Сахарин

Сахари́н (имид орто-сульфобензойной кислоты, имид 2-сульфобензойной кислоты, орто-сульфобензимид) — искусственный подсластитель, практически не содержащий пищевой энергии. Он примерно в 300—400 раз слаще сахарозы, но имеет горький или металлический привкус, особенно в высоких концентрациях. Сахарин используется для подслащивания таких продуктов, как напитки, конфеты, зубные пасты, жевательные резинки, печенье и лекарства. Обычно используется в смеси с цикламатом натрия. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е954.

История

Открытие подсластителя Сахарин был впервые получен в 1879 году Константином Фалбергом — химиком, работающим над производными каменноугольной смолы в лаборатории Айры Ремсена и Университете Джонса Хопкинса(Как отмечается ниже, относительный вклад Фальберга и Ремсена в открытие подсластителя, позже оспаривался и окончательного решения суда так и не произошло; в документе 1879 года, объявляющем открытие сахарина, оба имени были указаны как авторы, но доминирующим автором открытия был Фальберг).. Однажды вечером Фалберг заметил сладкий вкус на своей руке и связал это с соединением сульфимида бензойной кислоты, над которым он работал в тот день. Фалберг и Ремсен опубликовали статьи о сульфимиде бензойной кислоты в 1879 и 1880 годах. В 1884 году, самостоятельно работая в Нью-Йорке, Фалберг подал заявку на патенты в нескольких странах, описав методы получения этого вещества, которое он назвал сахарином. Два года спустя он начал производство этого вещества на заводе в пригороде Магдебурга в Германии. Вскоре, Фалберг разбогатеет, в то время как Ремсен, полагая, что заслуживает похвалы за открытие данного вещества, произведённого в его лаборатории, разозлится на Фальберга. В одной из газет Ремсен прокомментирует этот случай: «Фалберг — негодяй. Меня тошнит, когда я слышу, как моё имя упоминается на одном дыхании с ним».

Хотя сахарин был коммерциализирован вскоре после его открытия, вплоть до нехватки сахара во время Первой мировой войны, его использование не получило широкого распространения. Его популярность возросла в 1960-х и 1970-х годах среди людей, сидящих на диете, поскольку сахарин является подсластителем без калорий. В Соединённых Штатах сахарин часто можно найти в ресторанах в розовых пакетиках; самый популярный бренд сахарина в США — «Sweet’n Low».

Из-за трудностей импорта сахара из Вест-Индии, Британская сахариновая компания была основана в 1917 году для производства сахарина на своих заводах Paragon близ Аккрингтона. Производство было лицензировано и контролировалось Советом по торговле в Лондоне. Производство на этом участке продолжалось до 1926 года.

Государственное регулирование Начиная с 1907 года, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) начало изучать сахарин в соответствии с . Харви Уайли, в то время директор химического бюро FDA, рассматривал сахарин как незаконную замену ценного ингредиента — сахара — менее ценным ингредиентом, не имеющим пищевой ценности. В столкновении, которое имело последствия для карьеры, Уайли сказал президенту Теодору Рузвельту: «Каждый, кто ел эту „сладкую кукурузу“, был обманут. Он думал, что ест сахар, в то время как на самом деле он ел продукт из каменноугольной смолы, полностью лишённый пищевой ценности и чрезвычайно вредный для здоровья». Но сам Рузвельт был потребителем сахарина и в жарком разговоре Рузвельт сердито ответил Уайли, заявив: «Любой, кто говорит, что сахарин вреден для здоровья — идиот». Этот эпизод стал крахом карьеры Уайли.

В 1911 году в 135 решении продовольственной инспекции было указано, что продукты, содержащие сахарин, являются фальсификатами. Однако в 1912 году в 142 решении продовольственной инспекции было указано, что сахарин не является вредным веществом в продуктах питания.

Ещё больше споров разгорелось в 1969 году с обнаружением файлов из расследований FDA 1948 и 1949 годов. Эти исследования, которые первоначально выступали против использования сахарина, как было показано, мало доказали, что сахарин вреден для здоровья человека.

В 1958 году Конгресс Соединённых Штатов внёс поправки в Закон о продуктах питания, лекарствах и косметике 1938 года с пунктом, предписывающим, чтобы FDA не одобряло вещества, которые «вызывают рак у человека или, согласно исследованиям, вызывают рак у животных». Исследования начала 1970-х годов связали сахарин с развитием рака мочевого пузыря у лабораторных крыс, и в 1977 году FDA предприняло попытку полностью запретить это вещество. Попытка запрета не увенчалась успехом из-за общественного противодействия, которое поощрялось рекламой отрасли, и вместо этого Законом об исследовании и маркировке сахарина 1977 года была предписана следующая пометка на продуктах питания с добавлением сахарина: «Использование этого продукта может быть опасным для вашего здоровья. Этот продукт содержит сахарин, который, как было установлено, вызывает рак у лабораторных животных».

Однако в 2000 году исследование показало, что лабораторные крысы реагируют на сахарин иначе, чем люди. В отличие от людей, грызуны имеют уникальное сочетание высокого рН, высокого содержания фосфата кальция и высокого уровня белка в моче. Один или несколько белков, более распространенных у самцов крыс, соединяются с фосфатом кальция и сахарином, образуя микрокристаллы, которые повреждают слизистую оболочку мочевого пузыря. Со временем мочевой пузырь крысы реагирует на это повреждение перепроизводством клеток для восстановления повреждения, что приводит к образованию опухоли. Поскольку это не происходит у людей, повышенного риска развития рака мочевого пузыря у людей при типичных уровнях потребления нет. В том же 2000 году Министерства здравоохранения и социальных служб США исключила сахарин из списка канцерогенов, и требование о предупреждающей этикетке для продуктов, содержащих сахарин, было отменено. В 2001 году FDA объявило сахарин безопасным для употребления. Агентство по охране окружающей среды (EPA) официально исключило сахарин и его соли из своего списка опасных компонентов и коммерческих химических продуктов и в выпуске в декабре 2010 года заявило, что сахарин больше не считается потенциальной опасностью для здоровья человека.

Подсластитель продолжает широко использоваться в Соединённых Штатах и в настоящее время является третьим по популярности искусственным подсластителем после сукралозы и аспартама.

Химия

Синтез Сахарин можно получить различными способами. Первоначальный способ получения сахарина, предложенный Ремсеном и Фалбергом, начинается с толуола; другой способ получения начинается с о-хлортолуола. Сульфирование толуола хлорсульфоновой кислотой даёт смесь орто- и паразамещенных сульфонилхлоридов. Орто-изомер отделяют и превращают в сульфонамид с помощью аммиака. Окисление метильного заместителя приводит к образованию карбоновой кислоты, которая циклизуется с образованием сахарина:

В 1950 году в химической компании «Моми» в Толедо, штат Огайо, был разработан альтернативный синтез сахарина. В этом синтезе метилантранилат последовательно вступает в реакцию с азотистой кислотой (из нитрита натрия и соляной кислоты), диоксидом серы, хлором, а затем аммиаком с получением сахарина:

Свойства и реакции Свободная кислота сахарина имеет низкое значение рКа 1,6 (кислый водород, присоединённый к азоту). Сахарин может быть использован для получения исключительно дизамещённых аминов из алкилгалогенидов путём нуклеофильного замещения с последующим .

Физические свойства

Сахарин представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса, плохо растворимые в воде (1:250) и спирте (1:40). Температура плавления кристаллов составляет 228—229 °C.

Сахарин термостойкий. Он не вступает в химическую реакцию с другими пищевыми ингредиентами; является веществом длительного хранения. Смеси сахарина с другими подсластителями часто используются для компенсации недостатков каждого подсластителя. Смесь цикламата и сахарина в соотношении 10:1 распространена в странах, где оба эти подсластителя являются законными; в этой смеси каждый подсластитель маскирует привкус другого. Сахарин часто используется вместе с аспартамом в диетических газированных безалкогольных напитках.

В своей кислой форме сахарин не растворим в воде. Форма, используемая в качестве искусственного подсластителя, обычно представляет собой его натриевую соль. Кальциевая соль также иногда используется, особенно людьми, ограничивающими потребление натрия с пищей. Обе соли хорошо растворимы в воде: 0,67 г/мл в воде при комнатной температуре.

Применение Сахарин используют вместо сахара при заболевании диабетом, а также как суррогат сахара.

Сахарин зарегистрирован как подсластитель в качестве пищевой добавки E954. Как и другие подсластители, сахарин не обладает питательными свойствами и является типичным ксенобиотиком. В настоящее время пищевое использование сахарина сильно сокращено, хотя выпускаются подсластители на сахарине (Сукразит). Также производные имида 2-сульфобензойной кислоты используются в качестве фунгицидов, гербицидов и антибактериальных препаратов. Имид 2-сульфобензойной кислоты, а также его кальциевые и цинковые соли входят в состав композиций, использующихся для изготовления тонеров лазерных принтеров и копировальных аппаратов. Отмечается, что небольшие добавки имида 2-сульфобензойной кислоты могут оказывать влияние на протекание вулканизации резин при помощи пероксидов.

Продукт взаимодействия тетрагидрохинолина и имида 2-сульфобензойной кислоты находит применение в составе композиций на основе метакрилатов, использующихся в качестве клеев для металлов.

Безопасность

Канцерогенность сахарина В 1960-х годах появлялись сообщения о том, что сахарин является канцерогеном. Исследования, проведённые в 1977 году, показали увеличение показателя заболеваемости раком мочевого пузыря среди лабораторных крыс, которым скармливали большие дозы сахарина. В том же году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) предложило запретить использование сахарина в пищевой промышленности, как это сделали Канада и СССР. Однако Конгресс США вместо запрета наложил требование, чтобы все продукты, содержащие сахарин, содержали на упаковке предупреждение о возможности заболевания раком.

Позднее эти предположения были опровергнуты — лабораторные животные действительно болели раком, но только в том случае, если им скармливали сахарин в количествах, сравнимых с их собственным весом. Также были озвучены мнения, что исследования 1977 года проводились без проработанной методики и без оглядки на физиологию человеческого организма.

В 1991 году FDA отозвала своё предложение по запрету сахарина, и в 2000 году Конгресс отменил закон об указании возможного вреда, наносимого здоровью, на упаковках. Однако, в 1999 году на прилавках супермаркетов США продолжали продаваться содержащие сахарин продукты с этикеткой, предупреждающей, что сахарин вызывает рак у подопытных грызунов.

Ныне сахарин одобрен Объединённым экспертным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA), Европейским агентством по безопасности продуктов питания (EFSA), Министерством здравоохранения Канады, а также пищевыми агентствами в более чем 90 странах (в том числе и в РоссииСанитарные правила и нормы СанПиН 2.3.2.560-96 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» (утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 24 октября 1996 г. N 27, с изменениями от 11 октября 1998 г., 13 января 2001 г.)). JECFA установило допустимое суточное потребление (ДСП) сахарина в количестве 5 мг/ кг массы тела человека. Считается, что при соблюдении этой дозы опасности для здоровья продукт не представляет. Более того, выяснилось, что сахарин может противодействовать развитию уже появившейся опухоли.

Аллергические реакции