یافتن کسى که مزه شیرین را دوست نداشته باشد کار سختى است. در واقع تصور مى شود که تمایل انسان به شیرینى ها یک سازگارى اساسى براى بقا بوده است. هنگامى که به نوزادان طعم هاى اساسى گوناگون یعنى شیرینى، شورى، تلخى و ترشى را ارائه مى دهیم آنها شیرینى را انتخاب مى کنند. دانشمندان معتقدند این ترجیح ممکن است یک طرح تکاملى باشد که تضمین مى کند نوزادان شیر را که براى ادامه حیاتشان ضرورى است بپذیرند، چرا که شیر به علت قند موجود در آن (لاکتوز) اندکى شیرین است.
قند ها
در حالى که بسیارى از افراد مزه شیرینى را به قند معمولى یا ساکاروز نسبت مى دهند، ساکاروز تنها یکى از انواع قند هایى است که مزه شیرین دارند.
میوه ها داراى قند هاى ساده اى مانند گلوکز و فروکتوز هستند؛ مواد غذایى دیگر نیز مانند عسل یا شربت ذرت داراى قند هایى هستند که ترکیبى از گلوکز و فروکتوز هستند.یک قند ساده دیگر قند لاکتوز نام دارد که ترکیبى از گلوکز و یک قند ساده دیگر یعنى گالاکتوز است.
همه قند ها مواد کربوهیدراتى هستند که به ازاى هر گرم چهار کالرى انرژى ایجاد مى کنند و همه کربوهیدرات ها از یک یا چند نوع مولکول قند ساده تشکیل شده اند. قند ها پس از گوارش از طریق جریان خون به سلول هاى بدن مى رسند و در آنجا به عنوان سوخت اصلى بدن، کمک به سوخت و ساز چربى، تشکیل پروتئین ها و ذخیره براى استفاده هاى بعدى به کار مى روند.
قند ها تنها شیرین کننده هاى غذا نیستند، آنها خصوصیات عملى منحصر به فردى دارند مثلاً رشته شدن و قوام گرفتن غذا که خوردن غذا را لذت بخش مى کند مدیون آنها است.
ساکاروز: یا همان قند معمولى که ما به صورت شکر یا حبه هاى قند- مصرف مى کنیم یک ترکیب دوقندى (دى ساکاریدى) است که از دو قند گلوکز و فروکتوز تشکیل شده است و به ازاى هر گرمش 4 کالرى (تقریباً 16 کالرى براى هر قاشق چایخورى شکر) انرژى تولید مى کند. فرایند تصفیه قند در کارخانه ناخالصى ها را از نیشکر یا چغندر قند مى زداید و بلور هاى سفیدى به وجود مى آورد که شکل شاخص شکرى را که سرمیز مى گذاریم به وجود مى آورد. ملاس شکل ناخالص تر ساکاروز است.
فروکتوز: فروکتوز مانند ساکاروز به ازاى هر گرم چهار کالرى ایجاد مى کند. همانطور که گفته شد فروکتوز یکى از اجزاى سازنده قند معمولى یا ساکاروز است، فروکتوز همچنین به شکل بلورى به برخى نوشابه ها اضافه مى شود.
• شیرین کننده هاى کم کالرى
شیرین کننده هاى کم کالرى مزه شیرین ایجاد مى کنند ولى فاقد کالرى هستند یا میزان کالرى کمى دارند، بنابراین باعث افزایش وزن نمى شوند. این مواد پیش از آنکه مجوز مصرف بگیرند باید استاندارد هاى لازم از لحاظ ایمنى را کسب کنند. از جمله باید براى کودکان و زنان باردار بى خطر باشند. در حال حاضر شش شیرین کننده قوى کم کالرى توسط سازمان غذا و داروى آمریکا به تصویب رسیده است که شامل این مواد مى شود: آیس سولفام پتاسیم (Ace-k)، آسپارتام، نئوتام، ساکارین، سوکرالوز و تاگاتوز و دو ماده دیگر آلتیام و سیکلامات نیز در بسیارى کشور ها مجوز مصرف گرفته اند.
آسپارتام در بسیارى از غذا ها و نوشابه ها و به صورت شیرین کننده سر میز غذا مصرف مى شود. آسپارتام به ازاى هر گرم داراى چهار کالرى است، اما در مقایسه با قند معمولى 200 برابر شیرین تر است، بنابراین مقدار بسیار کمى از آن براى شیرین کردن کفایت مى کند و لذا کالرى زیادى را به غذا ها نمى افزاید.
اضافه کردن ساکارین که یکى از قدیمى ترین شیرین کننده هاى کم کالرى است، کالرى به غذا ها اضافه نمى کند. آیس سولفام پتاسیم (Ace-K) در بسیارى از نوشابه ها و غذا ها و به عنوان تشدید کننده رایحه هم کاربرد دارد. این ماده نیز فاقد کالرى است و در مقابل حرارت هم پایدار است. هنگامى که آن را با سایر شیرین کننده هاى کم کالرى مخلوط مى کنند یک اثر افزاینده دارد و طعم شیرینى و پایدارى غذا ها و نوشابه هاى کم کالرى را مى افزاید.
• سوکرالوز
تنها شیرین کننده کم کالرى که از قند ساخته مى شود و حدود 600 بار شیرین تر است، فاقد کالرى و پایدارى زیادى تحت شرایط به عمل آورى دارد. سازمان غذا و داروى آمریکا سوکرالوز را براى استفاده در غذا ها و نوشابه ها در پختن غذا و نان و به عنوان شیرین کننده روى میزى تائید کرده است.
• نئوتام
یک شیرین کننده فاقد کالرى و یک طعم دهنده با مزه اى مانند قند و شیرین است. حدود 800 بار شیرین تر از قند و مقدار بسیار کمى از آن براى شیرین کردن غذا ها و نوشابه ها کافى است. نئوتام در سال 2002 به وسیله سازمان غذا و داروى آمریکا بعد از یک بررسى گسترده و بیش از 100 مطالعه براى اثبات سلامت و کارآمدى جهت استفاده عمومى در غذا ها و نوشابه ها مورد تائید قرار گرفت. نئوتام به سرعت تجزیه شده و کاملاً حذف شده و در بدن تجمع نمى یابد. نئوتام براى استفاده عمومى افراد شامل زنان باردار و شیرده، کودکان و افراد دیابتى مناسب است.
• تاگاتوز
از نظر علمى به عنوان دلتا- تاگاتوز شناخته مى شود که شیرین کننده اى است با کالرى کم و از مشتقات لاکتوز است که در برخى محصولات لبنى و سایر غذا ها وجود دارد.
تاگاتوز در آمریکا اجازه استفاده در غذا و نوشابه ها را دارد.
• مخلوط شیرین کننده هاى کم کالرى
مخلوط شیرین کننده هاى کم کالرى در غذا و نوشابه ها به صورت دسته جمعى عمل مى کنند تا سطح مورد نیاز شیرینى را در سطوح کمتر از شیرین کننده هایى که به تنهایى استفاده مى شوند ایجاد کند. طعم نهایى اغلب انتظارات مصرف کننده ها را نسبت به قند یا سایر شیرین کننده هاى کالرى دار بهتر تامین مى کند. همچنین محصولات ممکن است پایدارى شیرینى بهترى تا پایان طول عمر محصول داشته باشند. مراجع سلامتى جهان نتیجه گرفته اند در حال حاضر هیچ شاهد علمى وجود ندارد که مخلوط این مواد اثرات فیزیولوژیک متفاوت از اثر هر یک از این مواد به تنهایى داشته باشند و موردى هم تا به حال گزارش نشده است.
• الکل هاى قندى (قند الکل)
در حالى که طعم شیرین عموماً از قند ها ناشى مى شود امروز انواع بسیارى از شیرین کننده ها که به غذا اضافه مى شوند وجود دارند. الکل هاى قندى مانند اریتریتول، ایزومالت، مانیتول، مانیتون، سوربیتول و گزیتول، مزه شیرین را به وجود مى آورند، در بسیارى از آب نبات هاى فاقد قند، غذا ها و آدامس هاى جویدنى وجود دارند. الکل هاى قندى به طور طبیعى در بسیارى از سبزى ها و میوه ها یافت مى شوند اما در تولید تجارى آنها را از سایر کربوهیدرات ها مانند ساکاروز، گلوکز و نشاسته به دست مى آورند.
• شیرین کننده ها و سلامتى
اگرچه که قند ها، شیرین کننده هاى کم کالرى، مخلوط شیرین کننده ها یا الکل هاى قندى، مزه بسیارى از غذا هاى مورد علاقه را ایجاد مى کنند، کارشناسان تغذیه عقیده دارند که غذا هاى شیرین مى توانند بخشى از یک رژیم سالم باشند.
مسئله مهم دریافت متعادل کالرى است به طورى که اطمینان حاصل شود غذا هاى شیرین- که برخى از آنها مواد مغذى چندانى به رژیم غذایى نمى افزایند- جاى موادى را نگیرند که سرشار از م روى مى آورد و بعد احساس گناه او را دربرمى گیرد و دوباره مصرف آنها را تحریم مى کند.
به این ترتیب چرخه معیوبى از توالى ممنوعیت و افراط در مصرف به وجود مى آید که نهایتاً باعث شکست در اهداف رژیم غذایى مى شود.قندها و شیرین کننده ها باعث بیش فعالى در کودکان، دیابت نوع 2 یا سایر بیمارى هاى مزمن نمى شوند.شواهد علمى ارتباط میان مصرف قند و چاقى و اضافه وزن را تائید نمى کند. تحقیقات دیگر بر روى شیرین کننده هاى فاقد کالرى به وسیله کمیسیون اروپایى و آژانس استاندارد هاى غذایى فرانسه سلامت و مفید بودن آنها را در رژیم غذایى دوباره تائید مى کند. این مواد این ظرفیت را دارند که به عنوان وسیله اى براى مدیریت موثر وزن- هنگامى که در هماهنگى با فعالیت جسمى و انتخاب هاى غذایى مناسب استفاده شوند- به کار روند
سه جایگزین رایج تری که برای قند عرضه شدند همه به طور تصادفی کشف شدند. ساکارین، نخستین شیرین کننده مصنوعی مدت ها قبل از آنکه مصرف آن به عنوان جایگزینی برای قند خوراکی معمولی یا "سوکروز" رواج پیدا کند، بیش از یکصد سال پیش کشف شد. این واقعه در آزمایشگاه "ایرا رِمسِن" ( Ira Remsen) ، مشهورترین شیمیدان آمریکایی سده نوزدهم، روی داد.
در سال 1879، یکی از همکاران رمسن بر روی مسئله ای کار می کرد که به عنوان برنامه پژوهشی نظری به او محّول شده بود. ضمن این کار، همکار مذکور که "فالبرگ" نام داشت، متوجه شد ماده ای که تهیه کرده بود و تصادفاً بر دستش ریخته بود طعم بسیار شیرینی دارد ( آن روزها شیمیدانان مثل حالا زیاد در بوییدن و چشیدن موادی که با آنها کار می کردند، محتاط نبودند). ظاهراً فالبرگ، ارزش احتمالی این ماده شیرین جدید را حدس زده بود، چون برای تهیه آن روشی تجاری ابداع کرد و در سال 1885 به نام خود به ثبت رساند. نامی که برای این ماده جدید انتخاب کرد، ساکارین بود که از معادل لاتینی قند یا ساکاروم مشتق می شد.
در سال 1937 یکی از دانشجویان فارغ التحصیل شیمی که زیر نظر پروفسورل. ف. آودریت در دانشگاه ایلینویز پژوهش می کرد مشغول آماده کردن ترکیباتی به نام سولفامات ها بود، چون تصور می شد خواص دارو شناختی ( نه شیرین کنندگی ) جالبی داشته باشند. این دانشجو که "مایکل سودا" نام داشت ضمن کار در آزمایشگاه متوجه شیرینی چشمگیری در سیگاری که مشغول دود کردن آن بود شد، و پی برد که منشاء آن یکی از موادی است که روی آن کار می کرد. این ماده "سیکلوهگزیل سولفامات سدیم" بود. بعدها معلوم شد که نمک کلسیمی آن هم شیرین است. از نمکهای سدیمی و کلسیمی اسید سیکلوهگزیل سولفامیک به عنوان جایگزین هایی برای قند استفاده شد، که نمک کلسیمی آن در رژیم های کم سدیم به کار رفت. تا سال 1970استفاده از این مواد به عنوان جایگزین هایی برای قند رواج داشت، اما در آن سال سازمان مواد غذایی و دارویی ایالات متحده براساس پژوهش هایی که در جانوران انجام گرفته بود و حکایت از زیانمند بودنش می کرد، آن را در آمریکا ممنوع ساخت. پس از کشف شیرینی سیکلوهگزیل سولفامات سدیم، انواعی از سولفاماتهای مشابه تهیه و آزمایش شدند، اما هیچ یک از آنها به اندازه نخستین جایگزینی که مایکل سوادی تیزبین شناسایی کرد شیرین نبودند. سیکلاماتها را با ساکارین مخلوط می کردند، چون این دو در کنار یکدیگر طعم شیرین تری داشتند، و ضمناً تلخی کمتری هم از آنها در دهان باقی می ماند.
سومین جایگزین شیرین کننده مهم نیز که آسپارتام ( یا به نام تجاری اش نوتراسوییت) خوانده می شود کاملاً به طور تصادفی کشف شد. نام شیمیایی صحیح آسپارتام ، ل- آسپارتیل – ل- فنیل آلانین متیل استراست. قسمت " متیل استر" نام آن بدین معناست که این ماده از خویشاوندان شیمیایی نزدیک دی پپتیدل- آسپارتیل- ل – فنیل آلانین است. هر دی پپتید ترکیبی از دو اسید آمینه است که آجرهای ساختمانی پروتئین ها هستند؛ وقتی پروتئینی را هضم می کنیم به اسیدهای آمینه سازنده اش شکسته می شود. این استرمتیلی دی پپتید مذکور از مواد واسطی بود که شیمی دانان شرکت " سرل طبی " فرآینده تهیه ی یک تتراپتیید ( ترکیبی از چهار اسید آمینه ) به دست آورده بودند. تتراپپتیدی که به دنبال آن بودند در طرح پژوهشی تهیه دارویی برای زخم معده مورد نیاز بود تا از آن به عنوان مقیاسی زیست شناختی استفاده شود.
یکی از شیمی دانان برحسب تصادف مقداری از استردی پپتید واسط را چشید و متوجه طعم بسیار شیرین آن شد. طعم شیرین آسپارتام را نمی شد از روی ویژگی های اسیدهای آمینه تشکیل دهنده اش پیش بینی کرد- یکی از آنها " بی مزه" است و دیگری طعم تلخی دارد. شیرینی زیادی که بر اثر ترکیب این دو و تبدیل آنها به استرمتیل ایجاد شد کاملاً نا منتظره بود.
جیمزم. شلاتر، شیمیدان، در کتاب آسپارتام: فیزیولوژی و زیست شیمی (1984) چگونگی کشف آسپارتام را شرح می دهد:
"در دسامبر سال 1965 برای تهیه تتراپپتید انتهای کربنی گاسترین با دکتر مازور همکاری می کردم. ما مشغول تهیه مواد واسط بودیم و سعی می کردیم آنها را خالص کنیم. بخصوص در یکی از روزهای دسامبر سال 1965 مشغول تبلور مجدد مقداری آسپارتیل فنیل آلاتین متیل استر( آسپارتام) بودم که دکتر مازور آماده کرده و به من سپرده بود. آسپارتام را در ظرفی با متانول حرارت می دادم که ناگهان مقداری از مخلوط به بیرون از ظرف ریخت. در نتیجه کمی از گرد آن برانگشتانم نشست. کمی بعد وقتی برای برداشتن کاغذی سرانگشت خودم را با زبانم تر کردم، متوجه طعم شیرینی غلیظی شدم. اول گمان کردم شاید هنوز مقداری شکر از صبحانه روی دستم مانده باشد. اما چیزی نگذشت که متوجه شدم ممکن نیست چنین باشد، چون در این فاصله دستانم را شسته بودم. بنابراین نتیجه گرفتم که گرد روی دستم باید از همان ظرفی باشد که بلور آسپارتیل فنیل آلانین متیل استر را در آن ریخته بودم. احساس کردم این استردی پپتید نباید سمّی باشد، در نتیجه کمی از آن را چشیدم و دریافتم که همان ماده ای است که اندکی قبل بر انگشتانم چشیده بودم."
آسپارتام برخلاف ساکارین و سیکلامات که بدون تغییر از بدن دفع می شوند، به اسیدهای آمینه طبیعی سازنده اش تجزیه می شود، و آنها نیز به نوبه خود در مسیرهای سوخت و ساز معمولی بدن به اجزای کوچکتری شکسته می شوند. چون شلاتر این مطلب را درباره سوخت و ساز پپتیدها می دانست، آن قدر جرئت داشت که ماده ای را که از ظرف بیرون ریخته بود، بچشد.
آسپارتام 180 تا 200 برابر شیرین‌تر از شکر بوده و تولید آن آسان است. ولی در برابر حرارت پایدار نبوده و در اثر حرارت دیدن، خاصیت شیرینی خود را از دست می‌دهد. آسپارتام در مقادیر زیاد در موش تومور مغزی ایجاد می‌کند، ولی در لیست کارسینوژن‌های انسانی قرار ندارد. مصرف مقادیر متوسط آسپارتام در دوران بارداری ایمن می‌باشد
با این حال آسپارتام دارای عوارض بسیار زیادی است که مصرف آن را محدود می‌نماید از جمله: حملات پانیک که یک عارضه شایع ناشی از مسمومیت با این قند است، تشنج، صرع، گیجی، میگرن، سردرد شدید، از دست دادن حافظه، اختلالات تکلم به صورت تکلم بریده بریده، بی‌حسی انتهاها، خستگی مزمن، بی‌خوابی، تحریک‌پذیری، فوبیا (ترس مرضی)، تغییرات تشخیصی واضح، تاکیکاردی، واکنش‌های آسمی، درد قفسه سینه، افزایش فشارخون، تهوع و استفراغ، اسهال، دردهای شکم، بلع دردناک، خارش، کهیر و سایر واکنش‌های آلرژیک، افزایش یا کاهش قند خون، اختلالات قاعدگی، اختلالات جنسی، کاهش میل جنسی در مردان، سوزش ادرار، افزایش تشنگی، افزایش وزن، ادم، نازک شدن موها، ریزش مو، درد مفاصل، تومور مغزی تایید شده در حیوانات و مرگ.
مصرف آسپارتام بیماریهای زیر را تشدید کرده یا علائم آن‌ها را تقلید می‌کند: فیبرومیالژی، آرتریت، اسکلروز مولتیپل، پارکینسون، لوپوس اریتماتو، حساسیت به مواد شیمیایی، دیابت و مشکلات ناشی از آن، آلزایمر، نقص های هنگام تولد، سندرم خستگی مزمن، لنفوم، بیماری اختلال در توجه، بیماریهای پانیک، افسردگی و سایر بیماریهای روانی.
اما با این همه باید بررسیهای جدید را نادیده نگرفت که نیویورک تایمز: یک بررسی جدید در مورد شیرین کننده مصنوعی آسپارتام ممکن است باعث راحتی خیال مصرف کنندگان نوشابه های رژیمی شود.یک تحقیق بزرگ انجام شده توسط موسسه ملی سرطان آمریکا هیچ ارتباطی را میان مصرف آسپارتام و افزایش خطر ابتلا به سرطان مغز یا سرطان های خون نشان نداده است.
درباره بی خطر بودن ساکارین و سیکامات بحث های فراوانی شده است. ساکارین بیش از 80 سال مصرف می شد بی آنکه اثر سوئی از آن مشاهده شود، اما در دهه 1970 به زیر سؤال رفت، چون در موش هایی که مقادیر بسیار زیادی ساکارین مصرف کرده بودند، تومورهای مثانه پیدا شد. البته تحریم پیشنهادی سازمان مواد غذایی و دارویی ایالات متحده تا ارزیابی آزمایش های جانوری بیشتر به تعویق افتاد. گرچه تحریم سیکلامات در سال 1970 در ایالات متحده اجرا شد، اما این جایگزین قند هنوز در بسیاری از کشورهای دیگر عرضه می شود.
ارائه ارقام دقیق برای سنجش میزان شیرینی یک ماده کار دشواری است. بی تردید ساکارین شیرین ترین ماده ای است که شناخته شده است. در مصارف عادی، نسبت شیرین کنندگی آن به سوکروز در حدود 300 به 1 است . سیکلامات در حدود 30 بار شیرین تر از سوکروز است و شیرینی آسپارم تام تقریباً 200 برابر بیشتر.
مواد شیرین کننده غیر مغذی طبیعی و صناعی دیگری به غیر از سه ماده ای که در اینجا شرح دادیم در سراسر دنیا مصرف شده اند، اما این سه ماده در ایالات متحده بیش از همه مورد استفاده قرار گرفته اند. هر سه به طور تصادفی کشف شدند، اما شاید این نمونه های بخت یاری به اندازه بقیه شگفت آور نباشند، چون طعم ها به غیر قابل پیش بینی و ذهنی بودن مشهورند.ساختارهای مولکولی ساکارین، سیکلامات و آسپارتام به نحو چشمگیری با یکدیگر متفاوت اند. گر چه ساکارین و سیکلامات در داشتن حلقه ای از شش اتم کربن به یکدیگر شبیه اند و هر دو یک اتم گوگرد دارند، اما آسپارتام کاملاً متفاوت است- در ساختار مولکولی آن هیچ وجه اشتراکی با دو ترکیب دیگر وجود ندارد.
مواد دیگری که به داشتن طعمی شیرین شناخته شده اند نیز انواع گوناگونی از ساختارهای مولکولی و ترکیب های شیمیایی دارند. دانشمندان علوم مولکولی کاملاً به این تناقض های ظاهری در ساختار مولکولی و کار کرد فیزیولوژیک پی برده اند، و کم کم بر شناخت خود از این تفاوت ها افزوده اند. شاید در آینده در آینده نزدیک، پیشرفت چشمگیری در این زمینه صورت گیرد