Русская Википедия:Сахарин
Шаблон:Значения Шаблон:Вещество 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[1]. 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 Джона Хопкинса[2]. Однажды вечером Фалберг заметил сладкий вкус на своей руке и связал это с соединением сульфимида бензойной кислоты, над которым он работал в тот день[3][4]. 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[5]. 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»[6].
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 Шаблон:Iw. 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[7].
В 1911 году в 135 решении продовольственной инспекции было указано, что продукты, содержащие сахарин, являются фальсификатами[8]. Однако в 1912 году в 142 решении продовольственной инспекции было указано, что сахарин не является вредным веществом в продуктах питания[9].
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[10], и в 1977 году FDA предприняло попытку полностью запретить это вещество. Попытка запрета не увенчалась успехом из-за общественного противодействия, которое поощрялось рекламой отрасли[10], и вместо этого Законом об исследовании и маркировке сахарина 1977 года[11] 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[12][13]. 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[10][14]. В том же 2000 году Шаблон:Iw Министерства здравоохранения и социальных служб США исключила сахарин из списка канцерогенов, и требование о предупреждающей этикетке для продуктов, содержащих сахарин, было отменено[15]. В 2001 году FDA объявило сахарин безопасным для употребления[10]. 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[16].
Подсластитель продолжает широко использоваться в Соединённых Штатах и в настоящее время является третьим по популярности искусственным подсластителем после сукралозы и аспартама.
Химия
Подготовка
Сахарин может быть получен различными способами[17]. Первоначальный способ получения сахарина, полученный Ремсеном и Фалбергом, начинается с толуола; другой способ получения начинается с о-хлортолуола[18]. Сульфирование толуола хлорсульфоновой кислотой даёт орто-и паразамещенные сульфонилхлориды. Орто-изомер отделяют и превращают в сульфонамид с помощью аммиака. Окисление метильного заместителя приводит к образованию карбоновой кислоты, которая циклизуется с образованием кислоты, свободной от сахарина[19]:
В 1950 году в химической компании «Моми» в Толедо, штат Огайо, был разработан улучшенный 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[19]:
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 Шаблон:Iw.
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[20]. 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[21]. 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[22][23].
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[24]. Также были озвучены мнения, что исследования 1977 года проводились без проработанной методики[25] и без оглядки на физиологию человеческого организма[26].
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[10].
Ныне сахарин одобрен Объединённым экспертным комитетом ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA)[27], Европейским агентством по безопасности продуктов питания (EFSA)[28], Министерством здравоохранения Канады[29], а также пищевыми агентствами в более чем 90 странах (в том числе и в России[30]). 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[31].
Аллергические реакции
Люди с аллергией на сульфаниламиды могут испытывать аллергические реакции на сахарин, так как он является производным сульфаниламида и может вступать в перекрёстную реакцию[32]. Сахарин в зубной пасте может вызывать ощущение жжения, отёк и сыпь во рту и губах у чувствительных людей[33].
Воздействие на микрофлору кишечника
Согласно исследованию, опубликованному группой учёных в журнале «Nature» осенью 2014 года, употребление подсластителей на основе сахарина может стимулировать развитие непереносимости глюкозы путем индукции композиционных и функциональных изменений кишечной микрофлоры[34]. По результатам исследования опубликованным 12 января 2021 года в журнале «Microbiome» выявлено, что употребление сахарина само по себе недостаточно для изменения микрофлоры кишечника или вызывания непереносимости глюкозы у здоровых людей[35].
В культуре
- В романе 1984 сахариновые таблетки употребляют вместо обычного сахара члены внешней партии.
См. также
Примечания
Литература
- Теддер Дж., Нехватал А., Джубб А. Промышленная органическая химия. — М.: Мир, 1977.
- Патент — 3264314 США, Cl. 260—301. Halogenated phenylcarbamoyl saccharin/ Josef Willard Baker, Raymond Eugene Stenseth; Monsanto Company. — № 467734; Заяв. 28.06.1965; Опубл. 02.08.1966.
- Патент — 4713389 США, A01N 47/38; C07D 275/06. Fungicidally and bactericidally active acylated saccharin derivatives/ Herbert Salzburg, Manfred Hajek, Hermann Hagemann, Engelbert Kuhle, Wolfgang Fuhrer, Gerd Hanssler, Wilhelm Brandes, Paul Reinecke; Bayer Aktiengesellschaft. — № 774271; Заяв. 10.09.1985; Опубл. 15.12.1987.
- Патент — 5358814 США, G03G 9/097. Toner composition containing as a negative charge-controlling agent a mixture of ortho-benzoic sulfimide and para-anisic acid/ Hans W. Osterhoudt, John C. Wilson, Steven M. Bonser; Eastman Kodak Company. — № 114541; Заяв. 31.08.1993; Опубл. 25.10.1994.
- Патент — 5358816 США, G03G 9/097. Zinc salt of ortho-benzoic sulfimide as negative charge-controlling additive for toner and developed compositions/ John C. Wilson, Steven N. Bonser, Hans W. Osterhoudt; Eastman Kodak Company. — № 114708; Заяв. 31.08.1993; Опубл. 25.10.1994.
- Патент — 5358817 США, G03G 9/097. Toner composition containing as a negative charge-controlling agent the calsium salt of ortho-benzoic sulfimide/ John C. Wilson, Steven N. Bonser, Hans W. Osterhoudt; Eastman Kodak Company. — № 115276, Заяв. 31.08.1993; Опубл. 25.10.1994.
- Патент — 5358818 США, G03G 9/097. Ortho-benzoic sulfimide as charge-controlling agent / John C. Wilson, Steven N. Bonser, Hans W. Osterhoudt; Eastman Kodak Company. — № 115369; Заяв. 31.08.1993; Опубл. 25.10.1994.
- Патент — 3933748 США, C08F 218/14; C08G 81/00; C08F 120/02. Anaerobic adhesive containing tetrahydroquinoline and benzosulfimide/ Hideaki Matsuda, Takanori Okamoto; Okura Kogyo Kabushiki Hasiha. — № 498207; Заяв. 16.08.1974; Опубл. 20.01.1976.
- Патент — 2006/0189724 США, C08K 5/46. Anaerobically curable composition/ Mitsuhiro Kaneta; THREE BOND CO., Ltd. — № 10/565553; Заяв. 22.07.2004; Опубл. 24.08.2006.
- Патент — 4546125 США, C09J 3/00. Anaerobic curing adhesive compositions/ Takanori Okamoto, Hisakazu Mori, Hideaki Matsuda; Okura Kogyo Kabushiki Hasiha. — № 608519; Заяв. 09.05.1984; Опубл. 08.10.1985.
Шаблон:ВСШаблон:Пищевые добавки
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ (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).
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
- ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
- ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ 19,0 19,1 Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite news
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Санитарные 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.)
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
_(page_10_crop).jpg){kind=link}
