品添加剂之一，主要由于其潜在的健康影响。因此，食品中甜味剂的种类和浓度受到法规的限制。甜味剂可以单独使用，也可以与其他甜味剂混合使用。食品行业的普遍趋势是使用甜味剂混合物。为了提高消费者的安全，有必要控制食品中甜味剂的浓度。已经开发了各种分析方法来进行测定。大多数方法都是针对单个甜味剂开发的。由于可以制备许多可能的甜味剂组合，因此需要快速测定几种甜味剂的方法。使用得较多的方法是高效液相色谱（HPLC）。然而，HPLC较为耗时且操作复杂。亟需一种简单、快速、高灵敏度、稳健性、绿色和低成本的方法来测定甜味剂混合物。离子迁移谱（ion mobility spectrometry, IMS)，基本原理是被检测的样品离子化形成气相离子，然后使产生的离子进入电场中进行漂移，在漂移过程中离子会与逆流的中性漂移气体分子不断发生碰撞。根据离子的大小、结构形状和质量电荷比不同，使得不同的离子通过电场的漂移时间各不相同，由此可实现样品的分离。只有少数报道采用IMS检测人工甜味剂。本研究的目的是基于IMS，开发快速检测安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、阿斯巴甜和纽甜的方法。 通过高效离子迁移谱，对购自超市的纯水、绿茶和运动饮料中五种人工甜味剂进行检测。将待测样本以1：9的体积比与甲醇混合。仪器参数见下表。ParameterIon modePositiveNegativeSource voltage (V)19002000Drift tube voltage (V)80008000Gas inlet temperature (℃)180.0180.0Drift tube temperature (℃)180.0180.0Gate voltage (V)5252Gate pulse width (µ s)8080Spectrum length (ms)3030Data acquisition sampling rate (s- 1)200000200000Number of spectra summed per cycle1010Drift gas flow rate (L/min)1.251.25Exhaust pump rate (L/min)1.200.60Direct spray flow rate (µ L/min)2.001.50 安赛蜜、糖精钠、甜蜜素采用负离子模式，阿斯巴甜和纽甜采用正离子模式。用L-色氨酸和柠檬酸溶液分别对在正离子模式和负离子模式下进行仪器校准。 安赛蜜、糖精钠、甜蜜素在负离子模式下的峰值分别为8.1 ms、8.7 ms和9.4 ms，阿斯巴甜和纽甜在正离子模式下的峰值分别为12.2 ms和14.7 ms。结果表明，IMS非常适用于内甜味剂的快检。 混合标准的分析：所有溶液均以负模式测量，然后是正模式，浓度由低到高排列。整体需要1到2个min，检测速度远比HPLC或GC快。ESI-HPIMS对这些化合物在正、负离子模式下的分辨率均高于60。0.1、0.5、1.0、1.5、2.0和3.0 mg/L标准品的ESI-HPIMS光谱。每种物质的峰位置和峰面积与单一甜味剂溶液相同。当同时测试时，每种物质对其他物质没有显著影响。对甜味剂的检测限低于0.1 mg/L。 甜味剂的响应曲线如下图所示，显示为峰值面积作为浓度的函数。每个点代表每个浓度下三个光谱的平均值。 AnalyteLinear dynamic range (mg/L)Calibration relationshipCorrelation coefficientAcesulfame-K0.1 ~ 1.5y = 0.1467 x + 0.02740.9978Sodium saccharin0.1 ~ 2.0y = 0.0954 x + 0.02610.9936Sodium cyclamate0.1 ~ 1.5y = 0.0890 x + 0.00850.9879Aspartame0.1 ~ 1.5y = 0.0592 x + 0.00320.9942Neotame0.1 ~ 1.5y = 0.0907 x + 0.00670.9967 为了评估ESI-HPIMS在食品分析中的能力，所开发的方法被用于测定包括水、绿茶和运动饮料等饮料中的甜味剂。饮料用甲醇（1：9）稀释，分析甜味剂。 绿茶和运动饮料中甜味剂的浓度低于国家标准（GB 2760-2014,2015）。在分析之前，这些饮料中添加了不同浓度的甜味剂。下表中，回收率在82.3%~121.2%之间。结果表明，该方法适用于水中和饮料中甜味剂的测定，虽然回收率不同，但结果在可接受的范围内。此外，由于纯水中干扰分析的物质较少，所以回收率均接近100%。建议进一步进行饮料预处理，以获得更高的准确性。 SampleAnalyteFortified concentration (mg/L)Determined concentration (mg/L)Recovery (%)Relative standard deviation (%)WaterAK0.750.802106.92.2SAC0.750.782104.22.0CYC0.750.807107.62.9ASP0.750.762101.77.8NEO0.750.771102.97.2Green teaAK1.001.027102.73.0SAC1.001.212121.213.1CYC1.001.188118.86.9ASP1.000.86486.44.5NEO1.000.82382.37.9Sports drinkAK1.251.17694.18.0SAC1.251.487119.08.6CYC1.251.461116.911.6ASP1.251.16893.42.2NEO1.251.12189.61.5 采用高效离子迁移谱（ESI-HPIMS）可快速检测安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、阿斯巴甜和纽甜，这些人工甜味剂的检测灵敏度和分辨率都较高。大多数分析都在不到两分钟的时间内完成，与HPLC相比，这是节省了大量的时间。对0.1~1.5或2.0 mg/L的甜味剂进行校准曲线，相关系数约为0.99。高效离子迁移谱具有样品制备简单、分析快速、灵敏度高、稳定性好、绿色性能和低成本等优点。特别适合水和饮料中的人工甜味剂快速检测。 参考文献：Min Sha, Zhengyong Zhang, Jun Liu, Haiyan Wang. Determination of Artificial Sweeteners by High-performance Ion Mobility Spectrometry with Electrospray Ionization. 2017. Analytical Letters,Volume 50